[发明专利]烧结体及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及烧结体、该烧结体的制造方法、溅射靶、及使用该溅射靶的氧化物薄膜的制造方法。

背景技术

为实现大面积、高精细的下一代显示器而需要高迁移率的晶体管，因而氧化物半导体备受关注。作为氧化物半导体的候补材料，非晶质的氧化铟镓锌(IGZO)薄膜较受期待，可通过对由相同组成的烧结体构成的靶进行溅射而获得。

关于溅射法，通常在约10Pa以下的氩气压下，以基板作为阳极，以靶作为阴极，并在它们之间引起辉光放电(glow discharge)而产生氩等离子体。使该等离子体中的氩阳离子冲撞阴极的靶而弹起靶成分的粒子，使该粒子堆积在基板上而成膜。

溅射法是以氩等离子体的产生方法进行分类，使用高频等离子体的方法称为高频溅射法，使用直流等离子体的方法称为直流溅射法。另外，将在靶的背面侧配置磁铁而使氩等离子体集中于靶正上方、提高氩离子的冲撞效率，从而即使在低气压下也可成膜的方法称为磁控溅射法。

通常，作为氧化物半导体靶，使用IGZO烧结体，并利用以下粉末烧结法来制造，即，实际上将铟氧化物、镓氧化物、锌氧化物调配成所需的组成并进行加压成形后，再在1400℃以上的温度下进行烧结(专利文献1)。

另外，为进一步提高晶体管性能，正在研究开发用来获得如氧化铟镓(IGO)之类的结晶系氧化物半导体的烧结体(专利文献2)。关于IGO靶的烧结方法，通过在1200℃～1600℃的范围内烧结2小时以上，从而使镓固熔在铟位点，获得高密度的靶。

然而，已知若使用以这些条件制造的长边或一边超过5英寸的中型或大型尺寸的靶、具体而言为面积超过25000mm2的靶，并以3W/m²以上的大输出进行溅射，则有可能导致颗粒的产生。

另外，确认到这种现象在4英寸以下的小型靶中难以产生。因此，氧化物半导体原本是应对显示器的大面积化要求的材料，而其中的IGO等同时包含铟和镓的材料存在产生颗粒的技术问题，必需解决该问题。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2010-238770号公报

专利文献2：国际公开第2010-032422号小册子

发明内容

鉴于上述现有技术的问题，本发明的课题在于获得一种即使在高输出溅射中也不产生颗粒、且可长期地获得高质量的氧化物半导体薄膜的溅射靶。

本发明人为解决上述课题而反复深入研究，结果发现空隙率小的烧结体可抑制颗粒的产生。

根据本发明，提供以下的烧结体等。

1.一种烧结体，其是至少含有氧化铟及氧化镓的烧结体，其中，体积14000μm³以上的空隙的空隙率为0.03体积％以下。

2.如1所述的烧结体，其中，所述烧结体的一个表面的面积为25000mm²以上，且厚度为5mm以上。

3.如1或2所述的烧结体，其中，Ga/(In+Ga)所表示的原子比为0.01～0.13，且所述烧结体含有In₂O₃所表示的方铁锰矿结构。

4.如1～3中任一项所述的烧结体，其包含100～10000ppm的锡。

5.如1～4中任一项所述的烧结体，其包含100～10000ppm的Al。

6.一种烧结体的制造方法，其具有如下工序：

混合工序，至少使含铟化合物及含镓化合物混合而获得混合物；

成形工序，使所述混合物成形而获得成形体；及

烧结工序，烧结所述成形体，

其中，所述烧结工序具有升温工序和保持工序，

所述升温工序中，将在含氧气氛中700～1400℃的条件下的平均升温速度设为0.1～0.9℃/分钟，

所述保持工序中，将1250～1650℃的温度保持5～30小时。

7.如6所述的烧结体的制造方法，其中，所述升温工序为以下的升温模式：

在400℃以上且低于700℃的条件下的平均升温速度(第1平均升温速度)为0.2～1.5℃/分钟；

在700℃以上且低于1100℃的条件下的平均升温速度(第2平均升温速度)为0.15～0.8℃/分钟；

在1100℃以上且1400℃以下的条件下的平均升温速度(第3平均升温速度)为0.1～0.5℃/分钟；且

第1平均升温速度＞第2平均升温速度＞第3平均升温速度。