Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ系複合酸化物焼結体およびその製造方法
【課題】比抵抗が低く、かつ、光の透過率が高い薄膜を形成することができるＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ系複合酸化物焼結体およびその製造方法を提供する。
【解決手段】本Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ系複合酸化物焼結体は、ＺｎＧａ2Ｏ4結晶で形成される第１相と、Ｉｎ2Ｏ3結晶で形成される第２相とを含み、焼結体の任意の断面における全ての相に対する第１相および第２相の合計の相面積比率が７０％以上１００％以下である。また、本Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ系複合酸化物焼結体の製造方法は、ＺｎＯ粉末とＧａ2Ｏ3粉末とを混合して第１混合物を調製する第１混合工程と、第１混合物を８００℃以上１３００℃以下で仮焼してＺｎＧａ2Ｏ4を含む粉末を形成する仮焼工程と、ＺｎＧａ2Ｏ4を含む粉末とＩｎ2Ｏ3粉末とを混合して第２混合物を調製する第２混合工程と、第２混合物を焼結する焼結工程と、を含む。
【解決手段】本Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ系複合酸化物焼結体は、ＺｎＧａ2Ｏ4結晶で形成される第１相と、Ｉｎ2Ｏ3結晶で形成される第２相とを含み、焼結体の任意の断面における全ての相に対する第１相および第２相の合計の相面積比率が７０％以上１００％以下である。また、本Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ系複合酸化物焼結体の製造方法は、ＺｎＯ粉末とＧａ2Ｏ3粉末とを混合して第１混合物を調製する第１混合工程と、第１混合物を８００℃以上１３００℃以下で仮焼してＺｎＧａ2Ｏ4を含む粉末を形成する仮焼工程と、ＺｎＧａ2Ｏ4を含む粉末とＩｎ2Ｏ3粉末とを混合して第２混合物を調製する第２混合工程と、第２混合物を焼結する焼結工程と、を含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＺｎＧａ2Ｏ4結晶およびＩｎ2Ｏ3結晶を含むＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ系複合酸化物焼結体およびその製造方法に関する。かかる焼結体はスパッタリングのターゲットに好適に用いられる。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置、薄膜ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）、有機ＥＬ表示装置などにおいて、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）のチャネル層または透明電極用の透明薄膜として、従来は、主としてアモルファスシリコン膜が使用されてきた。
【０００３】
しかし、近年、上記の透明薄膜として、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ系複合酸化物（以下、ＩＧＺＯという）を主成分とするアモルファス半導体膜が、アモルファスシリコン膜よりもキャリアの移動度が高いという利点から注目されている。
【０００４】
かかるＩＧＺＯを主成分とするアモルファス半導体膜を形成するためのＩＧＺＯスパッタリングターゲットとして、たとえば、特開２００８−２１４６９７号公報（以下、引用文献１という）では、ＤＣスパッタリングで使用しても異常放電の発生を抑制できるターゲットとして、ＩｎＧａＺｎＯ4で表わされる化合物を主成分とし正四価以上の金属元素を含む焼結体が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２１４６９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
また、上記引用文献２に開示のターゲットにおいては、比抵抗を低減するために正四価以上の金属元素が添加されているため、添加された正四価以上の金属元素により、光の透過率が低減する。このため、かかるターゲットを用いてスパッタ法により作製される薄膜は、光の透過率が低下するすなわち透明度が低下するという問題があった。
【０００７】
本願発明は、上記問題を解決して、スパッタリングのターゲットとして用いることにより、ＩＧＺＯ（Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ系複合酸化物）を主成分とする、比抵抗が低く、かつ、光の透過率が高い薄膜を形成することができるＩＧＺＯ焼結体およびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、ＺｎＧａ2Ｏ4結晶で形成される第１相と、Ｉｎ2Ｏ3結晶で形成される第２相とを含み、焼結体の任意の断面における全ての相に対する第１相および第２相の合計の相面積比率が７０％以上１００％以下であるＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ系複合酸化物焼結体である。
【０００９】
本発明にかかるＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ系複合酸化物焼結体において、第１相の平均粒径を２μｍ以上６μｍ以下とし、第２相の平均粒径を１μｍ以上２μｍ以下とすることができる。また。Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ系複合酸化物焼結体に含まれるＩｎ、ＧａおよびＺｎの全量を１００原子％とするとき、Ｉｎの比率を３５原子％以上５０原子％以下、Ｇａの比率を３５原子％以上５０原子％以下、およびＺｎの比率を１５原子％以上３０原子％とすることができる。また、かかるＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ系複合酸化物焼結体は、スパッタリングのターゲットに用いることができる。
【００１０】
本発明は、上記のＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ系複合酸化物焼結体の製造方法であって、ＺｎＯ粉末とＧａ2Ｏ3粉末とを混合して第１混合物を調製する第１混合工程と、第１混合物を８００℃以上１３００℃以下で仮焼してＺｎＧａ2Ｏ4を含む粉末を形成する仮焼工程と、ＺｎＧａ2Ｏ4を含む粉末とＩｎ2Ｏ3粉末とを混合して第２混合物を調製する第２混合工程と、第２混合物を焼結する焼結工程と、を含むＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ系複合酸化物焼結体の製造方法である。
【００１１】
本発明にかかるＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ系複合酸化物焼結体の製造方法において、第２混合工程における混合時間を１２時間以上３０時間以下とすることができる。また、第２混合物は、平均粒径を１μｍ以上１．５μｍ以下とすることができる。また、第２混合物は、比表面積を１１ｍ2／ｇ以上１５ｍ2／ｇ以下とすることができる。
【発明の効果】
【００１２】
上記のように、本発明によれば、スパッタリングのターゲットとして用いることにより、ＩＧＺＯ（Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ系複合酸化物）を主成分とする、比抵抗が低く、かつ、光の透過率が高い薄膜を形成することができるＩＧＺＯ焼結体およびその製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
［実施形態１］
本発明のある実施形態であるＩＧＺＯ（Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ系複合酸化物）焼結体は、ＺｎＧａ2Ｏ4結晶で形成される第１相と、Ｉｎ2Ｏ3結晶で形成される第２相とを含み、焼結体の任意の断面における全ての相に対する第１相および第２相の合計の相面積比率が７０％以上１００％以下である。本実施形態の焼結体は、かかる構造を有するため、比抵抗が低く、かつ、光の透過率が高くなる。焼結体の任意の断面における全ての相に対する第１相および第２相の合計の相面積比率が７０％未満であると、ＺｎＧａ2Ｏ4結晶で形成される第１相およびＩｎ2Ｏ3結晶で形成される第２相に比べて比抵抗が高いＺｎＯ結晶などで形成される他の相の相面積比率が大きくなる。かかる観点から、第１相および第２相の合計の相面積比率は７５％以上１００％以下が好ましい。ここで、他の相としては、ＺｎＯ結晶で形成される相、ＩｎＧａＺｎＯ4結晶で形成される相などが挙げられる。
【００１４】
ここで、第１相を形成するＺｎＧａ2Ｏ4結晶、第２相を形成するＩｎ2Ｏ3結晶、他の相を形成するＺｎＯ結晶、ＩｎＧａＺｎＯ4結晶などの化学組成は、Ｘ線回折により解析することができる。また、焼結体の任意の断面における全ての相に対する第１相、第２相およびその他の相の相面積比率は、ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）の反射電子像のコントラスト差およびＥＤＸ（エネルギー分散型Ｘ線）分析装置による結晶相の同定により解析することができる。
【００１５】
本実施形態のＩＧＺＯ焼結体において、第１相の平均粒径は２μｍ以上６μｍ以下かつ第２相の平均粒径は１μｍ以上２μｍ以下であることが好ましい。第１相および第２相の平均粒径が上記の範囲外であると、かかる焼結体をターゲットとして用いたスパッタリングは不均一となるため、ターゲットにおけるノジュールの発生およびスパッタ速度の低下の原因となり、スパッタリングにより形成される薄膜の比抵抗が大きくなる。
【００１６】
ここで、焼結体の第１相、第２相、およびその他の相の平均粒径は、ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）の反射電子像のコントラスト差およびＥＤＸ（エネルギー分散型Ｘ線）分析装置による結晶相の同定から算出することができる。
【００１７】
本実施形態のＩＧＺＯ焼結体に含まれるＩｎ、ＧａおよびＺｎの全量を１００原子％とするとき、Ｉｎの比率が３５原子％以上５０原子％以下、Ｇａの比率が３５原子％以上５０原子％以下、およびＺｎの比率が１５原子％以上３０原子％であることが好ましい。Ｉｎの比率が３５原子％より低いと比抵抗が高くなり、Ｉｎの比率が５０原子％より高いと原料コストが高くなる。Ｇａの比率が３５原子％より低いと光の透過性が低くなり、Ｇａの比率が５０原子％より高いと焼結温度が低下して低温でＩｎＧａＯ4結晶相およびＩｎ2Ｇａ2ＺｎＯ7結晶相が析出し易くなる。Ｚｎの比率が１５原子％より低いと成膜された薄膜のアモルファス構造を不安定化させる原因となり、Ｚｎの比率が３０原子％より高いと大気中で化学的に不安定となる。
【００１８】
ここで、焼結体に含まれるＩｎ、Ｇａ、およびＺｎなどの元素の原子％は、ＩＣＰ（誘導結合プラズマ）発光分析法などにより分析することができる。
【００１９】
本実施形態のＩＧＺＯ焼結体をスパッタリングのターゲットとして用いることにより、比抵抗が低く、かつ、光の透過率が高い薄膜が得られる。また、本実施形態の焼結体は、たとえば以下に説明する実施形態２の焼結体の製造方法により製造することができる。
【００２０】
［実施形態２］
本発明の他の実施形態であるＩＧＺＯ（Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ系複合酸化物）焼結体の製造方法は、ＺｎＯ粉末とＧａ2Ｏ3粉末とを混合して第１混合物を調製する第１混合工程と、第１混合物を８００℃以上１３００℃以下で仮焼してＺｎＧａ2Ｏ4を含む粉末を形成する仮焼工程と、ＺｎＧａ2Ｏ4を含む粉末とＩｎ2Ｏ3粉末とを混合して第２混合物を調製する第２混合工程と、第２混合物を焼結する焼結工程と、を含む。
【００２１】
本実施形態のＩＧＺＯ焼結体の製造方法により、スパッタリングのターゲットとして用いることにより、ＩＧＺＯを主成分とする、比抵抗が低く、かつ、光の透過率が高い薄膜を形成することができるＩＧＺＯ焼結体が得られる。
【００２２】
（第１混合工程）
本実施形態のＩＧＺＯ焼結体の製造方法は、ＺｎＯ粉末とＧａ2Ｏ3粉末とを混合して第１混合物を調製する第１混合工程を含む。混合方法および混合時間は特に制限はないが、均質で高純度な混合物を得る観点から、混合方法は、ボールミルによる混合、ビーズミルによる混合、湿式ジェットミルによる混合などが好ましく、混合時間は１２時間以上３０時間以下が好ましい。また、ＺｎＯ粉末とＧａ2Ｏ3粉末との混合比は、特に制限はないが、次工程の仮焼工程においてＺｎＧａ2Ｏ3を高効率で生成させる観点から、ＺｎＯ粉末とＧａ2Ｏ3粉末との混合モル比が、１：１またはその近傍であることが好ましく、たとえば、１：０．７５〜１．２５が好ましく、１：０．８０〜１．２０がより好ましい。
【００２３】
（仮焼工程）
本実施形態のＩＧＺＯ焼結体の製造方法は、第１混合物を８００℃以上１３００℃以下で仮焼してＺｎＧａ2Ｏ4を含む粉末を形成する仮焼工程を含む。８００℃より低い温度で仮焼されたＺｎＧａ2Ｏ4を含む粉末は、仮焼によりＺｎＯとＧａ2Ｏ3とが反応して生成したＺｎＧａ2Ｏ4の含有量が少なく、Ｇａ2Ｏ3と反応しないで多く残存するＺｎＯが、後の焼結工程の際にＩｎ2Ｏ3と反応するため、焼結体が不均質になるとともに、焼結の際の体積収縮による気孔の形成が多くなり、焼結体の相対密度が低下する。１３００℃より高い温度で仮焼されたＺｎＧａ2Ｏ4を含む粉末は、強い凝結が生じているため粉砕が困難であるとともに、不活性になっているため焼結が困難となる。
【００２４】
（第２混合工程）
本実施形態のＩＧＺＯ焼結体の製造方法は、ＺｎＧａ2Ｏ4を含む粉末とＩｎ2Ｏ3粉末とを混合して第２混合物を調製する第２混合工程を含む。混合方法および混合時間は特に制限は無いが、均質で高純度な混合物を得る観点から、混合方法は、ボールミルによる混合、ビーズミルによる混合、湿式ジェットミルによる混合などが好ましく、混合時間は１２時間以上３０時間以下が好ましい。かかる混合により、第２混合物のＺｎＧａ2Ｏ4を含む粉末およびＩｎ2Ｏ3粉末を粉砕して、第２混合物の平均粒径および／または比表面積を好適な範囲とすることができる。第２混合工程の混合時間が１２時間より短いと、第２混合物の平均粒度を十分に小さくできないため緻密な焼結体を得ることが困難になるとともに、ＺｎＧａ2Ｏ4を含む粉末の粉砕が不十分であるためスパッタリングにより形成される薄膜の主表面が不均一となり電気特性が低下する。第２混合工程の混合時間が３０時間より長いと、第２混合物が凝結により嵩高く不均質になるとともに、混合による混合装置から第２混合物への不純物の混入によりスパッタリングにより形成される薄膜の電気特性および光の透過特性が低下する。
【００２５】
仮焼工程で得られたＺｎＧａ2Ｏ4を含む粉末とＩｎ2Ｏ3粉末との混合比は、特に制限は無いが、次工程の焼結工程においてＺｎＧａ2Ｏ4結晶相（第１相）およびＩｎ2Ｏ3結晶相（第２相）の合計の相面積比率が高い焼結体を形成させる観点から、ＺｎＧａ2Ｏ4を含む粉末とＩｎ2Ｏ3粉末との混合モル比が、１：１またはその近傍であることが好ましく、たとえば、１：０．７８〜１．２３が好ましく、１：０．８２〜１．１７がより好ましい。
【００２６】
第２混合工程において調製される第２混合物は、平均粒径が１．０μｍ以上１．５μｍ以下であることが好ましい。ここで、第２混合物中の粉末の平均粒径は、光散乱式の粒度分布測定装置により測定される。平均粒径が１．０μｍより小さい第２混合物は、混合による混合装置から不純物が混入しているため、スパッタリングにより形成される薄膜の電気特性および光の透過特性が低下する。また、平均粒径が１．５μｍより大きい第２混合物は、緻密な焼結体を得ることが困難になるとともに、ＺｎＧａ2Ｏ4を含む粉末の粉砕が不十分であるためスパッタリングにより形成される薄膜の主表面が不均一となり電気特性が低下する。
【００２７】
第２混合工程において調製される第２混合物は、比表面積が１１ｍ2／ｇ以上１５ｍ2／ｇ以下であることが好ましい。ここで、第２混合物中の粉末の比表面積は、ＢＥＴ法により測定される。比表面積が１５ｍ2／ｇより大きい第２混合物は、混合による混合装置から不純物が混入しているため、スパッタリングにより形成される薄膜の電気特性および光の透過特性が低下する。また、比表面積が１１ｍ2／ｇより小さい第２混合物は、緻密な焼結体を得ることが困難になるとともに、ＺｎＧａ2Ｏ4を含む粉末の粉砕が不十分であるためスパッタリングにより形成される薄膜の主表面が不均一となり電気特性が低下する。
【００２８】
（焼結工程）
本実施形態のＩＧＺＯ焼結体の製造方法は、第２混合物を焼結する焼結工程を含む。かかる焼結工程により、比抵抗が低く、かつ、光の透過率が高い薄膜を形成することができるＩＧＺＯ焼結体が得られる。
【００２９】
上記の焼結工程は、相対密度の高い焼結体が得られる工程であればその方法に特に制限はなく、たとえば、ＣＩＰ（冷間等方加圧）法、鋳込み成形法などの方法により、第２混合物を成形して成形体を形成した後、かかる成形体を焼結してもよく、また、ＨＰ（熱加圧）法、ＨＩＰ（熱間等方加圧）法などの方法により第２混合物を成形するとともに焼結してもよい。
【００３０】
ここで、焼結体の相対密度を高める観点から、成形のための圧力は９．８ＭＰａ以上２９４ＭＰａ以下が好ましく、焼結のための温度は１２００℃以上１４５０℃以下が好ましい。
【実施例】
【００３１】
（実施例Ｉ）
１．原料
原料として、平均粒径が０．８２μｍで比表面積が４．６ｍ2／ｇのＺｎＯ粉末、平均粒径が０．７７μｍで比表面積が１８．９ｍ2／ｇのＧａ2Ｏ3粉末、および平均粒径が３．４５μｍで比表面積が１３．４ｍ2／ｇのＩｎ2Ｏ3粉末を準備した。
【００３２】
２．第１混合工程
上記のＺｎＯ粉末１ｍｏｌとＧａ2Ｏ3粉末１ｍｏｌとを、ボールミルを用いて１２時間湿式混合した（第１湿式混合）。ボールとしては、直径５ｍｍのＺｒＯ2ボールを用いた。第１湿式混合により得られた混合スラリーを自然乾燥させて第１混合物を得た。
【００３３】
３．仮焼工程
得られた第１混合物を、大気炉を用いて、７５０℃（試料Ｉ−１）、８００℃（試料Ｉ−２）、９５０℃（試料Ｉ−３）、１３００℃（試料Ｉ−４）、または１３５０℃（試料Ｉ−５）で仮焼した。Ｘ線回折による回折パターンの解析から、７５０℃または８００℃で仮焼した粉末中にはＺｎＯ結晶、Ｇａ2Ｏ3結晶およびＺｎＧａ2Ｏ4結晶の存在が確認され、９５０℃、１３００℃または１３５０℃で仮焼した粉末中にはＺｎＧａ2Ｏ4結晶のみの存在が確認された。
【００３４】
４．第２混合工程
上記の仮焼後の粉末とＩｎ2Ｏ3粉末１ｍｏｌとを、ボールミルを用いて１２時間湿式混合した（第２湿式混合）。ボールとしては、直径５ｍｍのＺｒＯ2ボールを用いた。第２湿式混合により得られた混合スラリーを自然乾燥後さらに３００℃で真空乾燥させて第２混合物を得た。
【００３５】
５．焼結工程
上記得られた第２混合物を、油圧プレス機にて２００ｋｇｆ／ｃｍ2（１９．６ＭＰａ）の圧力で成形した後さらにＣＩＰにて２０００ｋｇｆ／ｃｍ2（１９６ＭＰａ）の圧力で成形した。得られた成形体を、大気炉にて１３００℃で焼結した。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。ここで、焼結体の相対密度とは、その焼結体の真密度に対する見かけの密度の百分率をいう。７５０℃で仮焼した粉末から得られた焼結体の相対密度は９４．３％、８００℃で仮焼した粉末から得られた焼結体の相対密度は９７．８％、９５０℃で仮焼した粉末から得られた焼結体の相対密度は９８．７％、１３００℃で仮焼した粉末から得られた焼結体の相対密度は９８．９％、１３５０℃で仮焼した粉末から得られた焼結体の相対密度は９５．２％であった。結果を表１にまとめた。
【００３６】
得られた焼結体の主表面を平面研削盤で１．０ｍｍ研削した後、Ｘ線回折により相分析を行った結果、８００℃で仮焼した粉末または８５０℃で仮焼した粉末から得られた焼結体ではＺｎＯ結晶、ＺｎＧａ2Ｏ4結晶、およびＩｎ2Ｏ3結晶の存在が確認され、９５０℃、１３００℃または１３５０℃で仮焼した粉末から得られた焼結体ではＺｎＧａ2Ｏ4結晶およびＩｎ2Ｏ3の結晶の存在が確認された。結果を表１にまとめた。
【００３７】
得られた焼結体の表面から５００μｍ内部の断面における全ての相（結晶相）に対する各相（各結晶相）の相面積比率を、ＳＥＭ（日立ハイテク社製Ｓ−３４００Ｎ）の反射電子像のコントラストの差から解析した。反射電子像で観察される各結晶粒のコントラストに対応する結晶相の同定は、ＥＤＸ分析装置（サーモフィッシャー社製ＮＯＲＡＮ Ｓｙｓｔｅｍ Ｓｅｖｅｎ）により分析した。７５０℃で仮焼した粉末から得られた焼結体は、ＺｎＧａ2Ｏ4結晶相（第１相）の相面積比率が１８％、Ｉｎ2Ｏ3結晶相（第２相）の相面積比率が５０％、ＺｎＯ結晶相の相面積比率が３２％、すなわち第１相および第２相の合計の相面積比率は６８％であった。８００℃で仮焼した粉末から得られた焼結体は、ＺｎＧａ2Ｏ4結晶相（第１相）の相面積比率が２６％、Ｉｎ2Ｏ3結晶相（第２相）の相面積比率が４９％、ＺｎＯ結晶相の相面積比率が２５％、すなわち第１相および第２相の合計の相面積比率は７５％であった。９５０℃で仮焼した粉末から得られた焼結体は、ＺｎＧａ2Ｏ4結晶相（第１相）の相面積比率が４９％、Ｉｎ2Ｏ3結晶相（第２相）の相面積比率が５１％、すなわち第１相および第２相の合計の相面積比率は１００％であった。１３００℃で仮焼した粉末から得られた焼結体は、ＺｎＧａ2Ｏ4結晶相（第１相）の相面積比率が４７％、Ｉｎ2Ｏ3結晶相（第２相）の相面積比率が５３％、すなわち第１相および第２相の合計の相面積比率は１００％であった。１３５０℃で仮焼した粉末から得られた焼結体は、ＺｎＧａ2Ｏ4結晶相（第１相）の相面積比率が５２％、Ｉｎ2Ｏ3結晶相（第２相）の相面積比率が４８％、すなわち第１相および第２相の合計の相面積比率は１００％であった。結果を表１にまとめた。
【００３８】
得られた焼結体の各相（各結晶相）の粒径を、上記のＳＥＭ（日立ハイテク社製Ｓ−３４００Ｎ）の反射電子像のコントラストの差から算出した。反射電子像で観察される各結晶粒のコントラストに対応する結晶相の同定は、ＥＤＸ分析装置（サーモフィッシャー社製ＮＯＲＡＮ Ｓｙｓｔｅｍ Ｓｅｖｅｎ）により分析した。７５０℃で仮焼した粉末から得られた焼結体は、ＺｎＧａ2Ｏ4結晶相（第１相）の粒径が１３．６μｍ、Ｉｎ2Ｏ3結晶相（第２相）の粒径が１０．１μｍ、ＺｎＯ結晶相の粒径が１．３μｍであった。８００℃で仮焼した粉末から得られた焼結体は、ＺｎＧａ2Ｏ4結晶相（第１相）の粒径が６．０μｍ、Ｉｎ2Ｏ3結晶相（第２相）の粒径が１．７μｍ、ＺｎＯ結晶相の粒径が０．７μｍであった。９５０℃で仮焼した粉末から得られた焼結体は、ＺｎＧａ2Ｏ4結晶相（第１相）の粒径が２．７μｍ、Ｉｎ2Ｏ3結晶相（第２相）の粒径が１．５μｍであった。１３００℃で仮焼した粉末から得られた焼結体は、ＺｎＧａ2Ｏ4結晶相（第１相）の粒径が５．８μｍ、Ｉｎ2Ｏ3結晶相（第２相）の粒径が１．９μｍであった。１３５０℃で仮焼した粉末から得られた焼結体は、ＺｎＧａ2Ｏ4結晶相（第１相）の粒径が１９．４μｍ、Ｉｎ2Ｏ3結晶相（第２相）の粒径が８．３μｍであった。結果を表１にまとめた。
【００３９】
得られた焼結体の比抵抗は、比抵抗計（三菱油化社製ロレスタ）を用いて四探針法により測定したところ、７５０℃で仮焼した粉末から得られた焼結体が３．８×１０-1Ωｃｍ、８００℃で仮焼した粉末から得られた焼結体が１．０×１０-3Ωｃｍ、９５０℃で仮焼した粉末から得られた焼結体が５．０×１０-4Ωｃｍ、１３００℃で仮焼した粉末から得られた焼結体が９．２×１０-4Ωｃｍ、１３５０℃で仮焼した粉末から得られた焼結体が４．７×１０-2Ωｃｍであった。結果を表１にまとめた。
【００４０】
６．スパッタリングによる薄膜の作製
薄膜の作製は、上記で得られた焼結体をターゲットとして用い、ＤＣマグネトロンスパッタ法にて行った。
【００４１】
得られた焼結体を、それぞれポリシングにより、主表面の面粗さＲａ（ＪＩＳ Ｂ０６０１：２００１に規定する算出平均粗さＲａをいう。以下同じ。）が２０ｎｍとなるように精密研磨した。焼結体のサイズは、直径３インチ（７６．２ｍｍ）、厚さ５ｍｍであった。
【００４２】
まず、真空装置内の水冷してある基板ホルダに、２５ｍｍ×２５ｍｍ×厚さ０．６ｍｍの合成石英ガラス基板を配置した。このとき、合成石英ガラス基板の一部に金属マスクを配置した。また、真空装置内に、合成石英ガラス基板の主表面に焼結体の直径３インチの主表面が対向するように、ターゲットとして精密研磨をした焼結体を配置した。すなわち、焼結体の直径３インチの主表面がスパッタ面となるように焼結体を配置した。合成石英ガラス基板と焼結体との距離は４０ｍｍであった。合成石英ガラス基板および焼結体が配置された真空装置内を１×１０-4Ｐａ程度まで真空引きを行った。
【００４３】
次に、それぞれの焼結体のプレスパッタを行った。合成石英ガラス基板と焼結体との間にシャッターを入れた状態で、真空装置内にＡｒガスをその分圧が１Ｐａになるまで導入し、合成石英ガラス基板と焼結体との間に３０Ｗの直流電力を印加することにより、スパッタリング放電を起こし、焼結体表面のクリーニングを１０分間行った。
【００４４】
次に、真空容器内にさらにＡｒ：Ｏ2（モル比）が９９：１の混合ガスを雰囲気圧力が０．５Ｐａになるまで導入し、合成石英ガラス基板と焼結体との間のシャッターを外して、合成石英ガラス基板と焼結体との間に５０Ｗの直流電力（スパッタ電力）を印加することにより、合成石英ガラス基板上に薄膜を形成させた。このとき、基板ホルダは、バイアス電圧が印加されておらず、水冷されているのみであった。合成石英ガラス基板上の金属マスクが配置されていない部分に形成された薄膜は、ＥＤＸ分析装置（サーモフィッシャー社製ＮＯＲＡＮ Ｓｙｓｔｅｍ Ｓｅｖｅｎ）による化学組成分析とＸＲＤ（Ｘ線回折）装置（Ｒｉｇａｋｕ社製Ｕｌｔｉｍａ ＩＶ）による同定を行ったところ、ＩＧＺＯ薄膜であった。
【００４５】
金属マスクを外して、ＩＧＺＯ薄膜が形成されている部分と形成されていない部分との段差を触針式表面粗さ計により測定することにより、ＩＧＺＯ薄膜の厚さを測定した。７５０℃で仮焼した粉末から得られた焼結体を用いたスパッタリングにより得られた薄膜の厚さは５．１ｎｍであった。８００℃で仮焼した粉末から得られた焼結体を用いたスパッタリングにより得られた薄膜の厚さは６．２ｎｍであった。９５０℃で仮焼した粉末から得られた焼結体を用いたスパッタリングにより得られた薄膜の厚さは８．０ｎｍであった。１３００℃で仮焼した粉末から得られた焼結体を用いたスパッタリングにより得られた薄膜の厚さは１２．０ｎｍであった。１３５０℃で仮焼した粉末から得られた焼結体を用いたスパッタリングにより得られた薄膜の厚さは３．０ｎｍであった。結果を表１にまとめた。
【００４６】
得られたＩＧＺＯ薄膜の比抵抗は、比抵抗計（三菱油化社製ロレスタ）を用いて四探針法により測定したところ、７５０℃で仮焼した粉末から得られた焼結体を用いたスパッタリングにより得られた薄膜が７．６×１０-1Ωｃｍ、８００℃で仮焼した粉末から得られた焼結体を用いたスパッタリングにより得られた薄膜が２．５×１０-3Ωｃｍ、９５０℃で仮焼した粉末から得られた焼結体を用いたスパッタリングにより得られた薄膜が６．８×１０-4Ωｃｍ、１３００℃で仮焼した粉末から得られた焼結体を用いたスパッタリングにより得られた薄膜が１．３×１０-3Ωｃｍ、１３５０℃で仮焼した粉末から得られた焼結体を用いたスパッタリングにより得られた薄膜が８．９×１０-2Ωｃｍであった。結果を表１にまとめた。
【００４７】
得られたＩＧＺＯ薄膜の光の透過率は、石英ガラス基板とともに、分光光度計（日立ハイテク社製Ｎｉｃｏｌｅｔ６７００）を用いて４００ｎｍから２６０００ｎｍまでの波長領域で測定したところ、７５０℃で仮焼した粉末から得られた焼結体を用いたスパッタリングにより得られた薄膜が６０．２％、８００℃で仮焼した粉末から得られた焼結体を用いたスパッタリングにより得られた薄膜が７８．５％、９５０℃で仮焼した粉末から得られた焼結体を用いたスパッタリングにより得られた薄膜が８０．６％、１３００℃で仮焼した粉末から得られた焼結体を用いたスパッタリングにより得られた薄膜が８２．１％、１３５０℃で仮焼した粉末から得られた焼結体を用いたスパッタリングにより得られた薄膜が７６．５％であった。ここで、ＩＧＺＯ薄膜の光の透過率は、ＩＧＺＯ薄膜単体での測定が困難であるため、石英ガラス基板とＩＧＺＯ薄膜を一体として測定した。石英ガラス基板は、４００ｎｍから２６０００ｎｍまでの波長領域では、ほぼ透明であるため、これらの測定値はＩＧＺＯ薄膜の光の透過率と同一視できる。なお、結果を表１にまとめた。
【００４８】
【表１】
【００４９】
表１を参照して、試料Ｉ−２、Ｉ−３およびＩ−４から明らかなように、ＺｎＯ粉末とＧａ2Ｏ3粉末とを混合した第１混合物を８００℃以上１３００℃以下で仮焼してＺｎＧａ2Ｏ4を含む粉末を形成し、かかるＺｎＧａ2Ｏ4を含む粉末とＩｎ2Ｏ3粉末とを混合した第２混合物を焼結して得られた焼結体は、ＺｎＧａ2Ｏ4結晶で形成される第１相と、Ｉｎ2Ｏ3結晶で形成される第２相とを含み、焼結体の任意の断面における全ての相に対する第１相および第２相の合計の相面積比率が７０％以上１００％以下であり、第１相の平均粒径が２μｍ以上６μｍ以下で第２相の平均粒径が１μｍ以上２μｍ以下であった。また、かかる焼結体をターゲットとして用いたスパッタリングにより得られた薄膜は、厚さが６．２ｎｍ〜１２．０ｎｍ程度と厚く、比抵抗が６．８×１０-4Ωｃｍ〜２．５×１０-3Ωｃｍ程度と低く、光の透過率が７８．５％〜８２．１％程度と高かった。すなわち、上記焼結体をターゲットとして用いたスパッタリングにより、比抵抗が低くかつ光の透過度が高いＩＧＺＯ薄膜が高い成膜速度で得られた。
【００５０】
試料Ｉ−１においては、仮焼温度が７５０℃と低いため、得られる焼結体は、上記第１相および第２相の合計の相面積比率が７０％より小さく、第１相および第２相の粒径がそれぞれ１３．６μｍおよび１０．１μｍと大きく、相対密度が９４．３％と低く、比抵抗が３．８×１０-1Ωｃｍと高くなった。このため、かかる焼結体をターゲットとして用いたスパッタリングにより得られた薄膜は、厚さが５．１ｎｍと薄く、比抵抗が７．６×１０-1Ωｃｍと高く、光の透過率が６０．２％と低くなった。
【００５１】
試料Ｉ−５においては、仮焼温度が１３５０℃と高いため、得られる焼結体は、第１相および第２相の粒径がそれぞれ１９．４μｍおよび８．３μｍと大きく、相対密度が９５．２％と低く、比抵抗が４．７×１０-2Ωｃｍと高くなった。このため、かかる焼結体をターゲットとして用いたスパッタリングにより得られた薄膜は、厚さが３．０ｎｍと薄く、比抵抗が８．９×１０-2Ωｃｍと高く、光の透過率が７６．５％と低くなった。
【００５２】
（実施例ＩＩ）
１．原料
原料として、実施例Ｉと同様のＺｎＯ粉末、Ｇａ2Ｏ3粉末およびＩｎ2Ｏ3粉末を用いた。
【００５３】
２．第１混合工程
上記のＺｎＯ粉末１ｍｏｌとＧａ2Ｏ3粉末１ｍｏｌとを、実施例Ｉと同様にして第１混合物を得た。
【００５４】
３．仮焼工程
得られた第１混合物を、大気炉を用いて、９５０℃で仮焼した。
【００５５】
４．第２混合工程
上記の仮焼後の粉末とＩｎ2Ｏ3粉末１ｍｏｌとを、ボールミルを用いて、６時間（試料ＩＩ−１）、１２時間（試料ＩＩ−２）、２４時間（試料ＩＩ−３）、または３６時間（試料ＩＩ−４）湿式混合した（第２湿式混合）。ボールとしては、直径５ｍｍのＺｒＯ2ボールを用いた。第２湿式混合により得られた混合スラリーを自然乾燥後さらに３００℃で真空乾燥させて第２混合物を得た。
【００５６】
得られた第２混合物の平均粒径は、光散乱方式の粒度分布測定装置（日機装社製ＭｉｃｒｃｔｒａｃＭＴ３０００）を用いて測定したところ、６時間混合物が５．７４μｍ、１２時間混合物が１．４７μｍ、２４時間混合物が１．０８μｍ、３６時間混合物が０．８６μｍであった。また、得られた第２混合物の比表面積は、ＢＥＴ法により測定したところ、６時間混合物が８．７ｍ2／ｇ、１２時間混合物が１２．２ｍ2／ｇ、２４時間混合物が１３．８ｍ2／ｇ、３６時間混合物が１６．３ｍ2／ｇであった。結果を表２にまとめた。
【００５７】
５．焼結工程
得られた第２混合物を、実施例Ｉと同様にして焼結した。得られた焼結体の相対密度は、実施例Ｉと同様にアルキメデス法により測定したところ、６時間混合物から得られた焼結体が９４．０％、１２時間混合物から得られた焼結体の相対密度は９８．１％、２４時間混合物から得られた焼結体の相対密度は９９．５％、３６時間混合物から得られた焼結体の相対密度は９６．９％であった。結果を表２にまとめた。
【００５８】
得られた焼結体の主表面を平面研削盤で１．０ｍｍ研削した後、Ｘ線回折により相分析を行った結果、すべての混合物から得られた焼結体のそれぞれについてＺｎＧａ2Ｏ4結晶およびＩｎ2Ｏ3の結晶の存在が確認された。
【００５９】
得られた焼結体の各相（各結晶相）の粒径を、ＳＥＭ（日立ハイテク社製Ｓ−３４００Ｎ）の反射電子像のコントラストの差から算出した。反射電子像で観察される各結晶粒のコントラストに対応する結晶相の同定は、ＥＤＸ分析装置（サーモフィッシャー社製ＮＯＲＡＮ Ｓｙｓｔｅｍ Ｓｅｖｅｎ）により分析した。６時間混合物から得られた焼結体は、ＺｎＧａ2Ｏ4結晶相（第１相）の粒径が１２．９μｍ、Ｉｎ2Ｏ3結晶相（第２相）の粒径が４．６μｍであった。１２時間混合物から得られた焼結体は、ＺｎＧａ2Ｏ4結晶相（第１相）の粒径が２．５μｍ、Ｉｎ2Ｏ3結晶相（第２相）の粒径が１．４μｍであった。２４時間混合物から得られた焼結体は、ＺｎＧａ2Ｏ4結晶相（第１相）の粒径が１．７μｍ、Ｉｎ2Ｏ3結晶相（第２相）の粒径が１．８μｍであった。３６時間混合物から得られた焼結体は、ＺｎＧａ2Ｏ4結晶相（第１相）の粒径が６．４μｍ、Ｉｎ2Ｏ3結晶相（第２相）の粒径が５．７μｍであった。結果を表２にまとめた。
【００６０】
得られた焼結体の比抵抗は、比抵抗計（三菱油化社製ロレスタ）を用いて四探針法により測定したところ、６時間混合物から得られた焼結体が６．６×１０-3Ωｃｍ、１２時間混合物から得られた焼結体が５．３×１０-4Ωｃｍ、２４時間混合物から得られた焼結体が３．４×１０-4Ωｃｍ、３６時間混合物から得られた焼結体が５．７×１０-3Ωｃｍであった。結果を表２にまとめた。
【００６１】
６．スパッタリングによる薄膜の作製
薄膜の作製は、実施例Ｉと同様にして行った。得られた薄膜は、実施例Ｉと同様にして同定したところ、ＩＧＺＯ薄膜であった。
【００６２】
得られたＩＧＺＯ薄膜の厚さは、実施例Ｉと同様に測定したところ、６時間混合物から得られた焼結体を用いたスパッタリングにより得られた薄膜が６．６ｎｍ、１２時間混合物から得られた焼結体を用いたスパッタリングにより得られた薄膜が９．３ｎｍ、２４時間混合物から得られた焼結体を用いたスパッタリングにより得られた薄膜が１１．４ｎｍ、３６時間混合物から得られた焼結体を用いたスパッタリングにより得られた薄膜が７．２ｎｍであった。結果を表２にまとめた。
【００６３】
得られたＩＧＺＯ薄膜の比抵抗は、実施例Ｉと同様に測定したところ、６時間混合物から得られた焼結体を用いたスパッタリングにより得られた薄膜が１．８×１０-2Ωｃｍ、１２時間混合物から得られた焼結体を用いたスパッタリングにより得られた薄膜が６．４×１０-4Ωｃｍ、２４時間混合物から得られた焼結体を用いたスパッタリングにより得られた薄膜が５．６×１０-4Ωｃｍ、３６時間混合物から得られた焼結体を用いたスパッタリングにより得られた薄膜が９．８×１０-3Ωｃｍであった。結果を表２にまとめた。
【００６４】
得られたＩＧＺＯ薄膜の光の透過率は、実施例Ｉと同様に測定したところ、６時間混合物から得られた焼結体を用いたスパッタリングにより得られた薄膜が７９．６％、１２時間混合物から得られた焼結体を用いたスパッタリングにより得られた薄膜が８１．９％、２４時間混合物から得られた焼結体を用いたスパッタリングにより得られた薄膜が８３．６％、３６時間混合物から得られた焼結体を用いたスパッタリングにより得られた薄膜が７８．０％であった。結果を表２にまとめた。
【００６５】
【表２】
【００６６】
表２を参照して、試料ＩＩ−２およびＩＩ−３から明らかなように、ＺｎＯ粉末とＧａ2Ｏ3粉末とを混合した第１混合物を８００℃以上１３００℃以下で仮焼してＺｎＧａ2Ｏ4を含む粉末を形成し、かかるＺｎＧａ2Ｏ4を含む粉末とＩｎ2Ｏ3粉末とを１２時間以上３０時間以下で混合した第２混合物を焼結して得られた焼結体は、ＺｎＧａ2Ｏ4結晶で形成される第１相と、Ｉｎ2Ｏ3結晶で形成される第２相とを含み、第１相の平均粒径が２μｍ以上６μｍ以下で第２相の平均粒径が１μｍ以上２μｍ以下であった。また、かかる焼結体をターゲットとして用いたスパッタリングにより得られた薄膜は、厚さが９．３ｎｍ〜１１．４ｎｍ程度と極めて厚く、比抵抗が５．６×１０-4Ωｃｍ〜６．４×１０-4Ωｃｍ程度と極めて低く、光の透過率が８１．９％〜８３．６％程度と極めて高かった。すなわち、上記焼結体をターゲットとして用いたスパッタリングにより、比抵抗が低くかつ光の透過度が高いＩＧＺＯ薄膜が高い成膜速度で得られた。
【００６７】
試料ＩＩ−１においては、第２混合工程における混合時間が６時間と短いため、第１相および第２相の粒径がそれぞれ１２．９μｍおよび４．６μｍと大きく、相対密度が９４．０％と低く、比抵抗が６．６×１０-3Ωｃｍと少し高くなった。このため、かかる焼結体をターゲットとして用いたスパッタリングにより得られた薄膜は、厚さが６．６ｎｍと少し薄く、比抵抗が１．８×１０-2Ωｃｍと少し高く、光の透過率が７９．６％と少し低くなった。また、スパッタリングの際に、焼結体のスパッタ面にノジュールが発生した。
【００６８】
試料ＩＩ−４においては、第２混合工程における混合時間が３６時間と長いため、得られる焼結体は、第１相および第２相の粒径がそれぞれ６．４μｍおよび５．７μｍと大きく、相対密度が９６．９％と少し低く、比抵抗が５．７×１０-3Ωｃｍと少し高くなった。このため、かかる焼結体をターゲットとして用いたスパッタリングにより得られた薄膜は、厚さが７．２ｎｍと少し薄く、比抵抗が９．８×１０-3Ωｃｍと少し高く、光の透過率が７８．０％と少し低くなった。
【００６９】
（比較例ＲＩ）
１．原料
原料として、実施例Ｉと同様のＺｎＯ粉末、Ｇａ2Ｏ3粉末およびＩｎ2Ｏ3粉末を用いた。
【００７０】
２．混合工程
ＺｎＯ粉末１ｍｏｌとＧａ2Ｏ3粉末１ｍｏｌとＩｎ2Ｏ3粉末１ｍｏｌとを、ボールミルを用いて１２時間湿式混合した（試料ＲＩ−１）。または、ＺｎＯ粉末１ｍｏｌとＧａ2Ｏ3粉末１ｍｏｌとＩｎ2Ｏ3粉末１ｍｏｌと正四価の金属元素を含む金属酸化物２．０×１０-4ｍｏｌとをボールミルを用いて１２時間湿式混合した（試料ＲＩ−２〜ＲＩ−５）。ここで、正四価の金属元素を含む金属酸化物として、ＳｎＯ2（Ｓｎ4+；試料ＲＩ−２）、ＺｒＯ2（Ｚｒ4+；試料ＲＩ−３）、ＧｅＯ2（Ｇｅ4+；試料ＲＩ−４）、またはＣｅＯ2（Ｃｅ4+；試料ＲＩ−５）を用いた。ボールとしては、直径５ｍｍのＺｒＯ2ボールを用いた。湿式混合により得られた混合スラリーを自然乾燥させた後３００℃で真空乾燥して混合物を得た。
【００７１】
３．仮焼工程
得られた混合物を、大気炉を用いて、９５０℃で仮焼した。Ｘ線回折により回折パターンの解析から、仮焼後の粉末中にはＺｎＧａ2Ｏ4結晶およびＩｎ2Ｏ3結晶の存在が確認された。
【００７２】
４．再混合工程
上記の仮焼後の粉末を、ボールミルを用いて１２時間湿式で粉砕混合した。ボールとしては、直径５ｍｍのＺｒＯ2ボールを用いた。湿式粉砕混合により得られた混合スラリーを自然乾燥後さらに３００℃で真空乾燥させて再混合物を得た。
【００７３】
再混合物の平均粒径は、光散乱方式の粒度分布測定装置（日機装社製ＭｉｃｒｃｔｒａｃＭＴ３０００）を用いて測定したところ、正四価の金属元素を含む金属酸化物が添加されなかった再混合物が２．７１μｍ、ＳｎＯ2が添加された再混合物が２．８９μｍ、ＺｒＯ2が添加された再混合物が２．６５μｍ、ＧｅＯ2が添加された再混合物が２．８５μｍ、ＣｅＯ2が添加された３．０２μｍであった。結果を表３にまとめた。
【００７４】
５．焼結工程
再混合物を、実施例Ｉと同様にして焼結した。得られた焼結体の相対密度は、実施例Ｉと同様にアルキメデス法により測定したところ、正四価の金属元素を含む金属酸化物が添加されなかった再混合物から得られた焼結体が９６．８％、ＳｎＯ2が添加された再混合物から得られた焼結体の相対密度は９８．４％、ＺｒＯ2が添加された再混合物から得られた焼結体の相対密度は９７．１％、ＧｅＯ2が添加された再混合物から得られた焼結体の相対密度は９８．６％、ＣｅＯ2が添加された再混合物から得られた焼結体の相対密度は９９．０％であった。結果を表３にまとめた。
【００７５】
得られた焼結体の主表面を平面研削盤で１．０ｍｍ研削した後、Ｘ線回折により相分析を行った結果、すべての混合物から得られた焼結体のそれぞれについてＺｎＧａ2Ｏ4結晶およびＩｎ2Ｏ3の結晶の存在が確認された。
【００７６】
得られた焼結体の比抵抗は、比抵抗計（三菱油化社製ロレスタ）を用いて四探針法により測定したところ、正四価の金属元素を含む金属酸化物が添加されなかった再混合物から得られた焼結体が３．６×１０-3Ωｃｍ、ＳｎＯ2が添加された再混合物から得られた焼結体が１．５×１０-3Ωｃｍ、ＺｒＯ2が添加された再混合物から得られた焼結体が１．０×１０-3Ωｃｍ、ＧｅＯ2が添加された再混合物から得られた焼結体が２．７×１０-2Ωｃｍ、ＣｅＯ2が添加された再混合物から得られた焼結体が５．６×１０-3Ωｃｍであった。結果を表３にまとめた。
【００７７】
６．スパッタリングによる薄膜の作製
薄膜の作製は、実施例Ｉと同様にして行った。得られた薄膜は、実施例Ｉと同様にして同定したところ、ＩＧＺＯ薄膜であった。
【００７８】
得られたＩＧＺＯ薄膜の厚さは、実施例Ｉと同様に測定したところ、正四価の金属元素を含む金属酸化物が添加されなかった再混合物から得られた焼結体を用いたスパッタリングにより得られた薄膜が６．３ｎｍ、ＳｎＯ2が添加された再混合物から得られた焼結体を用いたスパッタリングにより得られた薄膜が６．８ｎｍ、ＺｒＯ2が添加された再混合物から得られた焼結体を用いたスパッタリングにより得られた薄膜が９．３ｎｍ、ＧｅＯ2が添加された再混合物から得られた焼結体を用いたスパッタリングにより得られた薄膜が４．２ｎｍ、ＣｅＯ2が添加された再混合物から得られた焼結体を用いたスパッタリングにより得られた薄膜が５．９ｎｍであった。結果を表３にまとめた。
【００７９】
得られたＩＧＺＯ薄膜の比抵抗は、実施例Ｉと同様に測定したところ、正四価の金属元素を含む金属酸化物が添加されなかった再混合物から得られた焼結体を用いたスパッタリングにより得られた薄膜が４．１×１０-3Ωｃｍ、ＳｎＯ2が添加された再混合物から得られた焼結体を用いたスパッタリングにより得られた薄膜が２．２×１０-3Ωｃｍ、ＺｒＯ2が添加された再混合物から得られた焼結体を用いたスパッタリングにより得られた薄膜が２．０×１０-3Ωｃｍ、ＧｅＯ2が添加された再混合物から得られた焼結体を用いたスパッタリングにより得られた薄膜が３．５×１０-2Ωｃｍ、ＣｅＯ2が添加された再混合物から得られた焼結体を用いたスパッタリングにより得られた薄膜が７．１×１０-3Ωｃｍであった。結果を表３にまとめた。
【００８０】
得られたＩＧＺＯ薄膜の光の透過率は、実施例Ｉと同様に測定したところ、正四価の金属元素を含む金属酸化物が添加されなかった再混合物から得られた焼結体を用いたスパッタリングにより得られた薄膜が７６．６％、ＳｎＯ2が添加された再混合物から得られた焼結体を用いたスパッタリングにより得られた薄膜が７９．３％、ＺｒＯ2が添加された再混合物から得られた焼結体を用いたスパッタリングにより得られた薄膜が８０．４％、ＧｅＯ2が添加された再混合物から得られた焼結体を用いたスパッタリングにより得られた薄膜が７２．６％、ＣｅＯ2が添加された再混合物から得られた焼結体を用いたスパッタリングにより得られた薄膜が７７．７％であった。結果を表３にまとめた。
【００８１】
【表３】
【００８２】
表３を参照して、試料ＲＩ−１〜ＲＩ−５から明らかなように、ＺｎＯ粉末、Ｇａ2Ｏ3粉末およびＩｎ2Ｏ3粉末を一度に混合し仮焼し再混合し焼結して得られた焼結体は、正四価金属元素を含有する金属酸化物の添加の有無に関わらず、比抵抗が１０-3〜１０-2Ωｃｍオーダーと高くなった。このため、かかる焼結体をターゲットに用いたスパッタリングにより得られた薄膜は、比抵抗が１０-3〜１０-2Ωｃｍオーダーと高くなった。
【００８３】
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明でなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内のすべての変更が含まれることが意図される。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＺｎＧａ2Ｏ4結晶およびＩｎ2Ｏ3結晶を含むＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ系複合酸化物焼結体およびその製造方法に関する。かかる焼結体はスパッタリングのターゲットに好適に用いられる。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置、薄膜ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）、有機ＥＬ表示装置などにおいて、ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）のチャネル層または透明電極用の透明薄膜として、従来は、主としてアモルファスシリコン膜が使用されてきた。
【０００３】
しかし、近年、上記の透明薄膜として、Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ系複合酸化物（以下、ＩＧＺＯという）を主成分とするアモルファス半導体膜が、アモルファスシリコン膜よりもキャリアの移動度が高いという利点から注目されている。
【０００４】
かかるＩＧＺＯを主成分とするアモルファス半導体膜を形成するためのＩＧＺＯスパッタリングターゲットとして、たとえば、特開２００８−２１４６９７号公報（以下、引用文献１という）では、ＤＣスパッタリングで使用しても異常放電の発生を抑制できるターゲットとして、ＩｎＧａＺｎＯ4で表わされる化合物を主成分とし正四価以上の金属元素を含む焼結体が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２１４６９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
また、上記引用文献２に開示のターゲットにおいては、比抵抗を低減するために正四価以上の金属元素が添加されているため、添加された正四価以上の金属元素により、光の透過率が低減する。このため、かかるターゲットを用いてスパッタ法により作製される薄膜は、光の透過率が低下するすなわち透明度が低下するという問題があった。
【０００７】
本願発明は、上記問題を解決して、スパッタリングのターゲットとして用いることにより、ＩＧＺＯ（Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ系複合酸化物）を主成分とする、比抵抗が低く、かつ、光の透過率が高い薄膜を形成することができるＩＧＺＯ焼結体およびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、ＺｎＧａ2Ｏ4結晶で形成される第１相と、Ｉｎ2Ｏ3結晶で形成される第２相とを含み、焼結体の任意の断面における全ての相に対する第１相および第２相の合計の相面積比率が７０％以上１００％以下であるＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ系複合酸化物焼結体である。
【０００９】
本発明にかかるＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ系複合酸化物焼結体において、第１相の平均粒径を２μｍ以上６μｍ以下とし、第２相の平均粒径を１μｍ以上２μｍ以下とすることができる。また。Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ系複合酸化物焼結体に含まれるＩｎ、ＧａおよびＺｎの全量を１００原子％とするとき、Ｉｎの比率を３５原子％以上５０原子％以下、Ｇａの比率を３５原子％以上５０原子％以下、およびＺｎの比率を１５原子％以上３０原子％とすることができる。また、かかるＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ系複合酸化物焼結体は、スパッタリングのターゲットに用いることができる。
【００１０】
本発明は、上記のＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ系複合酸化物焼結体の製造方法であって、ＺｎＯ粉末とＧａ2Ｏ3粉末とを混合して第１混合物を調製する第１混合工程と、第１混合物を８００℃以上１３００℃以下で仮焼してＺｎＧａ2Ｏ4を含む粉末を形成する仮焼工程と、ＺｎＧａ2Ｏ4を含む粉末とＩｎ2Ｏ3粉末とを混合して第２混合物を調製する第２混合工程と、第２混合物を焼結する焼結工程と、を含むＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ系複合酸化物焼結体の製造方法である。
【００１１】
本発明にかかるＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ系複合酸化物焼結体の製造方法において、第２混合工程における混合時間を１２時間以上３０時間以下とすることができる。また、第２混合物は、平均粒径を１μｍ以上１．５μｍ以下とすることができる。また、第２混合物は、比表面積を１１ｍ2／ｇ以上１５ｍ2／ｇ以下とすることができる。
【発明の効果】
【００１２】
上記のように、本発明によれば、スパッタリングのターゲットとして用いることにより、ＩＧＺＯ（Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ系複合酸化物）を主成分とする、比抵抗が低く、かつ、光の透過率が高い薄膜を形成することができるＩＧＺＯ焼結体およびその製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
［実施形態１］
本発明のある実施形態であるＩＧＺＯ（Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ系複合酸化物）焼結体は、ＺｎＧａ2Ｏ4結晶で形成される第１相と、Ｉｎ2Ｏ3結晶で形成される第２相とを含み、焼結体の任意の断面における全ての相に対する第１相および第２相の合計の相面積比率が７０％以上１００％以下である。本実施形態の焼結体は、かかる構造を有するため、比抵抗が低く、かつ、光の透過率が高くなる。焼結体の任意の断面における全ての相に対する第１相および第２相の合計の相面積比率が７０％未満であると、ＺｎＧａ2Ｏ4結晶で形成される第１相およびＩｎ2Ｏ3結晶で形成される第２相に比べて比抵抗が高いＺｎＯ結晶などで形成される他の相の相面積比率が大きくなる。かかる観点から、第１相および第２相の合計の相面積比率は７５％以上１００％以下が好ましい。ここで、他の相としては、ＺｎＯ結晶で形成される相、ＩｎＧａＺｎＯ4結晶で形成される相などが挙げられる。
【００１４】
ここで、第１相を形成するＺｎＧａ2Ｏ4結晶、第２相を形成するＩｎ2Ｏ3結晶、他の相を形成するＺｎＯ結晶、ＩｎＧａＺｎＯ4結晶などの化学組成は、Ｘ線回折により解析することができる。また、焼結体の任意の断面における全ての相に対する第１相、第２相およびその他の相の相面積比率は、ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）の反射電子像のコントラスト差およびＥＤＸ（エネルギー分散型Ｘ線）分析装置による結晶相の同定により解析することができる。
【００１５】
本実施形態のＩＧＺＯ焼結体において、第１相の平均粒径は２μｍ以上６μｍ以下かつ第２相の平均粒径は１μｍ以上２μｍ以下であることが好ましい。第１相および第２相の平均粒径が上記の範囲外であると、かかる焼結体をターゲットとして用いたスパッタリングは不均一となるため、ターゲットにおけるノジュールの発生およびスパッタ速度の低下の原因となり、スパッタリングにより形成される薄膜の比抵抗が大きくなる。
【００１６】
ここで、焼結体の第１相、第２相、およびその他の相の平均粒径は、ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）の反射電子像のコントラスト差およびＥＤＸ（エネルギー分散型Ｘ線）分析装置による結晶相の同定から算出することができる。
【００１７】
本実施形態のＩＧＺＯ焼結体に含まれるＩｎ、ＧａおよびＺｎの全量を１００原子％とするとき、Ｉｎの比率が３５原子％以上５０原子％以下、Ｇａの比率が３５原子％以上５０原子％以下、およびＺｎの比率が１５原子％以上３０原子％であることが好ましい。Ｉｎの比率が３５原子％より低いと比抵抗が高くなり、Ｉｎの比率が５０原子％より高いと原料コストが高くなる。Ｇａの比率が３５原子％より低いと光の透過性が低くなり、Ｇａの比率が５０原子％より高いと焼結温度が低下して低温でＩｎＧａＯ4結晶相およびＩｎ2Ｇａ2ＺｎＯ7結晶相が析出し易くなる。Ｚｎの比率が１５原子％より低いと成膜された薄膜のアモルファス構造を不安定化させる原因となり、Ｚｎの比率が３０原子％より高いと大気中で化学的に不安定となる。
【００１８】
ここで、焼結体に含まれるＩｎ、Ｇａ、およびＺｎなどの元素の原子％は、ＩＣＰ（誘導結合プラズマ）発光分析法などにより分析することができる。
【００１９】
本実施形態のＩＧＺＯ焼結体をスパッタリングのターゲットとして用いることにより、比抵抗が低く、かつ、光の透過率が高い薄膜が得られる。また、本実施形態の焼結体は、たとえば以下に説明する実施形態２の焼結体の製造方法により製造することができる。
【００２０】
［実施形態２］
本発明の他の実施形態であるＩＧＺＯ（Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ系複合酸化物）焼結体の製造方法は、ＺｎＯ粉末とＧａ2Ｏ3粉末とを混合して第１混合物を調製する第１混合工程と、第１混合物を８００℃以上１３００℃以下で仮焼してＺｎＧａ2Ｏ4を含む粉末を形成する仮焼工程と、ＺｎＧａ2Ｏ4を含む粉末とＩｎ2Ｏ3粉末とを混合して第２混合物を調製する第２混合工程と、第２混合物を焼結する焼結工程と、を含む。
【００２１】
本実施形態のＩＧＺＯ焼結体の製造方法により、スパッタリングのターゲットとして用いることにより、ＩＧＺＯを主成分とする、比抵抗が低く、かつ、光の透過率が高い薄膜を形成することができるＩＧＺＯ焼結体が得られる。
【００２２】
（第１混合工程）
本実施形態のＩＧＺＯ焼結体の製造方法は、ＺｎＯ粉末とＧａ2Ｏ3粉末とを混合して第１混合物を調製する第１混合工程を含む。混合方法および混合時間は特に制限はないが、均質で高純度な混合物を得る観点から、混合方法は、ボールミルによる混合、ビーズミルによる混合、湿式ジェットミルによる混合などが好ましく、混合時間は１２時間以上３０時間以下が好ましい。また、ＺｎＯ粉末とＧａ2Ｏ3粉末との混合比は、特に制限はないが、次工程の仮焼工程においてＺｎＧａ2Ｏ3を高効率で生成させる観点から、ＺｎＯ粉末とＧａ2Ｏ3粉末との混合モル比が、１：１またはその近傍であることが好ましく、たとえば、１：０．７５〜１．２５が好ましく、１：０．８０〜１．２０がより好ましい。
【００２３】
（仮焼工程）
本実施形態のＩＧＺＯ焼結体の製造方法は、第１混合物を８００℃以上１３００℃以下で仮焼してＺｎＧａ2Ｏ4を含む粉末を形成する仮焼工程を含む。８００℃より低い温度で仮焼されたＺｎＧａ2Ｏ4を含む粉末は、仮焼によりＺｎＯとＧａ2Ｏ3とが反応して生成したＺｎＧａ2Ｏ4の含有量が少なく、Ｇａ2Ｏ3と反応しないで多く残存するＺｎＯが、後の焼結工程の際にＩｎ2Ｏ3と反応するため、焼結体が不均質になるとともに、焼結の際の体積収縮による気孔の形成が多くなり、焼結体の相対密度が低下する。１３００℃より高い温度で仮焼されたＺｎＧａ2Ｏ4を含む粉末は、強い凝結が生じているため粉砕が困難であるとともに、不活性になっているため焼結が困難となる。
【００２４】
（第２混合工程）
本実施形態のＩＧＺＯ焼結体の製造方法は、ＺｎＧａ2Ｏ4を含む粉末とＩｎ2Ｏ3粉末とを混合して第２混合物を調製する第２混合工程を含む。混合方法および混合時間は特に制限は無いが、均質で高純度な混合物を得る観点から、混合方法は、ボールミルによる混合、ビーズミルによる混合、湿式ジェットミルによる混合などが好ましく、混合時間は１２時間以上３０時間以下が好ましい。かかる混合により、第２混合物のＺｎＧａ2Ｏ4を含む粉末およびＩｎ2Ｏ3粉末を粉砕して、第２混合物の平均粒径および／または比表面積を好適な範囲とすることができる。第２混合工程の混合時間が１２時間より短いと、第２混合物の平均粒度を十分に小さくできないため緻密な焼結体を得ることが困難になるとともに、ＺｎＧａ2Ｏ4を含む粉末の粉砕が不十分であるためスパッタリングにより形成される薄膜の主表面が不均一となり電気特性が低下する。第２混合工程の混合時間が３０時間より長いと、第２混合物が凝結により嵩高く不均質になるとともに、混合による混合装置から第２混合物への不純物の混入によりスパッタリングにより形成される薄膜の電気特性および光の透過特性が低下する。
【００２５】
仮焼工程で得られたＺｎＧａ2Ｏ4を含む粉末とＩｎ2Ｏ3粉末との混合比は、特に制限は無いが、次工程の焼結工程においてＺｎＧａ2Ｏ4結晶相（第１相）およびＩｎ2Ｏ3結晶相（第２相）の合計の相面積比率が高い焼結体を形成させる観点から、ＺｎＧａ2Ｏ4を含む粉末とＩｎ2Ｏ3粉末との混合モル比が、１：１またはその近傍であることが好ましく、たとえば、１：０．７８〜１．２３が好ましく、１：０．８２〜１．１７がより好ましい。
【００２６】
第２混合工程において調製される第２混合物は、平均粒径が１．０μｍ以上１．５μｍ以下であることが好ましい。ここで、第２混合物中の粉末の平均粒径は、光散乱式の粒度分布測定装置により測定される。平均粒径が１．０μｍより小さい第２混合物は、混合による混合装置から不純物が混入しているため、スパッタリングにより形成される薄膜の電気特性および光の透過特性が低下する。また、平均粒径が１．５μｍより大きい第２混合物は、緻密な焼結体を得ることが困難になるとともに、ＺｎＧａ2Ｏ4を含む粉末の粉砕が不十分であるためスパッタリングにより形成される薄膜の主表面が不均一となり電気特性が低下する。
【００２７】
第２混合工程において調製される第２混合物は、比表面積が１１ｍ2／ｇ以上１５ｍ2／ｇ以下であることが好ましい。ここで、第２混合物中の粉末の比表面積は、ＢＥＴ法により測定される。比表面積が１５ｍ2／ｇより大きい第２混合物は、混合による混合装置から不純物が混入しているため、スパッタリングにより形成される薄膜の電気特性および光の透過特性が低下する。また、比表面積が１１ｍ2／ｇより小さい第２混合物は、緻密な焼結体を得ることが困難になるとともに、ＺｎＧａ2Ｏ4を含む粉末の粉砕が不十分であるためスパッタリングにより形成される薄膜の主表面が不均一となり電気特性が低下する。
【００２８】
（焼結工程）
本実施形態のＩＧＺＯ焼結体の製造方法は、第２混合物を焼結する焼結工程を含む。かかる焼結工程により、比抵抗が低く、かつ、光の透過率が高い薄膜を形成することができるＩＧＺＯ焼結体が得られる。
【００２９】
上記の焼結工程は、相対密度の高い焼結体が得られる工程であればその方法に特に制限はなく、たとえば、ＣＩＰ（冷間等方加圧）法、鋳込み成形法などの方法により、第２混合物を成形して成形体を形成した後、かかる成形体を焼結してもよく、また、ＨＰ（熱加圧）法、ＨＩＰ（熱間等方加圧）法などの方法により第２混合物を成形するとともに焼結してもよい。
【００３０】
ここで、焼結体の相対密度を高める観点から、成形のための圧力は９．８ＭＰａ以上２９４ＭＰａ以下が好ましく、焼結のための温度は１２００℃以上１４５０℃以下が好ましい。
【実施例】
【００３１】
（実施例Ｉ）
１．原料
原料として、平均粒径が０．８２μｍで比表面積が４．６ｍ2／ｇのＺｎＯ粉末、平均粒径が０．７７μｍで比表面積が１８．９ｍ2／ｇのＧａ2Ｏ3粉末、および平均粒径が３．４５μｍで比表面積が１３．４ｍ2／ｇのＩｎ2Ｏ3粉末を準備した。
【００３２】
２．第１混合工程
上記のＺｎＯ粉末１ｍｏｌとＧａ2Ｏ3粉末１ｍｏｌとを、ボールミルを用いて１２時間湿式混合した（第１湿式混合）。ボールとしては、直径５ｍｍのＺｒＯ2ボールを用いた。第１湿式混合により得られた混合スラリーを自然乾燥させて第１混合物を得た。
【００３３】
３．仮焼工程
得られた第１混合物を、大気炉を用いて、７５０℃（試料Ｉ−１）、８００℃（試料Ｉ−２）、９５０℃（試料Ｉ−３）、１３００℃（試料Ｉ−４）、または１３５０℃（試料Ｉ−５）で仮焼した。Ｘ線回折による回折パターンの解析から、７５０℃または８００℃で仮焼した粉末中にはＺｎＯ結晶、Ｇａ2Ｏ3結晶およびＺｎＧａ2Ｏ4結晶の存在が確認され、９５０℃、１３００℃または１３５０℃で仮焼した粉末中にはＺｎＧａ2Ｏ4結晶のみの存在が確認された。
【００３４】
４．第２混合工程
上記の仮焼後の粉末とＩｎ2Ｏ3粉末１ｍｏｌとを、ボールミルを用いて１２時間湿式混合した（第２湿式混合）。ボールとしては、直径５ｍｍのＺｒＯ2ボールを用いた。第２湿式混合により得られた混合スラリーを自然乾燥後さらに３００℃で真空乾燥させて第２混合物を得た。
【００３５】
５．焼結工程
上記得られた第２混合物を、油圧プレス機にて２００ｋｇｆ／ｃｍ2（１９．６ＭＰａ）の圧力で成形した後さらにＣＩＰにて２０００ｋｇｆ／ｃｍ2（１９６ＭＰａ）の圧力で成形した。得られた成形体を、大気炉にて１３００℃で焼結した。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。ここで、焼結体の相対密度とは、その焼結体の真密度に対する見かけの密度の百分率をいう。７５０℃で仮焼した粉末から得られた焼結体の相対密度は９４．３％、８００℃で仮焼した粉末から得られた焼結体の相対密度は９７．８％、９５０℃で仮焼した粉末から得られた焼結体の相対密度は９８．７％、１３００℃で仮焼した粉末から得られた焼結体の相対密度は９８．９％、１３５０℃で仮焼した粉末から得られた焼結体の相対密度は９５．２％であった。結果を表１にまとめた。
【００３６】
得られた焼結体の主表面を平面研削盤で１．０ｍｍ研削した後、Ｘ線回折により相分析を行った結果、８００℃で仮焼した粉末または８５０℃で仮焼した粉末から得られた焼結体ではＺｎＯ結晶、ＺｎＧａ2Ｏ4結晶、およびＩｎ2Ｏ3結晶の存在が確認され、９５０℃、１３００℃または１３５０℃で仮焼した粉末から得られた焼結体ではＺｎＧａ2Ｏ4結晶およびＩｎ2Ｏ3の結晶の存在が確認された。結果を表１にまとめた。
【００３７】
得られた焼結体の表面から５００μｍ内部の断面における全ての相（結晶相）に対する各相（各結晶相）の相面積比率を、ＳＥＭ（日立ハイテク社製Ｓ−３４００Ｎ）の反射電子像のコントラストの差から解析した。反射電子像で観察される各結晶粒のコントラストに対応する結晶相の同定は、ＥＤＸ分析装置（サーモフィッシャー社製ＮＯＲＡＮ Ｓｙｓｔｅｍ Ｓｅｖｅｎ）により分析した。７５０℃で仮焼した粉末から得られた焼結体は、ＺｎＧａ2Ｏ4結晶相（第１相）の相面積比率が１８％、Ｉｎ2Ｏ3結晶相（第２相）の相面積比率が５０％、ＺｎＯ結晶相の相面積比率が３２％、すなわち第１相および第２相の合計の相面積比率は６８％であった。８００℃で仮焼した粉末から得られた焼結体は、ＺｎＧａ2Ｏ4結晶相（第１相）の相面積比率が２６％、Ｉｎ2Ｏ3結晶相（第２相）の相面積比率が４９％、ＺｎＯ結晶相の相面積比率が２５％、すなわち第１相および第２相の合計の相面積比率は７５％であった。９５０℃で仮焼した粉末から得られた焼結体は、ＺｎＧａ2Ｏ4結晶相（第１相）の相面積比率が４９％、Ｉｎ2Ｏ3結晶相（第２相）の相面積比率が５１％、すなわち第１相および第２相の合計の相面積比率は１００％であった。１３００℃で仮焼した粉末から得られた焼結体は、ＺｎＧａ2Ｏ4結晶相（第１相）の相面積比率が４７％、Ｉｎ2Ｏ3結晶相（第２相）の相面積比率が５３％、すなわち第１相および第２相の合計の相面積比率は１００％であった。１３５０℃で仮焼した粉末から得られた焼結体は、ＺｎＧａ2Ｏ4結晶相（第１相）の相面積比率が５２％、Ｉｎ2Ｏ3結晶相（第２相）の相面積比率が４８％、すなわち第１相および第２相の合計の相面積比率は１００％であった。結果を表１にまとめた。
【００３８】
得られた焼結体の各相（各結晶相）の粒径を、上記のＳＥＭ（日立ハイテク社製Ｓ−３４００Ｎ）の反射電子像のコントラストの差から算出した。反射電子像で観察される各結晶粒のコントラストに対応する結晶相の同定は、ＥＤＸ分析装置（サーモフィッシャー社製ＮＯＲＡＮ Ｓｙｓｔｅｍ Ｓｅｖｅｎ）により分析した。７５０℃で仮焼した粉末から得られた焼結体は、ＺｎＧａ2Ｏ4結晶相（第１相）の粒径が１３．６μｍ、Ｉｎ2Ｏ3結晶相（第２相）の粒径が１０．１μｍ、ＺｎＯ結晶相の粒径が１．３μｍであった。８００℃で仮焼した粉末から得られた焼結体は、ＺｎＧａ2Ｏ4結晶相（第１相）の粒径が６．０μｍ、Ｉｎ2Ｏ3結晶相（第２相）の粒径が１．７μｍ、ＺｎＯ結晶相の粒径が０．７μｍであった。９５０℃で仮焼した粉末から得られた焼結体は、ＺｎＧａ2Ｏ4結晶相（第１相）の粒径が２．７μｍ、Ｉｎ2Ｏ3結晶相（第２相）の粒径が１．５μｍであった。１３００℃で仮焼した粉末から得られた焼結体は、ＺｎＧａ2Ｏ4結晶相（第１相）の粒径が５．８μｍ、Ｉｎ2Ｏ3結晶相（第２相）の粒径が１．９μｍであった。１３５０℃で仮焼した粉末から得られた焼結体は、ＺｎＧａ2Ｏ4結晶相（第１相）の粒径が１９．４μｍ、Ｉｎ2Ｏ3結晶相（第２相）の粒径が８．３μｍであった。結果を表１にまとめた。
【００３９】
得られた焼結体の比抵抗は、比抵抗計（三菱油化社製ロレスタ）を用いて四探針法により測定したところ、７５０℃で仮焼した粉末から得られた焼結体が３．８×１０-1Ωｃｍ、８００℃で仮焼した粉末から得られた焼結体が１．０×１０-3Ωｃｍ、９５０℃で仮焼した粉末から得られた焼結体が５．０×１０-4Ωｃｍ、１３００℃で仮焼した粉末から得られた焼結体が９．２×１０-4Ωｃｍ、１３５０℃で仮焼した粉末から得られた焼結体が４．７×１０-2Ωｃｍであった。結果を表１にまとめた。
【００４０】
６．スパッタリングによる薄膜の作製
薄膜の作製は、上記で得られた焼結体をターゲットとして用い、ＤＣマグネトロンスパッタ法にて行った。
【００４１】
得られた焼結体を、それぞれポリシングにより、主表面の面粗さＲａ（ＪＩＳ Ｂ０６０１：２００１に規定する算出平均粗さＲａをいう。以下同じ。）が２０ｎｍとなるように精密研磨した。焼結体のサイズは、直径３インチ（７６．２ｍｍ）、厚さ５ｍｍであった。
【００４２】
まず、真空装置内の水冷してある基板ホルダに、２５ｍｍ×２５ｍｍ×厚さ０．６ｍｍの合成石英ガラス基板を配置した。このとき、合成石英ガラス基板の一部に金属マスクを配置した。また、真空装置内に、合成石英ガラス基板の主表面に焼結体の直径３インチの主表面が対向するように、ターゲットとして精密研磨をした焼結体を配置した。すなわち、焼結体の直径３インチの主表面がスパッタ面となるように焼結体を配置した。合成石英ガラス基板と焼結体との距離は４０ｍｍであった。合成石英ガラス基板および焼結体が配置された真空装置内を１×１０-4Ｐａ程度まで真空引きを行った。
【００４３】
次に、それぞれの焼結体のプレスパッタを行った。合成石英ガラス基板と焼結体との間にシャッターを入れた状態で、真空装置内にＡｒガスをその分圧が１Ｐａになるまで導入し、合成石英ガラス基板と焼結体との間に３０Ｗの直流電力を印加することにより、スパッタリング放電を起こし、焼結体表面のクリーニングを１０分間行った。
【００４４】
次に、真空容器内にさらにＡｒ：Ｏ2（モル比）が９９：１の混合ガスを雰囲気圧力が０．５Ｐａになるまで導入し、合成石英ガラス基板と焼結体との間のシャッターを外して、合成石英ガラス基板と焼結体との間に５０Ｗの直流電力（スパッタ電力）を印加することにより、合成石英ガラス基板上に薄膜を形成させた。このとき、基板ホルダは、バイアス電圧が印加されておらず、水冷されているのみであった。合成石英ガラス基板上の金属マスクが配置されていない部分に形成された薄膜は、ＥＤＸ分析装置（サーモフィッシャー社製ＮＯＲＡＮ Ｓｙｓｔｅｍ Ｓｅｖｅｎ）による化学組成分析とＸＲＤ（Ｘ線回折）装置（Ｒｉｇａｋｕ社製Ｕｌｔｉｍａ ＩＶ）による同定を行ったところ、ＩＧＺＯ薄膜であった。
【００４５】
金属マスクを外して、ＩＧＺＯ薄膜が形成されている部分と形成されていない部分との段差を触針式表面粗さ計により測定することにより、ＩＧＺＯ薄膜の厚さを測定した。７５０℃で仮焼した粉末から得られた焼結体を用いたスパッタリングにより得られた薄膜の厚さは５．１ｎｍであった。８００℃で仮焼した粉末から得られた焼結体を用いたスパッタリングにより得られた薄膜の厚さは６．２ｎｍであった。９５０℃で仮焼した粉末から得られた焼結体を用いたスパッタリングにより得られた薄膜の厚さは８．０ｎｍであった。１３００℃で仮焼した粉末から得られた焼結体を用いたスパッタリングにより得られた薄膜の厚さは１２．０ｎｍであった。１３５０℃で仮焼した粉末から得られた焼結体を用いたスパッタリングにより得られた薄膜の厚さは３．０ｎｍであった。結果を表１にまとめた。
【００４６】
得られたＩＧＺＯ薄膜の比抵抗は、比抵抗計（三菱油化社製ロレスタ）を用いて四探針法により測定したところ、７５０℃で仮焼した粉末から得られた焼結体を用いたスパッタリングにより得られた薄膜が７．６×１０-1Ωｃｍ、８００℃で仮焼した粉末から得られた焼結体を用いたスパッタリングにより得られた薄膜が２．５×１０-3Ωｃｍ、９５０℃で仮焼した粉末から得られた焼結体を用いたスパッタリングにより得られた薄膜が６．８×１０-4Ωｃｍ、１３００℃で仮焼した粉末から得られた焼結体を用いたスパッタリングにより得られた薄膜が１．３×１０-3Ωｃｍ、１３５０℃で仮焼した粉末から得られた焼結体を用いたスパッタリングにより得られた薄膜が８．９×１０-2Ωｃｍであった。結果を表１にまとめた。
【００４７】
得られたＩＧＺＯ薄膜の光の透過率は、石英ガラス基板とともに、分光光度計（日立ハイテク社製Ｎｉｃｏｌｅｔ６７００）を用いて４００ｎｍから２６０００ｎｍまでの波長領域で測定したところ、７５０℃で仮焼した粉末から得られた焼結体を用いたスパッタリングにより得られた薄膜が６０．２％、８００℃で仮焼した粉末から得られた焼結体を用いたスパッタリングにより得られた薄膜が７８．５％、９５０℃で仮焼した粉末から得られた焼結体を用いたスパッタリングにより得られた薄膜が８０．６％、１３００℃で仮焼した粉末から得られた焼結体を用いたスパッタリングにより得られた薄膜が８２．１％、１３５０℃で仮焼した粉末から得られた焼結体を用いたスパッタリングにより得られた薄膜が７６．５％であった。ここで、ＩＧＺＯ薄膜の光の透過率は、ＩＧＺＯ薄膜単体での測定が困難であるため、石英ガラス基板とＩＧＺＯ薄膜を一体として測定した。石英ガラス基板は、４００ｎｍから２６０００ｎｍまでの波長領域では、ほぼ透明であるため、これらの測定値はＩＧＺＯ薄膜の光の透過率と同一視できる。なお、結果を表１にまとめた。
【００４８】
【表１】
【００４９】
表１を参照して、試料Ｉ−２、Ｉ−３およびＩ−４から明らかなように、ＺｎＯ粉末とＧａ2Ｏ3粉末とを混合した第１混合物を８００℃以上１３００℃以下で仮焼してＺｎＧａ2Ｏ4を含む粉末を形成し、かかるＺｎＧａ2Ｏ4を含む粉末とＩｎ2Ｏ3粉末とを混合した第２混合物を焼結して得られた焼結体は、ＺｎＧａ2Ｏ4結晶で形成される第１相と、Ｉｎ2Ｏ3結晶で形成される第２相とを含み、焼結体の任意の断面における全ての相に対する第１相および第２相の合計の相面積比率が７０％以上１００％以下であり、第１相の平均粒径が２μｍ以上６μｍ以下で第２相の平均粒径が１μｍ以上２μｍ以下であった。また、かかる焼結体をターゲットとして用いたスパッタリングにより得られた薄膜は、厚さが６．２ｎｍ〜１２．０ｎｍ程度と厚く、比抵抗が６．８×１０-4Ωｃｍ〜２．５×１０-3Ωｃｍ程度と低く、光の透過率が７８．５％〜８２．１％程度と高かった。すなわち、上記焼結体をターゲットとして用いたスパッタリングにより、比抵抗が低くかつ光の透過度が高いＩＧＺＯ薄膜が高い成膜速度で得られた。
【００５０】
試料Ｉ−１においては、仮焼温度が７５０℃と低いため、得られる焼結体は、上記第１相および第２相の合計の相面積比率が７０％より小さく、第１相および第２相の粒径がそれぞれ１３．６μｍおよび１０．１μｍと大きく、相対密度が９４．３％と低く、比抵抗が３．８×１０-1Ωｃｍと高くなった。このため、かかる焼結体をターゲットとして用いたスパッタリングにより得られた薄膜は、厚さが５．１ｎｍと薄く、比抵抗が７．６×１０-1Ωｃｍと高く、光の透過率が６０．２％と低くなった。
【００５１】
試料Ｉ−５においては、仮焼温度が１３５０℃と高いため、得られる焼結体は、第１相および第２相の粒径がそれぞれ１９．４μｍおよび８．３μｍと大きく、相対密度が９５．２％と低く、比抵抗が４．７×１０-2Ωｃｍと高くなった。このため、かかる焼結体をターゲットとして用いたスパッタリングにより得られた薄膜は、厚さが３．０ｎｍと薄く、比抵抗が８．９×１０-2Ωｃｍと高く、光の透過率が７６．５％と低くなった。
【００５２】
（実施例ＩＩ）
１．原料
原料として、実施例Ｉと同様のＺｎＯ粉末、Ｇａ2Ｏ3粉末およびＩｎ2Ｏ3粉末を用いた。
【００５３】
２．第１混合工程
上記のＺｎＯ粉末１ｍｏｌとＧａ2Ｏ3粉末１ｍｏｌとを、実施例Ｉと同様にして第１混合物を得た。
【００５４】
３．仮焼工程
得られた第１混合物を、大気炉を用いて、９５０℃で仮焼した。
【００５５】
４．第２混合工程
上記の仮焼後の粉末とＩｎ2Ｏ3粉末１ｍｏｌとを、ボールミルを用いて、６時間（試料ＩＩ−１）、１２時間（試料ＩＩ−２）、２４時間（試料ＩＩ−３）、または３６時間（試料ＩＩ−４）湿式混合した（第２湿式混合）。ボールとしては、直径５ｍｍのＺｒＯ2ボールを用いた。第２湿式混合により得られた混合スラリーを自然乾燥後さらに３００℃で真空乾燥させて第２混合物を得た。
【００５６】
得られた第２混合物の平均粒径は、光散乱方式の粒度分布測定装置（日機装社製ＭｉｃｒｃｔｒａｃＭＴ３０００）を用いて測定したところ、６時間混合物が５．７４μｍ、１２時間混合物が１．４７μｍ、２４時間混合物が１．０８μｍ、３６時間混合物が０．８６μｍであった。また、得られた第２混合物の比表面積は、ＢＥＴ法により測定したところ、６時間混合物が８．７ｍ2／ｇ、１２時間混合物が１２．２ｍ2／ｇ、２４時間混合物が１３．８ｍ2／ｇ、３６時間混合物が１６．３ｍ2／ｇであった。結果を表２にまとめた。
【００５７】
５．焼結工程
得られた第２混合物を、実施例Ｉと同様にして焼結した。得られた焼結体の相対密度は、実施例Ｉと同様にアルキメデス法により測定したところ、６時間混合物から得られた焼結体が９４．０％、１２時間混合物から得られた焼結体の相対密度は９８．１％、２４時間混合物から得られた焼結体の相対密度は９９．５％、３６時間混合物から得られた焼結体の相対密度は９６．９％であった。結果を表２にまとめた。
【００５８】
得られた焼結体の主表面を平面研削盤で１．０ｍｍ研削した後、Ｘ線回折により相分析を行った結果、すべての混合物から得られた焼結体のそれぞれについてＺｎＧａ2Ｏ4結晶およびＩｎ2Ｏ3の結晶の存在が確認された。
【００５９】
得られた焼結体の各相（各結晶相）の粒径を、ＳＥＭ（日立ハイテク社製Ｓ−３４００Ｎ）の反射電子像のコントラストの差から算出した。反射電子像で観察される各結晶粒のコントラストに対応する結晶相の同定は、ＥＤＸ分析装置（サーモフィッシャー社製ＮＯＲＡＮ Ｓｙｓｔｅｍ Ｓｅｖｅｎ）により分析した。６時間混合物から得られた焼結体は、ＺｎＧａ2Ｏ4結晶相（第１相）の粒径が１２．９μｍ、Ｉｎ2Ｏ3結晶相（第２相）の粒径が４．６μｍであった。１２時間混合物から得られた焼結体は、ＺｎＧａ2Ｏ4結晶相（第１相）の粒径が２．５μｍ、Ｉｎ2Ｏ3結晶相（第２相）の粒径が１．４μｍであった。２４時間混合物から得られた焼結体は、ＺｎＧａ2Ｏ4結晶相（第１相）の粒径が１．７μｍ、Ｉｎ2Ｏ3結晶相（第２相）の粒径が１．８μｍであった。３６時間混合物から得られた焼結体は、ＺｎＧａ2Ｏ4結晶相（第１相）の粒径が６．４μｍ、Ｉｎ2Ｏ3結晶相（第２相）の粒径が５．７μｍであった。結果を表２にまとめた。
【００６０】
得られた焼結体の比抵抗は、比抵抗計（三菱油化社製ロレスタ）を用いて四探針法により測定したところ、６時間混合物から得られた焼結体が６．６×１０-3Ωｃｍ、１２時間混合物から得られた焼結体が５．３×１０-4Ωｃｍ、２４時間混合物から得られた焼結体が３．４×１０-4Ωｃｍ、３６時間混合物から得られた焼結体が５．７×１０-3Ωｃｍであった。結果を表２にまとめた。
【００６１】
６．スパッタリングによる薄膜の作製
薄膜の作製は、実施例Ｉと同様にして行った。得られた薄膜は、実施例Ｉと同様にして同定したところ、ＩＧＺＯ薄膜であった。
【００６２】
得られたＩＧＺＯ薄膜の厚さは、実施例Ｉと同様に測定したところ、６時間混合物から得られた焼結体を用いたスパッタリングにより得られた薄膜が６．６ｎｍ、１２時間混合物から得られた焼結体を用いたスパッタリングにより得られた薄膜が９．３ｎｍ、２４時間混合物から得られた焼結体を用いたスパッタリングにより得られた薄膜が１１．４ｎｍ、３６時間混合物から得られた焼結体を用いたスパッタリングにより得られた薄膜が７．２ｎｍであった。結果を表２にまとめた。
【００６３】
得られたＩＧＺＯ薄膜の比抵抗は、実施例Ｉと同様に測定したところ、６時間混合物から得られた焼結体を用いたスパッタリングにより得られた薄膜が１．８×１０-2Ωｃｍ、１２時間混合物から得られた焼結体を用いたスパッタリングにより得られた薄膜が６．４×１０-4Ωｃｍ、２４時間混合物から得られた焼結体を用いたスパッタリングにより得られた薄膜が５．６×１０-4Ωｃｍ、３６時間混合物から得られた焼結体を用いたスパッタリングにより得られた薄膜が９．８×１０-3Ωｃｍであった。結果を表２にまとめた。
【００６４】
得られたＩＧＺＯ薄膜の光の透過率は、実施例Ｉと同様に測定したところ、６時間混合物から得られた焼結体を用いたスパッタリングにより得られた薄膜が７９．６％、１２時間混合物から得られた焼結体を用いたスパッタリングにより得られた薄膜が８１．９％、２４時間混合物から得られた焼結体を用いたスパッタリングにより得られた薄膜が８３．６％、３６時間混合物から得られた焼結体を用いたスパッタリングにより得られた薄膜が７８．０％であった。結果を表２にまとめた。
【００６５】
【表２】
【００６６】
表２を参照して、試料ＩＩ−２およびＩＩ−３から明らかなように、ＺｎＯ粉末とＧａ2Ｏ3粉末とを混合した第１混合物を８００℃以上１３００℃以下で仮焼してＺｎＧａ2Ｏ4を含む粉末を形成し、かかるＺｎＧａ2Ｏ4を含む粉末とＩｎ2Ｏ3粉末とを１２時間以上３０時間以下で混合した第２混合物を焼結して得られた焼結体は、ＺｎＧａ2Ｏ4結晶で形成される第１相と、Ｉｎ2Ｏ3結晶で形成される第２相とを含み、第１相の平均粒径が２μｍ以上６μｍ以下で第２相の平均粒径が１μｍ以上２μｍ以下であった。また、かかる焼結体をターゲットとして用いたスパッタリングにより得られた薄膜は、厚さが９．３ｎｍ〜１１．４ｎｍ程度と極めて厚く、比抵抗が５．６×１０-4Ωｃｍ〜６．４×１０-4Ωｃｍ程度と極めて低く、光の透過率が８１．９％〜８３．６％程度と極めて高かった。すなわち、上記焼結体をターゲットとして用いたスパッタリングにより、比抵抗が低くかつ光の透過度が高いＩＧＺＯ薄膜が高い成膜速度で得られた。
【００６７】
試料ＩＩ−１においては、第２混合工程における混合時間が６時間と短いため、第１相および第２相の粒径がそれぞれ１２．９μｍおよび４．６μｍと大きく、相対密度が９４．０％と低く、比抵抗が６．６×１０-3Ωｃｍと少し高くなった。このため、かかる焼結体をターゲットとして用いたスパッタリングにより得られた薄膜は、厚さが６．６ｎｍと少し薄く、比抵抗が１．８×１０-2Ωｃｍと少し高く、光の透過率が７９．６％と少し低くなった。また、スパッタリングの際に、焼結体のスパッタ面にノジュールが発生した。
【００６８】
試料ＩＩ−４においては、第２混合工程における混合時間が３６時間と長いため、得られる焼結体は、第１相および第２相の粒径がそれぞれ６．４μｍおよび５．７μｍと大きく、相対密度が９６．９％と少し低く、比抵抗が５．７×１０-3Ωｃｍと少し高くなった。このため、かかる焼結体をターゲットとして用いたスパッタリングにより得られた薄膜は、厚さが７．２ｎｍと少し薄く、比抵抗が９．８×１０-3Ωｃｍと少し高く、光の透過率が７８．０％と少し低くなった。
【００６９】
（比較例ＲＩ）
１．原料
原料として、実施例Ｉと同様のＺｎＯ粉末、Ｇａ2Ｏ3粉末およびＩｎ2Ｏ3粉末を用いた。
【００７０】
２．混合工程
ＺｎＯ粉末１ｍｏｌとＧａ2Ｏ3粉末１ｍｏｌとＩｎ2Ｏ3粉末１ｍｏｌとを、ボールミルを用いて１２時間湿式混合した（試料ＲＩ−１）。または、ＺｎＯ粉末１ｍｏｌとＧａ2Ｏ3粉末１ｍｏｌとＩｎ2Ｏ3粉末１ｍｏｌと正四価の金属元素を含む金属酸化物２．０×１０-4ｍｏｌとをボールミルを用いて１２時間湿式混合した（試料ＲＩ−２〜ＲＩ−５）。ここで、正四価の金属元素を含む金属酸化物として、ＳｎＯ2（Ｓｎ4+；試料ＲＩ−２）、ＺｒＯ2（Ｚｒ4+；試料ＲＩ−３）、ＧｅＯ2（Ｇｅ4+；試料ＲＩ−４）、またはＣｅＯ2（Ｃｅ4+；試料ＲＩ−５）を用いた。ボールとしては、直径５ｍｍのＺｒＯ2ボールを用いた。湿式混合により得られた混合スラリーを自然乾燥させた後３００℃で真空乾燥して混合物を得た。
【００７１】
３．仮焼工程
得られた混合物を、大気炉を用いて、９５０℃で仮焼した。Ｘ線回折により回折パターンの解析から、仮焼後の粉末中にはＺｎＧａ2Ｏ4結晶およびＩｎ2Ｏ3結晶の存在が確認された。
【００７２】
４．再混合工程
上記の仮焼後の粉末を、ボールミルを用いて１２時間湿式で粉砕混合した。ボールとしては、直径５ｍｍのＺｒＯ2ボールを用いた。湿式粉砕混合により得られた混合スラリーを自然乾燥後さらに３００℃で真空乾燥させて再混合物を得た。
【００７３】
再混合物の平均粒径は、光散乱方式の粒度分布測定装置（日機装社製ＭｉｃｒｃｔｒａｃＭＴ３０００）を用いて測定したところ、正四価の金属元素を含む金属酸化物が添加されなかった再混合物が２．７１μｍ、ＳｎＯ2が添加された再混合物が２．８９μｍ、ＺｒＯ2が添加された再混合物が２．６５μｍ、ＧｅＯ2が添加された再混合物が２．８５μｍ、ＣｅＯ2が添加された３．０２μｍであった。結果を表３にまとめた。
【００７４】
５．焼結工程
再混合物を、実施例Ｉと同様にして焼結した。得られた焼結体の相対密度は、実施例Ｉと同様にアルキメデス法により測定したところ、正四価の金属元素を含む金属酸化物が添加されなかった再混合物から得られた焼結体が９６．８％、ＳｎＯ2が添加された再混合物から得られた焼結体の相対密度は９８．４％、ＺｒＯ2が添加された再混合物から得られた焼結体の相対密度は９７．１％、ＧｅＯ2が添加された再混合物から得られた焼結体の相対密度は９８．６％、ＣｅＯ2が添加された再混合物から得られた焼結体の相対密度は９９．０％であった。結果を表３にまとめた。
【００７５】
得られた焼結体の主表面を平面研削盤で１．０ｍｍ研削した後、Ｘ線回折により相分析を行った結果、すべての混合物から得られた焼結体のそれぞれについてＺｎＧａ2Ｏ4結晶およびＩｎ2Ｏ3の結晶の存在が確認された。
【００７６】
得られた焼結体の比抵抗は、比抵抗計（三菱油化社製ロレスタ）を用いて四探針法により測定したところ、正四価の金属元素を含む金属酸化物が添加されなかった再混合物から得られた焼結体が３．６×１０-3Ωｃｍ、ＳｎＯ2が添加された再混合物から得られた焼結体が１．５×１０-3Ωｃｍ、ＺｒＯ2が添加された再混合物から得られた焼結体が１．０×１０-3Ωｃｍ、ＧｅＯ2が添加された再混合物から得られた焼結体が２．７×１０-2Ωｃｍ、ＣｅＯ2が添加された再混合物から得られた焼結体が５．６×１０-3Ωｃｍであった。結果を表３にまとめた。
【００７７】
６．スパッタリングによる薄膜の作製
薄膜の作製は、実施例Ｉと同様にして行った。得られた薄膜は、実施例Ｉと同様にして同定したところ、ＩＧＺＯ薄膜であった。
【００７８】
得られたＩＧＺＯ薄膜の厚さは、実施例Ｉと同様に測定したところ、正四価の金属元素を含む金属酸化物が添加されなかった再混合物から得られた焼結体を用いたスパッタリングにより得られた薄膜が６．３ｎｍ、ＳｎＯ2が添加された再混合物から得られた焼結体を用いたスパッタリングにより得られた薄膜が６．８ｎｍ、ＺｒＯ2が添加された再混合物から得られた焼結体を用いたスパッタリングにより得られた薄膜が９．３ｎｍ、ＧｅＯ2が添加された再混合物から得られた焼結体を用いたスパッタリングにより得られた薄膜が４．２ｎｍ、ＣｅＯ2が添加された再混合物から得られた焼結体を用いたスパッタリングにより得られた薄膜が５．９ｎｍであった。結果を表３にまとめた。
【００７９】
得られたＩＧＺＯ薄膜の比抵抗は、実施例Ｉと同様に測定したところ、正四価の金属元素を含む金属酸化物が添加されなかった再混合物から得られた焼結体を用いたスパッタリングにより得られた薄膜が４．１×１０-3Ωｃｍ、ＳｎＯ2が添加された再混合物から得られた焼結体を用いたスパッタリングにより得られた薄膜が２．２×１０-3Ωｃｍ、ＺｒＯ2が添加された再混合物から得られた焼結体を用いたスパッタリングにより得られた薄膜が２．０×１０-3Ωｃｍ、ＧｅＯ2が添加された再混合物から得られた焼結体を用いたスパッタリングにより得られた薄膜が３．５×１０-2Ωｃｍ、ＣｅＯ2が添加された再混合物から得られた焼結体を用いたスパッタリングにより得られた薄膜が７．１×１０-3Ωｃｍであった。結果を表３にまとめた。
【００８０】
得られたＩＧＺＯ薄膜の光の透過率は、実施例Ｉと同様に測定したところ、正四価の金属元素を含む金属酸化物が添加されなかった再混合物から得られた焼結体を用いたスパッタリングにより得られた薄膜が７６．６％、ＳｎＯ2が添加された再混合物から得られた焼結体を用いたスパッタリングにより得られた薄膜が７９．３％、ＺｒＯ2が添加された再混合物から得られた焼結体を用いたスパッタリングにより得られた薄膜が８０．４％、ＧｅＯ2が添加された再混合物から得られた焼結体を用いたスパッタリングにより得られた薄膜が７２．６％、ＣｅＯ2が添加された再混合物から得られた焼結体を用いたスパッタリングにより得られた薄膜が７７．７％であった。結果を表３にまとめた。
【００８１】
【表３】
【００８２】
表３を参照して、試料ＲＩ−１〜ＲＩ−５から明らかなように、ＺｎＯ粉末、Ｇａ2Ｏ3粉末およびＩｎ2Ｏ3粉末を一度に混合し仮焼し再混合し焼結して得られた焼結体は、正四価金属元素を含有する金属酸化物の添加の有無に関わらず、比抵抗が１０-3〜１０-2Ωｃｍオーダーと高くなった。このため、かかる焼結体をターゲットに用いたスパッタリングにより得られた薄膜は、比抵抗が１０-3〜１０-2Ωｃｍオーダーと高くなった。
【００８３】
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明でなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内のすべての変更が含まれることが意図される。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＺｎＧａ2Ｏ4結晶で形成される第１相と、Ｉｎ2Ｏ3結晶で形成される第２相とを含み、焼結体の任意の断面における全ての相に対する前記第１相および前記第２相の合計の相面積比率が７０％以上１００％以下であるＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ系複合酸化物焼結体。
【請求項２】
前記第１相の平均粒径が２μｍ以上６μｍ以下であり、前記第２相の平均粒径が１μｍ以上２μｍ以下である請求項１に記載のＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ系複合酸化物焼結体。
【請求項３】
前記焼結体に含まれるＩｎ、ＧａおよびＺｎの全量を１００原子％とするとき、前記Ｉｎの比率が３５原子％以上５０原子％以下、前記Ｇａの比率が３５原子％以上５０原子％以下、および前記Ｚｎの比率が１５原子％以上３０原子％である請求項１または請求項２に記載のＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ系複合酸化物焼結体。
【請求項４】
スパッタリングのターゲットに用いられる請求項１から請求項３のいずれかに記載のＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ系複合酸化物焼結体。
【請求項５】
請求項１に記載のＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ系複合酸化物焼結体の製造方法であって、
ＺｎＯ粉末とＧａ2Ｏ3粉末とを混合して第１混合物を調製する第１混合工程と、
前記第１混合物を８００℃以上１３００℃以下で仮焼してＺｎＧａ2Ｏ4を含む粉末を形成する仮焼工程と、
前記ＺｎＧａ2Ｏ4を含む粉末とＩｎ2Ｏ3粉末とを混合して第２混合物を調製する第２混合工程と、
前記第２混合物を焼結する焼結工程と、を含むＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ系複合酸化物焼結体の製造方法。
【請求項６】
前記第２混合工程における混合時間は１２時間以上３０時間以下である請求項５に記載のＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ系複合酸化物焼結体の製造方法。
【請求項７】
前記第２混合物は、平均粒径が１μｍ以上１．５μｍ以下である請求項５または請求項６に記載のＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ系複合酸化物焼結体の製造方法。
【請求項８】
前記第２混合物は、比表面積が１１ｍ2／ｇ以上１５ｍ2／ｇ以下である請求項５から請求項７のいずれかに記載のＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ系複合酸化物焼結体の製造方法。
【請求項１】
ＺｎＧａ2Ｏ4結晶で形成される第１相と、Ｉｎ2Ｏ3結晶で形成される第２相とを含み、焼結体の任意の断面における全ての相に対する前記第１相および前記第２相の合計の相面積比率が７０％以上１００％以下であるＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ系複合酸化物焼結体。
【請求項２】
前記第１相の平均粒径が２μｍ以上６μｍ以下であり、前記第２相の平均粒径が１μｍ以上２μｍ以下である請求項１に記載のＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ系複合酸化物焼結体。
【請求項３】
前記焼結体に含まれるＩｎ、ＧａおよびＺｎの全量を１００原子％とするとき、前記Ｉｎの比率が３５原子％以上５０原子％以下、前記Ｇａの比率が３５原子％以上５０原子％以下、および前記Ｚｎの比率が１５原子％以上３０原子％である請求項１または請求項２に記載のＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ系複合酸化物焼結体。
【請求項４】
スパッタリングのターゲットに用いられる請求項１から請求項３のいずれかに記載のＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ系複合酸化物焼結体。
【請求項５】
請求項１に記載のＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ系複合酸化物焼結体の製造方法であって、
ＺｎＯ粉末とＧａ2Ｏ3粉末とを混合して第１混合物を調製する第１混合工程と、
前記第１混合物を８００℃以上１３００℃以下で仮焼してＺｎＧａ2Ｏ4を含む粉末を形成する仮焼工程と、
前記ＺｎＧａ2Ｏ4を含む粉末とＩｎ2Ｏ3粉末とを混合して第２混合物を調製する第２混合工程と、
前記第２混合物を焼結する焼結工程と、を含むＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ系複合酸化物焼結体の製造方法。
【請求項６】
前記第２混合工程における混合時間は１２時間以上３０時間以下である請求項５に記載のＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ系複合酸化物焼結体の製造方法。
【請求項７】
前記第２混合物は、平均粒径が１μｍ以上１．５μｍ以下である請求項５または請求項６に記載のＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ系複合酸化物焼結体の製造方法。
【請求項８】
前記第２混合物は、比表面積が１１ｍ2／ｇ以上１５ｍ2／ｇ以下である請求項５から請求項７のいずれかに記載のＩｎ−Ｇａ−Ｚｎ系複合酸化物焼結体の製造方法。
【公開番号】特開２０１１−１９５９２４（Ｐ２０１１−１９５９２４Ａ）
【公開日】平成２３年１０月６日（２０１１．１０．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−６５９１１（Ｐ２０１０−６５９１１）
【出願日】平成２２年３月２３日（２０１０．３．２３）
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１０月６日（２０１１．１０．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年３月２３日（２０１０．３．２３）
【出願人】（０００００２１３０）住友電気工業株式会社 (12,747)
【Ｆターム（参考）】
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