TWI441933B - Targets containing oxides of lanthanides - Google Patents
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Description
本發明係有關形成導電膜或半導體時所使用之氧化物的標靶。更詳細為,有關含有鑭系元素之氧化物燒結體所形成的氧化物之標靶。
一般以銦為主成份之透明導電膜係使用摻雜錫之氧化銦(ITO)。其因為,摻雜錫時可提升載體之濃度,而得導電性優良之透明導電膜。
但對ITO膜進行蝕刻加工時需使用強酸(例如王水等),因此使用於TFT液晶用電極時,會有腐蝕底層之金屬配線等缺點。又,以濺射法製作ITO膜時,所使用之ITO標靶易因還原而黑化,故特性上有經時變化之問題。
曾提案蝕刻性優於ITO膜,且具有同等於ITO膜之導電性及透光率的透明導電膜,與適合製作其之濺射標靶用由氧化銦及氧化鋅形成之標靶、透明導電膜(專利文獻1、2)。但此等由氧化銦與氧化鋅形成之透明導電膜會提高弱酸之蝕刻速度,因此既使以金屬薄膜之蝕刻液也可進行蝕刻。故對形成於透明導電膜上之金屬薄膜進行蝕刻時,同時會對氧化銦與氧化鋅所形成之透明導電膜進行蝕刻,因此不適用於僅選擇性對形成於透明導電膜上之金屬薄膜進行蝕刻的用途上。
另外已知由氧化銦與氧化鋅形成之透明導電膜係以濺射法或膜時可存在大量氧,而適用為氧化物半導體(專利文獻3)。
又曾報告含有銦與鑭系元素之透明導電膜適用為有機EL用電極,及半透過、半反射LCD電極(專利文獻4-12)。
但鑭系元素之氧化物無導電性,因此混合比等氧化物及氧化銦以製作標靶時,絕緣性粒子會直接存在於標靶中,而於濺射中產生異常放電,故恐造成標靶表面黑化及降低濺射速度等不合宜情形。
專利文獻1:特開平6-234565號公報專利文獻2:特開平7-235219號公報專利文獻3:美國公開2005/199959專利文獻4:特開2004-68054號公報專利文獻5:特開2004-119272號公報專利文獻6:特開2004-139780號公報專利文獻7:特開2004-146136號公報專利文獻8:特開2004-158315號公報專利文獻9:特開2004-240091號公報專利文獻10:特開2004-294630號公報專利文獻11:特開2004-333882號公報專利文獻12:特開2005-314734號公報
有鑑於上述問題,本發明之目的為,提供無異常放電及標靶表面不黑化之氧化物標靶。又目的為,提供導電性高之氧化物標靶。
本發明可提供下列氧化物標靶(以下簡稱為標靶)等。
1.一種氧化物標靶,其為含有銦(In),與由下述A群所選出之元素(A)的氧化物之標靶,其特徵為,含有以AInO3
表示之氧化物,A群:鑭(La)、釹(Nd)、鐿(Yb)、鉺(Er)及鏑(Dy)。
2.一種氧化物標靶,其為含有錫(Sn),與由下述A群所選出之元素(A)的氧化物之標靶,其特徵為,含有以A2
Sn2
O7
表示之氧化物。
A群:鑭(La)、釹(Nd)、鐿(Yb)、鉺(Er)及鏑(Dy)。
3.一種氧化物標靶,其為含有銦(In)及錫(Sn),與由下述B群所選出之元素(B)的氧化物之標靶,其特徵為,含有以B2
Sn2
O7
表示之氧化物,B群:鑭(La)、釓(Gd)、釹(Nd)、鐿(Yb)、鉺(Er)及鏑(Dy)。
4.如前項3所記載之氧化物標靶,其中前述元素(B)為Gd,且相對於In、Sn與Gd之含量的合計,Gd之比例〔Gd/(Gd+Sn+In):原子比〕為0.001至0.5。
5.如前項3或4所記載之氧化物標靶,其中相對於全陽離子金屬元素,Sn之含量〔Sn/全陽離子金屬元素〕:原子比〕,較元素(B)之含量〔B/(全陽離子金屬元素):原子比〕為更佳。
6.如前項1至5項中任一項所記載之氧化物標靶,其中前述元素(A)為Nd、Yb及Dy中任一者,前述元素(B)為Gd、Nd、Yb及 Dy中任一者,且密度為6.5g/cm3
以上。
7.如前項1所記載之氧化物標靶,其中前述元素(A)為La,且相對於In與La之含量的合計,La之比例〔La/(La+In):原子比〕為0.001至0.5。
8.如前項2所記載之氧化物標靶,其中前述元素(A)為La,且相對於Sn與La之含量的合計,La之比例〔La/(La+Sn):原子比〕為0.001至0.5。
9.如前項3所記載之氧化物標靶,其中前述元素(B)為La,且相對於In、Sn與La之含量的合計,La之比例〔La/(La+Sn+In):原子比〕為0.001至0.5。
10.如前項1至3、5、7至9中任一項所記載之氧化物標靶,其中前述元素(A)或元素(B)為La,且密度為6.5g/cm3
以上。
11.如前項1至3、5、7至10中任一項所記載之氧化物標靶,其中前述元素(A)或元素(B)為La,且體積電阻為1 Ω cm以下。
12.如前項3至6中任一項所記載之氧化物標靶,其中前述元素(A)或元素(B)為Gd,且體積電阻為1 Ω cm以下。
13.如前項1至3、5中任一項所記載之氧化物標靶,其中前述元素(A)或元素(B)為Er,且密度為4.5 g/cm3
以上。
又,上述發明係包含含有下述各鑭元素之氧化物標靶。
1.一種氧化物標靶,其為含有銦(In)與鑭(La)之氧化物的標靶,其特徵為,含有以LaInO3
表示之氧化物。
2.如前項1所記載之氧化物標靶,其中相對於前述In與La之含量的合計,La之比例〔La/(La+In):原子比〕為0.001至0.5。
3.一種氧化物標靶,其為含有錫(Sn)與鑭(La)之氧化物的標靶,其特徵為,含有La2
Sn2
O7
表示之氧化物。
4.如前項3所記載之氧化物標靶,其中相對於前述Sn與La之含量的合計,La之比例〔La/(La+Sn):原子比〕為0.001至0.5。
5.一種氧化物標靶,其為含有銦(In)、錫(Sn)與鑭(La)之氧化物的標靶,其特徵為,含有La2
Sn2
O7
及/或LaInO3
表示之氧化物。
6.如前項5所記載之氧化物標靶,其中相對於前述In、Sn與La之含量的合計,La之比例〔La/(La+Sn+In):原子比〕為0.001至0.5。
7.如前項1至6中任一項所記載之氧化物標靶,其中密度為6.5 g/cm3
以上。
8.如前項1至7中任一項所記載之氧化物標靶,其中體積電阻為1 Ω cm以下。
1.一種氧化物標靶,其為含有銦(In)、錫(Sn)與釓(Gd)之氧化物的標靶,其特徵為,含有以Gd2
Sn2
O7
及/或GdInO3
表示之氧化物。
2.如前項2所記載之氧化物標靶,其中相對於前述In、Sn與Gd之含量的合計,Gd之比例〔Gd/(Gd+Sn+In):原子比〕為0.001至0.5。
3.如前項1及2所記載之氧化物標靶,其中相對於In、Sn及Gd之含量的合計,Sn之比例〔Sn/(Gd+Sn+In):原子比〕,與Gd之比例〔Gd/(Gd+Sn+In):原子比〕符合下述關係式。
〔Sn/(Gd+Sn+In)〕>〔Gd/(Gd+Sn+In)〕
4.如前項1至3中任一項所記載之氧化物標靶,其中密度為6.5g/cm3
以上。
5.如前項1至4中任一項所記載之氧化物標靶,其中體積電阻為1 Ω cm以下。
1.一種氧化物標靶,其為含有銦(In)與釹(Nd)之氧化物的標靶,其特徵為,含有以NdInO3
表示之氧化物。
2.一種氧化物標靶,其為含有錫(Sn)與釹(Nd)之氧化物的標靶,其特徵為,含有以Nd2
Sn2
O7
表示之氧化物。
3.一種氧化物標靶,其為含有銦(In)、錫(Sn)與釹(Nd)之氧化物的標靶,其特徵為,含有以Nd2
Sn2
O7
及/或NdInO3
表示之氧化物。
4.如前項3所記載之氧化物標靶,其中相對於全陽離子金屬元素,Sn之含量〔Sn/(全陽離子金屬元素):原子比〕,較Nd之含量〔Nd/(全陽離子金屬元素):原子比〕為更多。
5.如前項1至4中任一項所記載之氧化物標靶,其中密度為6.5g/cm3
以上。
1.一種氧化物標靶,其為含有銦(In)與鐿(Yb)之氧化物的標靶,其特徵為,含有以YbInO3
表示之氧化物。
2.一種氧化物標靶,其為含有錫(Sn)與鐿(Yb)之氧化物的標靶,其特徵為,含有以Yb2
Sn2
O7
表示之氧化物。
3.一種氧化物標靶,其為含有銦(In)、錫(Sn)與鐿(Yb)之氧化物的標靶,其特徵為,含有以Yb2
Sn2
O7
表示之氧化物。
4.如前項3所記載之氧化物標靶,其中相對於全陽離子金屬元素,Sn之含量〔Sn/(全陽離子金屬元素):原子比〕,較Yb之含量〔Yb/(全陽離子金屬元素):原子比〕為更多。
5.如前項1至4中任一項所記載之氧化物標靶,其中密度為6.5g/cm3
以上。
1.一種氧化物標靶,其為含有銦(In)與鉺(Er)之氧化物的標靶,其特徵為,含有以ErInO3
表示之氧化物。
2.一種氧化物標靶,其為含有錫(Sn)與鉺(Er)之氧化物的標靶,其特徵為,含有以Er2
Sn2
O7
表示之氧化物。
3.一種氧化物標靶,其為含有銦(In)、錫(Sn)與鉺(Er)之氧化物的標靶,其特徵為,含有以Er2
Sn2
O7
表示之氧化物。
4.如前項3所記載之氧化物標靶,其中相對於全陽離子金屬元素,Sn之含量〔Sn/(全陽離子金屬元素):原子比〕,較Er之含量〔Er/(全陽離子金屬元素):原子比〕為更多。
5.如前項1至4中任一項所記載之氧化物標靶,其中密度為4.5g/cm3
以上。
1.一種氧化物標靶,其為含有銦(In)與鏑(Dy)之氧化物的標靶,其特徵為,含有以DyInO3
表示之氧化物。
2.一種氧化物標靶,其為含有錫(Sn)與鏑(Dy)之氧化物的標靶,其特徵為,含有以Dy2
Sn2
O7
表示之氧化物。
3.一種氧化物標靶,其為含有銦(In)、錫(Sn)與鏑(Dy)之氧化物的標靶,其特徵為,含有以Dy2
Sn2
O7
表示之氧化物。
4.如前項3所記載之氧化物標靶,其中相對於全陽離子金屬元素,Sn之含量〔Sn/(全陽離子金屬元素):原子比〕,較Dy之含量〔Dy/(全陽離子金屬元素):原子比〕為更多。
5.如前項1至4中任一項所記載之氧化物標靶,其中密度為6.5g/cm3
以上。
本發明之氧化物標靶因含有,含有鑭系元素之一定構造的氧化物,故可具有優良導電性,因此可為無異常放電之氧化物標靶。該氧化物標靶適用為濺射標靶、電子束用標靶或離子摩擦用標靶,可作為薄膜形成用原料。
本發明之氧化物標靶的特徵為,符合以下1至3要件。
1.其為含有銦(In)、與鑭(La)、釹(Nd)、鐿(Yb)、鉺(Er)及鏑(Dy)所形成之群(A群)所選出的元素(A)之氧化物的標靶,又含有以AInO3
表示之氧化物(標靶I)。
2.其為含有錫(Sn),與上述A群所選出之元素(A)的氧化物之標靶,又含有以A2
Sn2
O7
表示之氧化物(標靶II)。
3.其為含有銦(In)及錫(Sn),與鑭(La)、釓(Gd)、釹(Nd)、鐿(Yb)、鉺(Er)及鏑(Dy)所形成之群(B群)所選出的元素(B)之氧化物的標靶,又含有以B2
Sn2
O7
表示之氧化物(標靶III)。
下面將以構成A群或B群之各鑭系元素說明本發明。
本發明之氧化物標靶的第一態樣為,含有銦(In)及鑭(La)之氧化物的燒結體所形成之標靶,其特徵為,含有以LaInO3
表示之氧化物(標靶I)。
使用該標靶I時,比較單由In2
O3
及La2
O3
形成之標靶,可提高標靶之導電性且標靶表面不會黑化,又濺射時無異常放電可保有安定之濺射狀態。因此可安定得到具有同等於ITO膜之透光率的透明導電膜。
標靶I為含有以LaInO3
表示形態的氧化物之物,構成標靶之氧化物的較佳例示如下所述。
(a)LaInO3
(b)LaInO3
與In2
O3
之混合物(c)LaInO3
與La2
O3
之混合物
其中較佳為(b)之燒結體。又標靶中氧化物之構造可由X線衍射測定而得之圖表定論。後述之標靶II、III及其他含有鑭系元素之氧化物標靶也相同。
該標靶中,La與In合計中La所佔有之比例(原子比:La/(La+In))較佳為0.001至0.5,更佳為0.01至0.2,特佳為0.01至0.15。未達0.001時恐無法得到添加La原子之效果,超過0.5時將如單獨存在La2
O3
般會過度增加標靶之電阻值,而使濺射時產生異常放電等問題。又會降低標靶本身強度,而於製造標靶過程中產生因燒結步驟而破裂、變形之問題。
標靶中La與In之原子比可由,調整燒結前之原料中的銦化合物與鑭化合物之混合比而控制。推斷利用燒結前之混合比,可生成相當於化學量論比率之銦化合物與鑭化合物所形成的LaInO3
等鑭.銦化合物,且殘存之銦化合物會以結晶性物質或非晶質物質等存在。
標靶I之製造方法如,以含有銦原子之化合物與含有鑭原子之化合物為原料物質,將其混合物燒結之方法。
含有銦原子之化合物如,氧化銦、氫氧化銦等,較佳為氧化銦。
含有鑭原子之化合物如,氧化鑭、氫氧化鑭等,較佳為氧化鑭。
上述開始原料較佳以管狀製粉機等粉碎混合。如此可均勻混合原料,且可減小原料之粒徑。
原料之平均粒徑最大為3 μm以下,較佳為1 μm以下,更佳為0.8 μm以下。超過3 μm時,例如La2
O3
會直接以絕緣性粒子狀存在於標靶中,而成為異常放電之原因。LaInO3
的生成可以X線衍射確認。
對原料粉體成形為一定形狀之物進行焙燒。焙燒條件為1000至1600℃,較佳為1200至1500℃,更佳為1250至1450℃。未達1000℃時會降低La2
O3
之反應性,而無法生成LaInO3
。超過1600℃時會使In2
O3
昇華及熱分解而造成組成變化,又會使所生成之LaInO3
分解。
本發明之燒結體含有LaInO3
,該形態之氧化物可由上述燒結而形成。所生成之LaInO3
的粒徑可由EPMA製表測定。LaInO3
之粒徑為10 μm以下,較佳為5 μm以下。存在超過10 μm之LaInO3
粒子時,會因粒子周邊之導電性差而產生異常放電。10 μm以下時可抑制該異常放電,而安定進行濺射。
本發明之氧化物標靶的第二態樣為,由含有錫(Sn)與鑭(La)之氧化物的燒結體形成之標靶,其特徵為,含有以La2
Sn2
O7
表示之氧化物(標靶II)。
使用該標靶II時,比較單由SnO2
與La2
O3
形成之標靶,可使標靶表面不黑化且濺射中無異常放電,而保有安定之濺射狀態。
標靶II為含有以La2
Sn2
O7
表示形態的氧化物之物,構成標靶之氧化物的較佳例示如下所述。
(a)La2
Sn2O7
(b)La2
Sn2
O7
與SnO2
之混合物(c)La2
Sn2
O7
與La2
O3
之混合物
其中較佳為(b)之燒結體。
該標靶中,La與Sn合計中La所佔有之比例(原子比:La/(La+Sn))較佳為0.001至0.5,更佳為0.01至0.2,特佳為0.01至0.15。未達0.001時恐無法得到添加La之效果,超過0.5時會如單獨存在La2
O3
般因標靶中存在絕緣性粒子,而使濺射時產生異常放電等問題。
上述La與Sn之原子比可用,調整燒結前之錫化合物與鑭化合物的混合比而控制。推斷利用燒結前之混合比,可生成相當於化學量論比率之錫化合物與鑭化合物所形成的La2
Sn2
O7
之氧化物,且殘存之錫化合物會以結晶性物質或非晶質物質等存在。
標靶II之製造方法如,以含有錫原子之化合物與含有鑭原子之化合物為原料物質,將其混合物燒結之方法。
含有錫原子之化合物如,氧化錫(氧化亞錫、二氧化錫)、偏錫酸等,較佳為氧化錫(二氧化錫)。
上述開始原料較佳以管狀製粉機粉碎混合。如此可均勻混合原料,且可減小原料之粒徑。
原料之平均粒徑最大為3 μm以下,較佳為1 μm以下,更佳為0.8 μm以下。超過3 μm時,例如會使La2
O3
直接以絕緣性粒子狀存在於標靶中,而成為異常放電之原因。La2
Sn2
O7
的生成可由X線衍射確認。
對原料粉體成形為一定形狀之物進行燒結。焙燒條件為1000至1600℃,較佳為1200至1500℃,更佳為1250至1450℃。未達1000℃時會降低La2
O3
之反應性,而無法生成La2
Sn2
O7
。超過1600℃時會使La2
O3
昇華及熱分解而造成組成變化,又會使所生成之La2
Sn2
O7
分解。
本發明之燒結體含有La2
Sn2
O7
,又該形態之氧化物可由上述燒結而形成。所生成之La2
Sn2
O7
的粒徑可由EPMA製表測定。La2
Sn2
O7
之粒徑為10 μm以下,較佳為5 μm以下。存在超過10 μm之La2
Sn2
O7
粒子時,會因粒子周邊之導電性差而產生異常放電。10 μm以下時可抑制該異常放電,而安定進行濺射。
本發明之氧化物標靶的第三態樣為,由含有銦(In)、錫(Sn)與鑭(La)之氧化物的燒結體形成之標靶,其特徵為,含有以La2
Sn2
O7
及/或LaInO3
表示之氧化物(標靶III)。
使用該標靶III時,比較單由In2
O3
、SnO3
與La2
O3
形成之標靶,可提高標靶之導電性且標靶表面不黑化,又有濺射中無異常放電可保有安定的濺射狀態。
標靶III為含有以La2
Sn2
O7
及/或LaInO3
表示形態的氧化物之物,構成標靶之氧化物的較佳例示如下所述。
(a)La2
Sn2
O7
與In2
O3
之混合物(b)La2
Sn2
O7
與In2
O3
與SnO2
之混合物(c)La2
Sn2
O7
與LaInO3
與In2
O3
之混合物(d)La2
Sn2
O7
與LaInO3
與SnO2
之混合物
其中較佳為,由(a)、(b)或(c)形成之燒結體。
該標靶中,La之原子比(La/(La+In+Sn))較佳為0.001至0.5,更佳為0.01至0.3,特佳為0.01至0.25。未達0.001時恐無法得到添加La之效果,超過0.5時會如單獨存在La2
O3
般過度減少標靶之強度,而因濺射時之熱應力產生破裂。又會降低標靶本身之強度,而於標靶製造過程中產生破裂等問題。
又,標靶中La與Sn之含量比(原子比)較佳為,符合下述關係式。
La/(La+In+Sn=全陽離子金屬元素)<Sn/(La+In+Sn)
其因為,La易與Sn反應而易生成La2
Sn2
O7
。即,存在比Sn更多La時,La可幾乎消費全部Sn,而主要為生成LaInO3
。結果會減少對In2
O3
之Sn摻雜量,而提升標靶之體積電阻。
另外符合上述式般La之含量較Sn之含量為少時Sn可消費La,而過剩之Sn會摻雜於In2
O3
中。因此可減少標靶之電阻值,而保有安定之濺射狀態。
又,Sn之含量〔原子比:Sn/(La+In+Sn)〕較佳為符合上述關係,更佳為0.03至0.45,特佳為0.05至0.3。
上述La、In與Sn之原子比可由,調整燒結前之銦化合物與錫化合物與鑭化合物之混合比而得。推斷利用燒結前之混合比,可生成相當於化學量論比率之錫化合物與鑭化合物所形成的La2
Sn2
O7
化合物,及銦化合物與鑭化合物所形成的LaInO3
化合物,且殘存之銦化合物與錫化合物會以結晶性物質或非晶質物質等存在。
標靶III之製造方法如,以含有銦原子之化合物、含有錫原子之化合物與含有鑭原子之化合物為原料物質,將其混合物燒結之方法。
含有銦原子之化合物,含有錫原子之化合物與含有鑭原子之化合物的具體例可同上述標靶I或II。
對原料粉體成形為一定形狀之物進行焙燒。焙燒條件為1000至1600℃,較佳為1200至1500℃,更佳為1250至1450℃。未達1000℃時會降低La2
O3
之反應性,而無法生成La2
Sn2
O7
及LaInO3
。超過1600℃時會使In2
O3
昇華及熱分解而造成組成變化,又會使所生成之La2
Sn2
O7
、LaInO3
分解。
本發明之燒結體含有La2
Sn2
O7
及/或LaInO3
,又該形態之氧化物可由燒結反應(熱反應)形成。
本發明之構成標靶的燒結體可減少濺射時黑化,以提高導電性。具體上可使燒結體之體積電阻為1 Ω cm以下。又可為0.1 Ω cm以下。本發明特別是可利用La/(La+Sn+In)<Sn/(La+Sn+In)之組成減少體積電阻。
本發明之氧化物標靶為,含有銦(In)、錫(Sn)及釓(Gd)之氧化物的燒結體所形成之標靶,其特徵為,含有以Gd2
Sn2
O7
及/或GdInO3
表示之氧化物(標靶III)。使用該標靶時,比較單由In2
O3
、SnO2
與Gd2
O3
形成之標靶,可提高標靶之導電性且標靶表面不會黑化,又濺射時無異常放電可保有安定的濺射狀態。
本發明之標靶為含有以Gd2
Sn2
O7
及/或GdInO3
表示形態的氧化物之物,構成標靶之氧化物的較佳例示如下所述。
(a)Gd2
Sn2
O7
與In2
O3
之混合物(b)Gd2
Sn2
O7
與In2
O3
與SnO2
之混合物(c)Gd2
Sn2
O7
與GdInO3
與In2
O3
之混合物(d)Gd2
Sn2
O7
與GdInO3
與SnO2
之混合物
其中較佳為,由(a)、(b)或(c)形成之燒結體。
該標靶中,Gd之原子比(Gd/(Gd+In+Sn))較佳為0.001至0.5,更佳為0.01至0.3,特佳為0.01至0.25。未達0.001時恐無法得到添加Gd之效果,超過0.5時會如單獨存在Gd2
O3
般過度減少標靶之強度,而因濺射時之熱應力產生破裂。又會降低標靶本身之強度,而於標靶製造過程中產生破裂等問題。
又,標靶中Gd與Sn之含量比(原子比)較佳為符合下述關係式。
Sn/(Gd+In+Sn=全陽離子金屬元素)<Gd/(Gd+In+Sn)
其因為,Gd易與Sn反應而易生成Gd2
Sn2
O7
。即,存在比Sn更多Gd時可利用Gd幾乎全部消費Sn,而主要生成GdInO3
。結果可減少對In2
O3
之Sn摻雜量,而提升標靶之體積電阻。
另外符合上述式般Gd之含量較Sn之含量為少時,可利用Gd消費Sn,而過剩之Sn會摻雜於In2
O3
中。因此可減少標靶之電阻值,而保有安定之濺射狀態。
又,Sn之含量〔原子比:Sn/(Gd+In+Sn)〕較佳為符合上述關係,且為0.03至0.45,特佳為0.05至0.4。
上述之Gd、In及Sn的原子比可由,調整燒結前之銦化合物與錫化合物與釓化合物的混合比而得。推斷利用燒結前之混合比,可生成相當於化學量論比率之錫化合物與釓化合物所形成的Gd2
Sn2
O7
化合物,及銦化合物與釓化合物所形成之GdInO3
化合物,且殘存之銦化合物與錫化合物會以結晶性物質或非晶質物質等存在。
標靶之製造方法如,以含有銦原子之化合物、含有錫原子之化合物與含有釓原子之化合物為原料物質,將其混合物燒結之方法。
含有銦原子之化合物如,氧化銦、氫氧化銦等,較佳為氧化銦。
含有釓原子之化合物如,氧化釓、氫氧化釓等,較佳為氧化釓。
含有錫原子之化合物如,氧化錫(氧化亞錫、二氧化錫)、偏錫酸等,較佳為氧化錫(二氧化錫)。
上述開始原料較佳以管狀製粉機等粉碎混合。如此可均勻混合原料,又可減小原料之粒徑。
原料之平均粒徑最大值為3 μm以下,較佳為1 μm以下,更佳為0.8 μm,超過3 μm時,例如Gd2
O3
會直接以絕緣性粒子狀存在於標靶中,而成為異常放電之原因。Gd2
Sn2
O7
的生成可由X線衍射確認。
對原料粉體成形為一定形狀之物進行焙燒。焙燒條件為1000至1600℃,較佳為1200至1500℃,更佳為1250至1450℃。未達1000℃時會降低Gd2
O3
之反應性,而無法生成Gd2
Sn2
O7
及GdInO3
。超過1600℃時會使In2
O3
昇華及熱分解而造成組成變化,又會使所生成之Gd2
Sn2
O7
、GdInO3
分解。
本發明之燒結體含有Gd2
Sn2
O7
及/或GdInO3
,又該形態之氧化物可由燒結反應(熱反應)形成。
本發明之構成標靶的燒結體可減少濺射時黑化,以提高導電性。具體上可使燒結體之體積電阻為1 Ω cm以下。又可為0.1 Ω cm以下。本發明特別是可利用Gd/(Gd+Sn+In)<Sn/(Gd+Sn+In)之組成減少體積電阻。
本發明之氧化物標靶的第一態樣為,由含有銦(In)與釹(Nd)之氧化物的燒結體形成之標靶,其特徵為,含有以NdInO3
表示之氧化物(標靶I)。
使用該標靶I時,比較單由In2
O3
及Nd2
O3
形成之標靶,可提高標靶之導電性且標靶表面不會黑化,又濺射中無異常放電可保有安定的濺射狀態。因此可安定得到具有同等於ITO膜之透光率的透明導電膜,及具有同等於氧化銦、氧化鋅所形成之氧化物半導體膜的透光性之氧化物半導體膜。
標靶I為,含有以NdInO3
表示形態的氧化物之物,構成標靶之燒結體的較佳例示如下所述。
(a)NdInO3
(b)NdInO3
與In2
O3
之混合物(c)NdInO3
與Nd2
O3
之混合物
其中較佳為(b)之燒結體。
該標靶中對Nd與In合計Nd所佔有之比例(原子比:Nd/(Nd+In))較佳為0.001至0.5,更佳為0.01至0.2,特佳為0.01至0.15。未達0.001時恐無法得到添加Nd原子之效果,超過0.5時會如單獨存在Nd2
O3
般,使Nd2
O3
以粒狀絕緣物存在於標靶中般過度增加電阻值,而使濺射時產生異常放電等問題。又會降低標靶本身之強度,而使標靶製造過程中因燒結步驟而產生破裂、變形之問題。
標靶中Nd與In之原子比可由,調製燒結前之原料用的銦化合物與釹化合物的混合比而控制。推斷利用燒結前之混合比,可生成相當於化學量論比率之銦化合物與釹化合物所形成的NdInO3
等釹.銦化合物,且殘存之銦化合物會以結晶性物質或非晶質物質等存在。
標靶I之製造方法如,以含有銦原子之化合物與含有釹原子之化合物為原料物質,將其混合物燒結之方法。
含有銦原子之化合物如,氧化銦、氫氧化銦等,較佳為氧化銦。
含有釹原子之化合物如,氧化釹、碳酸釹、氯化釹、硝酸釹、硫酸釹等,較佳為氧化釹。
上述開始原料較佳以管狀製粉機等粉碎混合。如此可均勻混合原料,又可減小原料之粒徑。
原料之平均粒徑最大值為3 μm以下,較佳為1 μm以下,更佳為0.8 μm以下。超過3 μm時,例如Nd2
O3
會直接以絕緣性粒子狀存在於標靶中,而成為異常放電原因。NdInO3
的生成可由X線衍射確認。
對原料粉體成形為一定形狀之物進行焙燒。焙燒條件為1000至1600℃,較佳為1200至1500℃,更佳為1250至1450℃。未達1000℃時會降低Nd2
O3
之反應性,而無法生成NdInO3
。超過1600℃時會使In2
O3
昇華及熱分解而造成組成變化,又會使所生成之NdInO3
分解。
本發明之燒結體含有NdInO3
,該形態之氧化物可由上述燒結而形成。所生成之NdInO3
的粒徑可由EPMA製圖測定。NdInO3
之粒徑可為10 μm以下,較佳為5 μm以下。存在超過10 μm之NdInO3
粒子時,會因粒子周邊之導電性差而產生異常放電。10 μm以下時可抑制該異常放電,而安定進行濺射。
本發明之氧化物標靶的第二態樣為,由含有錫(Sn)及釹(Nd)之氧化物的燒結體形成之標靶,其特徵為,含有以Nd2
Sn2
O7
表示之氧化物(標靶II)。
使用該標靶II時,比較單由SnO2
及Nd2
O3
形成之標靶,濺射中將無異常放電且標靶表面不會黑化可保有安定的濺射狀態。
標靶II為含有以Nd2
Sn2
O7
表示形態的氧化物之物,構成標靶之燒結體的較佳例示如下所述。
(a)Nd2
Sn2
O7
(b)Nd2
Sn2
O7
與SnO2
之混合物(c)Nd2
Sn2
O7
與Nd2
O3
之混合物(d)Nd2
Sn2
O7
與SnO2
與Nd2
O3
之混合物
其中較佳為,由(b)之燒結體。
該標靶中對Nd與Sn合計Nd所佔有之比例(原子比:Nd/(Nd+Sn))較佳為0.001至0.5,更佳為0.01至0.2,特佳為0.01至0.15。未達0.001時恐無法得到添加Nd之效果,超過0.5時會如單獨存在Nd2
O3
般過度增加標靶之電阻值,而使濺射時產生異常放電等問題。又此時採用RF濺射法時可抑制異常放電。
上述Nd與Sn之原子比可由,調整燒結前之錫化合物與釹化合物的混合比而控制。推斷利用燒結前之混合比,可生成相當於化學量論比率之錫化合物與釹化合物所形成的Nd2
Sn2
O7
之氧化物,且殘存之錫化合物會以結晶性物質或非晶質物質等存在。
標靶II之製造方法如,以含有錫原子之化合物與含有釹原子之化合物為原料物質,將其混合物燒結之方法。
含有錫原子之化合物如,氧化錫(氧化亞錫、二氧化錫)、偏錫酸等,較佳為氧化錫(二氧化錫)。
含有釹原子之化合物同上述標靶I。
上述開始原料較佳以管狀製粉機等粉碎混合。如此可均勻混合原料,又可減小原料之粒徑。
原料之平均粒徑最大為3 μm以下,較佳為1 μm以下,更佳為0.8 μm以下。超過3 μm時,例如Nd2
O3
會直接以絕緣性粒子狀存在於標靶中,而成為異常放電之原因。Nd2
Sn2
O7
的生成可由X線衍射確認。
對原料粉體成形為一定形狀之物進行焙燒。焙燒條件為1000至1600℃,較佳為1200至1500℃,更佳為1250至1450℃。未達1000℃時會降低Nd2
O3
之反應性,而無法生成Nd2
Sn2
O7
。超過1600℃時會使Nd2
O3
昇華及熱分解而造成組成變化,又會使所生成之Nd2
Sn2
O7
分解。
本發明之燒結體含有Nd2
Sn2
O7
,又該形態之氧化物可由上述燒結而形成。所生成之Nd2
Sn2
O7
的粒徑可由EPMA製圖測定。Nd2
Sn2
O7
之粒徑可為10 μm以下,較佳為5 μm以下。存在超過10 μm之Nd2
Sn2
O7
粒子時,會因粒子周邊之導電性差而產生異常放電。10 μm以下時可抑制該異常放電,而安定進行濺射。
本發明之氧化物標靶的第三態樣為,由含有銦(In)、錫(Sn)與釹(Nd)之氧化物的燒結體形成之標靶,其特徵為,含有以Nd2
Sn2
O7
及/或NdInO3
表示之氧化物(標靶III)。
使用該標靶III時,比較單由In2
O3
、SnO2
及Nd2
O3
形成之標靶,可提高導電性且濺射中無異常放電,又標靶表面不會黑化可保有安定之濺射狀態。
標靶III為含有以Nd2
Sn2
O7
及/或NdInO3
表示形態的氧化物之物,構成標靶之燒結體的較佳例示如下所述。
(a)Nd2
Sn2
O7
與In2
O2
之混合物(b)Nd2
Sn2
O7
與In2
O3
與SnO2
之混合物(c)Nd2
Sn2
O7
與NdInO3
與In2
O3
之混合物(d)Nd2
Sn2
O7
與NdInO3
與SnO2
之混合物
其中較佳為,由(a)、(b)或(c)形成之燒結體,更佳為(a)所形成之燒結體。
該標靶中,Nd之原子比(Nd/(Nd+In+Sn))較佳為0.001至0.5,更佳為0.01至0.2,特佳為0.01至0.15。未達0.001時恐無法得到添加Nd之效果,超過0.5時會如單獨存在Nd2
O3
般過度增加標靶之電阻值,而使濺射時產生異常放電等問題。又會降低標靶本身之強度,而使濺射時產生標靶破裂等之問題。
又,對全陽離子金屬元素之Sn的含量〔Sn/(全陽離子金屬):原子比〕較佳為,比對全陽離子金屬元素之Nd的含量〔Nd/(全陽離子金屬):原子比〕為更多。即,較佳為符合下述關係式。
Nd/(全陽離子金屬元素)<Sn/(全陽離子金屬元素)
其因為,Nd與Sn易反應而易生成Nd2
Sn2
O7
。即存在較Sn更多之Nd時,可利用Nd幾乎全部消費Sn,而主要生成NdInO3
。結果可減少對In2
O3
之Sn摻雜量,而提升標靶之體積電阻。
又,符合上述式般Nd之含量較Sn之含量為少時,可利用Sn消費Nd,而過剩之Sn會摻雜於In2
O3
中。因此可減小標靶之電阻值,而保有安定之濺射狀態。
另外Sn之含量〔原子比:Sn/(Nd+In+Sn)〕較佳為符合上述關係且為0.03至0.45,特佳為0.05至0.3。
上述之Nd、In及Sn之原子比可由,調整燒結前之銦化合物與錫化合物與釹化合物之混合比而得。推斷利用燒結前之混合比,可生成相當於化學量論比率之錫化合物與釹化合物所形成的Nd2
Sn2
O7
等釹.錫化合物,及銦化合物與釹化合物所形成的NdInO3
化合物,且殘存之銦化合物與錫化合物會以結晶性物質或非晶質物質等存在。
標靶III之製造方法如,以含有銦原子之化合物、含有錫原子之化合物及含有釹原子之化合物為原料物質,將其混合物燒結之方法。
含有銦原子之化合物,含有錫原子之化合物與含有釹原子之化合物的具體例可同上述標靶I或II。
對原料粉體成形為一定形狀之物進行焙燒。焙燒條件為1000至1600℃,較佳為1200至1500℃,更佳為1250至1450℃。未達1000℃時會降低Nd2
O3
之反應性,而無法生成Nd2
Sn2
O7
及NdInO3
。超過1600℃時會使In2
O3
昇華及熱分解而造成組成變化,又會使所生成之Nd2
Sn2
O7
、NdInO3
分解。
本發明之燒結體為含有Nd2
Sn2
O7
及/或NdInO3
,又該形態之氧化物可由燒結反應(熱反應)形成。
本發明之構成標靶的燒結體具有較高導電性。特別是上述標靶I及標靶III具有高導電性。具體上標靶I及標靶III之體積電阻可為5 Ω cm以下。又可為1 Ω cm以下。本發明中特別是可利用Nd/(Nd+Sn+In)<Sn/(Nd+Sn+In)之組成減少體積電阻。
本發明之氧化物標靶的第一態樣為,由含有銦(In)與鐿(Yb)之氧化物的燒結體形成之標靶,其特徵為,含有以YbInO3
表示之氧化物(標靶I)。
使用該標靶I時,比較單由In2
O3
及Yb2
O3
形成之標靶,可提高標靶之導電性且標靶表面不會黑化,又濺射中無異常放電可保有安定之濺射狀態。因此可安定得到具有同等於ITO膜之透光率的透明導電膜,及具有同等於氧化銦、氧化鋅所形成之氧化物半導體膜的透光性之氧化物半導體膜。
標靶I為,含有以YbInO3
表示形態的氧化物之物,構成標靶之燒結體的較佳例示如下所述。
(a)YbInO3
(b)YbInO3
與In2
O3
之混合物(c)YbInO3
與Yb2
O3
之混合物
其中較佳為(a)、(b)之燒結體。此時不會單獨存在Yb2
O3
,故可抑制濺射中之異常放電。但(c)會如單獨存在Yb2
O3
般產生異常放電。
該標靶中對Yb與In合計Yb所佔有之比例(原子比:Yb/(Yb+In))較佳為0.001至0.5,更佳為0.01至0.2,特佳為0.01至0.15。未達0.001時恐無添加Yb原子之效果,超過0.5時會如單獨存在Yb2
O3
般,Yb2
O3
以絕緣性粒子狀存在於標靶中般過度增加標靶之電阻值,而使濺射時產生異常放電等問題。又會降低標靶本身之強度,而於標靶製造過程中因燒結步驟造成破裂、變形之問題。
標靶中Yb與In之原子比可由,調整燒結前之原料銦化合物與鐿化合物的混合比而控制。推斷利用燒結前之混合比,可生成相當於化學量論比率之銦化合物與鐿化合物所形成的YbInO3
等鐿.銦化合物,且殘存之銦化合物會以結晶性物質或非晶質物質等存在。
標靶I之製造方法如,以含有銦原子之化合物與含有鐿原子之化合物為原料物質,將其混合物燒結之方法。
含有銦原子之化合物如,氧化銦、氫氧化銦等,較佳為氧化銦。
含有鐿原子之化合物如,氧化鐿、硝酸鐿等,較佳為氧化鐿。
上述開始原料較佳以管狀製粉機等粉碎混合。如此可均勻混合原料,又可減小原料之粒徑。
原料之平均粒徑為3 μm以下,較佳為1 μm以下,更佳為0.8 μm以下。超過3 μm時,例如Yb2
O3
會直接以絕緣性粒子狀存在於標靶中,而成為異常放電之原因。YbInO2
的生成可由X線衍射確認。
對原料粉體成形為一定形狀之物進行焙燒。焙燒條件為1000至1600℃,較佳為1200至1500℃,更佳為1250至1450℃。未達1000℃時會降低Yb2
O3
之反應性,而無法生成YbInO3
。超過1600℃時會使In2
O3
昇華及熱分解而造成組成變化,又會使所生成之YbInO3
分解。
本發明之燒結體含有YbInO3
,該形態之氧化物可由上述燒結形成。所生成之YbInO3
的粒徑可由EPMA製圖測定。YbInO3
之粒徑可為10 μm以下,較佳為5 μm以下。存在超過10 μm之YbInO3
粒子時,會因粒子周邊之導電性差而產生異常放電。10 μm以下時可抑制該異常放電,而安定進行濺射。
本發明之氧化物標靶的第二態樣為,由含有錫(Sn)及鐿(Yb)之氧化物的燒結體形成之標靶,其特徵為,含有以Yb2
Sn2
O7
表示之氧化物(標靶II)。
使用該標靶II時,比較單由SnO2
及Yb2
O3
形成之標靶,可使標靶表面不會黑化且濺射中無異常放電而保有安定之濺射狀態。
標靶II為含有以Yb2
Sn2
O7
表示形態的氧化物之物,構成標靶之燒結體的較佳例示如下所述。
(a)Yb2
Sn2
O7
(b)Yb2
Sn2
O7
與SnO2
之混合物(c)Yb2
Sn2
O7
與Yb2
O3
之混合物(d)Yb2
Sn2
O7
與SnO2
與Yb2
O3
之混合物
其中較佳為(b)之燒結體。
該標靶中對Yb與Sn合計Yb所佔有之比例(原子比:Yb/(Yb+Sn))較佳為0.001至0.5,更佳為0.01至0.2,特佳為0.01至0.15。未達0.001時恐無法得到添加Yb之效果,超過0.5時會如單獨存在Yb2
O3
般過度增加標靶之電阻值,而使濺射時產生異常放電等問題。
上述Yb與Sn之原子比可由,調整燒結前之錫化合物與鐿化合物的混合比而控制。推斷利用燒結前之混合比,可生成相當於化學量論比率之錫化合物與鐿化合物所形成之Yb2
Sn2
O7
等鐿.錫之氧化物,且殘存之錫化合物會以結晶性物質或非晶質物質等存在。
標靶II之製造方法如,以含有錫原子之化合物與含有鐿原子之化合物為原料物質,將其混合物燒結之方法。
含有錫原子之化合物如,氧化錫(氧化亞錫、二氧化錫)、偏錫酸等,較佳為氧化錫(二氧化錫)。
含有鐿原子之化合物同上述標靶I。
上述開始原料較佳以管狀製粉機粉碎混合。如此可均勻混合原料,且可減小原料之粒徑。
原料之粒徑為3 μm以下,較佳為1 μm以下,更佳為0.8 μm以下。超過3 μm時,例如Yb2
O3
會直接以絕緣性粒子形態存在於標靶中,而成為異常放電之原因。Yb2
Sn2
O7
的生成可由X線衍射確認。
對原料粉體成形為一定形狀之物進行焙燒。焙燒條件為1000至1600℃,較佳為1200至1500℃,更佳為1250至1450℃。未達1000℃時會降低Yb2
O3
之反應性,而無法生成Yb2
Sn2
O7
。超過1600℃時會使Yb2
O3
昇華及熱分解而造成組成變化,又會使所生成之Yb2
Sn2
O7
分解。
本發明之燒結體含有Yb2
Sn2
O7
,該形態之氧化物可由上述燒結而形成。所生成之Yb2
Sn2
O7
的粒徑可由EPMA製表測定。Yb2
Sn2
O7
之粒徑可為10 μm以下,較佳為5 μm以下。存在超過10 μm之Yb2
Sn2
O7
粒子時,會因粒子周邊之導電性差而產生異常放電。10 μm以下時可抑制異常放電,而安定進行濺射。
本發明之氧化物標靶的第三態樣為,由含有銦(In)、錫(Sn)與鐿(Yb)之氧化物的燒結體形成之標靶,其特徵為,含有以Yb2
Sn2
O7
表示之氧化物(標靶III)。
使用該標靶III時,比較單由In2
O3
、SnO2
及Yb2
O3
形成之標靶,可提高標靶之導電性且濺射中無異常放電,又標靶表面不會黑化可保有安定之濺射狀態。
標靶III為含有以Yb2
Sn2
O7
表示形態的氧化物之物,構成標靶之燒結體的較佳例示如下所述。
(a)Yb2
Sn2
O7
與In2
O2
之混合物(b)Yb2
Sn2
O7
與In2
O3
與SnO2
之混合物(c)Yb2
Sn2
O7
與YbInO3
與In2
O3
之混合物(d)Yb2
Sn2
O7
與YbInO3
與SnO2
之混合物
其中較佳為,由(a)或(b)形成之燒結體。
該標靶中,Yb之原子比(Yb/(Yb+In+Sn))較佳為0.001至0.5,更佳為0.01至0.2,特佳為0.01至0.15。未達0.001時恐無法得到添加Yb之效果,超過0.5時會如單獨存在Yb2
O3
般過度增加標靶之電阻值,而使濺射時產生異常放電等問題。又會降低標靶本身之強度,而使濺射時產生標靶破裂等問題。
又,對全陽離子金屬元素之Sn的含量〔Sn/(全陽離子金屬):原子比〕較佳為,比對全陽離子金屬元素之Yb的含量〔Yb/(全陽離子金屬):原子比〕為更多。即,較佳為符合下述關係式。
Yb/(全陽離子金屬元素)<Sn/(全陽離子金屬元素)
其因為,Yb易與Sn反應而易生成Yb2
Sn2
O7
。即,存在較Sn更多之Yb時,可利用Yb幾乎全部消費Sn,而主要生成YbInO3
。結果可減少對In2
O3
之Sn摻雜量,而提升標靶之體積電阻。
另外符合上述式般Yb之含量較Sn之含量為少時,可利用Sn消費Yb,而過剩之Sn會摻雜於In2
O3
中。而減少標靶之電阻值,故可保有安定之濺射狀態。
又,Sn之含量〔原子比:Sn/(Yb+In+Sn)〕較佳為符合上述關係且為0.03至0.45,特佳為0.05至0.3。
上述之Yb、In及Sn之原子比可由,調整燒結前之銦化合物與錫化合物與鐿化合物的混合比而得。推斷利用燒結前之混合比,可生成相當於化學量論比率之銦化合物與鐿化合物所形成的Yb2
Sn2
O7
等鐿.銦化合物,且殘存之銦化合物與錫化合物會以結晶性物質或非晶質物質等存在。
標靶III之製造方法如,以含有銦原子之化合物、含有錫原子之化合物及含有鐿原子之化合物為原料物質,將其混合物燒結之方法。
含有銦原子之化合物,含有錫原子之化合物及含有鐿原子之化合物的具體例同上述標靶I或II。
對原料粉體成形為一定形狀之物進行焙燒。焙燒條件為1000至1600℃,較佳為1200至1500℃,更佳為1250至1450℃。未達1000℃時會降低Yb2
O3
之反應性,而無法生成Yb2
Sn2
O7
。超過1600℃時會使In2
O3
昇華及熱分解而造成組成變化,又會使所生成之Yb2
Sn2
O7
分解。
本發明之燒結體含有Yb2
Sn2
O7
,該形態之氧化物可由燒結反應(熱反應)形成。
所生成之Yb2
Sn2
O7
的粒徑可由EPMA製圖測定。Yb2
Sn2
O7
之粒徑可為10 μm以下,較佳為5 μm以下。存在超過10 μm之Yb2
Sn2
O7
粒子時,會因粒子周邊之導電性差而產生異常放電。10 μm以下時可抑制異常放電,而安定進行濺射。
本發明之構成標靶的燒結體具有較高導電性。具體上體積電阻可為5 Ω cm以下。又可為1 Ω cm以下。本發明中特別是可利用Yb/(Yb+Sn+In)<Sn/(Yb+Sn+In)之組成減少體積電阻。
又,為了減少異常放電等問題,體積電阻較佳為未達2M Ω cm。
本發明之氧化物標靶的第一態樣為,由含有銦(In)與鉺(Er)之氧化物的燒結體形成之標靶,其特徵為,含有以ErInO3
表示之氧化物(標靶I)。
使用該標靶I時,比較單由In2
O3
及Er2
O3
形成之標靶,可提高標靶之導電性且標靶表面不會黑化,又濺射中無異常放電可保有安定之濺射狀態。因此可安定得到具有同等於ITO膜之透光率的透明導電膜,及具有同等於氧化銦、氧化鋅所形成之氧化物半導體膜的透光性之氧化物半導體膜。
標靶I為,含有以ErInO3
表示形態的氧化物之物,構成標靶之燒結體的較佳例示如下所述。
(a)ErInO3
(b)ErInO3
與In2
O3
之混合物(c)ErInO3
與Er2
O3
之混合物
其中較佳為(a)、(b)之燒結體。此時不會單獨存在Er2
O3
,故可抑制濺射中異常放電。但(c)會如單獨存在Er2
O3
般產生異常放電。
該標靶中對Er與In合計Er所佔有之比例(原子比:Er/(Er+In))較佳為0.001至0.5,更佳為0.01至0.2,特佳為0.01至0.15。未達0.001時恐無添加Er原子之效果,超過0.5時會如單獨存在Er2
O3
般,使Er2
O3
以絕緣物粒子狀存在標靶中而過度增加標靶之電阻值,而使濺射時產生異常放電等問題。又會降低標靶本身之強度,而於標靶製造過程中因燒結步驟造成破裂、變形之問題。
標靶中Er與In之原子比可由,調整燒結前之原料銦化合物與鉺化合物的混合比而控制。推斷利用燒結前之混合比,可生成相當於化學量論比率之銦化合物與鉺化合物所形成的ErInO3
等銦.鉺化合物,且殘存之銦化合物會以結晶性物質或非晶質物質等存在。
標靶I之製造方法如,以含有銦原子之化合物與含有鉺原子之化合物為原料物質,將其混合物燒結之方法。
含有銦原子之化合物如,氧化銦、氫氧化銦等,較佳為氧化銦。
含有鉺原子之化合物如,氧化鉺、草酸鉺、硝酸鉺等,較佳為氧化鉺。
上述開始原料較佳以管狀製粉機粉碎混合。如此可均勻混合原料,又可減小原料之粒徑。
原料之平均粒徑為3 μm以下,較佳為1 μm以下,更佳為0.8 μm以下。超過3 μm時,例如Er2
O3
會直接以絕緣性粒子狀存在於標靶中,而成為異常放電之原因。ErInO3
的生成可由X線衍射確認。
對原料粉體成形為一定形狀之物進行焙燒。焙燒條件為1000至1600℃,較佳為1200至1500℃,更佳為1250至1450℃。未達1000℃時會降低Er2
O3
之反應性,而無法生成ErInO3
。超過1600℃時會使In2
O3
昇華及熱分解而造成組成變化,又會使所生成之ErInO3
分解。
本發明之燒結體含有ErInO3
,該形態之氧化物可由上述燒結形成。所生成之ErInO3
的粒徑可由EPMA製圖測定。ErInO3
之粒徑可為10 μm以下,較佳為5 μm以下。存在超過10 μm之ErInO3
粒子時,會因粒子周邊之導電性差而產生異常放電。10 μm以下時可抑制該異常放電,而安定進行濺射。
本發明之氧化物標靶的第二態樣為,由含有錫(Sn)及鉺(Er)之氧化物的燒結體形成之標靶,其特徵為,含有以Er2
Sn2
O7
表示之氧化物(標靶II)。
使用該標靶II時,比較單由SnO2
及Er2
O3
形成之標靶,可使標靶表面不會黑化且濺射中無異常放電,而保有安定之濺射狀態。
標靶II為含有以Er2
Sn2
O7
表示形態的氧化物之物,構成標靶之燒結體的較佳例示如下所述。
(a)Er2
Sn2
O7
(b)Er2
Sn2
O7
與SnO2
之混合物(c)Er2
Sn2
O7
與Er2
O3
之混合物(d)Er2
Sn2
O7
與SnO2
與Er2
O3
之混合物
其中較佳為(a)、(b)之燒結體。
該標靶中對Er與Sn合計Er所佔有之比例(原子比:Er/(Er+Sn))較佳為0.001至0.5,更佳為0.01至0.2,特佳為0.01至0.15。未達0.001時恐無法得到添加Er之效果,超過0.5時會如單獨存在Er2
O3
般過度減增加標靶之電阻值,而使濺射時產生異常放電等之問題。
上述之Er與Sn的原子比可由,調整燒結前之錫化合物與鉺化合物的混合比而控制。推斷利用燒結前之混合比,可生成相當於化學量論比率之錫化合物與鉺化合物所形成的Er2
Sn2
O7
等鉺.錫之氧化物,且殘存之錫化合物會以結晶性物質或非晶質物質等存在。
標靶II之製造方法如,以含有錫原子之化合物與含有鉺原子之化合物為原料物質,將其混合物燒結之方法。
含有錫原子之化合物如,氧化錫(氧化亞錫、二氧化錫)、偏錫酸等,較佳為氧化錫(二氧化錫)。
含有鉺原子之化合物同上述標靶I。
上述開始原料較佳以管狀製粉機等粉碎混合。如此可均勻混合原料,且可減小原料之粒徑。
原料之平均粒徑為3 μm以下,較佳為1 μm以下,更佳為0.8 μm以下。超過3 μm時,例如Er2
O3
會直接以絕緣性粒子狀存在於標靶中,而成為異常放電之原因。Er2
Sn2
O7
的生成可由X線衍射確認。
對原料粉體成形為一定形狀之物進行焙燒。焙燒條件為1000至1600℃,較佳為1200至1500℃,更佳為1250至1450℃。未達1000℃時會降低Er2
O3
之反應性,而無法生成Er2
Sn2
O7
。超過1600℃時會使Er2
O3
昇華及熱分解而造成組成變化,又會使所生成之Er2
Sn2
O7
分解。
本發明之燒結體含有Er2
Sn2
O7
,該形態之氧化物可由上述燒結而形成。所生成之Er2
Sn2
O7
的粒徑可由EPMA製圖測定。Er2
Sn2
O7
之粒徑為10 μm以下,較佳為5 μm以下。存在超過10 μm之Er2
Sn2
O7
粒子時,會因粒子周邊之導電性差而產生異常放電。10 μm以下時可抑制異常放電,而安定進行濺射。
本發明之氧化物標靶的第三態樣為,由含有銦(In)、錫(Sn)及鉺(Er)之氧化物的燒結體形成之標靶,其特徵為,含有以Er2
Sn2
O7
表示之氧化物(標靶III)。
使用該標靶III時,比較單由In2
O3
、SnO2
及Er2
O3
形成之標靶,可使標靶之導電性且濺射中無異常放電,又標靶表面不會黑化可保有安定之濺射狀態。
標靶III為,含有以Er2
Sn2
O7
表示形態的氧化物之物,構成該標靶之燒結體的較佳例示如下所述。
(a)Er2
Sn2
O7
與In2
O2
之混合物(b)Er2
Sn2
O7
與In2
O3
與SnO2
之混合物(c)Er2
Sn2
O7
與ErInO3
與In2
O3
之混合物(d)Er2
Sn2
O7
與ErInO3
與SnO2
之混合物
其中較佳為,由(a)或(b)形成之燒結體。
該標靶中,Er之原子比(Er/(Er+In+Sn))較佳為0.001至0.5,更佳為0.01至0.2,特佳為0.01至0.15。未達0.001時恐無法得到添加Er之效果,超過0.5時會如單獨存在Er2
O3
般過度增加標靶之電阻值,而使濺射時產生異常放電等之問題。又會降低標靶本身之強度,而使濺射時產生標靶破裂等問題。
又,對全陽離子金屬元素之Sn的含量〔Sn/(全陽離子金屬):原子比〕較對全陽離子金屬元素之Er的含量〔Er/(全陽離子金屬):原子比〕為更多。即,較佳為符合下述關係式。
Er/(全陽離子金屬元素)<Sn/(全陽離子金屬元素)
其因為,Er易與Sn反應而易生成Er2
Sn2
O7
。即,存在比Sn更多之Er時可利用Er幾乎全部消費Sn,而主要生成ErInO3
。結果可減少對In2
O3
之Sn摻雜量,而提升標靶之體積標靶。
另外符合上述式般Er之含量較Sn之含量為少時,可利用Sn消費Er,而過剩之Sn會摻雜於In2
O3
中。而減少標靶之電阻值,故可保有安定之濺射狀態。
又,Sn之含量〔原子比:Sn/(Er+In+Sn)〕較佳為,符合上述關係且為0.03至0.45,特佳為0.05至0.3。
上述之Er、In及Sn之原子比可由,調整燒結前之銦化合物與錫化合物與鉺化合物的混合比而得。推斷利用燒結前之混合比,可生成相當於化學量論比率之錫化合物與鉺化合物所形成的Er2
Sn2
O7
等鉺.錫化合物,且殘存之銦化合物與錫化合物會以結晶性物質或非晶質物質等存在。
標靶III之製造方法如,以含有銦原子之化合物、含有錫原子之化合物及含有鉺原子之化合物為原料物質,將其混合物燒結之方法。
含有銦原子之化合物,含有錫原子之化合物及含有鉺原子之化合物的具體例同上述標靶I或II。
對原料粉體成形為一定形狀之物進行焙燒。焙燒條件為1000至1600℃,較佳為1200至1500℃,更佳為1250至1450℃。未達1000℃時會降低Er2
O3
之反應性,而無法生成Er2
Sn2
O7
。超過1600℃時會使In2
O3
昇華及熱分解而造成組成變化,又會使所生成之Er2
Sn2
O7
分解。
本發明之燒結體含有Er2
Sn2
O7
,該形態之氧化物可由燒結反應(熱反應)形成。
所生成之Er2
Sn2
O7
的粒徑可由EPMA製圖測定。Er2
Sn2
O7
之粒徑可為10 μm以下,較佳為5 μm以下。存在超過10 μm之Er2
Sn2
O7
粒子時,會因粒子周邊之導電性差而產生異常放電。10 μm以下時可抑制異常放電,而安定進行濺射。
本發明之構成標靶的燒結體具有較高導電性。具體上體積電阻可為5 Ω cm以下。又可為1 Ω cm以下。本發明特別是可利用Er/(Er+Sn+In)<Sn/(Er+Sn+In)之組成減少體積電阻。
又,為了降低異常放電等問題,體積電阻較佳為未達2M Ω cm。
本發明之氧化物標靶的第一態樣為,由含有銦(In)與鏑(Dy)之氧化物的燒結體形成之標靶,其特徵為,含有以DyInO3
表示之氧化物(標靶I)。
使用該標靶I時,比較單由In2
O3
及Dy2
O3
形成之標靶,可提高標靶之導電性且標靶表面不會黑化,又濺射中無異常放電可保有安定之濺射狀態。因此可安定得到具有同等於ITO膜之透光率的透明導電膜,及具有同等於氧化銦、氧化鋅所形成之氧化物半導體膜的透光性之氧化物半導體膜。
標靶I為,含有以DyInO3
表示形態的氧化物之物,構成標靶之燒結體的較佳例示如下所述。
(a)DyInO3
(b)DyInO3
與In2
O3
之混合物(c)DyInO3
與Dy2
O3
之混合物
其中較佳為(a)、(b)之燒結體。此時不會單獨存在Dy2
O3
,故可抑制濺射中之異常放電。但(c)會如單獨存在Dy2
O3
般產生異常放電。
該標靶中對Dy與In合計Dy所佔有之比例(原子比:Dy/(Dy+In))較佳為0.001至0.5,更佳為0.01至0.2,特佳為0.01至0.15。未達0.001時恐無法得到添加Dy之效果,超過0.5時會如單獨存在Dy2
O3
般,使Dy2
O3
以絕緣物粒子狀存在於標靶般過度增加標靶之電阻值,而使濺射時產生異常放電等問題。又會降低標靶本身之強度,而於標靶製造過程中因燒結步驟而產生破裂、變形之問題。
標靶中Dy與In之原子比可由,調整燒結前之原料銦化合物與鏑化合物的混合比而控制。推斷利用燒結前之原子比,可生成相當於化學量論比率之銦化合物與鏑化合物所形成的DyInO3
等鏑.銦化合物,且殘存之銦化合物會以結晶性物質或非晶質物質等存在。
標靶I之製造方法如,以含有銦原子之化合物與含有鏑原子之化合物為原料物質,將其混合物燒結之方法。
含有銦原子之化合物如,氧化銦、氫氧化銦等,較佳為氧化銦。
含有鏑原子之化合物如,氧化鏑、草酸鏑、碳酸鏑、硝酸鏑等,較佳為氧化鏑、碳酸鏑。
上述開始原料較佳以管狀製粉機粉碎混合。如此可均勻混合原料,又可減小原料之粒徑。
原料之平均粒徑為3 μm以下,較佳為1 μm以下,更佳為0.8 μm以下。超過3 μm時,例如Dy2
O3
會直接以絕緣性粒子狀存在於標靶中,而成為異常放電之原因。DyInO3
的生成可由X線衍射確認。
對原料粉體成形為一定形狀之物進行焙燒。焙燒條件為1000至1600℃,較佳為1200至1500℃,更佳為1250至1450℃。未達1000℃時會降低Dy2
O3
之反應性,而無法生成DyInO3
。超過1600℃時會使In2
O3
昇華及熱分解而造成組成變化,又會使所生成之DyInO3
分解。
本發明之燒結體含有DyInO3
,該形態之氧化物可由上述燒結形成。所生成之DyInO3
的粒徑可由EPMA製圖測定。DyInO3
之粒徑可為10 μm以下,較佳為5 μm以下。存在超過10 μm之DyInO3
粒子時,會因粒子周邊之導電性差而產生異常放電。10 μm以下時可抑制異常放電,而安定進行濺射。
本發明之氧化物標靶的第二態樣為,由含有錫(Sn)及鏑(Dy)之氧化物的燒結體形成之標靶,其特徵為,含有以Dy2
Sn2
O7
表示之氧化物(標靶II)。
使用該標靶時,比較單由SnO2
及Dy2
O3
形成之標靶,可使標靶表面不黑化且濺射中無異常放電,故可保有安定之濺射狀態。
標靶II為,含有以Dy2
Sn2
O7
表示形態的氧化物之物,構成標靶之燒結體的較佳例示如下所述。
(a)Dy2
Sn2
O7
(b)Dy2
Sn2
O7
與SnO2
之混合物(c)Dy2
Sn2
O7
與Dy2
O3
之混合物(d)Dy2
Sn2
O7
與SnO2
與Dy2
O3
之混合物
其中較佳為(b)之燒結體。
該標靶中對Dy與Sn合計Dy所佔有之比例(原子比:Dy/(Dy+Sn))較佳為0.001至0.5,更佳為0.01至0.2,特佳為0.01至0.15。未達0.001時恐無法得到添加Dy之效果,超過0.5時會如單獨存在Dy2
O3
般過度減增加標靶之電阻值,而使濺射時產生異常放電等問題。又此時採用RF濺射法時可抑制異常放電。
上述之Dy與Sn的原子比可由,調整燒結前之錫化合物與鏑化合物的混合比而控制。推斷利用燒結前之混合比,可生成相當於化學量論比率之錫化合物與鏑化合物所形成的Dy2
Sn2
O7
等鏑.錫之氧化物,且殘存之錫化合物會以結晶性物質或非晶質物質等存在。
標靶II之製造方法如,以含有錫原子之化合物與含有鏑原子之化合物為原料物質,將其混合物燒結之方法。
含有錫原子之化合物如,氧化錫(氧化亞錫、二氧化錫)、偏錫酸等,較佳為氧化錫(二氧化錫)。
含有鏑原子之化合物同上述標靶I。
上述開始原料較佳以管狀製粉機等粉碎混合。如此可均勻混合原料,且可減小原料之粒徑。
原料之平均粒徑為3 μm以下,較佳為1 μm以下,更佳為0.8 μm以下。超過3 μm時,例如Dy2
O3
會直接以絕緣性粒子狀存在於標靶中,而成為異常放電之原因。Dy2
Sn2
O7
的生成可由X線衍射確認。
對原料粉體成形為一定形狀之物進行焙燒。焙燒條件為1000至1600℃,較佳為1200至1500℃,更佳為1250至1450℃。未達1000℃時會降低Dy2
O3
之反應性,而無法生成Dy2
Sn2
O7
。超過1600℃時會使Dy2
O3
昇華及熱分解而造成組成變化,又會使所生成之Dy2
Sn2
O7
分解。
本發明之燒結體含有Dy2
Sn2
O7
,該形態之氧化物可由上述燒結而形成。所生成之Dy2
Sn2
O7
的粒徑可由EPMA製圖測定。Dy2
Sn2
O7
之粒徑可為10 μm以下,較佳為5 μm以下。存在超過10 μm之Dy2
Sn2
O7
粒子時,會因粒子周邊之導電性差而產生異常放電。10 μm以下時可抑制異常放電,而安定進行濺射。
本發明之氧化物標靶的第三態樣為,由含有銦(In)、錫(Sn)及鏑(Dy)之氧化物的燒結體形成之標靶,其特徵為,含有以Dy2
Sn2
O7
表示之氧化物(標靶III)。
使用該標靶III時,比較單由In2
O3
、SnO2
及Dy2
O3
形成之標靶,可提高導電性且濺射中無異常放電,又標靶表面不會黑化可保有安定之濺射狀態。
標靶III為,含有以Dy2
Sn2
O7
表示形態的氧化物之物,構成該標靶之燒結體的較佳例示如下所述。
(a)Dy2
Sn2
O7
與In2
O2
之混合物(b)Dy2
Sn2
O7
與In2
O3
與SnO2
之混合物(c)Dy2
Sn2
O7
與DyInO3
與In2
O3
之混合物(d)Dy2
Sn2
O7
與DyInO3
與SnO2
之混合物
其中較佳為,由(a)或(b)形成之燒結體。
該標靶中,Dy之原子比(Dy/(Dy+In+Sn))較佳為0.001至0.5,更佳為0.01至0.2,特佳為0.01至0.15。未達0.001時恐無法得到添加Dy之效果,超過0.5時會如單獨存在Dy2
O3
般過度增加標靶之電阻值,而使濺射時產生異常放電等問題。又會降低標靶本身之強度,而使濺射時產生標靶破裂等問題。
又,對全陽離子金屬元素之Sn的含量〔Sn/(全陽離子金屬):原子比〕較佳為,比對全陽離子金屬元素之Dy的含量〔Dy/(全陽離子金屬):原子比〕為更多。即,較佳為符合下述關係式。
Dy/(全陽離子金屬元素)<Sn/(全陽離子金屬元素)
其因為,Dy易與Sn反應而易生成Dy2
Sn2
O7
。即,存在較Sn更多之Dy時,可利用Dy幾乎全部消費Sn,而主要生成DyInO3
。結果可減少對In2
O3
之Sn摻雜量,而提高標靶之體積電阻。
另外符合上述式般Dy之含量較Sn之含量為少時,可利用Sn消費Dy,而過剩之Sn會摻雜於In2
O3
中。因此可減少標靶之電阻值,而保有安定之濺射狀態。
又,Sn之含量〔原子比:Sn/(Dy+In+Sn)〕較佳為,符合上述關係且為0.03至0.45,特佳為0.05至0.3。
上述之Dy、In及Sn的原子比可由,調整燒結前之銦化合物與錫化合物與鏑化合物的混合比而得。推斷利用燒結前之混合比,可生成相當於化學量論比率之錫化合物與鏑化合物所形成的Dy2
Sn2
O7
等鏑.錫化合物,且殘存之銦化合物與錫化合物會以結晶性物質或非晶質物質等存在。
標靶III之製造方法如,以含有銦原子之化合物、含有錫原子之化合物及含有鏑原子之化合物為原料物質,將其混合物燒結之方法。
含有銦原子之化合物,含有錫原子之化合物及含有鏑原子之化合物的具體例同上述標靶I或II。
對原料粉體成形為一定形狀之物進行焙燒。焙燒條件為1000至1600℃,較佳為1200至1500℃,更佳為1250至1450℃。未達1000℃時會降低Dy2
O3
之反應性,而無法生成Dy2
Sn2
O7
。超過1600℃時會使In2
O3
昇華及熱分解而造成組成變化,又會使所生成之Dy2
Sn2
O7
分解。
本發明之燒結體含有Dy2
Sn2
O7
,該形態之氧化物可由燒結反應(熱反應)形成。
所生成之Dy2
Sn2
O7
的粒徑可由EPMA製圖測定。Dy2
Sn2
O7
之粒徑可為10 μm以下,較佳為5 μm以下。存在超過10 μm之Dy2
Sn2
O7
粒子時,會因粒子周邊之導電性差而產生異常放電。10 μm以下時可抑制該異常放電,故可安定進行濺射。
本發明之構成標靶的燒結體具有較高導電性。具體上可使體積電阻為5 Ω cm以下。又可為1 Ω cm以下。本發明特別是可利用Dy/(Dy+Sn+In)<Sn/(Dy+Sn+In)之組成減少體積電阻。
又,為了減少異常放電等問題,體積電阻較佳為未達2M Ω cm。
上述本發明之標靶I至III中除了A群或B群之元素為Er外,構成標靶之燒結體的密度較佳為6.5g/cm3
以上,更佳為6.6至7.2g/cm3
。燒結體之密度未達6.5g/cm3
時會使標靶表面黑化,及產生異常放電。
A群或B群之元素為Er時,密度較佳為4.5g/cm3
以上,更佳為4.6至7.0g/cm3
。燒結體之密度未達4.5g/cm3
時會使標靶表面黑化,及產生異常放電。
為了得到密度較高之燒結體較佳為,於焙燒前之成形步驟中以冷間靜水壓(CIP)等成形,及以熱間靜水壓(HIP)等燒結。
使用上述本發明之標靶可使導電性膜成膜。所使用之成膜方法可為,RF磁控管濺射法、DC磁控管濺射法、電子束蒸鍍法、離子電鍍法等。其中又以使用RF磁控管濺射法為佳。標靶之體積電阻超過1 Ω cm時採用RF磁控管濺射法時,將無異常放電可保有安定之濺射狀態。又,標靶之體積電阻為1 Ω cm以下時,可採用工業上有利之DC磁控管濺射法。
以上述無異常放電可保有安定之濺射狀態,於工業上可連續安定成膜。
又,已知由氧化銦與氧化鋅形成之透明薄膜,於濺射成膜時可存在大量氧,而作為氧化物半導體用(美國公開2005/199959)。同樣地本發明於濺射成膜時可存在大量氧,以控制該薄膜中之載體密度,故可作為氧化物半導體用。
以下為實施例及比較例所製作之標靶的特性測定方法。
(1)密度由切成一定大小之標靶的重量及外形尺寸算出。
(2)標靶中各元素之原子比以ICP(Inductively Coupled Plasma)測定法測定各元素之存在量。
(3)標靶之體積電阻使用電阻率計(三菱油化製洛雷斯)以四探針法測定。
(4)存在標靶中之氧化物的構造分析X線衍射所得之圖表定論氧化物之構造。X線衍射之測定條件如下所述。
裝置:里凱庫(股)製Ultima-IIIX線:Cu-K α線(波長1.5406,以石墨單色器單色化)2 θ-θ反射法,連續掃描(1.0°/分)。取樣間隔:0.02°縫隙DS,SS:2/3°、RS:0.6mm
實施例1-1混合純度99.99%以上之氧化銦700g與純度99.99%以上之氧化鑭300g,以乾式管狀製粉機粉碎混合約5小時。
其次將上述所得之粉末插入10mm之模具中,使用模具加壓成形機以100kg/cm2
之壓力進行預備成形。接著使用於間靜水壓加壓成形機以4t/cm2
之壓力壓密化,再以1350℃焙燒10小時,得燒結體。將該燒結體加工為標靶(研削、研磨、貼附於背板)。
對所得之標靶進行X線衍射測定,結果確認由主成份為LaInO3
及In2
O3
之氧化物形成。
圖1為,標靶之X線圖表。
ICP分析之結果為,原子比〔La/(La+In)〕為0.27。
利用EPMA(Electron Probe Micro Analyzer)測定燒結體之面內的元素分布以確認In、La之分散狀態。結果其組成實質上均勻。
又,標靶之密度為6.78g/cm3
,體積電阻為260 Ω cm。
實施例1-2混合氧化錫900g及氧化鑭100g,以乾式管狀製粉機粉碎混合約5小時。
其次將所得之粉末插入10mm之模具中,使用模具加壓成形機以100kg/cm2
之壓力進行預備成形。接著使用於間靜水壓加壓成形機以4t/cm2
之壓力壓密化,再以1350℃焙燒10小時,得燒結體後加工為標靶。
所得之標靶的X線衍射測定結果為,確認由主成份為La2
Sn2
O7
及SnO2
之氧化物形成。
圖2為,標靶之X線圖表。
ICP分析結果為,原子比〔La/(La+Sn)〕為0.09。
利用EPMA測定燒結體之面內的元素分析以確認La、Sn之分散狀態,結果其組成實質上均勻。又,標靶之密度為6.64g/cm3
,體積電阻為950 Ω cm。
實施例1-3至1-12各自依表1之組成混合氧化銦、氧化錫及氧化鑭之各粉末,再以乾式管狀製粉機粉碎混合約5小時。
其次將所得之粉末插入10mm之模具中,使用模具加壓成形機以100kg/cm2
之壓力進行預備成形。接著使用冷間靜水壓加壓成形機以4t/cm2
之壓力壓密化,再以1350℃焙燒10小時,得燒結體後加工為標靶。
所得標靶之X線衍射測定的結果為,確認由主成份為In2
O3
、La2
Sn2
O7
及LaInO3
之氧化物形成。圖3至12為,實施例1-3至1-12各自製作之標靶的X線圖表。
表2為標靶之ICP分析結果,利用EPMA測定面內之元素分布結果,密度及體積電阻。
比較例1-1混合氧化銦400g與氧化鑭600g,以乾式管狀製粉機粉碎混合約5小時。
其次將上述所得之粉末插入10mm之模具中,使用模具加壓成形機以100kg/cm2
之壓力進行預備成形。接著使用冷間靜水壓加壓成形機以4t/cm2
之壓力壓密化,再以1350℃焙燒10小時。
由爐取出之狀態的燒結體產生多處裂痕,又觀測到破裂,而無法實施標靶(研削、研磨、貼附於背板)。
該燒結體由X線衍射測定之結果為,確認由主成份為LaInO3
及La2
O3
之氧化物形成的燒結體。
圖13為,該燒結體之X線圖表。
ICP分析之結果為,原子比〔La/(La+In)〕為0.56。
利用EPMA測定燒結體之面內的元素分布以確認In、La之分散狀態,結果其組成實質上均勻。又,體積電阻為2M Ω cm以上,幾乎為絕緣材料。
實施例2-1至2-10依表3所示添加比混合純度99.9%以上之氧化銦、純度99.9%以上之氧化釓與純度99.9%以上之氧化錫,以乾式管狀製粉機粉碎混合約5小時。
其次將上述所得之粉末插入10mm之模具中,使用模具加壓成形機以100kg/cm2
之壓力進行預備成形。接著使用冷間靜水壓加壓成形機以4t/cm2
之壓力壓密化,再以1350℃焙燒10小時得燒結體。將該燒結體加工為標靶(研削、研磨、貼合於背板)。
所得標靶由X線衍射測定之結果為,確認由主成份為In2
O3
、Gd2
Sn2
O7
及GdInO3
之氧化物形成。圖14-23為,實施例2-1至2-20各自製作之標靶的X線圖表。
表4為X線衍射、標靶之ICP分析的結果,利用EPMA測定燒結體之面內的元素分布以確認In、Gd之分散狀態的結果,密度及體積電阻。
比較例2-1混合氧化銦400g與氧化釓600g,以乾式管狀製粉機粉碎混合約5小時。
其次將上述所得之粉末插入10mm之模具中,使用模具加壓成形機以100kg/cm2
之壓力進行預備成形。接著使用冷間靜水壓加壓成形機以4t/cm2
之壓力壓密化,再以1350℃焙燒10小時。
由爐取出之狀態的燒結體產生多處裂痕,又觀測到破裂而無法實施標靶(研削、研磨、貼附於背板)加工。
該燒結體由X線衍射測定之結果為,確認由主成份為GdInO3
及Gd2
O3
之氧化物形成的燒結體。
ICP分析之結果為,原子比〔Gd/(Gd+In)〕為0.56。
利用EPMA測定燒結體之面內的元素分布以確認In、Gd之分散狀態,但其組成實質上不均勻。又體積電阻為2M Ω cm以上,幾乎為絕緣材料。
實施例3-1混合氧化銦460g與氧化釹540g,以乾式管狀製粉機粉碎混合約5小時。
其次將上述所得之粉末插入10mm之模具中,使用模具加壓成形機以100kg/cm2
之壓力進行預備成形。接著使用冷間靜水壓加壓成形機以4t/cm2
之壓力壓密化,再以1350℃焙燒10小時得燒結體。將該燒結體加工為標靶(研削、研磨、貼附於背板)。
所得標靶由X線衍射測定之結果為,確認由主成份為NdInO3
及In2
O3
之氧化物形成。圖24為,所製作之標靶的X線圖表。
ICP分析之結果為,原子比〔La/(Nd+In)〕為0.49。
利用EPMA測定標靶之面內的元素分布以確認In、Nd之分散狀態。結果其組成實質上均勻。
又,標靶之密度為6.86g/cm3
,體積電阻為2M Ω cm以上。
實施例3-2除了混合氧化銦950g與氧化釹50g外,其他同實施例3-1製作標靶。
所得標靶由X線衍射測定之結果為,確認由主成份為NdInO3
及In2
O3
之氧化物形成。
ICP分析之結果為,原子比〔Nd/(Nd+In)〕為0.04。
利用EPMA測定標靶之面內的元素分布以確認In、Nd之分散狀態。結果其組成實質上均勻。
又,標靶之密度為6.54g/cm3
,體積電阻為0.026 Ω cm。
實施例3-3混合氧化錫480g與氧化釹520g,以乾式管狀製粉機粉碎混合約5小時。
其次將所得粉末插入10mm之模具中,使用模具加壓成形機以100kg/cm2
之壓力進行預備成形。接著使用冷間靜水壓加壓成形機以4t/cm2
之壓力壓密化,再以1350℃焙燒10小時,得燒結體後加工為標靶。
所得標靶由X線衍射測定之結果為,確認由主成份為Nd2
Sn2
O7
,及SnO2
、微量Nd2
O3
形成。圖25為,所製作之標靶的X線圖表。
ICP分析之結果為,原子比〔Nd/(Nd+In)〕為0.49。
利用EPMA測定標靶之面內的元素分布以確認Sn、Nd之分散狀態,結果其組成實質上均勻。又標靶之密度為6.69g/cm3
,體積電阻為2M Ω cm以上。
實施例3-4至3-9各自依表5所示添加量混合氧化銦、氧化錫及氧化釹之各粉末,以乾式管狀製粉機粉碎混合約5小時。
其次將所得粉末插入10mm之模具中,使用模具加壓成形機以100kg/cm2
之壓力進行預備成形。接著使用冷間靜水壓加壓成形機以4t/cm2
之壓力壓密化,再以1350℃焙燒10小時,得燒結體後加工為標靶。
所得標靶由X線衍射測定之結果為,確認主成份為Nd2
Sn2
O7
及In2
O3
,且含有NdInO3
。
圖26-30為,實施例3-5至3-9各自製作之標靶的X線圖表。
表6為標靶之ICP分析結果,利用EPMA測定面內之元素分布結果,密度及體積電阻。
比較例3-1混合氧化銦150g、氧化錫150g及氧化釹700g之各粉末,以乾式管狀製粉機粉碎混合約5小時。
其次將所得粉末插入10mm之模具中,使用模具加壓加壓成形機以100kg/cm2
之壓力進行預備成形。接著使用冷間水壓加壓成形機以4t/cm2
之壓力壓密化,再以1350℃焙燒10小時得燒結體,但燒結體破裂無法加工為標靶。
所得燒結體由X線衍射測定之結果為,確認由主成份為NdInO3
、Nd2
Sn2
O7
及Nd2
O3
之氧化物形成。
ICP分析之結果為,原子比〔Nd/(Nd+In)〕為0.67。
利用EPMA測定燒結體之面內的元素分布以確認In、Nd之分散狀態,結果其組成實質上均勻。
又,燒結體之密度為5.64g/cm3
,體積電阻為測定極限以上。
實施例4-1至4-9各自依表7所示添加量混合氧化銦、氧化錫及氧化鐿之各粉末,以乾式管狀製粉機粉碎混合約5小時。
其次將所得粉末插入10mm之模具中,使用模具加壓成形機以100kg/cm2
之壓力進行預備成形。接著使用冷間靜水壓加壓成形機以4t/cm2
之壓力壓密化,再以1350℃焙燒10小時,得燒結體後加工為標靶。
所得標靶由X線衍射測定之結果為,確認主成份為Yb2
Sn2
O7
及In2
O3
。
圖31-39為,實施例4-1至4-9各自製作之標靶的X線圖表。
表8為標靶之ICP分析的結果,利用EPMA測定面內之元素分布結果,密度及體積電阻。
比較例4-1混合氧化銦150g與氧化鐿850g,以濕式管狀製粉機粉碎混合約5小時後,以噴乾機乾燥。
其次將上述所得之粉末插入10mm之模具中,以模具加壓成形機以100kg/cm2
之壓力進行預備成形。接著使用冷間靜水壓加壓成形機以4t/cm2
之壓力壓密化,再以1350℃焙燒10小時。
由爐取出之狀態的燒結體產生多處裂痕,又觀測到破裂而無法實施標靶(研削、研磨、貼附於背板)加工。
該燒結體由X線衍射測定之結果為,確認主成份為氧化鐿(Yb2
O3
)之燒結體。
ICP分析之結果為,原子比〔Yb/(Yb+Zn)〕為0.81。
利用EPMA測定燒結體之面內的元素分布以確認In、Yb之分散狀態,結果其組成實質上不均勻。又體積電阻為2M Ω cm以上,故判斷為絕緣體。
實施例5-1混合氧化銦450g與氧化鉺550g,以濕式管狀製粉機粉碎混合約5小時後乾燥造粒,得0.1至數mm之粉體。
其次將上述所得之粉末插入10mm之模具中,使用模具加壓成形機以100kg/cm2
之壓力進行預備成形。接著使用冷間靜水壓加壓成形機以4t/cm2
之壓力壓密化,再以1350℃焙燒10小時得燒結體。將該燒結體加工為標靶(研削、研磨、貼附於背板)。
所得標靶由X線衍射測定之結果為,確認由主成份為ErInO3
及In2
O3
之氧化物形成。
圖40為,標靶之X線圖表。
ICP分析之結果為,原子比〔Er/(Er+In)〕為0.47。
利用EPMA測定燒結體之面內的元素分布以確認In、Er之分散狀態。結果其組成實質上均勻。
又,標靶之密度為4.63g/cm3
,體積電阻為1.8M Ω cm以上。
實施例5-2混合氧化銦450g與氧化鉺550g,以濕式管狀製粉機粉碎混合約5小時後乾燥造粒。
其次將所得粉末插入10mm之模具中,使用模具加壓成形機以100kg/cm2
之壓力進行預備成形。接著使用冷間靜水壓加壓成形機以4t/cm2
之壓力壓密化,再以1350℃焙燒10小時,得燒結體後加工為標靶。
所得標靶由X線衍射測定之結果為,確認由主成份為Er2
Sn2
O7
及SnO2
之氧化物形成。
圖41為,標靶之X線圖表。
ICP分析之結果為,原子比〔Er/(Er+Sn)〕為0.49。
利用EPMA測定燒結體之面內的元素分布以確認Sn、Er之分散狀態,結果其組成實質上均勻。又標靶之密度為4.52g/cm3
,體積電阻為1.9M Ω cm。
實施例5-3至5-12各自依表9所示添加量混合氧化銦、氧化錫及氧化鉺之各粉末,以濕式管狀製粉機粉碎混合約5小時後乾燥造粒。
其次將所得粉末插入10mm之模具中,使用模具加壓成形機以100kg/cm2
之壓力進行預備成形。接著使用冷間靜水壓加壓成形機以4t/cm2
之壓力壓密化,再以1350℃焙燒10小時,得燒結體後加工為標靶。
所得標靶由X線衍射測定之結果為,確認主成份為Er2
Sn2
O7
及In2
O3
。
圖42-51為,實施例5-3至5-12各自製作之標靶的X線圖表。
表10為標靶之ICP分析的結果,利用EPMA測定面內之元表分布結果,密度及體積電阻。
比較例5-1混合氧化銦100g、氧化錫100g及氧化鉺800g,以乾式管狀製粉機粉碎混合約5小時後。
其次將上述所得之粉末插入10mm之模具中,使用模具加壓成形機以100kg/cm2
之壓力進行預備成形。接著使用冷間靜水壓加壓成形機以4t/cm2
之壓力壓密化,再以1350℃焙燒10小時。
由爐取出之狀態的燒結體產生多處裂痕,又觀測到破裂,而無法實施標靶(研削、研磨、貼附於背板)加工。
該燒結體由X線衍射測定之結果為,確認由主成份為氧化鉺之氧化物形成的燒結體。
ICP分析之結果為,原子比〔Er/(Er+Sn+In)〕為0.75。
利用EPMA測定燒結體之面內的元素分布以確認In、Sn、Er之分散狀態,結果其組成實質上不均勻。又體積電阻為2M Ω cm以上,故判斷為絕緣體。
實施例6-1混合氧化銦450g與氧化鏑550g,以濕式管狀製粉機粉碎混合約5小時後乾燥造粒,得0.1至數mm。
其次將上述所得之粉末插入10mm之模具中,使用模具加壓成形機以100kg/cm2
之壓力進行預備成形。接著使用冷間靜水壓加壓成形機以4t/cm2
之壓力壓密化,再以1350℃焙燒10小時得燒結體。將該燒結體加工為標靶(研削、研磨、貼附於背板)。
所得標靶由X線衍射測定之結果為,確認由主成份為DyInO3
及In2
O3
之氧化物形成。
圖52為,標靶之X線圖表。
ICP分析之結果為,原子比〔Dy/(Dy+In)〕為0.47。
利用EPMA測定燒結體之面內的元素分布以確認In、Dy之分散狀態。結果其組成實質上均勻。
又,標靶之密度為6.94 g/cm3
,體積電阻為1.6M Ω cm。
實施例6-2混合氧化錫450g與氧化鏑550g,以濕式管狀製粉機粉碎混合約5小時後乾燥造粒。
其次將所得粉末插入10mm之模具中,使用模具加壓成形機以100kg/cm2
之壓力進行預備成形。接著使用冷間靜水壓加壓成形機以4t/cm2
之壓力壓密化,再以1350℃焙燒10小時,得燒結體後加工為標靶。
所得標靶由X線衍射測定之結果為,確認由Dy2
Sn2
O7
及SnO2
之氧化物形成。
圖53為,標靶之X線圖表。
ICP分析之結果為,原子比〔Dy/(Dy+Sn)〕為0.49。
利用EPMA測定燒結體之面內的元素分布以確認Sn、Dy之分散狀態,結果其組成實質上均勻。又標靶之密度為6.87g/cm3
,體積電阻為1.2M Ω cm。
實施例6-3至6-11各自依表11所示添加量混合氧化銦、氧化錫及氧化鏑之各粉末,以濕式管狀製粉機粉碎混合約5小時後乾燥造粒。
其次將所得粉末插入10mm之模具中,使用模具加壓成形機以100kg/cm2
之壓力進行預備成形。接著使用冷間靜水壓加壓成形機以4t/cm2
之壓力壓密化,再以1350℃焙燒10小時,得燒結體後加工為標靶。
所得標靶由X線衍射測定之結果為,確認主成份為Dy2
Sn2
O7
及In2
O3
。
圖54-62為,實施例6-3至6-11各自製作之標靶的X線圖表。
表12為標靶之ICP分析的結果,利用EPMA測定面內之元表分布結果,密度及體積電阻。
比較例6-1混合氧化銦100g、氧化錫100g及氧化鏑800g,以乾式管狀製粉機粉碎混合約5小時後,以噴乾機乾燥。
其次將上述所得之粉末插入10mm之模具中,使用模具加壓成形機以100kg/cm2
之壓力進行預備成形。接著使用冷間靜水壓加壓成形機以4t/cm2
之壓力壓密化,再以1350℃焙燒10小時。
由爐取出之狀態的燒結體產生多處裂痕,又觀測到破裂,而無法實施標靶(研削、研磨、貼附於背板)加工。
該燒結體由X線衍射測定之結果為,確認由主成份之氧化鏑之氧化物形成的燒結體。
ICP分析之結果為,原子比〔Dy/(Dy+Sn+In)〕為0.76。
利用EPMA測定燒結體之面內的元素分布以確認In、Sn、Dy之分散狀態,結果其組成實質上不均勻。又體積電阻為2M Ω cm以上。
本發明之標靶適用為,以濺射法製作液晶顯示裝置(LCD)用透明導電膜、電致發光(EL)顯示元件用透明導電膜、太陽電池用透明導電膜等各種用途之透明導電膜,及氧化物半導體膜用的標靶。例如可製得有機EL元件之電極、半導光半反射LCD用之透明導電膜、液晶驅動用氧化物半導體膜、有機EL元件驅動用氧化物半導體膜。
〔圖1〕實施例1-1所製作之標靶的X線圖表。
〔圖2〕實施例1-2所製作之標靶的X線圖表。
〔圖3〕實施例1-3所製作之標靶的X線圖表。
〔圖4〕實施例1-4所製作之標靶的X線圖表。
〔圖5〕實施例1-5所製作之標靶的X線圖表。
〔圖6〕實施例1-6所製作之標靶的X線圖表。
〔圖7〕實施例1-7所製作之標靶的X線圖表。
〔圖8〕實施例1-8所製作之標靶的X線圖表。
〔圖9〕實施例1-9所製作之標靶的X線圖表。
〔圖10〕實施例1-10所製作之標靶的X線圖表。
〔圖11〕實施例1-11所製作之標靶的X線圖表。
〔圖12〕實施例1-12所製作之標靶的X線圖表。
〔圖13〕比較例1-1所製作之燒結體的X線圖表。
〔圖14〕實施例2-1所製作之標靶的X線圖表。
〔圖15〕實施例2-2所製作之標靶的X線圖表。
〔圖16〕實施例2-3所製作之標靶的X線圖表。
〔圖17〕實施例2-4所製作之標靶的X線圖表。
〔圖18〕實施例2-5所製作之標靶的X線圖表。
〔圖19〕實施例2-6所製作之標靶的X線圖表。
〔圖20〕實施例2-7所製作之標靶的X線圖表。
〔圖21〕實施例2-8所製作之標靶的X線圖表。
〔圖22〕實施例2-9所製作之標靶的X線圖表。
〔圖23〕實施例2-10所製作之標靶的X線圖表。
〔圖24〕實施例3-1所製作之標靶的X線圖表。
〔圖25〕實施例3-3所製作之標靶的X線圖表。
〔圖26〕實施例3-5所製作之標靶的X線圖表。
〔圖27〕實施例3-6所製作之標靶的X線圖表。
〔圖28〕實施例3-7所製作之標靶的X線圖表。
〔圖29〕實施例3-8所製作之標靶的X線圖表。
〔圖30〕實施例3-9所製作之標靶的X線圖表。
〔圖31〕實施例4-1所製作之標靶的X線圖表。
〔圖32〕實施例4-2所製作之標靶的X線圖表。
〔圖33〕實施例4-3所製作之標靶的X線圖表。
〔圖34〕實施例4-4所製作之標靶的X線圖表。
〔圖35〕實施例4-5所製作之標靶的X線圖表。
〔圖36〕實施例4-6所製作之標靶的X線圖表。
〔圖37〕實施例4-7所製作之標靶的X線圖表。
〔圖38〕實施例4-8所製作之標靶的X線圖表。
〔圖39〕實施例4-9所製作之標靶的X線圖表。
〔圖40〕實施例5-1所製作之標靶的X線圖表。
〔圖41〕實施例5-2所製作之標靶的X線圖表。
〔圖42〕實施例5-3所製作之標靶的X線圖表。
〔圖43〕實施例5-4所製作之標靶的X線圖表。
〔圖44〕實施例5-5所製作之標靶的X線圖表。
〔圖45〕實施例5-6所製作之標靶的X線圖表。
〔圖46〕實施例5-7所製作之標靶的X線圖表。
〔圖47〕實施例5-8所製作之標靶的X線圖表。
〔圖48〕實施例5-9所製作之標靶的X線圖表。
〔圖49〕實施例5-10所製作之標靶的X線圖表。
〔圖50〕實施例5-11所製作之標靶的X線圖表。
〔圖51〕實施例5-12所製作之標靶的X線圖表。
〔圖52〕實施例6-1所製作之標靶的X線圖表。
〔圖53〕實施例6-2所製作之標靶的X線圖表。
〔圖54〕實施例6-3所製作之標靶的X線圖表。
〔圖55〕實施例6-4所製作之標靶的X線圖表。
〔圖56〕實施例6-5所製作之標靶的X線圖表。
〔圖57〕實施例6-6所製作之標靶的X線圖表。
〔圖58〕實施例6-7所製作之標靶的X線圖表。
〔圖59〕實施例6-8所製作之標靶的X線圖表。
〔圖60〕實施例6-9所製作之標靶的X線圖表。
〔圖61〕實施例6-10所製作之標靶的X線圖表。
〔圖62〕實施例6-11所製作之標靶的X線圖表。
Claims (15)
- 一種氧化物標靶,其為含有銦(In)與鑭(La)的氧化物之標靶,其特徵為,含有以LaInO3 表示之氧化物,且構成標靶之氧化物的密度為6.5g/cm3 以上。
- 一種氧化物標靶,其為含有銦(In)與鉺(Er)的氧化物之標靶,其特徵為,含有以ErInO3 表示之氧化物,且構成標靶之氧化物的密度為4.5g/cm3 以上。
- 一種氧化物標靶,其為含有錫(Sn)與鑭(La)的氧化物之標靶,其特徵為,含有以La2 Sn2 O7 表示之氧化物,且構成標靶之氧化物的密度為6.5g/cm3 以上。
- 一種氧化物標靶,其為含有銦(In)及錫(Sn)、與鑭(La)的氧化物之標靶,其特徵為,含有以La2 Sn2 O7 表示之氧化物,且構成標靶之氧化物的密度為6.5g/cm3 以上。
- 一種氧化物標靶,其為含有銦(In)及錫(Sn),與元素(B)的氧化物之標靶,其特徵為,含有以B2 Sn2 O7 表示之氧化物,且,前述元素(B)為Gd,且相對於In、Sn與Gd之含量的合計量,Gd之比例[Gd/(Gd+Sn+In):原子比]為 0.001至0.5。
- 如申請專利範圍第5項之氧化物標靶,其中,相對於全陽離子金屬元素,Sn之含量[Sn/(全陽離子金屬元素):原子比],較元素(B)之含量[B/(全陽離子金屬元素):原子比]為更多。
- 一種氧化物標靶,其為含有錫(Sn),與元素(A)的氧化物之標靶,其特徵為,含有以A2 Sn2 O7 表示之氧化物,前述元素(A)為Nd、Yb與Dy中任一者,且構成標靶之氧化物的密度為6.5g/cm3 以上。
- 一種氧化物標靶,其為含有銦(In)及錫(Sn),與元素(B)的氧化物之標靶,其特徵為,含有以B2 Sn2 O7 表示之氧化物,前述元素(B)為Gd、Nd、Yb及Dy之任一者,且構成標靶之氧化物的密度為6.5g/cm3 以上。
- 如申請專利範圍第1項之氧化物標靶,其中,相對於In與La之含量的合計,La之比例[La/(La+In):原子比]為0.001至0.5。
- 如申請專利範圍第3項之氧化物標靶,其中,相對於Sn與La之含量的合計,La之比例[La/(La+Sn):原子比]為0.001至0.5。
- 如申請專利範圍第4項之氧化物標靶,其中,相 對於In、Sn與La之含量的合計,La之比例[La/(La+Sn+In):原子比]為0.001至0.5。
- 如申請專利範圍第1、3、4、9、10及11項中任一項之氧化物標靶,其體積電阻(Bulk-Resist)為1Ωcm以下。
- 如申請專利範圍第5項之氧化物標靶,其體積電阻為1Ωcm以下。
- 一種氧化物標靶,其為含有錫(Sn),與元素(A)的氧化物之標靶,其特徵為,含有以A2 Sn2 O7 表示之氧化物,前述元素(A)為Er,且構成標靶之氧化物的密度為4.5g/cm3 以上。
- 一種氧化物標靶,其為含有銦(In)及錫(Sn),與元素(B)的氧化物之標靶,其特徵為,含有以B2 Sn2 O7 表示之氧化物,前述元素(B)為Er,且構成標靶之氧化物的密度為4.5g/cm3 以上。
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