本发明涉及烧结体、溅射靶、氧化物薄膜、薄膜晶体管、电子设备及烧结体的制造方法。
背景技术：
1、为了实现高清下一代显示器，要求高迁移率的薄膜晶体管(以下，有时将薄膜晶体管称为tft)，作为用于该tft的半导体材料而对igo(indium gallium oxide：氧化铟镓)这样的晶体类氧化物半导体进行了研究。在将氧化物半导体用于显示器的情况下，通过使用具有与氧化物的烧结体相同的原子组成的溅射靶进行溅射，可得到tft。
2、进而，为了实现电视那样的大型尺寸的显示器，从制造成本的观点出发，制造装置也呈大型化的趋势，对于用于溅射靶的烧结体，要求即使是大型装置也能够稳定地实现溅射。
3、例如，专利文献1中记载了实质上由铟与镓的氧化物、或者锡及铝中的任一方或双方和铟与镓的氧化物构成的溅射靶。专利文献1中记载的溅射靶在包含锡的情况下以100ppm～10000ppm包含，在包含铝的情况下以100ppm～10000ppm包含。而且，专利文献1中记载的溅射靶由体积14000μm3以上的空隙的空隙率为0.03体积％以下的烧结体构成，主面的面积为25000mm2以上，厚度为5mm以上。
4、若是由专利文献1所记载那样的作为al元素的原子组成比以原子％计为1at％以下、空隙率为0.03体积％以下的烧结体构成的溅射靶，则能够以大型尺寸稳定地实现溅射。
5、通过近年来的开发，明确了需要对tft的制作工艺的稳定性(相对于作为氧化物半导体成膜后的工序之一的cvd(chemical vapor deposition：化学气相沉积)成膜，特性变化小)。
6、例如，在专利文献2中记载了一种晶体化合物a，其以组成式(inxgayalz)2o3表示，在通过特定的x射线(cu-kα射线)衍射测量观测到的入射角(2θ)的范围内具有衍射峰。此外，在专利文献2中记载了使用仅由该晶体化合物a构成的氧化物烧结体的溅射靶。
7、若为包含专利文献2所记载那样的以组成式(inxgayalz)2o3表示的晶体化合物a的溅射靶，则能够实现稳定的溅射，且对tft的制作工艺具有稳定性，也能够回应对迁移率高的tft(薄膜晶体管)性能的期望。
8、现有技术文献
9、专利文献
10、专利文献1：日本专利第5997690号公报
11、专利文献2：国际公开第2020/027243号
技术实现思路
1、发明要解决的技术问题
2、近年来，不仅在大型显示器(电视)用面板中、而且在中型显示器(笔记本电脑及平板电脑)用面板中，使用尺寸为2200mm×2400mm以上的玻璃基板的大型装置中的制造也逐渐成为主流。进而，在中型显示器用途中，要求高清化及框缘窄化，为了实现这些，对tft要求进一步的高性能化(高迁移率且高光可靠性)。由此，对于溅射靶中使用的氧化物的烧结体，要求容易进行高迁移率、tft的加工性及性能(迁移率及光可靠性)的面内均匀控制、进而即使是大型装置也能够稳定地进行溅射的烧结体，以往的烧结体存在进一步改善的余地。
3、本发明的目的在于提供一种烧结体，即使在大型装置中也能够稳定地进行溅射，tft的加工性优异且可得到高迁移率及光可靠性的面内均匀性优异的tft，并提供使用了该烧结体的溅射靶、使用了该溅射靶的氧化物薄膜、包含该氧化物薄膜的薄膜晶体管及包含该薄膜晶体管的电子设备、以及tft的加工性优异且可得到高迁移率及光可靠性的面内均匀性优异的tft的烧结体的制造方法。
4、用于解决上述技术问题的方案
5、[1]
6、一种烧结体，其为包含in元素、ga元素及al元素的氧化物的烧结体，
7、所述in元素及所述al元素的原子组成比满足下述式(1)及下述式(2)。
8、[in]/([in]+[ga]+[al])＞0.70....(1)
9、[al]/([in]+[ga]+[al])＞0.01....(2)
10、[2]
11、如[1]所述的烧结体，在用扫描型电子显微镜观察所述烧结体时的视野中，相对于所述视野的面积，孔隙的面积比率为0.1％以下。
12、[3]
13、如[1]或[2]所述的烧结体，将以{[ga]/([in]+[ga]+[al])}×100表示的所述ga元素的原子组成比设为x、并将以{[al]/([in]+[ga]+[al])}×100表示的所述al元素的原子组成比设为y时，所述x及所述y以原子％计在由下述(a1)、下述(b0)、下述(c1)、下述(d1)及下述(e1)的直线包围的组成范围内。
14、x≥4..·.(a1)
15、x≤22.5....(b0)
16、y＞1.··.(c1)
17、6x+14y-98≥0····(d1)
18、4x+20y-180≤0....(e1)
19、[4]
20、如[3]所述的烧结体，所述x及所述y以原子％计在由下述(a2)、下述(b2)、所述(c1)、所述(d1)及所述(e1)的直线包围的组成范围内。
21、x≥8....(a2)
22、x≤20.7...7(b2)
23、[5]
24、如[1]～[4]的任一项所述的烧结体，包含含in元素的方铁锰矿结构与空间群属于p1或p-1中的任一方的晶体结构，属于所述p1的晶体结构以下述晶体结构参数(x)表示，属于所述p-1的晶体结构以下述晶体结构参数(y)表示。
25、晶体结构参数(x)：
26、晶格常数为，
27、
28、
29、
30、α＝111.70±0.50°、
31、β＝107.70±0.50°、及
32、γ＝90.00±0.50°，
33、晶系示出三斜晶，
34、空间群p1所具有的下述原子配置中的金属为in、ga及al中的任一个，或者为in、ga及al中的任二个以上以一定的比率共用同一原子坐标的状态，
35、配置金属的原子坐标包含
36、x±0.01、
37、y±0.01、
38、z±0.01的幅度，
39、配置氧的原子坐标包含
40、x±0.01、
41、y±0.01、
42、z±0.01的幅度。
43、原子种类：金属，原子坐标(x＝0.04，y＝0.36，z＝0.87)
44、原子种类：金属，原子坐标(x＝0.13，y＝0.12，z＝0.62)
45、原子种类：金属，原子坐标(x＝0.21，y＝0.85，z＝0.39)
46、原子种类：金属，原子坐标(x＝0.23，y＝0.11，z＝0.97)
47、原子种类：金属，原子坐标(x＝0.29，y＝0.64，z＝0.11)
48、原子种类：金属，原子坐标(x＝0.46，y＝0.12，z＝0.63)
49、原子种类：金属，原子坐标(x＝0.58，y＝0.14，z＝0.01)
50、原子种类：金属，原子坐标(x＝0.62，y＝0.64，z＝0.11)
51、原子种类：金属，原子坐标(x＝0.69，y＝0.18，z＝0.32)
52、原子种类：金属，原子坐标(x＝0.09，y＝0.88，z＝0.03)
53、原子种类：金属，原子坐标(x＝0.02，y＝0.13，z＝0.30)
54、原子种类：金属，原子坐标(x＝0.06，y＝0.61，z＝0.46)
55、原子种类：金属，原子坐标(x＝0.15，y＝0.40，z＝0.19)
56、原子种类：金属，原子坐标(x＝0.26，y＝0.36，z＝0.54)
57、原子种类：金属，原子坐标(x＝0.34，y＝0.13，z＝0.30)
58、原子种类：金属，原子坐标(x＝0.41，y＝0.61，z＝0.45)原子种类：金属，原子坐标(x＝0.48，y＝0.40，z＝0.23)原子种类：金属，原子坐标(x＝0.84，y＝0.39，z＝0.23)原子种类：金属，原子坐标(x＝0.96，y＝0.64，z＝0.13)原子种类：金属，原子坐标(x＝0.87，y＝0.88，z＝0.38)原子种类：金属，原子坐标(x＝0.79，y＝0.15，z＝0.61)原子种类：金属，原子坐标(x＝0.77，y＝0.89，z＝0.03)原子种类：金属，原子坐标(x＝0.71，y＝0.36，z＝0.89)原子种类：金属，原子坐标(x＝0.54，y＝0.88，z＝0.37)原子种类：金属，原子坐标(x＝0.42，y＝0.86，z＝0.99)原子种类：金属，原子坐标(x＝0.38，y＝0.36，z＝0.89)原子种类：金属，原子坐标(x＝0.31，y＝0.82，z＝0.68)原子种类：金属，原子坐标(x＝0.91，y＝0.12，z＝0.97)原子种类：金属，原子坐标(x＝0.98，y＝0.87，z＝0.70)原子种类：金属，原子坐标(x＝0.94，y＝0.39，z＝0.54)原子种类：金属，原子坐标(x＝0.85，y＝0.60，z＝0.81)原子种类：金属，原子坐标(x＝0.74，y＝0.64，z＝0.46)原子种类：金属，原子坐标(x＝0.66，y＝0.87，z＝0.70)原子种类：金属，原子坐标(x＝0.59，y＝0.39，z＝0.55)原子种类：金属，原子坐标(x＝0.52，y＝0.60，z＝0.77)原子种类：金属，原子坐标(x＝0.16，y＝0.61，z＝0.77)原子种类：氧，原子坐标(x＝0.02，y＝0.73，z＝0.36)原子种类：氧，原子坐标(x＝0.03，y＝0.45，z＝0.29)原子种类：氧，原子坐标(x＝0.05，y＝0.02，z＝0.40)原子种类：氧，原子坐标(x＝0.10，y＝0.74，z＝0.65)原子种类：氧，原子坐标(x＝0.10，y＝0.23，z＝0.06)原子种类：氧，原子坐标(x＝0.12，y＝0.51，z＝0.09)原子种类：氧，原子坐标(x＝0.12，y＝0.47，z＝0.57)原子种类：氧，原子坐标(x＝0.13，y＝0.79，z＝0.17)原子种类：氧，原子坐标(x＝0.19，y＝0.21，z＝0.84)原子种类：氧，原子坐标(x＝0.20，y＝0.23，z＝0.36)原子种类：氧，原子坐标(x＝0.25，y＝0.66，z＝0.49)原子种类：氧，原子坐标(x＝0.27，y＝0.02，z＝0.12)原子种类：氧，原子坐标(x＝0.30，y＝0.26，z＝0.65)原子种类：氧，原子坐标(x＝0.33，y＝0.44，z＝0.29)原子种类：氧，原子坐标(x＝0.38，y＝0.02，z＝0.40)原子种类：氧，原子坐标(x＝0.39，y＝0.73，z＝0.35)原子种类：氧，原子坐标(x＝0.41，y＝0.24，z＝0.07)原子种类：氧，原子坐标(x＝0.43，y＝0.47，z＝0.57)原子种类：氧，原子坐标(x＝0.46，y＝0.51，z＝0.11)原子种类：氧，原子坐标(x＝0.47，y＝0.79，z＝0.15)原子种类：氧，原子坐标(x＝0.50，y＝0.25，z＝0.36)原子种类：氧，原子坐标(x＝0.64，y＝0.03，z＝0.12)原子种类：氧，原子坐标(x＝0.66，y＝0.34，z＝0.23)原子种类：氧，原子坐标(x＝0.72，y＝0.03，z＝0.40)原子种类：氧，原子坐标(x＝0.78，y＝0.51，z＝0.12)原子种类：氧，原子坐标(x＝0.80，y＝0.25，z＝0.06)原子种类：氧，原子坐标(x＝0.96，y＝0.02，z＝0.12)原子种类：氧，原子坐标(x＝0.98，y＝0.27，z＝0.64)原子种类：氧，原子坐标(x＝0.97，y＝0.55，z＝0.72)原子种类：氧，原子坐标(x＝0.95，y＝0.98，z＝0.60)原子种类：氧，原子坐标(x＝0.90，y＝0.26，z＝0.35)原子种类：氧，原子坐标(x＝0.90，y＝0.77，z＝0.94)原子种类：氧，原子坐标(x＝0.88，y＝0.49，z＝0.91)原子种类：氧，原子坐标(x＝0.88，y＝0.53，z＝0.43)原子种类：氧，原子坐标(x＝0.87，y＝0.21，z＝0.83)原子种类：氧，原子坐标(x＝0.81，y＝0.79，z＝0.16)原子种类：氧，原子坐标(x＝0.80，y＝0.77，z＝0.64)原子种类：氧，原子坐标(x＝0.75，y＝0.34，z＝0.51)原子种类：氧，原子坐标(x＝0.73，y＝0.98，z＝0.88)原子种类：氧，原子坐标(x＝0.70，y＝0.74，z＝0.35)原子种类：氧，原子坐标(x＝0.67，y＝0.56，z＝0.71)原子种类：氧，原子坐标(x＝0.62，y＝0.98，z＝0.60)原子种类：氧，原子坐标(x＝0.61，y＝0.27，z＝0.65)原子种类：氧，原子坐标(x＝0.59，y＝0.76，z＝0.93)
59、原子种类：氧，原子坐标(x＝0.58，y＝0.53，z＝0.43)
60、原子种类：氧，原子坐标(x＝0.54，y＝0.49，z＝0.89)
61、原子种类：氧，原子坐标(x＝0.53，y＝0.21，z＝0.85)
62、原子种类：氧，原子坐标(x＝0.50，y＝0.75，z＝0.64)
63、原子种类：氧，原子坐标(x＝0.36，y＝0.97，z＝0.88)
64、原子种类：氧，原子坐标(x＝0.34，y＝0.66，z＝0.77)
65、原子种类：氧，原子坐标(x＝0.28，y＝0.97，z＝0.60)
66、原子种类：氧，原子坐标(x＝0.22，y＝0.49，z＝0.88)
67、原子种类：氧，原子坐标(x＝0.20，y＝0.75，z＝0.94)
68、原子种类：氧，原子坐标(x＝0.04，y＝0.98，z＝0.88)
69、晶体结构参数(y)：
70、晶格常数为，
71、
72、
73、
74、α＝111.70±0.50°、
75、β＝107.70±0.50°、及
76、γ＝90.00±0.50°，
77、晶系示出三斜晶，
78、空间群p-1所具有的下述原子配置中的金属为in、ga及al中的任一个，或者为in、ga及al中的任二个以上以一定的比率共用同一原子坐标的状态，
79、配置金属的原子坐标包含
80、x±0.01、
81、y±0.01、
82、z±0.01的幅度，
83、配置氧的原子坐标包含
84、x±0.01、
85、y±0.01、
86、z±0.01的幅度。
87、原子种类：金属，原子坐标(x＝0.04，y＝0.36，z＝0.87)
88、原子种类：金属，原子坐标(x＝0.13，y＝0.12，z＝0.62)原子种类：金属，原子坐标(x＝0.21，y＝0.85，z＝0.39)原子种类：金属，原子坐标(x＝0.23，y＝0.11，z＝0.97)原子种类：金属，原子坐标(x＝0.29，y＝0.64，z＝0.11)原子种类：金属，原子坐标(x＝0.46，y＝0.12，z＝0.63)原子种类：金属，原子坐标(x＝0.58，y＝0.14，z＝0.01)原子种类：金属，原子坐标(x＝0.62，y＝0.64，z＝0.11)原子种类：金属，原子坐标(x＝0.69，y＝0.18，z＝0.32)原子种类：金属，原子坐标(x＝0.09，y＝0.88，z＝0.03)原子种类：金属，原子坐标(x＝0.02，y＝0.13，z＝0.30)原子种类：金属，原子坐标(x＝0.06，y＝0.61，z＝0.46)原子种类：金属，原子坐标(x＝0.15，y＝0.40，z＝0.19)原子种类：金属，原子坐标(x＝0.26，y＝0.36，z＝0.54)原子种类：金属，原子坐标(x＝0.34，y＝0.13，z＝0.30)原子种类：金属，原子坐标(x＝0.41，y＝0.61，z＝0.45)原子种类：金属，原子坐标(x＝0.48，y＝0.40，z＝0.23)原子种类：金属，原子坐标(x＝0.84，y＝0.39，z＝0.23)原子种类：氧，原子坐标(x＝0.02，y＝0.73，z＝0.36)原子种类：氧，原子坐标(x＝0.03，y＝0.45，z＝0.29)原子种类：氧，原子坐标(x＝0.05，y＝0.02，z＝0.40)原子种类：氧，原子坐标(x＝0.10，y＝0.74，z＝0.65)原子种类：氧，原子坐标(x＝0.10，y＝0.23，z＝0.06)原子种类：氧，原子坐标(x＝0.12，y＝0.51，z＝0.09)原子种类：氧，原子坐标(x＝0.12，y＝0.47，z＝0.57)原子种类：氧，原子坐标(x＝0.13，y＝0.79，z＝0.17)原子种类：氧，原子坐标(x＝0.19，y＝0.21，z＝0.84)原子种类：氧，原子坐标(x＝0.20，y＝0.23，z＝0.36)原子种类：氧，原子坐标(x＝0.25，y＝0.66，z＝0.49)原子种类：氧，原子坐标(x＝0.27，y＝0.02，z＝0.12)原子种类：氧，原子坐标(x＝0.30，y＝0.26，z＝0.65)原子种类：氧，原子坐标(x＝0.33，y＝0.44，z＝0.29)原子种类：氧，原子坐标(x＝0.38，y＝0.02，z＝0.40)原子种类：氧，原子坐标(x＝0.39，y＝0.73，z＝0.35)
89、原子种类：氧，原子坐标(x＝0.41，y＝0.24，z＝0.07)
90、原子种类：氧，原子坐标(x＝0.43，y＝0.47，z＝0.57)
91、原子种类：氧，原子坐标(x＝0.46，y＝0.51，z＝0.11)
92、原子种类：氧，原子坐标(x＝0.47，y＝0.79，z＝0.15)
93、原子种类：氧，原子坐标(x＝0.50，y＝0.25，z＝0.36)
94、原子种类：氧，原子坐标(x＝0.64，y＝0.03，z＝0.12)
95、原子种类：氧，原子坐标(x＝0.66，y＝0.34，z＝0.23)
96、原子种类：氧，原子坐标(x＝0.72，y＝0.03，z＝0.40)
97、原子种类：氧，原子坐标(x＝0.78，y＝0.51，z＝0.12)
98、原子种类：氧，原子坐标(x＝0.80，y＝0.25，z＝0.06)
99、原子种类：氧，原子坐标(x＝0.96，y＝0.02，z＝0.12)
100、[6]
101、如[5]所述的烧结体，在对通过对所述烧结体进行x射线衍射测量而得到的光谱进行rietveld解析来计算含in元素的方铁锰矿结构、空间群属于p1或p-1中的任一方的晶体结构、以及其他晶体结构的重量比率的情况下，所述含in元素的方铁锰矿结构的晶体相对于烧结体整体的晶体的重量比率为70％以上。
102、[7]
103、如[1]～[6]的任一项所述的烧结体，所述烧结体包含h元素，所述烧结体中包含的所述h元素的原子浓度为1×1016cm-3以上且小于1×1018cm-3。
104、[8]
105、如[1]～[7]的任一项所述的烧结体，所述烧结体包含c元素，所述烧结体中包含的所述c元素的原子浓度为1×1016cm-3以上且小于1×1018cm-3。
106、[9]
107、如[1]～[8]的任一项所述的烧结体，抗折强度为190mpa以上。
108、[10]
109、一种溅射靶，使用了[1]～[9]的任一项所述的氧化物的烧结体。
110、[11]
111、一种氧化物薄膜，使用了[10]所述的溅射靶。
112、[12]
113、一种薄膜晶体管，包含[11]所述的氧化物薄膜。
114、[13]
115、一种电子设备，包含[12]所述的薄膜晶体管。
116、[14]
117、一种烧结体的制造方法，是制造包含in元素、ga元素及al元素的氧化物的烧结体的方法，具有：
118、利用珠磨机将氧化铟、氧化镓及氧化铝混合及破碎，通过喷雾干燥法进行造粒而得到造粒粉末，然后对所述造粒粉末进行分级的工序；
119、将所述分级后的造粒粉末成形而得到成形体的成形工序；
120、对所述成形体进行烧结的烧结工序，
121、所述烧结体的in元素及al元素的原子组成比满足下述式(1)及下述式(2)。
122、[in]/([in]+[ga]+[al])＞0.70....(1)
123、[al]/([in]+[ga]+[al])＞0.01....(2)
124、根据本发明的一方案，能够提供一种烧结体，即使在大型装置中也能够稳定地进行溅射，tft的加工性优异且可得到高迁移率及光可靠性的面内均匀性优异的tft，并能够提供使用了该烧结体的溅射靶、使用了该溅射靶的氧化物薄膜、包含该氧化物薄膜的薄膜晶体管及包含该薄膜晶体管的电子设备、以及tft的加工性优异且可得到高迁移率及光可靠性的面内均匀性优异的tft的烧结体的制造方法。
1.一种烧结体，其为包含in元素、ga元素及al元素的氧化物的烧结体，其特征在于，
2.如权利要求1所述的烧结体，其特征在于，在用扫描型电子显微镜观察所述烧结体时的视野中，相对于所述视野的面积，孔隙的面积比率为0.1％以下。
3.如权利要求1或2所述的烧结体，其特征在于，将以{[ga]/([in]+[ga]+[al])}×100表示的所述ga元素的原子组成比设为x、并将以{[al]/([in]+[ga]+[al])}×100表示的所述al元素的原子组成比设为y时，所述x及所述y以原子％计在由下述(a1)、下述(b0)、下述(c1)、下述(d1)及下述(e1)的直线包围的组成范围内，
4.如权利要求3所述的烧结体，其特征在于，所述x及所述y以原子％计在由下述(a2)、下述(b2)、所述(c1)、所述(d1)及所述(e1)的直线包围的组成范围内，
5.如权利要求1～4的任一项所述的烧结体，其特征在于，包含含in元素的方铁锰矿结构与空间群属于p1或p-1中的任一方的晶体结构，
6.如权利要求5所述的烧结体，其特征在于，在对通过对所述烧结体进行x射线衍射测量而得到的光谱进行rietveld解析来计算含in元素的方铁锰矿结构、空间群属于p1或p-1中的任一方的晶体结构、以及其他晶体结构的重量比率的情况下，所述含in元素的方铁锰矿结构的晶体相对于烧结体整体的晶体的重量比率为70％以上。
7.如权利要求1～6的任一项所述的烧结体，其特征在于，所述烧结体包含h元素，所述烧结体中包含的所述h元素的原子浓度为1×1016cm-3以上且小于1×1018cm-3。
8.如权利要求1～7的任一项所述的烧结体，其特征在于，所述烧结体包含c元素，所述烧结体中包含的所述c元素的原子浓度为1×1016cm-3以上且小于1×1018cm-3。
9.如权利要求1～8的任一项所述的烧结体，其特征在于，抗折强度为190mpa以上。
10.一种溅射靶，其特征在于，使用了权利要求1～9的任一项所述的氧化物的烧结体。
11.一种氧化物薄膜，其特征在于，使用了权利要求10所述的溅射靶。
12.一种薄膜晶体管，其特征在于，包含权利要求11所述的氧化物薄膜。
13.一种电子设备，其特征在于，包含权利要求12所述的薄膜晶体管。
14.一种烧结体的制造方法，是制造包含in元素、ga元素及al元素的氧化物的烧结体的方法，其特征在于，具有：
