WO2014021334A1 - 酸化物焼結体、及びスパッタリングターゲット - Google Patents

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健治 尾身
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向後　雅則
謙一 伊藤
哲夫 渋田見
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    • 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
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    • C04B2237/02—Aspects relating to interlayers, e.g. used to join ceramic articles with other articles by heating
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    • C04B2237/00—Aspects relating to ceramic laminates or to joining of ceramic articles with other articles by heating
    • C04B2237/30—Composition of layers of ceramic laminates or of ceramic or metallic articles to be joined by heating, e.g. Si substrates
    • C04B2237/32—Ceramic
    • C04B2237/34—Oxidic
    • 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
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    • C04B2237/30—Composition of layers of ceramic laminates or of ceramic or metallic articles to be joined by heating, e.g. Si substrates
    • C04B2237/40—Metallic
    • C04B2237/407—Copper

Definitions

  • the present invention relates to an oxide sintered body mainly composed of indium, gallium, zinc, and oxygen, which is suitable for a semiconductor film sputtering target (IGZO target).
  • IGZO target semiconductor film sputtering target
  • An oxide containing indium oxide-gallium oxide-zinc oxide (also referred to as IGZO) or an oxide semiconductor film containing these as a main component has an advantage of higher mobility than an amorphous silicon film, and high mobility is required.
  • Application is progressing as an organic EL thin film transistor (TFT) device.
  • TFT organic EL thin film transistor
  • the formation of the IGZO thin film is generally performed by a sputtering method using an IGZO sintered body because a large area can be easily obtained and a high performance film can be obtained.
  • a sputtering method using an IGZO sintered body because a large area can be easily obtained and a high performance film can be obtained.
  • Variation in IGZO thin film characteristics is a problem in which the elemental composition ratio of In, Ga, and Zn in an IGZO thin film formed by a sputtering method fluctuates with an increase in target usage rate.
  • Patent Document 1 has already pointed out that the thin film composition is likely to fluctuate when a plurality of crystal phases are present in the sintered body, but it is actually a target composed only of a homologous single-phase structure.
  • the crystal structure of the IGZO sintered body often includes a homologous crystal structure having a highly anisotropic layered structure, and therefore is caused by extremely low strength.
  • Patent Document 2 shows that the bending strength is increased to 58 MPa by using a crystal layer containing a spinel structure.
  • the bending strength 14.3 kg / mm ⁇ 2 > (about 140 MPa) is obtained by setting it as the crystal phase containing a spinel structure and a bixbite.
  • these methods limit the composition of the IGZO film, the composition ratios of In, Ga, and Zn in the IGZO sintered body cannot be determined as appropriate in order to optimize the film characteristics.
  • Patent Document 4 a metal element having a positive tetravalent or higher of 100 ppm to 10,000 ppm is contained in the IGZO target, and the sintered body is obtained. Is reduced to less than 1 ⁇ 10 ⁇ 3 ⁇ ⁇ cm to reduce arcing.
  • the characteristics of the IGZO film may be deteriorated, so that it is not an effective method.
  • An object of the present invention is to improve the characteristic variation of an IGZO thin film, which is a problem of a large-sized sputtering target for an oxide semiconductor film, and to improve the generation of cracks during target production and sputtering.
  • An object of the present invention is to provide an oxide sintered body suitable for an IGZO sputtering target having a high quality and a high yield that is optimum for the application.
  • the present inventors have obtained a sintered body having a homologous crystal structure represented by InGaZnO 4 , and the crystal grain size, relative density, and bending strength of the sintered body are constant values. Oxidation that improves cracking during sputtering even when used as a cylindrical sputtering target capable of supplying high power, as well as improving the yield in large-size target manufacturing required for mass production equipment.
  • the present inventors have found that a sintered product can be obtained and have completed the present invention.
  • the present invention has the following gist.
  • the oxide sintered body of the present invention it is possible to improve the yield in the production of a large size target required in a mass production apparatus, and also when used as a cylindrical sputtering target capable of supplying high power, during sputtering.
  • a sputtering target capable of suppressing the occurrence of cracks is possible.
  • FIG. 2 is a microcrack observation photograph of a sintered body test piece shown in Example 1-2. The numbers in the photographs indicate the observed microcracks. It is a microcrack observation photograph of the sintered compact test piece shown in Comparative Example 1-2. The relationship between the bending strength and the pore number ratio (grain boundary / inside grain) of the IGZO sintered bodies obtained in Examples 2-5 to 2-9 and Comparative Examples 2-3 to 2-5 is shown.
  • FIG. FIG. 3 is a graph showing the relationship between the Zr concentration of the IGZO sintered bodies obtained in Examples 3-1 to 3-4 and Comparative Examples 3-1 to 3-7 and the relative density of the sintered bodies.
  • FIG. 6 is a graph showing the relationship between the Zr concentration and the transmittance of the IGZO films obtained in Example 3-1 to Example 3-4 and Comparative Example 3-1 to Comparative Example 3-7.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing the structure of TFT elements fabricated in Example 3-1 to Example 3-4 and Comparative Example 3-1 to Comparative Example 3-7.
  • FIG. 7 is a graph showing the relationship between the Zr concentration and mobility of TFT elements obtained in Example 3-1 to Example 3-4 and Comparative Example 3-1 to Comparative Example 3-7.
  • the oxide sintered body of the present invention is a sintered body that includes at least indium, gallium, zinc, and oxygen and has a homologous crystal structure represented by InGaZnO 4 .
  • the “sintered body having a homologous crystal structure represented by InGaZnO 4 ” referred to in the present invention refers to a sintered body having an X-ray diffraction pattern including a peak that matches the diffraction pattern of InGaZnO 4 .
  • X-ray diffraction pattern is consistent with the diffraction pattern of InGaZnO 4, the peaks that are not attributable to the diffraction pattern of InGaZnO 4 It means not included.
  • the oxide sintered body has a homologous crystal structure represented by InGaZnO 4 , the crystal grain size of the oxide sintered body is 5 ⁇ m or less, the relative density is 95% or more, and the oxide sintered body An oxide sintered body having a bending strength of 100 MPa or more becomes an IGZO sintered body without cracks even when the sintered body is produced and when used as a sputtering target.
  • the crystal grain size of the oxide sintered body of the present invention is 5 ⁇ m or less, preferably 4.5 ⁇ m or less, more preferably 4 ⁇ m or less.
  • the relative density of the oxide sintered body of the present invention is 95% or more, preferably 97% or more, more preferably 98% or more, and further preferably 99% or more. If a sintered body having a relative density of less than 95% is used as a target, abnormal discharge may easily occur during sputtering.
  • the bending strength of the oxide sintered body of the present invention is 100 MPa or more, preferably 150 MPa or more, more preferably 200 MPa or more, but usually 300 MPa or less. If the strength of the oxide sintered body is high, cracks are less likely to occur during grinding, and the yield is high, so the productivity is good. Furthermore, even when used for a cylindrical sputtering target in which high power is applied during sputtering, the problem of cracking is unlikely to occur.
  • the open pore ratio of the oxide sintered body of the present invention is preferably 0.2% or less, more preferably 0.15% or less, and particularly preferably 0.1% or less. Usually, it is 0.001% or more.
  • Open pores refer to voids (holes and cracks) having an open path to the outermost surface of the sintered body, and not only when the voids open directly to the surface of the sintered body, but also other voids. It refers to a void that is open to the surface while passing through.
  • the open pore ratio refers to the ratio of the open pore volume to the total volume of the sintered body volume and the open pore volume.
  • the number of microcracks having a length of 3 ⁇ m or more existing in the range of 60 ⁇ m ⁇ 80 ⁇ m of the sintered body is preferably 20 or less, and preferably 10 or less. Is more preferable. More preferably, it does not have a crack of 15 ⁇ m or more in length.
  • this number of microcracks increases, the composition variation of the thin film tends to become more prominent when used as a target. This is thought to be due to the fact that zinc atoms struck out from the target are scattered by water molecules because the water is adsorbed and contained in the crack layer, and the compositional variation of zinc occurs.
  • the diffraction intensity when the incident angle (2 ⁇ ) in X-ray diffraction is 30.3 ° to 30.9 ° is I 1
  • the diffraction intensity is 31.1 ° to 31.5 °.
  • the intensity ratio I 1 / I 2 is preferably 0.85 or more and 1.25 or less, and more preferably 0.90 or more and 1.10 or less.
  • the increase in the diffraction intensity ratio I 1 / I 2 indicates that the growth of the InGaZnO 4 crystal phase in the C-axis direction is selectively advanced.
  • the number of microcracks is reduced by setting the value of the diffraction intensity ratio to a certain value or less. It becomes easy to obtain a sintered body. On the other hand, when the diffraction intensity ratio is less than 0.85, it is difficult to obtain a desired sintered body density, which leads to a decrease in strength and abnormal discharge during sputtering.
  • the ratio of the number of pores existing in the crystal grain boundary to the number of pores existing in the crystal grain is 0.5. Preferably, it is 1 or more, more preferably 1 or more, and particularly preferably 3 or more, but usually 10 or less. If pores exist in the crystal grains, it becomes a fracture source and the strength of the sintered body is significantly reduced. Therefore, it is better that there are fewer pores in the crystal grains, and the pores present in the grains are reduced. The ratio of pores existing in the grains (the number of pores in the grain boundary / the number of pores in the crystal grains) is increased.
  • the oxide sintered body of the present invention preferably contains zirconium in a weight ratio of 20 ppm or more and less than 100 ppm, more preferably 30 ppm or more, and particularly preferably 40 ppm or more.
  • zirconium content is less than 20 ppm, there is no effect of the relative density and strength of the sintered body.
  • the zirconium content is 100 ppm or more, the transmittance of the produced IGZO film starts to decrease, and the TFT element using the IGZO film The field effect mobility (hereinafter referred to as “mobility”) also gradually decreases. Since the TFT element has a higher mobility, the performance of the flat panel display (FPD) is improved.
  • FPD flat panel display
  • the IGZO sintered body contains an amount of impurities that decrease the mobility.
  • the mobility value is preferably as high as possible, and is preferably 15.0 cm 2 / V ⁇ s or more.
  • the zirconium content in the sintered body can be measured by ICP (inductively coupled plasma) analysis.
  • the composition formula is represented by InGaZnO x
  • the value of the oxygen content x in the composition formula is preferably 3.3 ⁇ x ⁇ 4.0. More preferably, 3 ⁇ x ⁇ 3.6.
  • the oxygen content with a value of x less than 4.0 is obtained by causing defects in part of the oxygen element that is a constituent element of the homologous crystal structure represented by InGaZnO 4 .
  • the strength of the oxide sintered body can be further improved, and arcing and particle generation during sputtering can be further reduced. It becomes possible.
  • the IGZO film produced using this sintered body is excellent in the flatness of the thin film surface, and has the effect of improving the stability of TFT characteristics.
  • indium oxide sintered body, the ratio of gallium and zinc are not particularly limited as long as it is a composition containing a homologous crystal structure represented by InGaZnO 4, having only the homologous crystal structure represented by InGaZnO 4 Sintered bodies are particularly suitable because of the great effect of the present invention.
  • the raw material powder is not particularly limited.
  • metal salt powders such as indium, gallium, zinc chloride, nitrate, carbonate, etc. can be used.
  • Oxide powder is then preferred.
  • the purity of each raw material powder is preferably 99.9% or more, more preferably 99.99% or more. This is because if the purity is low, the impurities contained may adversely affect the TFT formed by the sputtering target using the oxide sintered body of the present invention.
  • the composition of these raw materials is not particularly limited as long as it is a composition that generates a homologous crystal structure represented by InGaZnO 4.
  • the atomic ratio of the metal element is converted.
  • the physical properties of the raw material powder are not particularly limited, but in order to obtain suitable powder physical properties by the powder processing
  • the specific surface area and the average particle diameter of each raw material powder are preferably as follows. Specific surface area of indium oxide: 10.0 to 13.0 m 2 / g and average particle diameter: 0.9 to 1.3 ⁇ m, specific surface area of gallium oxide: 10.0 to 17.0 m 2 / g and average particle diameter: The specific surface area of zinc oxide is 3.0 to 15.0 m 2 / g and the average particle size is 0.2 to 1.5 ⁇ m.
  • the zinc oxide raw material it is easier to obtain suitable powder physical properties by using a powder having a specific surface area of 10.0 to 13.0 m 2 / g and an average particle diameter of 0.20 to 0.35 ⁇ m. Therefore, it is particularly preferable.
  • the processing method of the powder is not particularly limited, but includes dry type using a ball or bead such as alumina or nylon resin, wet type media stirring mill, medialess container rotary mixing, mechanical stirring type mixing, etc.
  • a mixing method is exemplified. Specific examples include a ball mill, a bead mill, an attritor, a vibration mill, a planetary mill, a jet mill, a V-type mixer, a paddle mixer, and a twin-shaft planetary agitation mixer.
  • the amount of raw material powder is adjusted in consideration of the amount of zirconium mixed from them.
  • the specific surface area of the powder after grinding / mixing is in the range of 12.0-15.0 m 2 / g and the average particle size is in the range of 0.35-0.45 ⁇ m,
  • the raw material powder satisfying that the crystallite diameter of zinc oxide in the mixed powder after the treatment is 60 nm or less is preferable.
  • the specific surface area of the powder after pulverization and mixing is more preferably in the range of 12.5 to 14.5 m 2 / g.
  • the treated powder is preferably 2.1% or less, more preferably 1.3% or less, in a temperature range where the volume expansion coefficient of the molded body produced from the powder is 300 to 750 ° C. % Is particularly preferable, and in the temperature range of 1000 to 1200 ° C., it is preferably 4.2% or less, more preferably 2.5% or less, and 0.13% or less. Particularly preferred.
  • the volume expansion coefficient in the present application is an index mainly showing the uniform mixing property of each raw material powder.
  • the dispersion state of each raw material in the mixed powder is not appropriate, severe volume expansion occurs in the process of forming InGaZnO 4 in the firing step, which causes firing cracks.
  • the risk of firing cracks of a large-sized target is greatly reduced even at a relatively high rate of temperature increase.
  • calcination can be performed at 900 to 1200 ° C. after mixing.
  • the calcined powder is preferably pulverized to have an average particle size of 1.0 ⁇ m or less, more preferably 0.1 to 1.0 ⁇ m.
  • molding aids such as polyvinyl alcohol, acrylic polymer, methylcellulose, waxes, and oleic acid may be added to the raw material powder.
  • the solid content concentration in the slurry is 30% to 70%, more preferably 40% to 55%. If the solid content concentration becomes too high, the processing ability is lowered, and desired powder physical properties cannot be obtained. In particular, zinc oxide tends to cause an increase in viscosity and greatly impairs the mixing property with other raw materials, so it is important to adjust it within an appropriate range.
  • the grinding media zirconia beads having high grinding ability are used, and the bead diameter is in the range of ⁇ 0.2 mm to ⁇ 0.4 mm.
  • the total amount of beads charged into the mill is in the range of 5.0 to 6.5 kg, and the bead filling rate relative to the mill volume is in the range of 75 to 85%.
  • the slurry temperature also needs to be strictly controlled, and the mill inlet slurry temperature must be controlled to 15 ° C. or lower, preferably 12 ° C. or lower, and constantly controlled so that the slurry temperature at the mill outlet is 21 ° C. or lower. . Since the slurry temperature rapidly rises due to the milling process, it is preferable to provide the slurry tank with an appropriate cooling mechanism.
  • the type of the dispersant is not particularly limited, but in particular, it is necessary to suppress the change in the slurry viscosity of the zinc oxide powder within a certain range. For this reason, the slurry pH is adjusted to be in the vicinity of the neutral range of 5-9.
  • the amount of the dispersant added is large, the strength of the powder granule after spray drying becomes too high, which leads to a decrease in strength of the molded product and causes fire cracking of the molded product. For this reason, it is necessary to make addition amount smaller than general addition amount, 0.9 wt% or less is preferable, and 0.7 wt% or less is more preferable.
  • Efficient slurry supply to the mill is 0.6 L / min to 1.5 L / min for 1 to 2 passes, which is a heavy burden on the mill, and 1.5 L / min to 3.1 L / min thereafter.
  • the peripheral speed of the mill is set in the range of 5.5 m / sec to 9.5 m / sec, and more preferably in the range of 6.0 m / sec to 8.0 m / sec.
  • the slurry viscosity may increase due to some factor even under the same conditions. In this case, the amount of the dispersant is appropriately added within the above range, and the slurry viscosity is always set to 3000 mPa ⁇ s. It is important to keep the processing stable.
  • a mixed powder having desired physical property values can be obtained by performing pulverization by circulating for 5 to 20 passes, more preferably 5 to 15 passes. If the number of passes is insufficient, it not only causes firing cracks but also makes it difficult to obtain a high-density sintered body. In order to obtain a high-density sintered body, high-temperature or long-time firing is required, and microcracks are likely to be generated inside as in the case of a conventional IGZO sintered body.
  • the final powder state when wet-mixing is performed is not particularly limited.
  • a wet molding method such as cast molding
  • the slurry can be used as it is.
  • the granulation method is not particularly limited, and spray granulation, fluidized bed granulation, rolling granulation, stirring granulation, and the like can be used.
  • spray granulation which is easy to operate and can be processed in large quantities.
  • the molding method can be appropriately selected a molding method capable of molding the raw material powder (or calcined mixed powder if calcined) into a desired shape, and is not particularly limited. Absent. Examples thereof include a press molding method, a casting molding method, and an injection molding method.
  • the molding pressure is not particularly limited as long as it does not cause cracks in the molded body and can be handled, but it is preferable to increase the molding density as much as possible. Therefore, it is also possible to use a method such as cold isostatic pressing (CIP) molding.
  • CIP pressure is preferably for 1 ton / cm 2 or more to obtain a sufficient consolidation effect, more preferably 2 ton / cm 2 or more, especially preferably 2 ⁇ 3ton / cm 2.
  • the binder when the first molding is performed by a casting method and then CIP is performed, the binder may be removed for the purpose of removing moisture and organic substances such as binder remaining in the molded body after CIP. Good. Further, even when the first molding is performed by the press method, the same debinding treatment can be performed when a binder or the like is added in the raw material mixing step.
  • the firing method can use various firing methods (atmospheric pressure sintering, pressure sintering, etc.) suitable for the sintering behavior of the raw material powder, and is not particularly limited. , HIP (isotropic hot pressing), HP (hot pressing), an electromagnetic firing furnace, and the like can be used, but electromagnetic heating is particularly preferable.
  • HIP isotropic hot pressing
  • HP hot pressing
  • an electromagnetic firing furnace and the like can be used, but electromagnetic heating is particularly preferable.
  • electromagnetic wave heating since the sintered body itself is heated from the inside, the sintering proceeds uniformly from the center of the sintered body in an open pore state, and the pores are discharged out of the sintered body. The product has a small temperature distribution and is difficult to crack during firing.
  • the amount of oxygen contained in the sintered body can be greatly reduced.
  • the shrinkage rate inside and outside the molded body is kept the same, sufficient oxygen deficiency can be formed both inside the sintered body and in the sintered body. The oxygen content can be greatly reduced.
  • the firing temperature of the material to be fired is not particularly limited, but is preferably 1300 ° C. to 1500 ° C. or less, more preferably 1350 ° C. to 1450 ° C., in order to obtain a sintered body with high density and high strength. If the temperature is too high, the crystal grain growth of InGaZnO 4 proceeds rapidly, firing cracks occur due to strength reduction due to abnormal grain growth, and the yield decreases. On the other hand, if the holding temperature is too low, the densification does not proceed, so that a high-density sintered body cannot be obtained, which causes an increase in arcing during sputtering. When the temperature is in the range of 1300 ° C. to 1500 ° C., the obtained sintered body has a sufficient InGaZnO 4 homologous crystal structure.
  • the holding time of the object to be baked is not particularly limited, but the holding time is set longer when the baking temperature is low, and conversely the holding time is set shorter when the baking temperature is high.
  • firing with an electric furnace it is preferably 30 minutes to 5 hours. If it is shorter than 30 minutes, there is a difference in the progress of sintering between the surface and the center of the object to be fired, and a high-density sintered body may not be obtained.
  • the time is longer than 5 hours, crystal grains grow and a high-strength sintered body cannot be obtained.
  • the baking by electromagnetic wave heating it is preferable to set it for 5 minutes or more and 1 hour or less. Since electromagnetic heating is heating by self-heating, the temperature difference in the object to be fired is small, and a high-density sintered body can be obtained even if the holding time is shortened.
  • the temperature increase rate of the object to be fired is not particularly limited. However, in order to obtain a high-strength sintered body by shortening the firing time as much as possible to suppress the growth of crystal grains in the sintered body, the temperature rise rate is relatively high. It is preferable to warm. Specifically, it is 20 to 600 ° C./h, preferably 100 to 600 ° C./h, more preferably 200 to 600 ° C./h, and further preferably 300 to 600 ° C./h. For this reason, it is more effective to perform firing using an electromagnetic wave firing furnace capable of rapid heating firing. When the temperature range of 300 to 750 ° C. and 1000 ° C. to 1200 ° C.
  • the volume expansion coefficient of the powder after bead mill pulverization / mixing is 300 to 750 ° C. From the viewpoint of preventing firing cracks of a large target, it is preferable to use a mixed powder having a temperature range of 1.3% or less and a temperature range of 1000 ° C. to 1200 ° C. of 2.5% or less.
  • the molded body may crack if the moisture and binder components volatilize.
  • the temperature rising rate is preferably 20 to 100 ° C./h in the temperature range of 100 to 400 ° C., for example, and 20 to 100 ° C./h in the temperature range of 100 to 600 ° C. Is more preferable.
  • required from X-ray diffraction is 60 nm or less.
  • Indium oxide is a substance that has good electromagnetic wave absorption characteristics from low temperature to high temperature near room temperature and is easily self-heating
  • gallium oxide is a substance that has poor electromagnetic wave absorption characteristics and hardly self-heats
  • zinc oxide absorbs electromagnetic waves at low temperatures. It is a substance exhibiting temperature dependency that the electromagnetic wave absorption characteristics are improved when the characteristics are poor and the temperature exceeds a specific temperature.
  • IGZO is a composite material system in which materials having completely different electromagnetic wave absorption characteristics coexist, and in the case of heating using electromagnetic waves, there is a high possibility of causing cracking or abnormal grain growth due to local heating.
  • the raw material powder having a diameter of 60 nm or less it is possible to obtain a uniform sintered body that is not cracked even in electromagnetic wave heating.
  • the crystallite diameter obtained from the X-ray diffraction of the raw material powder referred to in the present application is the crystallite diameter separately from the X-ray diffraction peak derived from the crystal structure of each raw material Is the maximum value when.
  • microwaves used in the present invention continuous or pulsed microwaves such as 2.45 GHz generated from magnetron or gyrotron, millimeter waves such as 28 GHz, or submillimeter waves can be used.
  • the selection of the frequency of the electromagnetic wave an appropriate one can be selected from the electromagnetic wave absorption characteristics of the object to be fired.
  • a microwave of 2.45 GHz is preferable.
  • the cooling rate is 150 ° C./h or more, preferably 200 ° C./h or more, more preferably 250 ° C./h or more, and further preferably 300 ° C./h or more from the firing temperature to 1100 ° C.
  • the temperature drop rate is not particularly limited, and can be appropriately determined in consideration of the capacity of the sintering furnace, the size and shape of the sintered body, ease of cracking, and the like.
  • the obtained sintered body is formed into a desired shape such as a plate shape, a circular shape, or a cylindrical shape by using a machining machine such as a surface grinder, a cylindrical grinder, a lathe, a cutting machine, or a machining center. To grind. Furthermore, a sputtering target using the sintered body of the present invention as a target material is obtained by bonding (bonding) a backing plate made of oxygen-free copper, titanium, or the like to the backing tube or backing tube using indium solder or the like as necessary. Can do.
  • the size of the sintered body is not particularly limited, but since the sintered body according to the present invention has high strength, a large target can be manufactured.
  • a large-sized sintered body having a length of 310 mm ⁇ width of 310 mm (target surface area 961 cm 2 ) or more can be produced.
  • a large sintered body having an outer diameter of 91 mm ⁇ ⁇ 90 mm (target surface area 257 cm 2 ) or more can be produced.
  • the area of the target surface refers to the area of the surface of the sintered body to be sputtered, and in the case of a multi-part target composed of a plurality of sintered bodies, the side to be sputtered in each sintered body
  • the surface area of the sintered body is the area of the target surface in the multi-division target.
  • the thickness of the target is not particularly limited, but is preferably 4 mm or more and 15 mm or less. If it is thinner than 4 mm, the target utilization is low and not economical. On the other hand, when the thickness is larger than 15 mm, the sintered body becomes heavy, and thus handling equipment or the like is required in the targeting step.
  • Open pore ratio It calculated by the equation (4) from the sintered body volume calculated by the Archimedes method and the open pore volume calculated by the equation (3).
  • Open pore volume (wet weight-dry weight) / density of water (3)
  • Open pore rate (Open pore volume / (sintered body volume + open pore volume)) ⁇ 100 (%) (4)
  • Observation of microcracks Sampling is performed at 10 arbitrary positions after grinding 0.5 mm or more from the outermost surface.
  • an observation surface is created by a cross-sectional ion milling method (apparatus: cross section polisher IB-09020CP manufactured by JEOL Ltd.), and then a conductive coating (osmium coating) is applied to the observation surface. And then observed.
  • Detector Backscattered electron detector measurement method: Counts the number of cracks having a length of 3 ⁇ m or more in an arbitrary region of 60 ⁇ m ⁇ 80 ⁇ m. When it is recognized that the end of the crack is connected to the end of one or more other cracks, they are combined and counted as one. When it is recognized that two or more cracks intersect, each is counted independently.
  • volume expansion coefficient the volume expansion of the molded object which generate
  • the firing conditions are both a temperature rising rate and a temperature falling rate of 100 ° C./h, a holding time at a temperature T of 1 hour, and the atmosphere is fired in an air atmosphere.
  • the firing temperature T By changing the firing temperature T in steps of 20 ° C., plotting the volume expansion coefficient at each firing temperature T and performing smoothing, a volume expansion coefficient profile in a predetermined temperature range is obtained.
  • Average particle diameter (D50) Measuring device Laser diffraction particle size distribution measuring device (SALD-7100, manufactured by Shimadzu Corporation) Measurement method: 0.3 to 0.5 g of the weighed raw material powder is placed in 30 ml of a sodium hexametaphosphate solution (0.2%), and is measured after dispersion for 1 minute at an output of 200 W with an ultrasonic disperser.
  • SALD-7100 Laser diffraction particle size distribution measuring device
  • Oxygen content Samples were cut out from the sintered body after grinding 0.5 mm or more from the outermost surface and measured by an impulse furnace melting-infrared absorption method (LECO TC436 oxygen / nitrogen analyzer). LECO standard samples were used for calibration of the apparatus. The measurement was performed at arbitrary five locations, and the average value was used as official data.
  • LECO TC436 oxygen / nitrogen analyzer an impulse furnace melting-infrared absorption method
  • Transmittance The transmittance was measured using a spectrophotometer (U-4100, manufactured by Hitachi, Ltd.).
  • TFT characteristics A voltage generator (REGULATED DC POWER SUPPLY, manufactured by Kikusui Electronics Co., Ltd., PAS160-2), a voltage measuring device (DIGITM ULTIMETER Kikusui Electronics Co., Ltd., DME1600), and an ADC current measuring device (DIGITAL ELECTEOMETER 8240) are used. Measured.
  • the weighed powder was slurried with 10 kg of pure water, and 90 g (0.6 wt%) of a polyacrylate dispersant was added to prepare a slurry having a solid content concentration of 60%.
  • a bead mill with an internal volume of 2.5 L is filled with 80% ⁇ 0.3 mm zirconia beads, and the slurry is circulated through the mill at a mill peripheral speed of 7.5 m / sec and a slurry supply rate of 2.5 L / min. Processed.
  • Example 1-1 The mixed powder of the condition (a) was filled in the mold while being tapped, and was subjected to CIP treatment at a pressure of 2 ton / cm 2 to obtain three plate molds and three cylindrical molds. Next, this compact was set in a resistance heating type electric furnace, placed on an alumina setter, and fired under the conditions shown in Table 2. Approximate dimensions: 420 mm long x 310 mm wide x 6 mm thick Plate-shaped sintered bodies (target surface area: 1302 cm 2 ) and three cylindrical sintered bodies of outer diameter 91 mm ⁇ height 170 mm ⁇ thickness 7 mm (target surface area: 486 cm 2 ) were obtained. . Table 2 shows the presence or absence of firing cracks in the obtained sintered body as firing yield, and the relative density and composition variation rate of the sintered body were measured for one of the obtained plate-type sintered bodies. Table 3 shows values of physical properties.
  • the obtained flat plate-shaped sintered body was processed to 101.6 mm ⁇ ⁇ 6 mmt, and then bonded to an oxygen-free copper backing plate with indium solder to obtain a sputtering target.
  • sputtering was performed under the following conditions to form an IGZO film on the glass substrate.
  • Target rotation 5 rpm
  • Example 1-2 to Example 1-6 Using the mixed powder of any of the conditions (b) to (d), three flat plate molded bodies and three cylindrical molded bodies were obtained in the same manner as in Example 1-1. Next, this compact was set in a resistance heating type electric furnace, placed on an alumina setter, and fired under the conditions described in Table 2. Table 2 shows the presence or absence of firing cracks in the obtained sintered body as firing yield, and the relative density and composition variation rate of the sintered body were measured for one of the obtained plate-type sintered bodies. Table 3 shows values of physical properties. A microcrack observation photograph of the sintered compact test piece shown in Example 1-2 is shown in FIG. The numbers in the photographs indicate the observed microcracks. For Examples 1-4 to 1-6, the arcing characteristics during sputtering were also measured.
  • Example 1-1 to Comparative Example 1-4 Using the mixed powder of the condition (e) or (f), three flat molded bodies and three cylindrical molded bodies were obtained in the same manner as in Example 1-1 (Comparative Example 1-1, Comparative Example). For Example 1-3, only flat plate molded body). Next, this compact was set in a resistance heating type electric furnace, placed on an alumina setter, and fired under the conditions described in Table 2. The presence or absence of firing cracks in the obtained sintered body is shown in Table 2 as the firing yield, and the relative density of the sintered body and the composition variation rate were measured for one of the obtained sintered bodies. Values are shown in Table 3. A microcrack observation photograph of the sintered body test piece shown in Comparative Example 1-2 is shown in FIG. For Comparative Examples 1-2 and 1-4, the arcing characteristics during sputtering were also measured.
  • Three types of (a) to (c) were made by changing the number of wet bead mill treatments using 0.3 mm ⁇ zirconia beads in a state where the weighed powder was slurried with pure water and the slurry concentration was 50 wt%. A slurry of was obtained. At this time, a dispersant was appropriately added so that the slurry viscosity was 1000 ps or less. Next, the pulverized slurry was granulated and dried using a spray dryer to obtain a raw material powder. Table 4 shows the measurement results of the crystallite diameter calculated from the number of grinding treatments and the X-ray diffraction of the obtained powder.
  • a molded body of 30 mm ⁇ 30 mm ⁇ 10 mmt was produced by a die press at a pressure of 300 kg / cm 2 , and then subjected to CIP treatment at a pressure of 2 ton / cm 2 .
  • Firing temperature 1400 ° C Holding time: 1 hour Temperature rising rate: 300 ° C./hour Atmosphere: Air Temperature decreasing rate: 300 ° C./hour (from 1400 ° C. to 1100 ° C.)
  • Table 4 shows the fire cracking situation, relative density, and X-ray diffraction measurement results of the obtained sintered body.
  • Example 2-4 The raw material powder was weighed in the same manner as in Example 2-1, and the weighed powder and a resin ball with a core of 15 mm in diameter were placed in a polyethylene pot and mixed for 20 hours by a dry ball mill to prepare a mixed powder. This powder was pulverized three times in a counter jet air type counter jet mill. Next, in order to improve the moldability of the powder, the pulverized powder was put in a polyethylene pot, and the compaction was performed for 10 hours by dry mixing with a rotating ball mill using the resin balls. Table 4 shows the measurement results of the crystallite diameter calculated from the X-ray diffraction of the obtained powder (d). Next, this powder was molded and fired in the same manner as in Example 2-1. Table 4 shows the fire cracking situation, relative density, and X-ray diffraction measurement results of the obtained sintered body.
  • Example 2-1 A sintered body was obtained in the same manner as in Example 2-1, except that the pulverization process was performed once with a wet bead mill.
  • Table 4 shows the measurement results of the crystallite diameter calculated from the X-ray diffraction of the obtained powder (e), and the fire cracking status, relative density, and X-ray diffraction measurement results of the obtained sintered body.
  • Example 2-2 The raw material powder was weighed in the same manner as in Example 2-1, and the weighed powder and zirconia balls having a diameter of 15 mm were put in a polyethylene pot and mixed by a dry ball mill for 24 hours to prepare a mixed powder.
  • Table 4 shows the measurement results of the crystallite diameter calculated from the X-ray diffraction of the obtained powder (f). Next, this powder was molded and fired in the same manner as in Example 2-1. Table 4 shows the fire cracking situation, relative density, and X-ray diffraction measurement results of the obtained sintered body.
  • Example 2-5 to Example 2-9 Using the powder of Example 2-3, the size of the compact was set to 120 mm ⁇ 210 mm ⁇ 10 mmt, and (g) to (g)- Five types of sintered bodies (k) were obtained.
  • Table 5 shows the measurement results of the firing conditions and the relative density, crystal grain size, pore number ratio (grain boundary / inside grain), bending strength, and X-ray diffraction of the obtained sintered body.
  • Example 2-3 Comparative Example 2-5
  • a molded body was obtained in the same manner as in Example 2-1, except that the size of the molded body was 120 mm ⁇ 210 mm ⁇ 10 mmt using the powder of Example 2-3.
  • this molded body was placed on an alumina setter in an electric furnace and fired under the following conditions except for the firing conditions shown in Table 5, and three types of firings (l) to (n) were performed.
  • a ligature was obtained.
  • Atmosphere Air Temperature drop rate: 200 ° C / h (from 1400 ° C to 1100 ° C)
  • Table 5 shows the measurement results of the relative density, crystal grain size, pore number ratio (grain boundary / inside grain), bending strength, and X-ray diffraction of the obtained sintered body.
  • the relationship between the bending strength and the pore number ratio (grain boundary / inside grain) of the IGZO sintered bodies obtained in Examples 2-5 to 2-9 and Comparative Examples 2-3 to 2-5 is shown. 3 shows.
  • Example 2-10 to Example 2-13 Sintered bodies were produced in the same manner as in Example 2-7, except that flat and cylindrical shaped bodies having various sizes were produced.
  • the flat plate-shaped sintered body was processed by a surface grinder, and the cylindrical sintered body was processed by a cylindrical grinder. No cracks were observed in the sintered body after processing.
  • Table 6 shows the size of the obtained sintered body and the presence or absence of occurrence of cracks.
  • cylindrical sintered bodies were bonded to titanium backing tubes, respectively, and used as targets, then attached to a rotary cathode type sputtering apparatus, and sputtered to a remaining thickness of 1 mm under the following conditions. .
  • Example 3-1 to Example 3-4 Comparative Example 3-1 to Comparative Example 3-3
  • Seven types of mixed powders (a) to (g) were obtained by changing the addition amount of zirconium oxide. These powders were slurried with pure water, and in a state where the slurry concentration was 50 wt%, dispersion treatment was performed with a wet bead mill using 0.3 mm ⁇ zirconia beads. At this time, a dispersant was appropriately added so that the slurry viscosity was 1000 ps or less.
  • these dispersion-treated slurries are granulated and dried with a spray dryer, and using these powders, a molded body of 150 mm ⁇ ⁇ 10 mmt is produced by a die press at a pressure of 300 kg / cm 2 , CIP treatment was performed at a pressure of 2 ton / cm 2 .
  • this compact was fired in an electric furnace.
  • the heating rate was 100 ° C./hour from room temperature to 1400 ° C.
  • the firing temperature was 1400 ° C. and the holding time was 1 hour.
  • the temperature decreasing rate was 200 ° C./hour from 1400 ° C. to 1100 ° C.
  • it was naturally cooled and taken out after the furnace temperature reached 50 ° C. or lower.
  • After processing the obtained sintered body to 101.6 mm ⁇ ⁇ 6 mmt it was bonded to an oxygen-free copper backing plate with indium solder to obtain a sputtering target. Sputtering was performed using this target under the following conditions, an IGZO film was formed on a glass substrate, and the transmittance was measured.
  • Electrode Al Gas: Argon (100%) Pressure: 0.45Pa Power supply: DC Input power: 200 W (2.5 W / cm 2 ) Substrate temperature: Room temperature Film thickness: 50 nm (both source and drain)
  • Table 7 shows the measurement results of the identified species by the zirconia concentration, the relative density, the bending strength, and the X-ray diffraction (XRD) of the obtained sintered body, and the measurement results of the mobility of the obtained TFT element.
  • Example 3-4 to Comparative Example 3-7 Four types of mixed powders (h) to (k) were produced in the same manner as in Example 3-1, except that the addition amount of zirconium oxide was changed. These powders were subjected to a dispersion treatment in a counter jet air type counter jet mill. Next, in order to improve the moldability of the powder, these dispersed powders are put in a polyethylene pot, and compacted by dry mixing for 10 hours with a rotating ball mill using a resin ball with a core of 15 mm in diameter. Went. Next, these powders were molded and fired in the same manner as in Example 3-1. The transmittance and mobility of the obtained sintered body were measured under the same conditions as in Example 3-1.
  • Table 7 shows the measurement results of the identified species by the zirconia concentration, the relative density, the bending strength, and the X-ray diffraction (XRD) of the obtained sintered body, and the measurement results of the mobility of the obtained TFT element.
  • FIG. 4 shows the relationship between the Zr concentration of the IGZO sintered bodies obtained in Examples 3-1 to 3-4 and Comparative Examples 3-1 to 3-7 and the relative density of the sintered bodies.
  • FIG. 5 shows the relationship between the Zr concentration and the transmittance of the IGZO films obtained in Examples 3-1 to 3-4 and Comparative Examples 3-1 to 3-7. Further, FIG. 7 shows the relationship between the Zr concentration and mobility of the TFT elements obtained in Examples 3-1 to 3-4 and Comparative Examples 3-1 to 3-7.
  • Example 3-5 to Example 3-7 Using the powder of Example 3-2, flat and cylindrical compacts having various sizes were prepared, and sintered in the same manner as in Example 3-1, to prepare a sintered body. Next, in order to target these sintered bodies, the flat plate-shaped sintered body was processed by a surface grinder, and the cylindrical sintered body was processed by a cylindrical grinder. No cracks were observed in the sintered body after processing. Table 8 shows the size of the obtained sintered body and the presence or absence of occurrence of cracks.
  • Comparative Examples 3-8, 3-9 Using the powder of Comparative Example 3-7, flat and cylindrical compacts having various sizes were prepared, and sintered in the same manner as in Example 1 to prepare sintered bodies. Next, in order to target these sintered bodies, the flat plate-shaped sintered body was processed by a surface grinder, and the cylindrical sintered body was processed by a cylindrical grinder. Table 7 shows the size of the obtained sintered body and the presence or absence of cracking due to processing. Of the produced sintered bodies, a cylindrical sintered body was bonded to a titanium backing tube to make a target, and then attached to a rotating cathode type sputtering apparatus, and sputtered under the same conditions as in Example 2-10. went. Then, the target surface was observed and it confirmed that the crack generate
  • the oxide sintered body of the present invention can be used particularly for a large sputtering target for an oxide semiconductor film.
  • n-Si substrate (gate) 2 SiO 2 (300 nm) 3: Al (source 50 nm) 4: Al (drain 50 nm) 5: IGZO film (50 nm) 6: Interval (200 ⁇ m)

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Abstract

　ＩＧＺＯ薄膜の特性バラツキを改善させると共に、ターゲット製造時及びスパッタリング時の割れの発生を改善させることにより、酸化物半導体膜用途に最適の高品質かつ高歩留まりのＩＧＺＯスパッタリングターゲット用の酸化物焼結体を提供する。　Ｉｎ、Ｇａ及びＺｎを少なくとも含有する酸化物焼結体であって、ＩｎＧａＺｎＯ４で表されるホモロガス結晶構造を有し、結晶粒径が５μｍ以下であり、相対密度が９５％以上であり、かつ、抗折強度が１００ＭＰａ以上とある酸化物焼結体。

Description

酸化物焼結体、及びスパッタリングターゲット
　本発明は、半導体膜用スパッタリングターゲット（ＩＧＺＯターゲット）に好適である、主にインジウム、ガリウム、亜鉛、酸素から構成される酸化物焼結体に関する。
　酸化インジウム－酸化ガリウム－酸化亜鉛を含む酸化物（ＩＧＺＯともいう。）又はこれらを主成分とする酸化物半導体膜は、アモルファスシリコン膜よりも移動度が大きいという利点があり、高移動度が求められる有機ＥＬ用薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）素子用途として応用が進んでいる。
　ＩＧＺＯ薄膜の形成は、大面積化が容易でかつ高性能の膜が得られることから、ＩＧＺＯ焼結体を用いたスパッタリング法によるのが一般的である。大型ターゲットを使用した際に発生するＩＧＺＯ薄膜の特性のばらつきや、大型ターゲットの製造歩留まり低下、更にはスパッタリング時の割れの問題がある。
　ＩＧＺＯ薄膜特性のばらつきは、スパッタリング法により形成されたＩＧＺＯ薄膜中のＩｎ、Ｇａ、Ｚｎの元素組成比が、ターゲット使用率の上昇に伴い変動する問題であり、特に薄膜中の亜鉛含量低下の傾向が指摘されている。既に特許文献１には、焼結体中に複数の結晶相が存在すると薄膜組成が変動し易いとの指摘がされているが、実際にはホモロガス単相構造のみから構成されるターゲットであっても、組成変動の問題が発生している。
　焼結体の割れの問題に関しては、ＩＧＺＯ焼結体の結晶組織は、異方性の高い層状構造を持つホモロガス結晶構造を含むことが多いため、強度が極端に低いことが原因である。ＩＧＺＯ焼結体の強度を改善する方法として、特許文献２ではスピネル構造を含む結晶層とすることで抗折強度を５８ＭＰａに高くすることが示されている。また、特許文献３では、スピネル構造とビックスバイトを含む結晶相とすることで抗折強度１４．３ｋｇ／ｍｍ２（約１４０ＭＰａ）を得ている。しかしながら、これらの方法ではＩＧＺＯ膜の組成が限定されてしまうために、膜特性の最適化のためにＩＧＺＯ焼結体のＩｎ、Ｇａ、Ｚｎの各組成比を適宜決定することができない。
　さらに、焼結体の強度を改善する方法として、焼結体の高密度化が有効であることが知られており、特許文献４には、焼結の保持時間を２０時間以上とし、密度９８％の焼結体を得ている。しかし、焼結体の結晶成長が促進されるため粒径は７μｍ以上と大きくなり、焼結体の強度は低いものと推測される。
　また、焼結体に不純物を添加し特性を改善する方法も知られており、特許文献４及び特許文献５には１００ｐｐｍ～１００００ｐｐｍの正四価以上の金属元素をＩＧＺＯターゲットに含有させ、焼結体の抵抗（バルクの抵抗）を１×１０－３Ω・ｃｍ未満に低下させてアーキングを低下させている。しかし、不純物を多量に添加する場合、ＩＧＺＯ膜の特性が悪化する可能性があるため、有効な方法とは言えない。
国際公開２００９／１５７５３５号パンフレット 日本特開２００８－１６３４４１号公報 国際公開２０１１／０４００２８号パンフレット 国際公開２００９／１５７５３５号パンフレット 国際公開２００８／０７２４８６号パンフレット
　本発明の目的は、特に酸化物半導体膜用大型スパッタリングターゲットの課題である、ＩＧＺＯ薄膜の特性バラツキを改善させると共に、ターゲット製造時及びスパッタリング時の割れの発生を改善させることにより、酸化物半導体膜用途に最適の高品質かつ高歩留まりのＩＧＺＯスパッタリングターゲットに好適な酸化物焼結体を提供することにある。
　本発明者らは、鋭意検討を重ねた結果、ＩｎＧａＺｎＯ４で表されるホモロガス結晶構造を有する焼結体であって、焼結体の結晶粒径、相対密度、及び抗折強度を一定の値に制御することによって、量産装置で要求される大型サイズのターゲット製造における歩留まりを改善させると共に、高いパワーを投入可能な円筒形スパッタリングターゲットとして用いた場合においても、スパッタリング時の割れ発生を改善させる酸化物焼結体が得られることを見出し、本発明を完成するに至った。
　本発明は、以下の要旨を有する。
（１）少なくともＩｎ、Ｇａ及びＺｎを含有する酸化物焼結体であって、ＩｎＧａＺｎＯ４で表されるホモロガス結晶構造を有し、結晶粒径が５μｍ以下であり、相対密度が９５％以上であり、かつ、抗折強度が１００ＭＰａ以上であることを特徴とする酸化物焼結体。
（２）オープンポア率が０．２％以下であることを特徴とする上記（１）に記載の酸化物焼結体。
（３）Ｘ線回折における入射角（２θ）が、３０．３°～３０．９°における回折強度をＩ１、３１．１°～３１．５°における回折強度をＩ２とした場合、回折強度比Ｉ１／Ｉ２が０．８５以上１．２５以下であることを特徴とする上記（１）又は（２）に記載の酸化物焼結体。
（４）焼結体の結晶粒界に存在するポア（気孔）の個数と結晶粒内に存在するポア（気孔）の個数の比（結晶粒界のポア個数／結晶粒内のポア個数）が０．５以上であることを特徴とする上記（１）～（３）のいずれかに記載の酸化物焼結体。
（５）ジルコニウムを重量比で２０ｐｐｍ以上１００ｐｐｍ未満含有することを特徴とする上記（１）～（４）のいずれかに記載の酸化物焼結体。
（６）組成式がＩｎＧａＺｎＯｘで表され、前記組成式中のｘが３．３≦ｘ≦４．０であることを特徴とする上記（１）～（５）のいずれかに記載の酸化物焼結体。
（７）ターゲット面積が９６１ｃｍ２以上である平板形状、又は、ターゲット面積が２５７ｃｍ２以上である円筒形状を有するスパッタリングターゲット用である上記（１）～（６）のいずれかに記載の酸化物焼結体。
（８）上記（１）～（７）のいずれかに記載の酸化物焼結体をターゲット材として用いることを特徴とするスパッタリングターゲット。
　本発明の酸化物焼結体によれば、量産装置で要求される大型サイズのターゲット製造における歩留まりを改善されると共に、高いパワーを投入可能な円筒形スパッタリングターゲットとして用いた場合においても、スパッタリング時の割れ発生を抑制することが可能なスパッタリングターゲットが可能となる。
実施例１－２に示す焼結体試験片の微小クラック観察写真である。写真中の番号は、観察された微小クラックを示す。 比較例１－２に示す焼結体試験片の微小クラック観察写真である。 実施例２－５～実施例２－９、比較例２－３～比較例２－５で得られたＩＧＺＯ焼結体の抗折強度とポア個数比（粒界／粒内）の関係を示す図である。 実施例３－１～実施例３－４、比較例３－１～比較例３－７で得られたＩＧＺＯ焼結体のＺｒ濃度と焼結体の相対密度の関係を示す図である。 実施例３－１～実施例３－４、比較例３－１～比較例３－７で得られたＩＧＺＯ膜のＺｒ濃度と透過率の関係を示す図である。 実施例３－１～実施例３－４、比較例３－１～比較例３－７で作製したＴＦＴ素子の構造を示す断面模式図である。 実施例３－１～実施例３－４、比較例３－１～比較例３－７で得られたＴＦＴ素子のＺｒ濃度と移動度の関係を示す図である。
　本発明の酸化物焼結体は、少なくともインジウム、ガリウム、亜鉛及び酸素を含んでなり、ＩｎＧａＺｎＯ４で表されるホモロガス結晶構造を有する焼結体である。本発明で言う「ＩｎＧａＺｎＯ４で表されるホモロガス結晶構造を有する焼結体」とは、Ｘ線回折パターンがＩｎＧａＺｎＯ４の回折パターンと一致したピークを含む焼結体を言う。また、本発明で言う「ＩｎＧａＺｎＯ４で表されるホモロガス結晶構造のみを有する焼結体」とは、Ｘ線回折パターンがＩｎＧａＺｎＯ４の回折パターンと一致し、ＩｎＧａＺｎＯ４の回折パターンに帰属されないピークを含まないことを意味する。
　本発明によれば、ＩｎＧａＺｎＯ４で表されるホモロガス結晶構造を有し、酸化物焼結体の結晶粒径が５μｍ以下、かつ相対密度が９５％以上であり、かつ、酸化物焼結体の抗折強度が１００ＭＰａ以上である酸化物焼結体は、焼結体製造時及びスパッタリングターゲットとして用いた場合においても割れの無いＩＧＺＯ物焼結体となる。
　本発明の酸化物焼結体の結晶粒径は５μｍ以下であり、好ましくは４．５μｍ以下であり、さらに好ましくは４μｍ以下である。焼結体の結晶粒径が小さいほど、スパッタリングターゲットとして用いる場合、ターゲットから元素が均一に飛び出すために結晶粒径は小さいほど好ましいが、通常、１μｍ以上である。
　本発明の酸化物焼結体の相対密度は９５％以上であり、好ましくは９７％以上、より好ましくは９８％以上で、さらに好ましくは９９％以上である。相対密度が９５％を下回る焼結体をターゲットとして用いると、スパッタリング中に異常放電が発生しやすくなる場合がある。
　本発明の酸化物焼結体の抗折強度は１００ＭＰａ以上であり、好ましくは１５０ＭＰａ以上であり、さらに好ましくは２００ＭＰａ以上であるが、通常、３００ＭＰａ以下である。酸化物焼結体の強度が高ければ研削加工においても割れが発生しにくく、歩留りが高いために生産性が良い。更に、スパッタリング中に高いパワーが投入される円筒形スパッタリングターゲットに使用した場合においても、割れの問題が発生しにくい。
　また、本発明の酸化物焼結体のオープンポア率は０．２％以下であることが好ましく、０．１５％以下であることがより好ましく、０．１％以下であることが特に好ましいが、通常、０．００１％以上である。オープンポアとは、焼結体の最表面への開放経路を有する空隙（空孔やクラック）を指し、その空隙が直接焼結体の表面へ開放している場合だけでなく、他の空隙を介しながら表面へ開放している空隙を指す。オープンポア率とは、焼結体体積とオープンポア体積の総量に対するオープンポア体積の割合のことを言う。オープンポアが一定割合以上存在すると、焼結体内部に雰囲気等からの水分が吸着され、ＩＧＺＯ膜中の各元素組成の変動原因となる為、極力低減させることが好ましい。
　また、本発明の酸化物焼結体においては、焼結体の６０μｍ×８０μｍの範囲に存在する長さ３μｍ以上の微小クラックの本数が２０本以下であることが好ましく、１０本以下であることがより好ましい。さらに好ましくは長さ１５μｍ以上のクラックを有さないことが好ましい。この微小クラックが多くなると、ターゲットとして用いた場合、薄膜の組成変動がより顕著となる傾向がある。これは、クラック層に水分を吸着、含有する為、ターゲットから叩き出された亜鉛原子が水分子によって散乱され、亜鉛の組成変動が起こるものと考えられる。
　また、本発明の酸化物焼結体では、Ｘ線回折における入射角（２θ）が、３０．３°～３０．９°における回折強度をＩ１、３１．１°～３１．５°における回折強度をＩ２とした場合、回折強度比Ｉ１／Ｉ２が０．８５以上１．２５以下であることが好ましく、０．９０以上１．１０以下であることがより好ましい。回折強度比Ｉ１／Ｉ２の上昇は、ＩｎＧａＺｎＯ４結晶相のＣ軸方向の成長が選択的に進んでいることを示すものである。Ｃ軸方向へ結晶粒子の成長が一定の水準を越えると、結晶粒子内に大量の層状の微小クラックが入り易くなるため、回折強度比の値を一定値以下とすることにより、微小クラックの少ない焼結体を得やすくなる。一方、回折強度比が０．８５未満の場合は、所望の焼結体密度が得られ難くなり、強度低下及びスパッタリング時の異常放電につながるため好ましくない。
　また、本発明の酸化物焼結体は、結晶粒界に存在するポアと結晶粒内に存在するポアの個数の比（結晶粒界のポア個数／結晶粒内のポア個数）が０．５以上であることが好ましく、１以上であることがより好ましく、３以上であることが特に好ましいが、通常、１０以下である。結晶粒内にポアが存在すると破壊源となり、焼結体の強度を著しく低下させてしまうため、結晶粒内に存在するポアが少ない方が良く、粒内に存在するポアを減らし、粒界と粒内に存在するポアの比（結晶粒界のポア個数／結晶粒内のポア個数）を大きくする。
　また、本発明の酸化物焼結体は、ジルコニウムを重量比で２０ｐｐｍ以上１００ｐｐｍ未満含有することが好ましく、３０ｐｐｍ以上がより好ましく、４０ｐｐｍ以上であることが特に好ましい。ジルコニウムの含有量は２０ｐｐｍより少ないと焼結体の相対密度及び強度の効果がなく、ジルコニウムの含有量が１００ｐｐｍ以上だと作製したＩＧＺＯ膜の透過率が低下し始め、ＩＧＺＯ膜を用いたＴＦＴ素子の電界効果移動度（以下「移動度」と表記する）も徐々に低下する。ＴＦＴ素子は移動度が高いほどフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）の性能が良くなるために、移動度が低下する量の不純物をＩＧＺＯ焼結体に含有させることは望ましくない。移動度の値は高いほど好ましく、１５．０ｃｍ２／Ｖ・ｓ以上であることが好ましい。
　なお、焼結体中のジルコニウムの含有量はＩＣＰ（誘導結合プラズマ）分析法により測定することができる。
　さらに、本発明の酸化物焼結体においては、組成式がＩｎＧａＺｎＯｘで表され、前記組成式中の酸素含有量ｘの値が３．３≦ｘ≦４．０であることが好ましく、３．３≦ｘ≦３．６であることがさらに好ましい。ｘの値が４．０未満の酸素含有量は、ＩｎＧａＺｎＯ４で表されるホモロガス結晶構造の構成元素である酸素元素の一部に欠損を生じさせることにより得られるものである。特に、酸素含有量ｘの値を３．３≦ｘ≦３．６の範囲とすることにより、酸化物焼結体の強度が更に向上し、スパッタリング時のアーキングやパーティクル発生を更に低減させることが可能となる。また、この焼結体を用いて作製したＩＧＺＯ膜は、薄膜表面の平坦性に優れており、ＴＦＴ特性の安定性向上の効果も有する。
　なお、酸化物焼結体のインジウム、ガリウム及び亜鉛の比率は、ＩｎＧａＺｎＯ４で表されるホモロガス結晶構造を含有する組成であれば特に限定されないが、ＩｎＧａＺｎＯ４で表されるホモロガス結晶構造のみを有する焼結体は特に本発明の効果が大きく、好適である。
　次に、本発明の酸化物焼結体の製造方法について、工程毎に説明する。
（１）原料混合工程
　原料粉末は特に限定されるものではなく、例えば、インジウム、ガリウム、亜鉛の塩化物、硝酸塩、炭酸塩等の金属塩粉末を用いることも可能であるが、取り扱い性を考慮すると酸化物粉末が好ましい。
　各原料粉末の純度は、９９．９％以上が好ましく、より好ましくは９９．９９％以上である。純度が低いと、含有される不純物により、本発明の酸化物焼結体を用いたスパッタリングターゲットで形成されたＴＦＴに、悪影響を及ぼすことがあるからである。
　これらの原料の配合は、ＩｎＧａＺｎＯ４で表されるホモロガス結晶構造を生成する組成であれば特に制限はないが、ホモロガス結晶構造のみを有する焼結体を作製する場合、金属元素の原子比換算でＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：１の組成とすることが好ましい。この組成だと強度が低く、特に本発明の効果が大きい。また、ジルコニウムを含有する焼結体を作製する場合、含有量が重量比で２０ｐｐｍ以上１００ｐｐｍ未満になるように添加すれば良い。
　混合原料の粉末物性は、次工程である粉砕・混合処理により調整することが可能であるため、原料粉末の物性は特に限定されるものではないが、粉末処理により好適な粉末物性を得るためには、各原料粉末の比表面積及び平均粒径は、次の通りとすることが好ましい。酸化インジウムの比表面積：１０．０～１３．０ｍ２／ｇかつ平均粒径：０．９～１．３μｍ、酸化ガリウムの比表面積：１０．０～１７．０ｍ２／ｇかつ平均粒径：１．８～２．５μｍ、酸化亜鉛の比表面積：３．０～１５．０ｍ２／ｇかつ平均粒径：０．２～１．５μｍである。さらに、酸化亜鉛原料に関しては、その比表面積が１０．０～１３．０ｍ２／ｇかつ平均粒径が０．２０～０．３５μｍである粉末を用いることが、好適な粉末物性をより得易くなるため、特に好ましい。
　次に、これら原料粉末を粉砕・混合する。粉末の処理方法は、特に限定されるものではないが、アルミナ、ナイロン樹脂等のボールやビーズを用いた乾式、湿式のメディア撹拌型ミルやメディアレスの容器回転式混合、機械撹拌式混合等の混合方法が例示される。具体的には、ボールミル、ビーズミル、アトライタ、振動ミル、遊星ミル、ジェットミル、Ｖ型混合機、パドル式混合機、二軸遊星撹拌式混合機等が挙げられる。粉末処理においてジルコニア製のボールやビーズを用いてジルコニウムを含有する焼結体を作製する場合には、それらから混入するジルコニウム量を考慮して、原料粉末の量を調整する。
　ＩｎＧａＺｎＯ４のホモロガス結晶粒子におけるＣ軸方向への選択的粒成長を抑制することを目的とする場合には、これらの粉砕・混合処理において、所望の物性を有する混合粉を得ることが好ましく、混合・粉砕能力において優れる湿式処理法を用いることが最も好ましい。具体的にはジルコニア製のビーズを用いた湿式ビーズミル粉砕・混合が好ましい。適切な湿式ビーズミル粉砕・混合を施すことによって、粉砕・混合後の粉末の比表面積が１２．０～１５．０ｍ２／ｇかつ平均粒径が０．３５～０．４５μｍの範囲であり、更に、処理後の混合粉末中の酸化亜鉛の結晶子径が６０ｎｍ以下であることを満たす原料粉末とすることが好ましい。粉砕・混合後の粉末の比表面積については、１２．５～１４．５ｍ２／ｇの範囲にあることがより好ましい。これらの物性範囲に調整することにより、原料粉末の活性が飛躍的に向上し、焼成工程における焼結反応性が飛躍的に改善する。そして、従来よりも低温、短時間で緻密化が可能となるだけでなく、ＩｎＧａＺｎＯ４のホモロガス結晶粒子におけるＣ軸方向への選択的粒成長が抑制され、焼結体中の微小クラ
ック発生を抑制することが容易になる。
　上記に加え、処理後の粉末は、本粉末より作製した成形体の体積膨張率が３００～７５０℃の温度領域において２．１％以下が好ましく、１．３％以下がより好ましく、０．０８％以下であることが特に好ましく、かつ１０００～１２００℃の温度領域において４．２％以下であることが好ましく、２．５％以下であることがより好ましく、０．１３％以下であることが特に好ましい。
　本願における体積膨張率は、主として各原料粉末の均一混合性を示す指標である。混合粉末中の各原料の分散状態が適切でない場合、焼成工程においてＩｎＧａＺｎＯ４が形成される過程で激しい体積膨張が発生し、焼成割れの原因となる。上記範囲に設定することによって、比較的早い昇温速度下でも、大型サイズのターゲットの焼成割れのリスクが大幅に低減される。
　また、酸化物粉末以外の粉末を使用する場合や電磁波加熱を容易にするため予めＩｎＧａＺｎＯ４を生成させる場合は、混合後に９００～１２００℃で仮焼を行うことも出来る。仮焼粉末を使用する場合も粉砕して、平均粒径を１．０μｍ以下とすることが好ましく、０．１～１．０μｍとすることがさらに好ましい。なお、成形処理に際しては、ポリビニルアルコール、アクリル系ポリマー、メチルセルロース、ワックス類、オレイン酸等の成形助剤を原料粉末に添加しても良い。
　次に、より具体的な粉末処理方法の一例として、好適な混合・粉砕処理である湿式ビーズミル装置について、混合・粉砕条件を示す。
　ミル容積２Ｌのビーズミル装置にて粉末２５ｋｇを処理する場合、スラリー中の固形分濃度は３０％～７０％、より好ましくは４０％～５５％とする。固形分濃度が高くなり過ぎると処理能力が低下し、所望する粉末物性値が得られない。特に酸化亜鉛は粘度上昇の原因となり易く、他の原料との混合性を大きく損ねる原因となることから、適正範囲内に調整することが重要である。
　粉砕メディアは、粉砕能力の高いジルコニアビーズを用い、ビーズ径はφ０．２ｍｍ～φ０．４ｍｍの範囲内とする。ミルに投入するビーズの総量は５．０～６．５ｋｇの範囲とし、ミル容積に対するビーズ充填率としては７５～８５％の範囲とする。
　スラリー温度についても厳密に管理する必要があり、ミル入口スラリー温度を１５℃以下、好ましくは１２℃以下に管理すると共に、ミル出口のスラリー温度を２１℃以下となるように常時管理する必要がある。ミル処理によって、スラリー温度は急激に上昇することから、スラリータンクには適切な冷却機構を備えておくことが好ましい。
　分散剤の種類は特に問わないが、特に酸化亜鉛粉末のスラリー粘度変化を一定範囲内に抑える必要があり、この為スラリーｐＨは５～９の中性域付近となるように調整を行なう。分散剤添加量が多いと、スプレー乾燥後の粉末顆粒の強度が高くなりすぎる為、成形体の強度低下につながり、成形体の焼成割れの原因となる。この為添加量は一般的な添加量よりも少なくする必要があり、０．９ｗｔ％以下が好ましく、０．７ｗｔ％以下とすることがより好ましい。
　ミル内へのスラリー供給量はミルへの負担の大きい１～２パスまでは０．６Ｌ／ｍｉｎ～１．５Ｌ／ｍｉｎとし、その後は１．５Ｌ／ｍｉｎ～３．１Ｌ／ｍｉｎとすると効率的に処理が進み、全体のパス回数の低減が図れる為好ましい。パス回数が過度に上昇すると、ミル内壁からの不純物混入によりスパッタ薄膜のＴＦＴとしての特性不良の原因となるため、好ましくない。
　ミルの周速は５．５ｍ／ｓｅｃ～９．５ｍ／ｓｅｃの範囲に設定し、６．０ｍ／ｓｅｃ～８．０ｍ／ｓｅｃの範囲とすることがより好ましい。処理のバッチによっては同一条件であってもスラリー粘度が何らかの要因によって上昇することがあるが、この場合は分散剤量を上記範囲内の内で適宜追添加し、スラリー粘度を常に３０００ｍＰａ・ｓとしておくことが重要であり、これによって安定した処理が可能となる。
　上記の条件を踏まえて、５～２０パス、より好ましくは５～１５パス循環させて粉砕処理を行なうことにより、所望の物性値を有する混合粉末が得ることができる。パス回数が不足すると、焼成割れの原因となるだけでなく、高密度焼結体が得られにくくなる。高密度の焼結体を得る為には高温又は長時間の焼成が必要となり、従来のＩＧＺＯ焼結体と同様に内部に微小クラックを生じ易くなる。一方、パス回数が増加し、過度に比表面積を上昇、あるいは平均粒子径を低下させた場合も、粉末のかさ密度が低下し、成形性の低下により歩留まり低下の原因となると共に、粉末の再凝集が進む結果、高密度焼結体が得られにくくなる。この場合も、高密度焼結体を得る為に高温又は長時間の焼成を行なう必要が生じる為、従来ＩＧＺＯ同様、内部に微小クラックを生じ易くなる。
　湿式混合処理を行った場合の、最終的な粉末の状態は特に限定されない。鋳込み成形等の湿式成形方法では、スラリーをそのまま用いることが可能であるが、乾式で成形する場合には、粉末の流動性が高く成形体密度が均一となる造粒粉末を用いるのが望ましい。造粒方法についても特に限定しないが、噴霧造粒、流動層造粒、転動造粒、撹拌造粒などが使用できる。特に、操作が容易で、多量に処理できる噴霧造粒を用いることが望ましい。
（２）成形工程
　成形方法は、原料粉末（仮焼した場合には仮焼した混合粉末）を目的とした形状に成形できる成形方法を適宜選択することが可能であり、特に限定されるものではない。プレス成形法、鋳込み成形法、射出成形法等が例示できる。
　成形圧力は成形体にクラック等の発生がなく、取り扱いが可能な成形体であれば特に限定されるものではないが、成形密度は可能な限り高めた方が好ましい。そのために冷間静水圧プレス（ＣＩＰ）成形等の方法を用いることも可能である。ＣＩＰ圧力は充分な圧密効果を得るため１ｔｏｎ／ｃｍ２以上が好ましく、さらに好ましくは２ｔｏｎ／ｃｍ２以上、とりわけ好ましくは２～３ｔｏｎ／ｃｍ２である。
　ここで初めの成形を鋳込法により行い、続いてＣＩＰを行った場合には、ＣＩＰ後の成形体中に残存する水分及びバインダー等の有機物を除去する目的で、脱バインダー処理を施してもよい。また、初めの成形をプレス法により行った場合でも、原料混合工程でバインダー等を添加したときは、同様の脱バインダー処理を行うこともできる。
（３）焼成工程
　続いて焼成工程を行なう。焼成方法は、原料粉末の焼結挙動に適した様々な焼成方法（常圧焼結、加圧焼結など）を用いる事が可能であり、特に制限されるものではなく、電気炉、ガス炉、ＨＩＰ（等方熱間プレス）、ＨＰ（ホットプレス）及び電磁波焼成炉等を使用することが出来るが、電磁波加熱が特に好ましい。
　電磁波加熱は、焼結体自身が内部から加熱されるため、オープンポアの状態で焼結体の中心部から均一に焼結が進行し、ポアが焼結体の外に吐き出され、また、大型品でも温度分布が少なく、焼成において割れ難くなる。
　さらに、電磁波加熱を用いた場合、焼結体の含有酸素量を大幅に低減させることが可能となる。電磁波加熱方式では、成形体内部と外部の収縮速度が同一に保たれることにより、大気雰囲気焼成であっても焼結体内部においても十分な酸素欠損を形成させることが出来、焼結体の酸素含有量を大幅に低減させることが可能になる。
　被焼成物の焼成温度は特に限定されないが、高密度及び高強度の焼結体を得るためには１３００℃～１５００℃以下とすることが好ましく、より好ましくは１３５０℃～１４５０℃である。温度が高過ぎるとＩｎＧａＺｎＯ４の結晶粒成長が急激に進行し、異常粒成長による強度低下によって焼成割れが発生し、歩留まりが低下する。逆に保持温度が低すぎると、緻密化が進まない為に、高密度焼結体が得られず、スパッタリング中のアーキング増加の原因となることから好ましくない。１３００℃～１５００℃の範囲であれば、得られる焼結体は十分にＩｎＧａＺｎＯ４のホモロガス結晶構造となる。
　被焼成物の保持時間は特に限定されないが、焼成温度が低い時は保持時間を長めに、逆に焼成温度が高い時は保持時間を短めに設定する。電気炉による焼成では３０分以上５時間以下とすることが好ましい。３０分より短いと被焼成物の表面と中心部で焼結の進行に差が生じて、高密度な焼結体は得られないことがある。また、５時間より長い場合、結晶粒が成長し高強度な焼結体は得られない。電磁波加熱による焼成では、５分以上１時間以下とすることが好ましい。電磁波加熱は、自己発熱による加熱である為、被焼成物内の温度差が小さく、保持時間を短くしても高密度な焼結体が得られる。
　被焼成物の昇温速度については特に限定されないが、焼成時間を極力短くして焼結体の結晶粒子の成長を抑制し高強度の焼結体を得るため、比較的早い昇温速度で昇温させることが好ましい。具体的には、２０～６００℃／ｈ、好ましくは１００～６００℃／ｈ、より好ましくは２００～６００℃／ｈ、さらに好ましくは３００～６００℃／ｈである。この為、急速加熱焼成が可能な電磁波焼成炉を用いて焼成を行なうとより効果的である。また、３００～７５０℃、及び１０００℃～１２００℃の温度領域を２００℃／ｈ以上の昇温速度で昇温させる場合については、ビーズミル粉砕・混合後の粉末の体積膨張率が３００～７５０℃の温度領域において１．３％以下、１０００℃～１２００℃の温度領域においては２．５％以下である混合粉末を用いることが、大型ターゲットの焼成割れを防止する観点から好ましい。
　ただし、水分やバインダーを含む成形体の場合、特に大型の成形体では水分やバインダー成分が揮発する際に、急激な体積膨張を伴うと成形体が割れることがあるため、水分やバインダー成分が揮発している温度領域、例えば１００～４００℃の温度域においては昇温速度を２０～１００℃／ｈとすることが好ましく、１００～６００℃の温度域においては２０～１００℃／ｈとすることがより好ましい。
　なお、電磁波加熱を用いて焼成する場合、Ｘ線回折から求められる結晶子径が６０ｎｍ以下である原料粉末を使用することが好ましい。
　電磁波加熱による加熱のし易さは、被加熱材料の電磁波吸収特性に依存するため、電磁波吸収特性が異なる物質が共存する場合、吸収特性の良い物質が存在するところで局所的に加熱され、吸収特性の悪いところでは加熱されないため、試料内で温度分布が発生し割れたり、局所的な異常粒成長を引き起こしたりする。酸化インジウムは室温付近の低温から高温まで電磁波吸収特性が良好な自己発熱し易い物質であるが、酸化ガリウムは電磁波吸収特性が悪く自己発熱し難い物質であり、さらに酸化亜鉛は低温域では電磁波吸収特性が悪く特定の温度を超えると電磁波吸収特性が良くなる温度依存性を示す物質である。すなわち、ＩＧＺＯは、電磁波吸収特性が全く異なる材料が共存する複合材料系であり、電磁波を用いた加熱の場合、局所的な加熱による割れや異常粒成長などを引き起こす可能性が高いが、結晶子径が６０ｎｍ以下である原料粉末を用いることで電磁波加熱においても割れがない均一な焼結体を得ることが可能となる。なお、複数の原料を混合した複合原料の場合、本願で言う原料粉末のＸ線回折から求められる結晶子径とは、各原料の結晶構造に由来するＸ線回折ピークからそれぞれ別々に結晶子径を算出したときの最大の値である。
　電磁波加熱を用いた場合、自己発熱による均一加熱のため、高密度化に必要な十分に高い焼成温度であるにも関わらず、急速加熱や保持時間を短くすることで、結晶粒子の成長を抑制し、高密度で、高強度な焼結体を得ることができる。
　本発明で用いる電磁波としてはマグネトロン又はジャイロトロン等から発生する連続又はパルス状の２．４５ＧＨｚ等のマイクロ波、２８ＧＨｚ等のミリ波、又はサブミリ波が利用できる。電磁波の周波数の選択は、被焼成物の電磁波吸収特性から適切なものを選択することができるが、発振器のコスト等の経済性を考慮すると２．４５ＧＨｚのマイクロ波が好ましい。
　降温速度は、焼成温度から１１００℃までは１５０℃／ｈ以上、好ましくは２００℃／ｈ以上、より好ましくは２５０℃／ｈ以上、さらに好ましくは３００℃／ｈ以上である。この温度域を１５０℃／ｈ以上で降温することで焼結体の表面へ取り込まれる酸素を少なくすることができ、焼結体表面の色むらを抑制することが可能である。これ以外の温度域では、降温速度については特に限定されず、焼結炉の容量、焼結体のサイズ及び形状、割れ易さなどを考慮して適宜決定することができる。
（４）ターゲット化工程
　得られた焼結体は、平面研削盤、円筒研削盤、旋盤、切断機、マシニングセンター等の機械加工機を用いて、板状、円状、円筒状等の所望の形状に研削加工する。さらに、必要に応じて無酸素銅やチタン等からなるバッキングプレート、バッキングチューブにインジウム半田等を用いて接合（ボンディング）することにより、本発明の焼結体をターゲット材としたスパッタリングターゲットを得ることができる。
　焼結体のサイズは、特に限定されないが、本発明による焼結体は強度が高いため大型のターゲットを製造することが可能となる。平板形スパッタリングターゲットの場合、縦３１０ｍｍ×横３１０ｍｍ（ターゲット面の面積９６１ｃｍ２）以上の大型の焼結体を作製することができる。また、円筒形スパッタリングターゲットの場合、外径９１ｍｍΦ×９０ｍｍ（ターゲット面の面積２５７ｃｍ２）以上の大型の焼結体を作製することができる。なお、ターゲット面の面積とは、スパッタリングされる側の焼結体表面の面積を指し、複数の焼結体から構成される多分割ターゲットの場合、それぞれの焼結体の中でスパッタリングされる側の焼結体表面の面積が最大のものを多分割ターゲットにおけるターゲット面の面積とする。
　また、ターゲットの厚みは特に限定されないが、４ｍｍ以上１５ｍｍ以下が好ましい。４ｍｍより薄い場合は、ターゲット利用率が低く経済的でない。また、１５ｍｍより厚い場合には、焼結体の重量が重くなるため、ターゲット化工程でハンドリング設備等が必要となる。
　以下、実施例により本発明を更に具体的に説明するが、本発明は、これらの実施例に限定されるものではない。なお、本実施例における主な特性の測定方法は、以下に記載の通りである。
（１）焼結体の相対密度
　ＪＩＳ　Ｒ　１６３４に準拠して、アルキメデス法により式（１）により算出した焼結体の体積と乾燥重量からかさ密度を算出し、これを理論密度で除することにより相対密度とした。
　　焼結体体積＝（抱水重量－水中重量）／水の密度　・・（１）
　焼結体の理論密度（ｄ）は、焼結体中のＩｎ、Ｇａ、Ｚｎを酸化物に換算して、それぞれ酸化インジウム、酸化ガリウム、酸化亜鉛としたときに、それぞれの量ａ（ｇ）、ｂ（ｇ）、ｃ（ｇ）と、それぞれの真密度７．１８（ｇ／ｃｍ３）、５．９５（ｇ／ｃｍ３）、５．６７（ｇ／ｃｍ３）を用いて、（２）式のように相加平均から算出した。
　　ｄ＝（ａ＋ｂ＋ｃ）／（（ａ／７．１８）＋（ｂ／５．９５）＋（ｃ／５．６７））　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　・・（２）
（２）オープンポア率
　上記アルキメデス法において算出した焼結体体積と、式（３）によって算出したオープンポア体積とから、（４）式により算出した。
オープンポア体積＝（抱水重量－乾燥重量）／水の密度　・・（３）
オープンポア率＝
（オープンポア体積／（焼結体体積＋オープンポア体積））×１００（％）
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　・・（４）
（３）結晶子径
　混合粉末のＸ線回折パターンを下記条件にて測定し、得られた酸化亜鉛の１０２ピークを用いて、Ｓｃｈｅｒｒｅｒの式から結晶子径を算出した。
走査方法　　：ステップスキャン法（ＦＴ法）
Ｘ線源　　　：ＣｕＫα
パワー　　　：４０ｋＶ、４０ｍＡ
ステップ幅　：０．０１°
測定範囲　　：酸化亜鉛（１０２ピーク）　４６．８°≦２θ≦４８．２°
（４）Ｘ線回折測定
　最表面より０．５ｍｍ以上研削した後の任意の１０箇所をサンプリングし、鏡面研磨した焼結体試料の２θ＝２０～７０°の範囲のＸ線回折パターンを下記条件にて測定し、ＩｎＧａＺｎＯ４の回折パターン（Ｍａｔｅｒｉａｌｓ　Ｄａｔａ　Ｉｎｃ．　ＪＡＤＥ７（ｖｅｒ．７ｊ）　Ｆｉｌｅ　Ｎｏ．００－０３８－１１０４参照）と比較した。
走査方法　　：ステップスキャン法（ＦＴ法）
Ｘ線源　　　：ＣｕＫα
パワー　　　：４０ｋＶ、４０ｍＡ
ステップ幅　：０．０２°
（５）微小クラックの観察
　最表面より０．５ｍｍ以上研削した後の任意の１０箇所をサンプリングする。機械研磨段階でのクラック発生を防止する為、断面イオンミリング法（装置：クロスセクションポリッシャ　ＩＢ－０９０２０ＣＰ　日本電子社製）で観察面を作成し、その後観察面に導電性コーティング（オスミウムコート）を施した後、観察を行った。
装置　　　　：ＦＥ－ＳＥＭ（ＪＳＭ－７６００Ｆ　日本電子社製）
加速電圧　　：１０ｋＶ（倍率：１５００倍）
検出器　　　：反射電子検出器
計測方法　　：任意の６０μｍ×８０μｍの領域内において、長さ３μｍ以上のクラックの本数をカウントする。クラックの端部が他の１本以上のクラックの端部と繋がっていると認められる場合には、それらを合わせて１本としてカウントする。２本以上のクラックが交差していると認められる場合には、それぞれ独立してカウントする。
（６）抗折強度
最表面より０．５ｍｍ以上研削した後の焼結体より下記寸法のサンプルを切り出し、ＪＩＳ　Ｒ　１６０１に準拠して測定した。
試験方法　　：３点曲げ試験
支点間距離　：３０ｍｍ
試料サイズ　：３×４×４０ｍｍ
ヘッド速度　：０．５ｍｍ／ｍｉｎ
（７）体積膨張率
　本発明では昇温時に発生する成形体の体積膨張を体積膨張率として定義する。本発明における体積膨張率とは、以下の手順にて算出される値である。測定用のサンプルには、２０００ｋｇ／ｃｍ２にて冷間静水圧成形（ＣＩＰ）を行った後の直径が２８～３０ｍｍ、厚さ６～８ｍｍの形状のものを使用する。焼成は、一般的な常圧焼成法により、所定の焼成温度Ｔにて焼成を行う。体積膨張率は焼成前の直径をＬ０、焼成温度Ｔにおける焼結体の当該直径Ｌよりα＝（Ｌ－Ｌ０）／Ｌ０×１００（％）として算出される。抵抗加熱型の電気炉を用いて、焼成条件は昇温速度及び降温速度を共に１００℃／ｈ、温度Ｔでの保持時間を１時間とし、雰囲気は大気雰囲気にて焼成を行う。焼成温度Ｔを２０℃ステップで変化させ、各焼成温度Ｔにおける体積膨張率をプロットし、スムージングすることにより、所定の温度域での体積膨張率プロファイルを得る。
（８）平均粒径（Ｄ５０）
測定装置　　：レーザ回折式粒度分布測定装置（島津製作所製、ＳＡＬＤ－７１００）
測定方法　　：秤量した原料粉末０．３～０．５ｇをヘキサメタリン酸ナトリウム溶液（０．２％）３０ｍｌに入れ、超音波分散機にて出力２００Ｗで１分間分散させた後に測定する。
（９）結晶粒径
　鏡面研磨し、エッチング処理した焼結体試料を走査型電子顕微鏡で観察し、得られた焼結体組織画像から直径法で結晶粒径を測定した。少なくとも任意の３点以上を観察し、３００個以上の粒子の測定を行った。ＩＧＺＯはホモロガス結晶構造で異方性をもつため、１つの結晶粒内に直線を引いた場合、最大の長さとなるものを直径とした。
（エッチング条件）
溶液　　：塩酸３Ｎ
温度　　：５０℃
時間　　：７０～８０秒
（走査電子顕微鏡の測定条件）
加速電圧：４０ｋＶ、４０ｍＡ
（１０）ポア個数
　上記（９）と同様にして、得られた焼結体組織写真から結晶粒界と粒内に存在するポアの個数を測定した。少なくとも任意の３点以上を観察し、５００個以上のポアの測定を行った。
（１１）Ｚｒ濃度
　セイコーインスツルメンツ社製ＩＣＰ（誘導結合アルゴンプラズマ）発光分析装置及びパーキンエルマー製ＩＣＰ質量分析装置を用いて測定した。
（１２）酸素含有量
　最表面より０．５ｍｍ以上研削した後の焼結体よりサンプル切り出しを行い、インパルス炉溶融－赤外線吸収法（ＬＥＣＯ　ＴＣ４３６　酸素・窒素分析装置）にて測定した。装置のキャリブレーションにはＬＥＣＯ社標準試料を使用した。測定は、任意の５箇所について行い、その平均値を正式データとした。
（１３）透過率
　　分光光度計（日立製作所社製、Ｕ－４１００）を用いて測定した。
（１４）ＴＦＴ特性
　　電圧発生装置（ＲＥＧＵＬＡＴＥＤ　ＤＣ　ＰＯＷＥＲ　ＳＵＰＰＬＹ　菊水電子社製、ＰＡＳ１６０－２）、電圧測定装置（ＤＩＧＩＴＭＵＬＴＩＭＥＴＥＲ　菊水電子社製、ＤＭＥ１６００）及びエーディーシー社製　電流測定装置（ＤＩＧＩＴＡＬ　ＥＬＥＣＴＥＯＭＥＴＥＲ　８２４０）を用いて測定した。
（実施例１）
　純度９９．９９％以上の酸化インジウム粉末、酸化ガリウム粉末、酸化亜鉛粉末を、金属元素の原子比換算でＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：１となるように１５．０ｋｇ秤量した。秤量した粉末を純水１０ｋｇにてスラリー化し、ポリアクリレート系分散剤を９０ｇ（０．６ｗｔ％）入れ、固形分濃度６０％のスラリーを作製した。内容積２．５Ｌのビーズミル装置にφ０．３ｍｍジルコニアビーズを８０％充填し、ミル周速７．５ｍ／ｓｅｃ、スラリー供給量２．５Ｌ／ｍｉｎにてスラリーをミル内に循環させ、粉砕、混合処理を行った。さらに、スラリー供給タンクの温度を１０℃～１２℃、スラリー出口温度を１８℃～２０℃の範囲内で温度管理を行い、ミル内への循環回数（パス回数）を増減させることにより、粉末物性の異なる混合粉末を作製した。その後、得られたスラリーを噴霧乾燥した後、体積膨張率測定用のサンプルを作製し、前述記載の方法にて体積膨張率の測定を行った。表１に条件別の混合粉末物性を示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
（実施例１－１）
　成形型に条件（ａ）の混合粉末をタッピングしながら充填し、２ｔｏｎ／ｃｍ２の圧力でＣＩＰ処理して平板型成形体を３枚と円筒型成形体を３個得た。次にこの成形体を抵抗加熱型の電気炉にセットし、アルミナ製のセッターの上に設置して、表２に記載の条件にて焼成し、概寸：縦４２０ｍｍ×横３１０ｍｍ×厚さ６ｍｍの平板型焼結体（ターゲット面の面積：１３０２ｃｍ２）３枚と、外径９１ｍｍ×高さ１７０ｍｍ×厚さ７ｍｍ（ターゲット面の面積：４８６ｃｍ２）の円筒型焼結体を３個得た。
　得られた焼結体の焼成割れの有無を焼成歩留りとして表２に示し、また、焼結体の相対密度、組成変動率、得られた平板型焼結体の内１枚について測定した焼結体諸物性の値を表３に示す。
次に、得られた平板型焼結体を１０１．６ｍｍΦ×６ｍｍｔに加工した後、無酸素銅製のバッキングプレートにインジウムハンダによりボンディングしてスパッタリングターゲットとした。このターゲットを用いて下記条件にて、スパッタリングを行いＩＧＺＯ膜をガラス基板上に成膜した。
（スパッタリング条件）
　ガス　　　　　　：アルゴン、酸素（１０％）
　圧力　　　　　　：０．３Ｐａ
　電源　　　　　　：ＤＣ
　投入パワー　　　：５００Ｗ（５．３Ｗ／ｃｍ２）
　ターゲット回転　：５ｒｐｍ
（薄膜変動の評価方法）
　組成変動の経時変化を評価する為、ターゲット使用率０％（初期）から１００％（ライフエンド）の間を使用率１０％刻みで成膜したＩＧＺＯ薄膜について、セイコーインスツルメンツ社製ＩＣＰ（誘導結合アルゴンプラズマ）発光分析装置及びパーキンエルマー製ＩＣＰ質量分析装置を用いて薄膜中のＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ比を測定した。得られた分析結果の平均値［Ｚｎ］ａｖｅ（ｍｏｌ％）と最大値［Ｚｎ］ｍａｘ（ｍｏｌ％）及び最小値［Ｚｎ］ｍｉｎ（ｍｏｌ％）より、下記式（５）より組成変動率を算出した。

　　組成変動率（％）＝（［Ｚｎ］ｍａｘ－［Ｚｎ］ｍｉｎ）／
　　　　　　　　　　　　（［Ｚｎ］ａｖｅ）×１００（％）・・（５）
　算出された組成変動率は５％未満であり、有意な薄膜組成変動は認められなかった。
（アーキングの測定）
　上述のスパッタリングターゲットを以下の条件にてアーキング数をカウントしたところ、ア－キング回数は１８回であった。
放電電圧：２００Ｗ
スパッタガス流量：Ａｒ４０ｓｃｃｍ
スパッタガス圧：０．４５Ｐａ
アーク検出電圧：２８０Ｖ（放電開始電圧－５０Ｖにより設定）
放電時間：２０ｈ
（実施例１－２～実施例１－６）
　条件（ｂ）～（ｄ）いずれかの混合粉末を用い、実施例１－１と同様の方法でそれぞれ平板型成形体を３枚と円筒型成形体を３個得た。次にこの成形体を抵抗加熱型の電気炉にセットし、アルミナ製のセッターの上に設置して、表２に記載の条件にて焼成した。
　得られた焼結体の焼成割れの有無を焼成歩留りとして表２に示し、また、焼結体の相対密度、組成変動率、得られた平板型焼結体の内１枚について測定した焼結体諸物性の値を表３に示す。実施例１－２に示す焼結体試験片の微小クラック観察写真を図１に示す。写真中の番号は、観察された微小クラックを示す。
　なお、実施例１－４～実施例１―６についてはスパッタリング時のアーキング特性についても測定した。
（比較例１－１～比較例１－４）
　条件（ｅ）又は（ｆ）の混合粉末を用い、実施例１－１と同様の方法でそれぞれ平板型成形体を３枚と円筒型成形体を３個得た（比較例１－１、比較例１－３については平板型成形体のみ）。次にこの成形体を抵抗加熱型の電気炉にセットし、アルミナ製のセッターの上に設置して、表２に記載の条件にて焼成した。
　得られた焼結体の焼成割れの有無を焼成歩留りとして表２に示し、また、焼結体の相対密度、組成変動率得られた焼結体の内１枚について測定した焼結体物性の値を表３に示す。比較例１－２に示す焼結体試験片の微小クラック観察写真を図２に示す。
　なお、比較例１－２、比較例１―４についてはスパッタリング時のアーキング特性についても測定した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　（実施例２－１～実施例２－３）
　純度９９．９９％以上の酸化インジウム粉末、酸化ガリウム粉末、酸化亜鉛粉末を、金属元素の原子比換算でＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：１となるように秤量し得た。秤量した粉末を純水にてスラリー化し、そのスラリー濃度を５０ｗｔ％とした状態で、０．３ｍｍφのジルコニアビーズを用いて湿式ビーズミルの処理回数を変えて、（ａ）～（ｃ）の３種類のスラリーを得た。この時スラリー粘度が１０００ｐｓ以下となるように適宜分散剤を添加した。次に、これらの粉砕処理を行ったスラリーを噴霧乾燥機により造粒乾燥を行い、原料粉末を得た。粉砕の処理回数と得られた粉末のＸ線回折から算出した結晶子径の測定結果を表４に示す。
　これら粉末を用いて、３００ｋｇ／ｃｍ２の圧力で金型プレスにより３０ｍｍ×３０ｍｍ×１０ｍｍｔの成形体を作製後、２ｔｏｎ／ｃｍ２の圧力でＣＩＰ処理した。
　次にこの成形体をマイクロ波焼成炉（周波数＝２．４５ＧＨｚ）でアルミナ製のセッターの上に設置して、以下の条件で焼成し、焼結体を得た。
（焼成条件）
　焼成温度　　：１４００℃
　保持時間　　：１時間
　昇温速度　　：３００℃／時間
　雰囲気　　　：大気
　降温速度　　：３００℃／時間（１４００℃から１１００℃まで）
　得られた焼結体の焼成割れの状況、相対密度、Ｘ線回折の測定結果を表４に示す。
（実施例２－４）
　実施例２－１と同様に原料粉末を秤量し、秤量した粉末と直径１５ｍｍの鉄心入り樹脂製ボールをポリエチレン製のポットに入れ、乾式ボールミルにより２０時間混合し、混合粉末を調製した。この粉末を対向ジェットエアー式のカウンタジェットミルにて粉砕処理を３回行った。次に、粉末の成形性を改善させるために、粉砕処理を行った粉末をポリエチレン製のポットに入れ、上記樹脂製ボールを用いて回転ボールミルによる乾式混合により圧密処理を１０時間行った。得られた粉末（ｄ）のＸ線回折から算出した結晶子径の測定結果を表４に示す。
　次に、この粉末を実施例２－１と同様の方法にて成形及び焼成を行った。得られた焼結体の焼成割れの状況、相対密度、Ｘ線回折の測定結果を表４に示す。
（比較例２－１）
　湿式ビーズミルにて粉砕処理を１回行った以外は、実施例２－１と同様の方法で焼結体を得た。得られた粉末（ｅ）のＸ線回折から算出した結晶子径の測定結果と、得られた焼結体の焼成割れの状況、相対密度、Ｘ線回折の測定結果を表４に示す。
（比較例２－２）
　実施例２－１と同様に原料粉末を秤量し、秤量した粉末と直径１５ｍｍのジルコニアボールをポリエチレン製のポットに入れ、乾式ボールミルにより２４時間混合し、混合粉末を調製した。得られた粉末（ｆ）のＸ線回折から算出した結晶子径の測定結果を表４に示す。
　次に、この粉末を実施例２－１と同様の方法にて成形及び焼成を行った。得られた焼結体の焼成割れの状況、相対密度、Ｘ線回折の測定結果を表４に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
（実施例２－５～実施例２－９）
　実施例２－３の粉末を用いて、成形体の大きさを１２０ｍｍ×２１０ｍｍ×１０ｍｍｔとし、マイクロ波焼成の条件を一部変更した以外、実施例２－１と同様の方法で（ｇ）～（ｋ）の５種類の焼結体を得た。焼成条件と得られた焼結体の相対密度、結晶粒径、ポア個数比（粒界／粒内）、抗折強度、Ｘ線回折の測定結果を表５に示す。
（比較例２－３～比較例２－５）
　実施例２－３の粉末を用いて、成形体の大きさを１２０ｍｍ×２１０ｍｍ×１０ｍｍｔとした以外、実施例２－１と同様の方法で成形体を得た。次に、この成形体を電気炉でアルミナ製のセッターの上に設置して、表５に示した焼成条件以外は、以下の条件で焼成し、（ｌ）～（ｎ）の３種類の焼結体を得た。
（焼成条件）
　雰囲気　　　　：大気
　降温速度　　　：２００℃／ｈ（１４００℃から１１００℃まで）
　得られた焼結体の相対密度、結晶粒径、ポア個数比（粒界／粒内）、抗折強度、Ｘ線回折の測定結果を表５に示す。
　実施例２－５～実施例２－９、比較例２－３～比較例２－５で得られたＩＧＺＯ焼結体の抗折強度とポア個数比（粒界／粒内）の関係を図３に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
（実施例２－１０～実施例２－１３）
　平板形及び円筒形の種々の大きさの成形体を作製した以外、実施例２－７と同様の方法で焼結体を作製した。次に、これら焼結体をターゲットとするために、平板形の焼結体は平面研削盤により、円筒形の焼結体は円筒研削盤により加工を実施した。加工後の焼結体に割れは認められなかった。得られた焼結体のサイズ及び割れ発生の有無を表６に示す。
　作製した焼結体のうち、円筒形焼結体をチタン製のバッキングチューブにそれぞれボンディングしてターゲットとした後、回転カソード型のスパッタ装置に取り付け、下記条件にて残厚み１ｍｍまでスパッタリングを行った。その後、ターゲット表面を観察し、割れが発生していないことを確認した。
（スパッタリング条件）
　ガス　　　　　　：アルゴン、酸素（１０％）
　圧力　　　　　　：０．３Ｐａ
　電源　　　　　　：ＤＣ
　投入パワー　　　：１ｋＷ（１０．６Ｗ／ｃｍ２）
　ターゲット回転　：５ｒｐｍ
（比較例２－６、比較例２－７）
　平板形及び円筒形の種々の大きさの成形体を作製した以外、比較例２－４と同様の方法で焼結体を作製した。次に、これら焼結体をターゲットとするために、平板形の焼結体は平面研削盤により、円筒形の焼結体は円筒研削盤により加工を実施した。得られた焼結体のサイズ及び割れ発生の有無を表６に示す。
　作製した焼結体のうち、円筒形焼結体をチタン製のバッキングチューブにボンディングしてターゲットとした後、回転カソード型のスパッタ装置に取り付け、実施例２－１０と同様の条件にてスパッタリングを行った。その後、ターゲット表面を観察し、スパッタリングの初期（３ｋＷｈ）に割れが発生したことを確認した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
（実施例３－１～実施例３－４、比較例３－１～比較例３－３）
　純度９９．９９％以上の酸化インジウム粉末、酸化ガリウム粉末、酸化亜鉛粉末を、金属元素の原子比換算でＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：１となるように秤量し、その粉末に対し、酸化ジルコニウムの添加量を変えて（ａ）～（ｇ）の７種類の混合粉末を得た。これらの粉末を純水にてスラリー化し、そのスラリー濃度を５０ｗｔ％とした状態で、０．３ｍｍφのジルコニアビーズを用いて湿式ビーズミルにて分散処理を行った。この時スラリー粘度が１０００ｐｓ以下となるように適宜分散剤を添加した。次に、これらの分散処理を行ったスラリーを噴霧乾燥機により造粒乾燥を行い、これらの粉末を用いて、３００ｋｇ／ｃｍ２の圧力で金型プレスにより１５０ｍｍΦ×１０ｍｍｔの成形体を作製後、２ｔｏｎ／ｃｍ２の圧力でＣＩＰ処理した。
　次に、この成形体を電気炉により焼成を行った。昇温速度は室温から１４００℃まで１００℃／時間で行った。また、焼成温度は１４００℃、保持時間は１時間とした。また降温速度は１４００℃から１１００℃まで２００℃／時間とした。その後自然冷却し、炉内温度が５０℃以下となった後に、取り出しを行った。
　得られた焼結体を１０１．６ｍｍΦ×６ｍｍｔに加工した後、無酸素銅製のバッキングプレートにインジウムハンダによりボンディングしてスパッタリングターゲットとした。このターゲットを用いて下記条件にてスパッタリングを行い、ＩＧＺＯ膜をガラス基板上に成膜して、透過率を測定した。
（スパッタリング条件）
　ガス　　　　　：アルゴン、酸素（１０％）
　圧力　　　　　：０．４５Ｐａ
　電源　　　　　：ＤＣ
　投入パワー　　：１５０Ｗ（１．９Ｗ／ｃｍ２）
　基板温度　　　：室温
　ガラス基板　　：無アルカリガラス（５０ｍｍ×５０ｍｍ×０．７ｍｍｔ）
　ＩＧＺＯ膜厚　：２００ｎｍ
　次に、下記条件にてスパッタリング法により図６に示すＴＦＴ素子を作製した。
（ＩＧＺＯ膜形成条件）
　ガス　　　　　：アルゴン、酸素（１０％）
　圧力　　　　　：０．４５Ｐａ
　電源　　　　　：ＤＣ
　投入パワー　　：１５０Ｗ（１．９Ｗ／ｃｍ２）
　基板温度　　　：室温
　基板　　　　　：ＳｉＯ２膜付ｎ－Ｓｉ基板（５０ｍｍ×５０ｍｍ×０．７ｍｍｔ）
　ＩＧＺＯ膜厚　：５０ｎｍ
（ソース、ドレイン電極形成条件）
　電極　　　　　：Ａｌ
　ガス　　　　　：アルゴン（１００％）
　圧力　　　　　：０．４５Ｐａ
　電源　　　　　：ＤＣ
　投入パワー　　：２００Ｗ（２．５Ｗ／ｃｍ２）
　基板温度　　　：室温
　膜厚　　　　　：５０ｎｍ（ソース、ドレイン共）
　この素子を大気中、３５０℃、１時間アニール処理を実施した後、移動度を測定した。なお、放電後のターゲット表面を観察し、割れが発生していないことを確認した。
　得られた焼結体のジルコニア濃度、相対密度、抗折強度及びＸ線回折（ＸＲＤ）による同定種の測定結果、得られたＴＦＴ素子の移動度の測定結果を表７に示す。
（比較例３－４～比較例３－７）
　実施例３－１と同様の方法で、酸化ジルコニウムの添加量を変えて（ｈ）～（ｋ）の４種類の混合粉末を作製した。これらの粉末を対向ジェットエアー式のカウンタジェットミルにて分散処理を行った。次に、粉末の成形性を改善させるために、これらの分散処理を行った粉末をポリエチレン製のポットに入れ、直径１５ｍｍの鉄心入り樹脂製ボールを用いて回転ボールミルにより１０時間乾式混合により圧密処理を行った。次に、これらの粉末を実施例３－１と同様の方法にて成形及び焼成を行った。得られた焼結体を実施例３－１と同様の条件で透過率及び移動度を測定した。
　得られた焼結体のジルコニア濃度、相対密度、抗折強度及びＸ線回折（ＸＲＤ）による同定種の測定結果、得られたＴＦＴ素子の移動度の測定結果を表７に示す。
　実施例３－１～実施例３－４、比較例３－１～比較例３－７で得られたＩＧＺＯ焼結体のＺｒ濃度と焼結体の相対密度の関係を図４に示す。また、実施例３－１～実施例３－４、比較例３－１～比較例３－７で得られたＩＧＺＯ膜のＺｒ濃度と透過率の関係を図５に示す。さらに、実施例３－１～実施例３－４、比較例３－１～比較例３－７で得られたＴＦＴ素子のＺｒ濃度と移動度の関係を図７に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
（実施例３－５～実施例３－７）
　実施例３－２の粉末を用い、平板形、及び円筒形の種々の大きさの成形体を作製し、実施例３－１と同様の方法で焼成を行って焼結体を作製した。次に、これらの焼結体をターゲットとするために、平板形の焼結体は平面研削盤により、円筒形の焼結体は円筒研削盤により加工を実施した。加工後の焼結体に割れは認められなかった。得られた焼結体のサイズ及び割れ発生の有無を表８に示す。
　作製した焼結体のうち、円筒形焼結体をチタン製のバッキングチューブにそれぞれボンディングしてターゲットとした後、回転カソード型のスパッタ装置に取り付け、下記条件にて残厚み１ｍｍまでスパッタリングを行った。その後、ターゲット表面を観察し、割れが発生していないことを確認した。
（スパッタリング条件）
　ガス　　　　　　：アルゴン、酸素（１０％）
　圧力　　　　　　：０．３Ｐａ
　電源　　　　　　：ＤＣ
　投入パワー　　　：５００Ｗ（５．３Ｗ／ｃｍ２）
　ターゲット回転　：５ｒｐｍ
（比較例３－８、３－９）
　比較例３－７の粉末を用い、平板形、及び円筒形の種々の大きさの成形体を作製し、実施例１と同様の方法で焼成を行って焼結体を作製した。次に、これら焼結体をターゲットとするために、平板形の焼結体は平面研削盤により、円筒形の焼結体は円筒研削盤により加工を実施した。得られた焼結体のサイズ及び加工による割れ発生の有無を表７に示す。
　作製した焼結体のうち、円筒形焼結体をチタン製のバッキングチューブにボンディングしてターゲットとした後、回転カソード型のスパッタ装置に取り付け、実施例２－１０と同様の条件にてスパッタリングを行った。その後、ターゲット表面を観察し、スパッタリングの初期（残厚み６ｍｍ）に割れが発生したことを確認した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000008
　本発明の酸化物焼結体は、特に酸化物半導体膜用大型スパッタリングターゲットに利用できる。
　なお、２０１２年７月３０日に出願された日本特許出願２０１２－１６８５５３号、２０１２年８月２２日に出願された日本特許出願２０１２－１８３５６２号、２０１２年１２月２７日に出願された日本特許出願２０１２－２８６１４３号及び２０１３年６月１９日に出願された日本特許出願２０１３－１２８５０１号の明細書、特許請求の範囲、図面及び要約書の全内容をここに引用し、本発明の明細書の開示として、取り入れるものである。
　１：ｎ－Ｓｉ基板（ゲート）
　２：ＳｉＯ２（３００ｎｍ）
　３：Ａｌ（ソース５０ｎｍ）
　４：Ａｌ（ドレイン５０ｎｍ）
　５：ＩＧＺＯ膜（５０ｎｍ）
　６：間隔（２００μｍ）

Claims (8)

  1. 　少なくともＩｎ、Ｇａ及びＺｎを含有する酸化物焼結体であって、ＩｎＧａＺｎＯ４で表されるホモロガス結晶構造を有し、結晶粒径が５μｍ以下であり、相対密度が９５％以上であり、かつ、抗折強度が１００ＭＰａ以上であることを特徴とする酸化物焼結体。
  2. 　オープンポア率が０．２％以下であることを特徴とする請求項１に記載の酸化物焼結体。
  3. 　Ｘ線回折における入射角（２θ）が、３０．３°～３０．９°における回折強度をＩ１、３１．１°～３１．５°における回折強度をＩ２とした場合、回折強度比Ｉ１／Ｉ２が０．８５以上１．２５以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の酸化物焼結体。
  4. 　焼結体の結晶粒界に存在するポア（気孔）の個数と結晶粒内に存在するポア（気孔）の個数の比（結晶粒界のポア個数／結晶粒内のポア個数）が０．５以上であることを特徴とする請求項１～３のいずれかに記載の酸化物焼結体。
  5. 　ジルコニウムを重量比で２０ｐｐｍ以上１００ｐｐｍ未満含有することを特徴とする請求項１～４のいずれかに記載の酸化物焼結体。
  6. 　組成式がＩｎＧａＺｎＯｘで表され、前記組成式中のｘが３．３≦ｘ≦４．０であることを特徴とする請求項１～５のいずれかに記載の酸化物焼結体。
  7. 　ターゲット面積が９６１ｃｍ２以上である平板形状、又は、ターゲット面積が２５７ｃｍ２以上である円筒形状を有するスパッタリングターゲット用である請求項１～６のいずれかに記載の酸化物焼結体。
  8. 　請求項１～７のいずれかに記載の酸化物焼結体をターゲット材として用いることを特徴とするスパッタリングターゲット。
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