本發(fā)明涉及氧化物燒結(jié)體、靶、以及用其得到的氧化物半導(dǎo)體薄膜，更詳細(xì)地，涉及通過含有氮而能夠?qū)崿F(xiàn)非晶質(zhì)的氧化物半導(dǎo)體薄膜的載流子濃度降低的濺射用靶、最適于得到所述濺射用靶的含有氮的氧化物燒結(jié)體、以及用其得到的表示出低載流子濃度和高載流子遷移率的非晶質(zhì)的含有氮的氧化物半導(dǎo)體薄膜。

背景技術(shù)：

薄膜晶體管(Thin Film Transistor，TFT)是場(chǎng)效應(yīng)晶體管(Field Effect Transistor，以下稱為FET)的一種。TFT的基本構(gòu)成是具備柵極端子、源極端子、以及漏極端子的3端子元件，是將在基板上成膜的半導(dǎo)體薄膜作為電子或者空穴移動(dòng)的通道層使用，在柵極端子施加電壓，控制在通道層流動(dòng)的電流，具有開關(guān)源極端子與漏極端子之間的電流的功能的有源元件。TFT是目前最多投入實(shí)際使用的電子設(shè)備，作為其代表性的用途，有液晶驅(qū)動(dòng)用元件。

作為TFT，目前使用最廣泛的是將多晶硅膜或者非晶質(zhì)硅膜作為通道層材料的金屬-絕緣體-半導(dǎo)體-FET(Metal-Insulator-Semiconductor-FET，MIS-FET)。由于使用了硅的MIS-FET對(duì)于可見光是不透明的，所以不能構(gòu)成透明回路。因此，在將MIS-FET作為液晶顯示器的液晶驅(qū)動(dòng)用開關(guān)元件使用的情況下，對(duì)于所述設(shè)備而言，顯示器像素的開口比變小。

而且，最近，隨著對(duì)液晶的高精細(xì)化的要求，對(duì)于液晶驅(qū)動(dòng)用開關(guān)元件，也要求高速驅(qū)動(dòng)。為了實(shí)現(xiàn)高速驅(qū)動(dòng)，需要將作為載流子的電子或者空穴的遷移率至少比非晶質(zhì)硅的遷移率高的半導(dǎo)體薄膜用于通道層。

對(duì)于這種狀況，在專利文獻(xiàn)1中，提出了一種透明半絕緣型非晶質(zhì)氧化物薄膜，其是通過氣相成膜法成膜的、由In、Ga、Zn、以及O元素構(gòu)成的透明非晶質(zhì)氧化物薄膜，其特征在于，對(duì)于該氧化物的組成而言，結(jié)晶化時(shí)的組成為InGaO₃(ZnO)_m(m是小于6的自然數(shù))，在不添加雜質(zhì)離子的條件下，具備載流子遷移率(也稱為載流子電子遷移率)超過1cm²V^-1sec^-1、并且載流子濃度(也稱為載流子電子濃度)為10¹⁶cm^-3以下的半絕緣性。另外，還提出了一種薄膜晶體管，其特征在于，將該透明半絕緣性非晶質(zhì)氧化物薄膜作為通道層。

但是，人們指出了在專利文獻(xiàn)1中提出的通過濺射法、脈沖激光蒸鍍法中的任一種氣相成膜法成膜的由In、Ga、Zn以及O元素構(gòu)成的透明非晶質(zhì)氧化物薄膜(a-IGZO膜)，其電子載流子遷移率停留在約1～10cm²V^-1sec^-1的范圍內(nèi)，對(duì)于顯示器的進(jìn)一步高精細(xì)化，載流子遷移率不足。

作為解決這種問題的材料，在專利文獻(xiàn)2中，提出了一種薄膜晶體管，其特征在于，其使用氧化物薄膜，該氧化物薄膜是將鎵固溶于氧化銦中，并且原子比Ga/(Ga+In)為0.001～0.12，并且銦和鎵的相對(duì)于全部金屬原子的含有率為80原子％以上，并且具有In₂O₃的方鐵錳礦結(jié)構(gòu)。作為其原料，提出了一種氧化物燒結(jié)體，其特征在于，將鎵固溶于氧化銦中，原子比Ga/(Ga+In)為0.001～0.12，銦和鎵的相對(duì)于全部金屬原子的含有率為80原子％以上，具有In₂O₃的方鐵錳礦結(jié)構(gòu)。

但是，在專利文獻(xiàn)2的實(shí)施例1～8中記載的載流子濃度為10¹⁸cm^-3量級(jí)，對(duì)于應(yīng)用于TFT的氧化物半導(dǎo)體薄膜而言，該值過高，作為課題而殘留。

另一方面，在專利文獻(xiàn)3、4中，公開了由除了In、Ga、Zn以外，進(jìn)一步地以規(guī)定濃度含有氮的氧化物燒結(jié)體構(gòu)成的濺射用靶。

但是，在專利文獻(xiàn)3、4中，對(duì)于含有氧化銦的成型體，在不含氧的環(huán)境、并且1000℃以上的溫度的條件下進(jìn)行燒結(jié)，因此，氧化銦分解，生成銦。其結(jié)果是，不能得到作為目的產(chǎn)物的氧氮化物燒結(jié)體。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本特開2010-219538號(hào)公報(bào)；

專利文獻(xiàn)2：WO2010/032422號(hào)公報(bào)；

專利文獻(xiàn)3：日本特開2012-140706號(hào)公報(bào)；

專利文獻(xiàn)4：日本特開2011-058011號(hào)公報(bào)；

專利文獻(xiàn)5：日本特開2012-253372號(hào)公報(bào)。

非專利文獻(xiàn)

非專利文獻(xiàn)1：A.Takagi,K.Nomura,H.Ohta,H.Yanagi,T.Kamiya,M.Hirano,和H.Hosono,Thin Solid Films(固體薄膜)486,38(2005)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明要解決的課題

本發(fā)明的目的在于，提供通過含有氮、并且不含有鋅而能夠?qū)崿F(xiàn)非晶質(zhì)的氧化物半導(dǎo)體薄膜的載流子濃度降低的濺射用靶、最適于得到所述濺射用靶的含有氮的氧化物燒結(jié)體、以及用其得到的表示出低載流子濃度和高載流子遷移率的非晶質(zhì)的含有氮的氧化物半導(dǎo)體薄膜。

解決課題的方法

本發(fā)明人等進(jìn)行了向由銦和鎵構(gòu)成的氧化物中微量地添加了各種元素的氧化物燒結(jié)體的試制。進(jìn)一步地，將氧化物燒結(jié)體加工成濺射用靶，進(jìn)行濺射成膜，新發(fā)現(xiàn)了得到的非晶質(zhì)的氧化物半導(dǎo)體薄膜成為與氧化物燒結(jié)體相同的原子數(shù)比，表示出良好的濕式蝕刻性、低載流子濃度以及高載流子遷移率。

特別地，通過在以氧化物的形式含有銦和鎵的氧化物燒結(jié)體中進(jìn)一步地含有氮，從而得到了重要的結(jié)果。即，發(fā)現(xiàn)了：(1)在將上述的氧化物燒結(jié)體例如作為濺射用靶使用的情況下，在形成的非晶質(zhì)的氧化物半導(dǎo)體薄膜中也含有氮，進(jìn)一步地能夠?qū)崿F(xiàn)熱處理后的所述非晶質(zhì)的氧化物半導(dǎo)體薄膜的載流子濃度的降低和載流子遷移率的提高；以及，(2)通過使上述含有氮的氧化物燒結(jié)體中不含有鋅，從而能夠提高燒結(jié)溫度，在提高燒結(jié)體密度的同時(shí)，氮在所述氧化物燒結(jié)體的方鐵錳礦結(jié)構(gòu)的氧的晶格位置有效地固溶取代；進(jìn)一步地，(3)通過采用氧體積分率超過20％的環(huán)境中的常壓燒結(jié)法，在提高氧化物燒結(jié)體的燒結(jié)體密度的同時(shí)，氮在所述氧化物燒結(jié)體的方鐵錳礦結(jié)構(gòu)的氧晶格位置有效地固溶取代。

即，本發(fā)明的第1發(fā)明是一種氧化物燒結(jié)體，其以氧化物的形式含有銦和鎵，并且以Ga/(In+Ga)原子數(shù)比計(jì)的所述鎵的含量是0.20以上且0.60以下，并且含有氮，并且不含有鋅，其特征在于，實(shí)質(zhì)上不含有纖鋅礦型結(jié)構(gòu)的GaN相。

本發(fā)明的第2發(fā)明是如第1發(fā)明所述的氧化物燒結(jié)體，其中，以Ga/(In+Ga)原子數(shù)比計(jì)的所述鎵的含量是0.20以上且0.35以下。

本發(fā)明的第3發(fā)明是如第1或者第2發(fā)明所述的氧化物燒結(jié)體，其中，氮濃度是1×10¹⁹原子/cm³以上。

本發(fā)明的第4發(fā)明是如第1至第3發(fā)明中任一發(fā)明所述的氧化物燒結(jié)體，其中，其由方鐵錳礦型結(jié)構(gòu)的In₂O₃相和作為In₂O₃相以外的生成相的β-Ga₂O₃型結(jié)構(gòu)的GaInO₃相構(gòu)成，或者由方鐵錳礦型結(jié)構(gòu)的In₂O₃相和作為In₂O₃相以外的生成相的β-Ga₂O₃型結(jié)構(gòu)的GaInO₃相和(Ga，In)₂O₃相構(gòu)成。

本發(fā)明的第5發(fā)明是如第4發(fā)明所述的氧化物燒結(jié)體，其中，用下述式1定義的β-Ga₂O₃型結(jié)構(gòu)的GaInO₃相的X射線衍射峰強(qiáng)度比是在30％以上且98％以下的范圍內(nèi)。

100×I[GaInO₃相(111)]/{I[In₂O₃相(400)]+I[GaInO₃相(111)]}[％]

式1。

本發(fā)明的第6發(fā)明是如第1至第5發(fā)明中任一發(fā)明所述的氧化物燒結(jié)體，其中，其不含有β-Ga₂O₃型結(jié)構(gòu)的Ga₂O₃相。

本發(fā)明的第7發(fā)明是如第1至第6發(fā)明中任一發(fā)明所述的氧化物燒結(jié)體，其中，其通過在氧體積分率超過20％的環(huán)境中的常壓燒結(jié)法進(jìn)行燒結(jié)。

本發(fā)明的第8發(fā)明是一種濺射用靶，其中，其是對(duì)第1至第7發(fā)明中任一發(fā)明所述的氧化物燒結(jié)體進(jìn)行加工而獲得。

本發(fā)明的第9發(fā)明是一種非晶質(zhì)的氧化物半導(dǎo)體薄膜，其中，其是使用第8發(fā)明所述的濺射用靶通過濺射法在基板上形成后進(jìn)行了熱處理的非晶質(zhì)的氧化物半導(dǎo)體薄膜。

本發(fā)明的第10發(fā)明是一種非晶質(zhì)的氧化物半導(dǎo)體薄膜，其以氧化物的形式含有銦和鎵，并且含有氮，并且不含有鋅，其中，以Ga/(In+Ga)原子數(shù)比計(jì)的鎵的含量是0.20以上且0.60以下，并且氮濃度是1×10¹⁸原子/cm³以上，并且載流子遷移率是10cm²V^-1sec^-1以上。

本發(fā)明的第11發(fā)明是如第10發(fā)明所述的非晶質(zhì)的氧化物半導(dǎo)體薄膜，其中，以Ga/(In+Ga)原子數(shù)比計(jì)的所述鎵的含量是0.20以上且0.60以下。

本發(fā)明的第12發(fā)明是如第9至第11發(fā)明中任一發(fā)明所述的非晶質(zhì)的氧化物半導(dǎo)體薄膜，其中，載流子濃度是3×10¹⁸cm^-3以下。

本發(fā)明的第13發(fā)明是如第9至第11發(fā)明中任一發(fā)明所述的非晶質(zhì)的氧化物半導(dǎo)體薄膜，其中，載流子遷移率是20cm²V^-1sec^-1以上。

發(fā)明的效果

對(duì)于本發(fā)明的以氧化物的形式含有銦和鎵、含有氮、不含有鋅的氧化物燒結(jié)體而言，例如，在用作濺射用靶的情況下，通過濺射成膜而形成，然后通過熱處理而得到的本發(fā)明的非晶質(zhì)的氧化物半導(dǎo)體薄膜中也能夠含有氮。所述的非晶質(zhì)的氧化物半導(dǎo)體薄膜根據(jù)含有規(guī)定量的鎵和氮的效果，不生成微晶等，具有充分的非晶質(zhì)性，所以能夠通過濕式蝕刻，圖案加工成期望的形狀。而且，根據(jù)同樣的效果，本發(fā)明的非晶質(zhì)的氧化物半導(dǎo)體薄膜表示出低載流子濃度和高載流子遷移率。由此，本發(fā)明的非晶質(zhì)的氧化物半導(dǎo)體薄膜能夠應(yīng)用于TFT的通道層。因此，本發(fā)明的氧化物燒結(jié)體、靶、以及使用它們而得到的本發(fā)明的非晶質(zhì)的氧化物半導(dǎo)體薄膜在工業(yè)上是非常有用的。

具體實(shí)施方式

以下，對(duì)本發(fā)明的氧化物燒結(jié)體、濺射用靶、以及使用它們得到的非晶質(zhì)的氧化物薄膜進(jìn)行詳細(xì)的說明。

本發(fā)明的氧化物燒結(jié)體是以氧化物的形式含有銦和鎵，并且含有氮的氧化物燒結(jié)體，其特征在于，不含有鋅。

以Ga/(In+Ga)原子數(shù)比計(jì)的鎵的含量為0.20以上且0.60以下，優(yōu)選為0.20以上且0.35以下。鎵具有提高本發(fā)明的非晶質(zhì)的氧化物半導(dǎo)體薄膜的結(jié)晶化溫度的效果。而且，鎵與氧的結(jié)合力強(qiáng)，具有降低本發(fā)明的非晶質(zhì)的氧化物半導(dǎo)體薄膜的氧缺損量的效果。鎵與氧的結(jié)合力強(qiáng)，具有降低本發(fā)明的非晶質(zhì)的氧化物半導(dǎo)體薄膜的氧缺損量的效果。在以Ga/(In+Ga)原子數(shù)比計(jì)的鎵的含量低于0.20的情況下，不能充分地得到這些效果。另一方面，在超過0.60的情況下，由于鎵過量，所以作為氧化物半導(dǎo)體薄膜不能得到足夠高的載流子遷移率。

本發(fā)明的氧化物燒結(jié)體除了如上所述的規(guī)定的組成范圍內(nèi)的銦和鎵以外，還含有氮。氮濃度優(yōu)選為1×10¹⁹原子/cm³以上。在氧化物燒結(jié)體的氮濃度低于1×10¹⁹原子/cm³的情況下，在得到的非晶質(zhì)的氧化物半導(dǎo)體薄膜中，不含有對(duì)于得到載流子濃度降低效果充分的量的氮。此外，氮濃度優(yōu)選通過D-SIMS(Dynamic-Secondary Ion Mass Spectrometry：動(dòng)態(tài)二次離子質(zhì)譜)進(jìn)行測(cè)定。

本發(fā)明的氧化物燒結(jié)體不含有鋅。在含有鋅的情況下，由于在達(dá)到進(jìn)行燒結(jié)的溫度之前，鋅開始揮發(fā)，所以不得不降低燒結(jié)溫度。燒結(jié)溫度的降低在使氧化物燒結(jié)體的高密度化難以實(shí)現(xiàn)的同時(shí)，妨礙氧化物燒結(jié)體中氮的固溶。

1.氧化物燒結(jié)體組織

本發(fā)明的氧化物燒結(jié)體優(yōu)選為主要由方鐵錳礦型結(jié)構(gòu)的In₂O₃相構(gòu)成。此處，優(yōu)選將鎵固溶于In₂O₃相中。鎵在正三價(jià)離子銦的晶格位置取代。根據(jù)不進(jìn)行燒結(jié)等理由，不優(yōu)選鎵不固溶于In₂O₃相中，形成β-Ga₂O₃型結(jié)構(gòu)的Ga₂O₃相。由于Ga₂O₃相缺乏導(dǎo)電性，所以成為異常放電的原因。

優(yōu)選氮在具有方鐵錳礦結(jié)構(gòu)的In₂O₃相的負(fù)二價(jià)離子氧的晶格位置取代固溶。此外，氮也可以存在于In₂O₃相的晶格間位置或者晶界等。如下文所述，考慮到在燒結(jié)工序中，在1300℃以上的高溫的氧化環(huán)境中暴露，因此，在上述的位置不能存在可能會(huì)產(chǎn)生導(dǎo)致本發(fā)明的氧化物燒結(jié)體或者形成的非晶質(zhì)的氧化物半導(dǎo)體薄膜的特性降低的影響的大量的氮。

本發(fā)明中使用的氧化物燒結(jié)體主要由方鐵錳礦型結(jié)構(gòu)的In₂O₃相和β-Ga₂O₃型結(jié)構(gòu)的GaInO₃相而構(gòu)成，但是除此之外，也可以少量含有(Ga，In)₂O₃相。此處，鎵優(yōu)選為固溶于In₂O₃相中，或者構(gòu)成GaInO₃相和(Ga，In)₂O₃相?；旧希谡齼r(jià)離子鎵固溶于In₂O₃相的情況下，同樣地在正三價(jià)離子銦的晶格位置取代。在構(gòu)成GaInO₃相和(Ga，In)₂O₃相的情況下，基本上，Ga占據(jù)原本的晶格位置，但是也可以在In的晶格位置作為缺陷而進(jìn)行若干取代固溶。而且，根據(jù)不進(jìn)行燒結(jié)等理由，鎵難以固溶于In₂O₃相，或者難以生成β-Ga₂O₃型結(jié)構(gòu)的GaInO₃相和(Ga，In)₂O₃相，作為其結(jié)果，形成β-Ga₂O₃型結(jié)構(gòu)的Ga₂O₃相而不優(yōu)選。由于Ga₂O₃相缺乏導(dǎo)電性，所以成為異常放電的原因。

本發(fā)明中使用的氧化物燒結(jié)體主要由β-Ga₂O₃型結(jié)構(gòu)的GaInO₃相構(gòu)成，存在進(jìn)一步地少量含有(Ga，In)₂O₃相的情況，但是這些相的晶粒優(yōu)選平均粒徑在5μm以下。由于這些相的晶粒與方鐵錳礦型結(jié)構(gòu)的In₂O₃相的晶粒相比難以濺射，所以存在通過挖掘殘留而產(chǎn)生瘤，成為電弧放電的原因的情況。

本發(fā)明中使用的氧化物燒結(jié)體主要由方鐵錳礦型結(jié)構(gòu)的In₂O₃相和β-Ga₂O₃型結(jié)構(gòu)的GaInO₃相構(gòu)成，存在進(jìn)一步地少量含有(Ga，In)₂O₃相的情況，但是，特別是對(duì)于β-Ga₂O₃型結(jié)構(gòu)的GaInO₃相，優(yōu)選在用下述式1定義的X射線衍射峰強(qiáng)度比是在30％以上且98％以下的范圍內(nèi)含有。

100×I[GaInO₃相(-111)]/{I[In₂O₃相(400)]+I[GaInO₃相(-111)]}[％]

式1。

(式中，I[In₂O₃相(400)]是指方鐵錳礦型結(jié)構(gòu)的In₂O₃相的(400)峰強(qiáng)度，I[GaInO₃相(-111)]表示β-Ga₂O₃型結(jié)構(gòu)的復(fù)合氧化物β-GaInO₃相(-111)峰強(qiáng)度。)

另外，在β-Ga₂O₃型結(jié)構(gòu)的GaInO₃相和(Ga，In)₂O₃相中，也可以含有氮。如下文所述，更優(yōu)選將氮化鎵粉末作為本發(fā)明的氧化物燒結(jié)體的原料使用，而在這種情況下，優(yōu)選在氧化物燒結(jié)體中實(shí)質(zhì)上不含有纖鋅礦型結(jié)構(gòu)的GaN相。實(shí)質(zhì)上不含有是指，與全部的生成相相對(duì)的纖鋅礦型結(jié)構(gòu)的GaN相的重量比例為5％以下，如果為3％以下則更優(yōu)選，如果為1％以下則進(jìn)一步地優(yōu)選，如果為0％則更進(jìn)一步地優(yōu)選。另外，所述重量比例能夠根據(jù)通過X射線衍射測(cè)定進(jìn)行的里特維德(Rietveld)解析而求出。另外，如果與全部的生成相相對(duì)的纖鋅礦型結(jié)構(gòu)的GaN相的重量比例在5％以下，則在采用直流濺射法的成膜中不構(gòu)成問題。

2.氧化物燒結(jié)體的制造方法

對(duì)于本發(fā)明的氧化物燒結(jié)體而言，將由氧化銦粉末和氧化鎵粉末構(gòu)成的氧化物粉末和由氮化鎵粉末、氮化銦粉末、或者這些氮化物的混合粉末構(gòu)成的氮化物粉末作為原料粉末。作為氮化物粉末，氮化鎵粉末由于氮的解離溫度與氮化銦粉末相比高，所以更優(yōu)選。

在本發(fā)明的氧化物燒結(jié)體的制造工序中，在將這些原料粉末混合后，使其成型，通過常壓燒結(jié)法燒結(jié)成型物。本發(fā)明的氧化物燒結(jié)體組織的生成相強(qiáng)烈地依賴于氧化物燒結(jié)體的各工序中的制造條件，例如，原料粉末的粒徑、混合條件以及燒結(jié)條件。

將除構(gòu)成本發(fā)明的氧化物燒結(jié)體的方鐵錳礦型結(jié)構(gòu)的In₂O₃相以外的β-Ga₂O₃型結(jié)構(gòu)的GaInO₃相、進(jìn)一步地(Ga，In)₂O₃相的各晶粒的平均粒徑控制在5μm以下。為此，優(yōu)選將所述原料粉末的平均粒徑設(shè)為1.5μm以下，更優(yōu)選設(shè)為1.0μm以下。特別地，如果(Ga，In)₂O₃相大量地生成，則存在成為成膜速度降低的原因的情況，為了極力抑制(Ga，In)₂O₃相的生成，優(yōu)選將各原料粉末的平均粒徑設(shè)為1.0μm以下。

氧化銦粉末是ITO(銦-錫氧化物)的原料，具有良好的燒結(jié)性的微細(xì)的氧化銦粉末的開發(fā)與ITO的改良一起進(jìn)行著。對(duì)于氧化銦粉末而言，由于作為ITO用原料而大量地繼續(xù)使用，所以最近能夠獲得平均粒徑0.8μm以下的原料粉末。然而，在氧化鎵粉末的情況下，由于與氧化銦粉末相比，使用量依然少，所以難以獲得平均粒徑1.0μm以下的原料粉末。因此，在只能獲得粗大的氧化鎵粉末的情況下，需要粉碎至平均粒徑1.0μm以下。關(guān)于氮化鎵粉末、氮化銦粉末或者它們的混合粉末，也是同樣的。

與原料粉末中的氧化鎵粉末和氮化鎵粉末的總量相對(duì)的氮化鎵粉末的重量比(以下，設(shè)為氮化鎵粉末重量比)優(yōu)選為超過0且在0.60以下。如果超過0.60，則成型、燒結(jié)變得困難，為0.70時(shí)，氧化物燒結(jié)體的密度顯著地降低。

在本發(fā)明的氧化物燒結(jié)體的燒結(jié)工序中，優(yōu)選適用常壓燒結(jié)法。常壓燒結(jié)法是簡(jiǎn)便且在工業(yè)上有利的方法，出于低成本的觀點(diǎn)也是優(yōu)選的手段。

在使用常壓燒結(jié)法的情況下，如上所述，首先，制作成型體。將原料粉末放入樹脂制罐中，與粘合劑(例如，PVA)等一起通過濕式球磨機(jī)等混合。本發(fā)明中使用的氧化物燒結(jié)體由方鐵錳礦型結(jié)構(gòu)的In₂O₃相以及β-Ga₂O₃型結(jié)構(gòu)的GaInO₃相構(gòu)成，存在進(jìn)一步地含有(Ga，In)₂O₃相的情況，但是優(yōu)選將這些相的晶?？刂圃谄骄?μm以下，并進(jìn)行微細(xì)分散。而且，優(yōu)選盡可能抑制(Ga，In)₂O₃相的生成。此外，需要不生成除了這些相以外的成為電弧放電的原因的β-Ga₂O₃型結(jié)構(gòu)的Ga₂O₃相。為了滿足這些要件，優(yōu)選將上述球磨機(jī)混合進(jìn)行18小時(shí)以上。此時(shí)，作為混合用球，使用硬質(zhì)ZrO₂球即可?；旌虾螅〕鰸{料，進(jìn)行過濾、干燥、造粒。然后，向得到的造粒物通過冷等靜壓機(jī)施加9.8MPa(0.1噸/cm²)～294MPa(3噸/cm²)左右的壓力而成型，作為成型體。

在常壓燒結(jié)法的燒結(jié)工序中，優(yōu)選設(shè)為存在氧的環(huán)境，更優(yōu)選環(huán)境中的氧體積分率超過20％。特別地，通過使氧體積分率超過20％，從而使氧化物燒結(jié)體更進(jìn)一步地高密度化。通過環(huán)境中的過量的氧，在燒結(jié)初期，先進(jìn)行成型體表面的燒結(jié)。然后進(jìn)行在成型體內(nèi)部的還原狀態(tài)下的燒結(jié)，最終得到高密度的氧化物燒結(jié)體。在成型體內(nèi)部進(jìn)行燒結(jié)的過程中，從原料粉末的氮化鎵和/或氮化銦解離的氮在方鐵錳礦型結(jié)構(gòu)的In₂O₃相的負(fù)二價(jià)離子氧的晶格位置取代固溶。另外，在生成除In₂O₃相以外的β-Ga₂O₃型結(jié)構(gòu)的GaInO₃相、或者β-Ga₂O₃型結(jié)構(gòu)的GaInO₃相和(Ga，In)₂O₃相的情況下，氮也可以在這些相的負(fù)二價(jià)離子氧的晶格位置取代固溶。

在不存在氧的環(huán)境中，由于不先進(jìn)行成型體表面的燒結(jié)，所以作為結(jié)果，不進(jìn)行燒結(jié)體的高密度化。如果氧不存在，則由于特別在900～1000℃左右下，氧化銦分解，生成金屬銦，所以難以得到作為目的產(chǎn)物的氧化物燒結(jié)體。

常壓燒結(jié)的溫度范圍為1300～1550℃，更優(yōu)選在向燒結(jié)爐內(nèi)的大氣中導(dǎo)入氧氣的環(huán)境中以1350～1450℃進(jìn)行燒結(jié)。燒結(jié)時(shí)間優(yōu)選為10～30小時(shí)，更優(yōu)選為15～25小時(shí)。

通過將燒結(jié)溫度設(shè)為上述范圍，并將調(diào)整所述平均粒徑為1.0μm以下的由氧化銦粉末和氧化鎵粉末構(gòu)成的氧化物粉末以及由氮化鎵粉末、氮化銦粉末、或者這些氮化物的混合粉末構(gòu)成的氮化物粉末作為原料粉末使用，從而能夠得到主要由方鐵錳礦型結(jié)構(gòu)的In₂O₃相和β-Ga₂O₃型結(jié)構(gòu)的GaInO₃相構(gòu)成的、并且β-Ga₂O₃型結(jié)構(gòu)的GaInO₃相和(Ga，In)₂O₃相的生成受到極力抑制的、含有氮的氧化物燒結(jié)體。

在燒結(jié)溫度低于1300℃的情況下，燒結(jié)反應(yīng)不充分地進(jìn)行。另一方面，如果燒結(jié)溫度超過1550℃，則不能進(jìn)行高密度化，且燒結(jié)爐的部件和氧化物燒結(jié)體反應(yīng)，不能得到作為目的產(chǎn)物的氧化物燒結(jié)體。優(yōu)選將本發(fā)明的氧化物燒結(jié)體的燒結(jié)溫度設(shè)為1450℃以下。這是因?yàn)樵?500℃左右的溫度范圍內(nèi)，(Ga，In)₂O₃相的形成變得顯著。

對(duì)于升至燒結(jié)溫度的升溫速度而言，為了防止燒結(jié)體的破裂，并進(jìn)行脫粘合劑，優(yōu)選將升溫速度設(shè)為0.2～5℃/分鐘的范圍。如果在該范圍內(nèi)，則根據(jù)需要，也可以對(duì)不同的升溫速度進(jìn)行組合，升溫至燒結(jié)溫度。在升溫過程中，出于進(jìn)行脫粘合劑、燒結(jié)的目的，也可以在特定溫度保持一定時(shí)間。在燒結(jié)后，在冷卻時(shí)停止氧的導(dǎo)入，優(yōu)選以0.2～5℃/分鐘、特別是以0.2℃/分鐘以上且低于1℃/分鐘的范圍內(nèi)的降溫速度進(jìn)行降溫。

3.靶

將本發(fā)明的氧化物燒結(jié)體作為薄膜形成用靶使用，特別優(yōu)選作為濺射用靶使用。在作為濺射用靶使用的情況下，能夠?qū)⑸鲜鲅趸餆Y(jié)體切斷為規(guī)定的大小，對(duì)表面進(jìn)行研磨加工，并粘合于背板而得到。靶形狀優(yōu)選為平板形，但是也可以為圓筒形。在使用圓筒形靶的情況下，優(yōu)選抑制由靶旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致的顆粒的產(chǎn)生。

為了作為濺射用靶使用，重要的是對(duì)本發(fā)明的氧化物燒結(jié)體進(jìn)行高密度化。但是，由于鎵的含量越高，氧化物燒結(jié)體的密度越低，所以根據(jù)鎵的含量而優(yōu)選的密度不同。在以Ga/(In+Ga)原子數(shù)比計(jì)的鎵的含量為0.20以上且0.60以下的情況下，優(yōu)選為6.0g/cm³以上。在密度低于6.0g/cm³的情況下，成為大量生產(chǎn)中濺射成膜使用時(shí)的瘤的產(chǎn)生的原因。

本發(fā)明的氧化物燒結(jié)體作為蒸鍍用靶(或者也稱為壓片)也是合適的。在作為蒸鍍用靶使用的情況下，與濺射用靶相比，需要將氧化物燒結(jié)體控制在較低的密度。具體地，優(yōu)選為3.0g/cm³以上且5.5g/cm³以下。

4.氧化物半導(dǎo)體薄膜及其成膜方法

對(duì)于本發(fā)明的非晶質(zhì)的氧化物半導(dǎo)體薄膜而言，通過使用所述的濺射用靶，通過濺射法在基板上暫時(shí)形成非晶質(zhì)的氧化物薄膜，然后實(shí)施熱處理，從而得到。

所述的濺射用靶由氧化物燒結(jié)體而得到，但重要的是其氧化物燒結(jié)體組織，即，由方鐵錳礦型結(jié)構(gòu)的In₂O₃相以及β-Ga₂O₃型結(jié)構(gòu)的GaInO₃相基本構(gòu)成的組織。為了得到本發(fā)明的非晶質(zhì)的氧化物半導(dǎo)體薄膜，重要的是非晶質(zhì)的氧化物半導(dǎo)體薄膜的結(jié)晶化溫度較高，而這與氧化物燒結(jié)體組織有關(guān)。即，如本發(fā)明中使用的氧化物燒結(jié)體，在不僅含有方鐵錳礦型結(jié)構(gòu)的In₂O₃相、也含有β-Ga₂O₃型結(jié)構(gòu)的GaInO₃相的情況下，由此得到的成膜后的氧化物半導(dǎo)體薄膜表示出高的結(jié)晶化溫度，即，300℃以上、更優(yōu)選為350℃以上的結(jié)晶化溫度，且為穩(wěn)定的非晶質(zhì)。與此相對(duì)，在氧化物燒結(jié)體僅由方鐵錳礦型結(jié)構(gòu)的In₂O₃相構(gòu)成的情況下，對(duì)于成膜后的氧化物半導(dǎo)體薄膜而言，其結(jié)晶化溫度低至200～250℃左右，非晶質(zhì)性變得不穩(wěn)定。因此，如下文所述，如果在250℃以上、進(jìn)一步地為300℃以上進(jìn)行熱處理，則發(fā)生結(jié)晶化。另外，在這種情況下，在成膜后已經(jīng)生成微晶，不能維持非晶質(zhì)性，且采用濕式蝕刻的圖案加工變得困難。對(duì)此，在通常的ITO(添加錫的氧化銦)透明導(dǎo)電膜中是眾所周知的。

在本發(fā)明的非晶質(zhì)的氧化物半導(dǎo)體薄膜的成膜工序中，使用通常的濺射法，但是，特別地，如果是直流(DC)濺射法，則由于成膜時(shí)的熱影響較小，能夠?qū)崿F(xiàn)高速成膜，所以在工業(yè)上有利。對(duì)于通過直流濺射法形成本發(fā)明的氧化物半導(dǎo)體薄膜而言，作為濺射氣體，優(yōu)選使用由非活性氣體和氧、特別是由氬和氧構(gòu)成的混合氣體。而且，優(yōu)選將濺射裝置的腔內(nèi)設(shè)為0.1～1Pa，特別是0.2～0.8Pa的壓力進(jìn)行濺射。

對(duì)于基板而言，玻璃基板是代表性的，優(yōu)選無堿玻璃，但是，如果是樹脂板、樹脂膜中能耐受上述工藝的溫度的材料，就能夠使用。對(duì)于基板溫度而言，在濺射成膜中，優(yōu)選設(shè)為600℃以下，特別地優(yōu)選設(shè)為室溫附近的溫度以上且300℃以下。

對(duì)于所述非晶質(zhì)的氧化物薄膜形成工序而言，例如，真空排氣至2×10^-4Pa以下后，導(dǎo)入由氬和氧構(gòu)成的混合氣體，將氣壓設(shè)為0.2～0.8Pa，施加直流電力以使與靶的面積相對(duì)的直流電力即直流功率密度在1～7W/cm²左右的范圍內(nèi)，產(chǎn)生直流等離子，實(shí)施預(yù)濺射。在進(jìn)行該預(yù)濺射5～30分鐘后，優(yōu)選根據(jù)需要，在修正基板位置的基礎(chǔ)上進(jìn)行濺射。另外，在所述成膜工序中的濺射成膜中，為了提高成膜速度，在不影響膜質(zhì)的范圍內(nèi)，進(jìn)行通入的直流電力的提高。

本發(fā)明的非晶質(zhì)的氧化物半導(dǎo)體薄膜是在形成所述的非晶質(zhì)的氧化物薄膜后，通過對(duì)其進(jìn)行熱處理而得到的。作為直至熱處理的方法之一，例如，在室溫附近等低溫暫時(shí)形成非晶質(zhì)的氧化物薄膜，然后，在低于結(jié)晶化溫度進(jìn)行熱處理，得到維持非晶質(zhì)的氧化物半導(dǎo)體薄膜。作為另一個(gè)方法，將基板加熱至低于結(jié)晶化溫度的溫度，優(yōu)選為100～300℃，形成非晶質(zhì)的氧化物半導(dǎo)體薄膜。然后，也可以進(jìn)一步地進(jìn)行熱處理。

本發(fā)明的非晶質(zhì)的氧化物半導(dǎo)體薄膜是在暫時(shí)形成非晶質(zhì)的氧化物薄膜后，通過進(jìn)行熱處理而得到的。對(duì)于熱處理?xiàng)l件而言，在氧化性環(huán)境中，是低于結(jié)晶化溫度的溫度。作為氧化性環(huán)境，優(yōu)選含有氧、臭氧、水蒸氣、或者氮氧化物等的環(huán)境。熱處理溫度為250～600℃，優(yōu)選為300～550℃，更優(yōu)選為350～500℃。對(duì)于熱處理時(shí)間而言，優(yōu)選保持熱處理溫度的時(shí)間為1～120分鐘，更優(yōu)選為5～60分鐘。

所述非晶質(zhì)的薄膜以及晶質(zhì)的氧化物半導(dǎo)體薄膜的銦和鎵的組成與本發(fā)明的氧化物燒結(jié)體的組成基本相同。即，以氧化物的形式含有銦和鎵，且含有氮的氧化物半導(dǎo)體薄膜。以Ga/(In+Ga)原子數(shù)比計(jì)的鎵的含量為0.20以上且0.60以下，優(yōu)選為0.20以上且0.35以下。

所述的非晶質(zhì)的氧化物半導(dǎo)體薄膜中含有的氮濃度與本發(fā)明的氧化物燒結(jié)體相同，優(yōu)選為1×10¹⁸原子/cm³以上。

對(duì)于本發(fā)明的非晶質(zhì)的氧化物半導(dǎo)體薄膜而言，將控制為如上所述的組成和組織的氧化物燒結(jié)體用于濺射靶等而成膜，通過在上述的適當(dāng)?shù)臈l件下進(jìn)行熱處理，載流子濃度降低為低于3×10¹⁸cm^-3，更優(yōu)選為載流子濃度1×10¹⁸cm^-3以下，特別優(yōu)選為8×10¹⁷cm^-3以下。以非專利文獻(xiàn)1中記載的由銦、鎵、以及鋅構(gòu)成的非晶質(zhì)的氧化物半導(dǎo)體薄膜為代表，大量含有銦的非晶質(zhì)的氧化物半導(dǎo)體薄膜，載流子濃度為4×10¹⁸cm^-3以上，成為簡(jiǎn)并態(tài)(縮退狀態(tài))，所以將其應(yīng)用于通道層的TFT不表示出常斷。因此，本發(fā)明的非晶質(zhì)的氧化物半導(dǎo)體薄膜由于將載流子濃度控制于上述的TFT表示出常斷的范圍內(nèi)，所以是合適的。而且，載流子遷移率表示為10cm²V^-1sec^-1以上，更優(yōu)選載流子遷移率表示為20cm²V^-1sec^-1以上。

對(duì)于本發(fā)明的非晶質(zhì)的氧化物半導(dǎo)體薄膜而言，通過濕式蝕刻或者干式蝕刻，在TFT等用途中實(shí)施必要的微細(xì)加工。通常，從低于結(jié)晶化溫度的溫度，例如，從室溫至300℃的范圍內(nèi)選擇適當(dāng)?shù)幕鍦囟?，暫時(shí)形成非晶質(zhì)的氧化物薄膜后，能夠?qū)嵤┎捎脻袷轿g刻的微細(xì)加工。作為蝕刻劑，只要是弱酸基本上就可以使用，但是優(yōu)選以草酸或者鹽酸為主要成分的弱酸。例如，能夠使用關(guān)東化學(xué)制造的ITO-06N等市售品。根據(jù)TFT的構(gòu)成，也可以選擇干式蝕刻。

本發(fā)明的非晶質(zhì)的氧化物半導(dǎo)體薄膜的膜厚不受限定，但是為10～500nm，優(yōu)選為20～300nm，進(jìn)一步地優(yōu)選為30～100nm。如果低于10nm，則不能得到充分的結(jié)晶性，作為結(jié)果，不能實(shí)現(xiàn)高的載流子遷移率。另一方面，如果超過500nm，則產(chǎn)生生產(chǎn)性的問題，所以不優(yōu)選。

而且，對(duì)于本發(fā)明的非晶質(zhì)的氧化物半導(dǎo)體薄膜而言，在可見光區(qū)域(400～800nm)的平均透過率優(yōu)選為80％以上，更優(yōu)選為85％以上，進(jìn)一步地優(yōu)選為90％以上。在應(yīng)用于透明TFT的情況下，如果平均透過率低于80％，則作為透明表示設(shè)備的液晶元件、有機(jī)EL元件等的光的提取效率降低。

對(duì)于本發(fā)明的非晶質(zhì)的氧化物半導(dǎo)體薄膜而言，在可見光區(qū)域的光的吸收小，透過率高。由于專利文獻(xiàn)1中記載的a-IGZO膜含有鋅，所以特別是在可見光區(qū)域短波長(zhǎng)側(cè)的光的吸收較大。與此相對(duì)，由于本發(fā)明的非晶質(zhì)的氧化物半導(dǎo)體薄膜不含有鋅，所以在可見光區(qū)域短波長(zhǎng)側(cè)的光的吸收較小，例如，波長(zhǎng)為400nm時(shí)的消光系數(shù)表示為0.05以下。因此，波長(zhǎng)400nm附近的藍(lán)色光的透過率高，通過提高液晶元件、有機(jī)EL元件等的發(fā)色，從而適用于這些TFT的通道層用材料等。

實(shí)施例

下面，使用本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)一步地進(jìn)行詳細(xì)的說明，但是本發(fā)明并不受這些實(shí)施例的限定。

＜氧化物燒結(jié)體的評(píng)價(jià)＞

通過ICP發(fā)光分光法檢測(cè)了得到的氧化物燒結(jié)體的金屬元素的組成。而且，通過動(dòng)態(tài)二次離子質(zhì)譜(D-SIMS，Dynamic-Secondary Ion Mass Spectrometry：動(dòng)態(tài)二次離子質(zhì)譜)測(cè)定了燒結(jié)體中的氮的量。使用得到的氧化物燒結(jié)體的端部材料，采用X射線衍射裝置(飛利浦(フィリップス)制造)，通過粉末法進(jìn)行生成相的鑒定。

＜氧化物薄膜的基本特性評(píng)價(jià)＞

通過ICP發(fā)光分光法檢測(cè)得到的氧化物薄膜的組成。通過表面粗糙度計(jì)(科磊公司(テンコール社)制造)測(cè)定了氧化物薄膜的膜厚。成膜速度由膜厚和成膜時(shí)間算出。氧化物薄膜的載流子濃度和遷移率通過空穴效果測(cè)定裝置(東洋技術(shù)(東洋テクニカ)制造)求出。膜的生成相通過X射線衍射測(cè)定進(jìn)行鑒定。

(實(shí)施例1～7)

將氧化銦粉末和氧化鎵粉末，以及氮化鎵粉末調(diào)整至平均粒徑1.5μm以下，作為原料粉末。將這些原料粉末調(diào)整至與表1的Ga/(In+Ga)原子數(shù)比以及氧化鎵粉末和氮化鎵粉末的重量比相同，與水一起放入樹脂制罐，通過濕式球磨機(jī)進(jìn)行混合。此時(shí)，使用硬質(zhì)ZrO₂球，將混合時(shí)間設(shè)為18小時(shí)。混合后，取出漿料，進(jìn)行過濾、干燥、造粒。對(duì)造粒物通過冷等靜壓機(jī)施加3噸/cm²的壓力而成型。

接下來，對(duì)成型體如下所述地進(jìn)行燒結(jié)。以每0.1m³爐內(nèi)容積5升/分鐘的比例向燒結(jié)爐內(nèi)的大氣中導(dǎo)入氧的環(huán)境下，以1350～1450℃的燒結(jié)溫度燒結(jié)20小時(shí)。此時(shí)，以1℃/分鐘的速度升溫，在燒結(jié)后的冷卻的時(shí)候停止氧的導(dǎo)入，以10℃/分鐘的速度降溫至1000℃。

通過ICP發(fā)光分光法進(jìn)行得到的氧化物燒結(jié)體的組成分析時(shí)，關(guān)于金屬元素，在任一實(shí)施例中都確認(rèn)了與原料粉末的配合時(shí)的投料組成大致相同。氧化物燒結(jié)體的氮的量如表1中所示，為6.1×10¹⁹～4.3×10²⁰原子/cm³。

接下來，在進(jìn)行采用X射線衍射測(cè)定的氧化物燒結(jié)體的相的鑒定時(shí)，在實(shí)施例1～7中，僅確認(rèn)了方鐵錳礦型結(jié)構(gòu)的In₂O₃相、β-Ga₂O₃型結(jié)構(gòu)的GaInO₃相、以及(Ga，In)₂O₃相的衍射峰，沒有確認(rèn)纖鋅礦型結(jié)構(gòu)的GaN相、或者β-Ga₂O₃型結(jié)構(gòu)的Ga₂O₃相。另外，在含有β-Ga₂O₃型結(jié)構(gòu)的GaInO₃相的情況下，將用下述式1定義的β-Ga₂O₃型結(jié)構(gòu)的GaInO₃相的X射線衍射峰強(qiáng)度比表示于表1。

100×I[GaInO₃相(111)]/{I[In₂O₃相(400)]+I[GaInO₃相(111)]}[％]

式1。

表1

而且，測(cè)定氧化物燒結(jié)體的密度時(shí)，為6.15～6.92g/cm³。

將氧化物燒結(jié)體加工為直徑152mm、厚度5mm的大小，采用杯形磨石將濺射面研磨至最大高度Rz為3.0μm以下。在無氧銅制的背板使用金屬銦對(duì)已加工過的氧化物燒結(jié)體進(jìn)行接合，作為濺射用靶。

使用實(shí)施例的濺射用靶和無堿的玻璃基板(康寧(Corning)EagleXG(產(chǎn)品型號(hào)))，在表2中記載的基板溫度采用直流濺射進(jìn)行成膜。在裝備有無電弧放電抑制功能的直流電源的直流磁控管濺射裝置(德機(jī)(トッキ)制造)的陰極安裝上述濺射靶。此時(shí)，將靶-基板(支架)間的距離固定為60mm。真空排氣至2×10^-4Pa以下后，根據(jù)各靶的鎵的量和鋅的量將氬和氧的混合氣體導(dǎo)入至成為適當(dāng)?shù)难醯谋壤瑢鈮赫{(diào)整為0.6Pa。施加直流電力300W(1.64W/cm²)，產(chǎn)生直流等離子。十分鐘的預(yù)濺射后，在濺射靶的正上方，即，靜止相對(duì)位置配置基板，形成膜厚50nm的氧化物薄膜。確認(rèn)了得到的氧化物薄膜的組成與靶大致相同。

如表2中所記載的，在氧中、350～500℃的條件，對(duì)已經(jīng)成膜的氧化物薄膜實(shí)施30～60分鐘的熱處理，通過X射線衍射測(cè)定檢測(cè)熱處理后的氧化物薄膜的結(jié)晶性。其結(jié)果是，實(shí)施例和比較例都維持了非晶質(zhì)。而且，關(guān)于結(jié)晶化的氧化物半導(dǎo)體薄膜，鑒定了構(gòu)成氧化物半導(dǎo)體薄膜的結(jié)晶相。進(jìn)行實(shí)施例和比較例的氧化物半導(dǎo)體薄膜的空穴效果測(cè)定，求出了載流子濃度和載流子遷移率。將得到的評(píng)價(jià)結(jié)果總結(jié)記載于表2。

表2

(比較例1～5)

將與實(shí)施例1～7相同的原料粉末調(diào)制成為與表3的Ga/(In+Ga)原子數(shù)比和氧化鎵粉末與氮化鎵粉末的重量比相同，通過同樣的方法制作氧化物燒結(jié)體。

通過ICP發(fā)光分光法進(jìn)行了對(duì)得到的氧化物燒結(jié)體的組成分析，關(guān)于金屬元素，確認(rèn)了在本比較例中也與原料粉末的配合時(shí)的投料組成大致相同。而且，如表3所示，氧化物燒結(jié)體的氮量為5.5×10¹⁸～6.4×10²⁰原子/cm³。

表3

接下來，進(jìn)行采用X射線衍射測(cè)定的氧化物燒結(jié)體的相的鑒定。在比較例1中，僅確認(rèn)了由方鐵錳礦型結(jié)構(gòu)的In₂O₃相導(dǎo)致的衍射峰。在比較例2中，除了由方鐵錳礦型結(jié)構(gòu)的In₂O₃相導(dǎo)致的衍射峰，也確認(rèn)了纖鋅礦型結(jié)構(gòu)的GaN相的衍射峰，在里特維德(Rietveld)解析中的與全部的相相對(duì)的GaN相的重量比例超過了5％。在比較例3～5中，確認(rèn)了方鐵錳礦型結(jié)構(gòu)的In₂O₃相、β-Ga₂O₃型結(jié)構(gòu)的GaInO₃相的衍射峰。

與實(shí)施例1～7同樣地對(duì)上述氧化物燒結(jié)體進(jìn)行加工，得到濺射靶。使用得到的濺射靶，在與實(shí)施例1～7同樣的濺射條件下，在無堿的玻璃基板(康寧(Corning))上，在室溫形成膜厚50nm的氧化物薄膜。

確認(rèn)了得到的氧化物薄膜的組成與靶大致相同。而且，確認(rèn)了X射線衍射測(cè)定的結(jié)果是非晶質(zhì)的。在大氣中、250～500℃的條件下，對(duì)得到的非晶質(zhì)的氧化物薄膜實(shí)施了30分鐘的熱處理。得到的氧化物半導(dǎo)體薄膜都為非晶質(zhì)。對(duì)得到的氧化物半導(dǎo)體薄膜的空穴效果進(jìn)行測(cè)定，求出了載流子濃度和遷移率。將得到的評(píng)價(jià)結(jié)果總結(jié)記載于表4。

表4

[評(píng)價(jià)]

根據(jù)表1的結(jié)果，在實(shí)施例1～7中，是以氧化物的形式含有銦和鎵、且含有氮、不含有鋅的氧化物燒結(jié)體，表示出將以Ga/(In+Ga)原子數(shù)比計(jì)的鎵的含量控制在0.20以上0.60以下的氧化物燒結(jié)體的特性?？芍獙?duì)于實(shí)施例1～7的氧化物燒結(jié)體而言，將氮化鎵粉末重量比配合為0.01～0.60的結(jié)果是，其氮濃度為1×10¹⁹原子/cm³以上?？芍獙?duì)于得到的燒結(jié)體而言，在實(shí)施例1～7的以Ga/(In+Ga)原子數(shù)比計(jì)的鎵的含量為0.20～0.60時(shí)，表示出6.0g/cm³以上的較高的燒結(jié)體密度。

而且，根據(jù)表2的結(jié)果，是由銦、鎵以及氮構(gòu)成的非晶質(zhì)的氧化物半導(dǎo)體薄膜，表示出將以Ga/(In+Ga)原子數(shù)比計(jì)的鎵的含量控制在0.20以上0.60以下的氧化物燒結(jié)體的特性。而且，可知對(duì)于實(shí)施例的氧化物半導(dǎo)體薄膜而言，載流子濃度為3×10¹⁸cm^-3以下，且載流子遷移率為10cm²V^-1sec^-1以上，特別是以Ga/(In+Ga)原子數(shù)比計(jì)的鎵的含量為0.20以上0.35以下的氧化物半導(dǎo)體薄膜，表示出載流子遷移率為20cm²V^-1sec^-1以上的優(yōu)良的特性。

另一方面，在表3中，對(duì)于比較例1的以Ga/(In+Ga)原子數(shù)比計(jì)的鎵的含量為0.001的氧化物燒結(jié)體而言，雖然將原料粉末中的氮化鎵粉末重量比配合為0.60，但是氮濃度低于1×10¹⁹原子/cm³。進(jìn)一步地，對(duì)于比較例2的以Ga/(In+Ga)原子數(shù)比計(jì)的鎵的含量為0.05的氧化物燒結(jié)體而言，將原料粉末中的氮化鎵粉末重量比配合為0.70的結(jié)果是，燒結(jié)體密度停留在比較低的6.04g/cm³，進(jìn)一步地，不是僅由方鐵錳礦型結(jié)構(gòu)的In₂O₃相構(gòu)成，還含有成為濺射成膜中的電弧放電的原因的纖鋅礦型結(jié)構(gòu)的GaN相。

進(jìn)一步地，從表4可知，由于比較例的1～4的鎵的含量低于0.20，不滿足本發(fā)明的范圍，所以其載流子濃度超過3×10¹⁸cm^-3。而且，對(duì)于比較例5的氧化物半導(dǎo)體薄膜而言，由于所述鎵的含量為0.65，是過量的，所以其載流子遷移率低于10cm²V^-1sec^-1。