CN101501240B - 含镧系元素的氧化物靶 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种氧化物靶,其是含有铟(In)和从下述a组中选择的元素(A)的氧化物的靶,其特征在于,含有由AInO3表示的氧化物。a组:镧(La)、钕(Nd)、镱(Yb)、铒(Er)及镝(Dy)。

Description

含镧系元素的氧化物靶
技术领域
本发明涉及一种形成导电膜或半导体时使用的氧化物的靶。更具体而言,涉及一种由含有镧系元素的氧化物烧结体构成的氧化物靶。
背景技术
在以铟为主要成分的透明导电膜中,通常使用掺杂了锡的氧化铟(ITO)。这是因为,利用锡的掺杂(doping),可以得到提高了载流子(carrier)的浓度、导电性出色的透明导电膜。
但是,ITO膜在蚀刻(etching)加工时必需使用强酸(例如王水等),在TFT液晶用的电极中使用的情况下,具有有时会腐蚀衬底层的金属布线等难点。进而,在利用溅射制作ITO膜时使用的ITO靶容易在还原时黑化,所以其特性的经时变化成为问题。
作为蚀刻比ITO膜出色且具有与ITO膜同等的导电性及光透过率的透明导电膜及为了获得其而优选的溅射靶(spattering target),提出了由氧化铟和氧化锌构成的靶或透明导电膜(专利文献1、2)。但是,这些由氧化铟和氧化锌构成的透明导电膜由于利用弱酸的蚀刻速度高,所以也可以被金属薄膜的蚀刻液蚀刻。因此,在蚀刻在透明导电膜上形成的金属薄膜的情况下,有时由氧化铟和氧化锌构成的透明导电膜也被同时蚀刻,不适合只选择性地蚀刻透明导电膜上的金属薄膜的情况。
另外,还已知由氧化铟和氧化锌构成的透明薄膜由于在利用溅射法的成膜中大量存在氧而可以用作氧化物半导体(专利文献3)。
另外,还报道了含有铟和镧系元素的透明导电膜可以用作有机EL用电极或半透过·半反射LCD电极(专利文献4~12)。
但是,镧系元素的氧化物没有导电性,在将这些氧化物混合于氧化铟中来制作靶的情况下,绝缘性的粒子仍然在靶中存在,可能会在溅射中发生异常放电或者靶表面黑化,从而发生溅射速度下降等不良情形。
专利文献1:特开平6-234565号公报
专利文献2:特开平7-235219号公报
专利文献3:美国公开2005/199959
专利文献4:特开2004-68054号公报
专利文献5:特开2004-119272号公报
专利文献6:特开2004-139780号公报
专利文献7:特开2004-146136号公报
专利文献8:特开2004-158315号公报
专利文献9:特开2004-240091号公报
专利文献10:特开2004-294630号公报
专利文献11:特开2004-333882号公报
专利文献12:特开2005-314734号公报
发明内容
本发明正是鉴于上述的问题而提出的,其目的在于提供一种没有异常放电或靶的表面黑化的氧化物靶。另外,其目的还在于提供一种导电性高的氧化物靶。
如果利用本发明,则可以提供以下的氧化物靶(以下简称为靶)等。
1.一种氧化物靶,其是含有铟(In)和从a组中选择的元素(A)的氧化物的靶,其特征在于,
含有由AInO3表示的氧化物,
A相对In和元素(A)的含量的总和的比例[A/(A+In):原子比]为0.01~0.2。
a组:镧(La)、钕(Nd)、镱(Yb)。
2.一种氧化物靶,其是含有锡(Sn)和从a组中选择的元素(A)的氧化物的靶,其特征在于,
含有由A2Sn2O7表示的氧化物。
a组:钕(Nd)、镱(Yb)、铒(Er)及镝(Dy)。
3.一种氧化物靶,其是含有铟(In)及锡(Sn)和从b组中选择的元素(B)的氧化物的靶,其特征在于,
含有由B2Sn2O7表示的氧化物。
b组:钆(Gd)、钕(Nd)、镱(Yb)、铒(Er)及镝(Dy)。
4.根据3所述的氧化物靶,其特征在于,
所述元素(B)为Gd,Gd相对In、Sn及Gd的含量的总和的比例[Gd/(Gd+Sn+In):原子比]为0.001~0.5。
5.根据3或4所述的氧化物靶,其特征在于,
相对全部阳离子金属元素的Sn的含量[Sn/(全部阳离子金属元素):原子比]多于元素(B)的含量[B/(全部阳离子金属元素):原子比]。
6.根据1~4中任意一项所述的氧化物靶,其特征在于,
所述元素(A)为Nd及Yb的任意一种,
所述元素(B)为Gd、Nd、Yb及Dy的任意一种,
密度为6.5g/cm3以上。
7.根据1所述的氧化物靶,其特征在于,
所述元素(A)为La,密度为6.5g/cm3以上。
8.根据权利要求1所述的氧化物靶,其特征在于,
所述元素(A)为La,体电阻为1Ωcm以下。
9.根据3或4所述的氧化物靶,其特征在于,
所述元素(B)为Gd,体电阻为1Ωcm以下。
10.根据2或3所述的氧化物靶,其特征在于,
所述元素(B)为Er,密度为4.5g/cm3以上。
另外,所述的发明包括含有下述各镧系元素的氧化物靶。
[镧(La)]
1.一种氧化物靶,其是含有铟(In)及镧(La)的氧化物的靶,其特征在于,
含有由LaInO3表示的氧化物。
2.根据1所述的氧化物靶,其特征在于,
La相对所述In和La的含量的总和的比例[La/(La+In):原子比]为0.001~0.5。
3.一种氧化物靶,其是含有锡(Sn)及镧(La)的氧化物的靶,其特征在于,
含有由La2Sn2O7表示的氧化物。
4.根据3所述的氧化物靶,其特征在于,
La相对所述Sn和La的含量的总和的比例[La/(La+Sn):原子比]为0.001~0.5。
5.一种氧化物靶,其是含有铟(In)、锡(Sn)及镧(La)的氧化物的靶,其特征在于,
含有由La2Sn2O7及/或LaInO3表示的氧化物。
6.根据5所述的氧化物靶,其特征在于,
La相对所述In、Sn和La的含量的总和的比例[La/(La+Sn+In):原子比]为0.001~0.5。
7.根据1~6中任意一项所述的氧化物靶,其特征在于,
密度为6.5g/cm3以上。
8.根据1~7中任意一项所述的氧化物靶,其特征在于,
体电阻为1Ωcm以下。
[钆(Gd)]
1.一种氧化物靶,其是含有铟(In)、锡(Sn)及钆(Gd)的氧化物的靶,其特征在于,
含有由Gd2Sn2O7及/或GdInO3表示的氧化物。
2.根据1所述的氧化物靶,其特征在于,
Gd相对所述In、Sn和Gd的含量的总和的比例[Gd/(Gd+Sn+In):原子比]为0.001~0.5。
3.根据1或2所述的氧化物靶,其特征在于,
相对于In、Sn及Gd含量的总和的Sn的比例[Sn/(Gd+Sn+In):原子比]和Gd的比例[Gd/(Gd+Sn+In):原子比]满足下述关系式。
[Sn/(Gd+Sn+In)]>[Gd/(Gd+Sn+In)]
4.根据1~3中任意一项所述的氧化物靶,其特征在于,
密度为6.5g/cm3以上。
5.根据1~4中任意一项所述的氧化物靶,其特征在于,
体电阻为1Ωcm以下。
[钕(Nd)]
1.一种氧化物靶,其是含有铟(In)及钕(Nd)的氧化物的靶,其特征在于,
含有由NdInO3表示的氧化物。
2.一种氧化物靶,其是含有锡(Sn)及钕(Nd)的氧化物的靶,其特征在于,
含有由Nd2Sn2O7表示的氧化物。
3.一种氧化物靶,其是含有铟(In)、锡(Sn)及钕(Nd)的氧化物的靶,其特征在于,
含有由Nd2Sn2O7及/或NdInO3表示的氧化物。
4.根据3所述的氧化物靶,其特征在于,
相对于全部阳离子金属元素的Sn的含量[Sn/(全部阳离子金属元素):原子比]多于Nd的含量[Nd/(全部阳离子金属元素):原子比]。
5.根据1~4中任意一项所述的氧化物靶,其特征在于,
密度为6.5g/cm3以上。
[镱(Yb)]
1.一种氧化物靶,其是含有铟(In)及镱(Yb)的氧化物的靶,其特征在于,
含有由YbInO3表示的氧化物。
2.一种氧化物靶,其是含有锡(Sn)及镱(Yb)的氧化物的靶,其特征在于,
含有由Yb2Sn2O7表示的氧化物。
3.一种氧化物靶,其是含有铟(In)、锡(Sn)及镱(Yb)的氧化 物的靶,其特征在于,
含有由Yb2Sn2O7表示的氧化物。
4.根据3所述的氧化物靶,其特征在于,
相对全部阳离子金属元素的Sn的含量[Sn/(全部阳离子金属元素):原子比]多于Yb的含量[Yb/(全部阳离子金属元素):原子比]。
5.根据1~4中任意一项所述的氧化物靶,其特征在于,
密度为6.5g/cm3以上。
[铒(Er)]
1.一种氧化物靶,其是含有铟(In)及铒(Er)的氧化物的靶,其特征在于,
含有由ErInO3表示的氧化物。
2.一种氧化物靶,其是含有锡(Sn)及铒(Er)的氧化物的靶,其特征在于,
含有由Er2Sn2O7表示的氧化物。
3.一种氧化物靶,其是含有铟(In)、锡(Sn)及铒(Er)的氧化物的靶,其特征在于,
含有由Er2Sn2O7表示的氧化物。
4.根据3所述的氧化物靶,其特征在于,
相对全部阳离子金属元素的Sn的含量[Sn/(全部阳离子金属元素):原子比]多于Er的含量[Er/(全部阳离子金属元素):原子比]。
5.根据1~4中任意一项所述的氧化物靶,其特征在于,
密度为4.5g/cm3以上。
[镝(Dy)]
1.一种氧化物靶,其是含有铟(In)及镝(Dy)的氧化物的靶,其特征在于,
含有由DyInO3表示的氧化物。
2.一种氧化物靶,其是含有锡(Sn)及镝(Dy)的氧化物的靶,其特征在于,
含有由Dy2Sn2O7表示的氧化物。
3.一种氧化物靶,其是含有铟(In)、锡(Sn)及镝(Dy)的氧化 物的靶,其特征在于,
含有由Dy2Sn2O7表示的氧化物。
4.根据3所述的氧化物靶,其特征在于,
相对全部阳离子金属元素的Sn的含量[Sn/(全部阳离子金属元素):原子比]多于Dy的含量[Dy/(全部阳离子金属元素):原子比]。
5.根据1~4中任意一项所述的氧化物靶,其特征在于,
密度为6.5g/cm3以上。
本发明的氧化物靶由于含有含镧系元素的规定结构的氧化物而导电性出色,所以成为没有异常放电的氧化物靶。该氧化物靶可以用作溅射靶、电子束(electron beam)用靶或离子镀(ion plating)用靶,成为薄膜形成用原料。
附图说明
图1是在实施例1-1中制作的靶的X射线图表。
图2是在实施例1-2中制作的靶的X射线图表。
图3是在实施例1-3中制作的靶的X射线图表。
图4是在实施例1-4中制作的靶的X射线图表。
图5是在实施例1-5中制作的靶的X射线图表。
图6是在实施例1-6中制作的靶的X射线图表。
图7是在实施例1-7中制作的靶的X射线图表。
图8是在实施例1-8中制作的靶的X射线图表。
图9是在实施例1-9中制作的靶的X射线图表。
图10是在实施例1-10中制作的靶的X射线图表。
图11是在实施例1-11中制作的靶的X射线图表。
图12是在实施例1-12中制作的靶的X射线图表。
图13是在比较例1-1中制作的烧结体的X射线图表。
图14是在实施例2-1中制作的靶的X射线图表。
图15是在实施例2-2中制作的靶的X射线图表。
图16是在实施例2-3中制作的靶的X射线图表。
图17是在实施例2-4中制作的靶的X射线图表。
图18是在实施例2-5中制作的靶的X射线图表。
图19是在实施例2-6中制作的靶的X射线图表。
图20是在实施例2-7中制作的靶的X射线图表。
图21是在实施例2-8中制作的靶的X射线图表。
图22是在实施例2-9中制作的靶的X射线图表。
图23是在实施例2-10中制作的靶的X射线图表。
图24是在实施例3-1中制作的靶的X射线图表。
图25是在实施例3-3中制作的靶的X射线图表。
图26是在实施例3-5中制作的靶的X射线图表。
图27是在实施例3-6中制作的靶的X射线图表。
图28是在实施例3-7中制作的靶的X射线图表。
图29是在实施例3-8中制作的靶的X射线图表。
图30是在实施例3-9中制作的靶的X射线图表。
图31是在实施例4-1中制作的靶的X射线图表。
图32是在实施例4-2中制作的靶的X射线图表。
图33是在实施例4-3中制作的靶的X射线图表。
图34是在实施例4-4中制作的靶的X射线图表。
图35是在实施例4-5中制作的靶的X射线图表。
图36是在实施例4-6中制作的靶的X射线图表。
图37是在实施例4-7中制作的靶的X射线图表。
图38是在实施例4-8中制作的靶的X射线图表。
图39是在实施例4-9中制作的靶的X射线图表。
图40是在实施例5-1中制作的靶的X射线图表。
图41是在实施例5-2中制作的靶的X射线图表。
图42是在实施例5-3中制作的靶的X射线图表。
图43是在实施例5-4中制作的靶的X射线图表。
图44是在实施例5-5中制作的靶的X射线图表。
图45是在实施例5-6中制作的靶的X射线图表。
图46是在实施例5-7中制作的靶的X射线图表。
图47是在实施例5-8中制作的靶的X射线图表。
图48是在实施例5-9中制作的靶的X射线图表。
图49是在实施例5-10中制作的靶的X射线图表。
图50是在实施例5-11中制作的靶的X射线图表。
图51是在实施例5-12中制作的靶的X射线图表。
图52是在实施例6-1中制作的靶的X射线图表。
图53是在实施例6-2中制作的靶的X射线图表。
图54是在实施例6-3中制作的靶的X射线图表。
图55是在实施例6-4中制作的靶的X射线图表。
图56是在实施例6-5中制作的靶的X射线图表。
图57是在实施例6-6中制作的靶的X射线图表。
图58是在实施例6-7中制作的靶的X射线图表。
图59是在实施例6-8中制作的靶的X射线图表。
图60是在实施例6-9中制作的靶的X射线图表。
图61是在实施例6-10中制作的靶的X射线图表。
图62是在实施例6-11中制作的靶的X射线图表。
具体实施方式
本发明的氧化物靶的特征在于满足以下1~3必要条件。
1.一种氧化物靶,其是含有铟(In)和从镧(La)、钕(Nd)、镱(Yb)、铒(Er)及镝(Dy)构成的组(a组)中选择的元素(A)的氧化物的靶,其特征在于,
含有由AInO3表示的氧化物(靶I)。
2.一种氧化物靶,其是含有锡(Sn)和从所述a组中选择的元素(A)的氧化物的靶,其特征在于,
含有由A2Sn2O7表示的氧化物(靶II)。
3.一种氧化物靶,其是含有铟(In)及锡(Sn)和从镧(La)、钆(Gd)、钕(Nd)、镱(Yb)、铒(Er)及镝(Dy)构成的组(b组)中选择的元素(B)的氧化物的靶,其特征在于,
含有由B2Sn2O7表示的氧化物(靶III)。
以下按照每个构成a组或b组的镧系元素对本发明进行说明。
[镧(La)]
本发明的氧化物靶的第一方式是由含有铟(In)及镧(La)的氧化物的烧结体构成的靶,其特征在于,含有由LaInO3表示的氧化物(靶I)。
在使用该靶I的情况下,与单纯地由In2O3及La2O3构成的靶的情况相比,靶的导电性高,另外,可以保持靶表面的黑化少、也没有溅射中的异常放电的稳定的溅射状态。这样,可以稳定地得到具有与ITO膜同等的光透过率的透明导电膜。
靶I含有由LaInO3表示的形态的氧化物,作为构成靶的氧化物的优选例,可以举出以下例子。
(a)LaInO3
(b)LaInO3与In2O3的混合物
(c)LaInO3与La2O3的混合物
其中,优选(b)的烧结体。另外,从利用X射线衍射测定得到的图表鉴定靶中的氧化物的结构。后述的靶II、III及其他含镧系元素的氧化物靶也同样。
在该靶中,La在La和In的总和中所占的比例[原子比:La/(La+In)]优选为0.001~0.5,更优选为0.01~0.2,特别优选为0.01~0.15。如果不到0.001,则可能不能获得La原子的添加效果,如果超过0.5,则变成La2O3单独存在,存在靶的电阻值变得过大从而有时会在溅射时发生异常放电等问题。另外,还存在靶自身的强度下降从而在靶制造工序中的烧结工序中发生裂开或变形的问题。
可以通过调整作为烧结前的原料的铟化合物与镧化合物的混合比来控制靶中的La与In的原子比。推测根据烧结前的混合比,生成由适合于化学计算比率的铟化合物和镧化合物构成的LaInO3等镧·铟化合物,剩余的铟化合物作为结晶性物质或非晶质物质等存在。
作为靶I的制造方法,例如可以举出使用含有铟原子的化合物与含有镧原子的化合物作为原料物质,对这些混合物进行烧结的方法。
作为含有铟原子的化合物,可以举出氧化铟、氢氧化铟等。优选氧化铟。
作为含有镧原子的化合物,可以举出氧化镧、氢氧化镧等。优选为氧 化镧。
所述出发原料优选利用珠磨机(beads mill)等粉碎混合。这样,可以均一地混合原料,另外,还可以减小原料的粒径。
原料的平均粒径最大为3μm以下,优选为1μm以下,更优选为0.8μm以下。如果超过3μm,则由于例如La2O3仍然在靶中作为绝缘性的粒子存在,所以有时成为异常放电的原因。可以利用X射线衍射确认LaInO3的生成。
对将原料粉体成形为规定的形状而成的物体进行烧成。烧成条件为1000~1600℃。优选为1200~1500℃,更优选为1250~1450℃。如果不到1000℃,则La2O3的反应性较低,有时没有生成LaInO3。如果超过1600℃,则有时发生In2O3的升华或热分解从而组成发生变化或者生成的LaInO3发生分解。
在本发明中,烧结体含有LaInO3,而该形态的氧化物可以利用所述的烧结形成。可以利用EPMA的测绘(mapping)测定生成的LaInO3的粒径。LaInO3的粒径为10μm以下,优选为5μm以下。在存在超过10μm的LaInO3的粒子的情况下,粒子周边的导电性的差有时会引起异常放电。在为10μm以下时,可以抑制这些异常放电,从而可以进行稳定的溅射。
本发明的氧化物靶的第二方式是由含有锡(Sn)和镧(La)的氧化物的烧结体构成的靶,其特征在于,含有由La2Sn2O7表示的氧化物(靶II)。
在使用该靶II的情况下,与单纯地由SnO2及La2O3构成的靶的情况相比,可以保持靶表面的黑化少、也没有溅射中的异常放电的稳定的溅射状态。
靶II含有由La2Sn2O7表示的形态的氧化物,作为构成靶的氧化物的优选例,可以举出以下例子。
(a)La2Sn2O7
(b)La2Sn2O7与SnO2的混合物
(c)La2Sn2O7与La2O3的混合物
其中,优选(b)的烧结体。
在该靶中,La在La和Sn的总和中所占的比例[原子比:La/(La+Sn)]优选为0.001~0.5,更优选为0.01~0.2,特别优选为0.01~0.15。如 果不到0.001,则可能不能获得La的添加效果,如果超过0.5,则变成La2O3单独存在,成为在靶中存在绝缘性的粒子,从而有时会在溅射时发生异常放电等问题。
可以通过调整烧结前的锡化合物与镧化合物的混合比来控制所述的La与Sn的原子比。推测根据烧结前的混合比,生成由适合于化学计算比率的锡化合物和镧化合物构成的La2Sn2O7的氧化物,剩余的锡化合物作为结晶性物质或非晶质物质等存在。
作为靶II的制造方法,例如可以举出使用含有锡原子的化合物与含有镧原子的化合物作为原料物质,对这些混合物进行烧结的方法。
作为含有锡原子的化合物,可以举出氧化锡(氧化亚锡、氧化锡)、偏锡酸等。优选氧化锡(氧化锡)。
所述的出发原料优选利用珠磨机等粉碎混合。这样,可以均一地混合原料,另外,还可以减小原料的粒径。
原料的平均粒径最大为3μm以下,优选为1μm以下,更优选为0.8μm以下。如果超过3μm,则由于例如La2O3仍然在靶中作为绝缘性的粒子存在,所以有时成为异常放电的原因。可以利用X射线衍射确认La2Sn2O7的生成。
对将原料粉体成形为规定的形状而成的物体进行烧成。烧成条件为1000~1600℃。优选为1200~1500℃,更优选为1250~1450℃。如果不到1000℃,则La2O3的反应性较低,有时未见生成La2Sn2O7。如果超过1600℃,则有时发生La2O3的升华或热分解从而组成发生变化或者生成的La2Sn2O7发生分解。
在本发明中,烧结体含有La2Sn2O7,而该形态的氧化物可以利用所述的烧结形成。可以利用EPMA的测绘测定生成的La2Sn2O7的粒径。La2Sn2O7的粒径为10μm以下,优选为5μm以下。在存在超过10μm的La2Sn2O7的粒子的情况下,粒子周边的导电性的差有时会引起异常放电。在为10μm以下时,可以抑制这些异常放电,从而可以进行稳定的溅射。
本发明的氧化物靶的第三方式是由含有铟(In)、锡(Sn)和镧(La)的氧化物的烧结体构成的靶,其特征在于,含有由La2Sn2O7及/或LaInO3表示的氧化物(靶III)。
在使用该靶III的情况下,与单纯地由In2O3、SnO2及La2O3构成的靶的情况相比,靶的导电性高,另外,可以保持没有靶表面的黑化、也没有溅射中的异常放电的稳定的溅射状态。
靶III含有由La2Sn2O7及/或LaInO3表示的形态的氧化物,作为构成靶的氧化物的优选例,可以举出以下例子。
(a)La2Sn2O7与In2O3的混合物
(b)La2Sn2O7与In2O3与SnO2的混合物
(c)La2Sn2O7与LaInO3与In2O3的混合物
(d)La2Sn2O7与LaInO3与SnO2的混合物
其中,优选由(a)、(b)或(c)构成的烧结体。
在该靶中,La的原子比(La/(La+In+Sn))优选为0.001~0.5,更优选为0.01~0.3,特别优选为0.01~0.25。如果不到0.001,则可能不能获得La的添加效果,如果超过0.5,则变成La2O3单独存在,靶的强度变得过小,有时在溅射时的热引起的应力的作用下发生裂开。另外,靶自身的强度下降,从而有时在靶制造工序中发生裂开等问题。
另外,靶中的La与Sn的含量的比(原子比)优选满足下述式的关系。
La/(La+In+Sn=全部阳离子金属元素)<Sn/(La+In+Sn)
这是因为,La与Sn容易反应,所以容易生成La2Sn2O7。即,在与Sn相比La过剩地存在的情况下,Sn的大致全部被La消耗,所以主要生成LaInO3。结果,Sn在In2O3中的掺杂量减少,所以有时靶的体电阻上升。
另一方面,为了满足所述式而使Sn的含量多于La的含量的情况下,La被Sn消耗,而在In2O3中掺杂过剩的Sn。这样,靶的电阻值变小,从而成为可以保持稳定的溅射的状态。
另外,Sn的含量[原子比:Sn/(La+In+Sn)]优选满足所述的关系,而且处于0.03~0.45的范围,特别优选处于0.05~0.3的范围。
可以通过调整烧结前的铟化合物与锡化合物与镧化合物的混合比来获得所述的La、In与Sn的原子比。推测根据烧结前的混合比,生成由适合于化学计算比率的锡化合物和镧化合物构成的La2Sn2O7化合物,生成由铟化合物和镧化合物构成的LaInO3化合物,剩余的铟化合物和锡化合物作为结晶性物质或非晶质物质等存在。
作为靶III的制造方法,例如可以举出使用含有铟原子的化合物、含有锡原子的化合物及含有镧原子的化合物作为原料物质,对这些混合物进行烧结的方法。
作为含有铟原子的化合物、含有锡原子的化合物及含有镧原子的化合物的具体例,与所述的靶I或II同样。
对将原料粉体成形为规定的形状而成的物体进行烧成。烧成条件为1000~1600℃。优选为1200~1500℃,更优选为1250~1450℃。如果不到1000℃,则La2O3的反应性较低,有时未见La2Sn2O7的生成或LaInO3的生成。如果超过1600℃,则有时发生In2O3的升华或热分解从而组成发生变化或者生成的La2Sn2O7、LaInO3发生分解。
在本发明中,烧结体含有La2Sn2O7及/或LaInO3,而该形态的氧化物可以利用烧结反应(热反应)形成。
构成本发明的靶的烧结体在溅射中的黑化少,导电性高。具体而言,可以使烧结体的体电阻为1Ωcm以下。进而,也可以为0.1Ωcm以下。在本发明中,尤其可以通过成为La/(La+Sn+In)<Sn/(La+Sn+In)的组成,来减小体电阻。
[钆(Gd)]
本发明的氧化物靶是由含有铟(In)、锡(Sn)和钆(Gd)的氧化物的烧结体构成的靶,其特征在于,含有由Gd2Sn2O7及/或GdInO3表示的氧化物(靶III)。
在使用该靶III的情况下,与单纯地由In2O3、SnO2及Gd2O3构成的靶的情况相比,靶的导电性高,另外,可以保持没有靶表面的黑化、也没有溅射中的异常放电的稳定的溅射状态。
本发明的靶含有由Gd2Sn2O7及/或GdInO3表示的形态的氧化物,作为构成靶的氧化物的优选例,可以举出以下例子。
(a)Gd2Sn2O7与In2O3的混合物
(b)Gd2Sn2O7与In2O3与SnO2的混合物
(c)Gd2Sn2O7与GdInO3与In2O3的混合物
(d)Gd2Sn2O7与GdInO3与SnO2的混合物
其中,优选由(a)、(b)或(c)构成的烧结体。
在该靶中,Gd的原子比(Gd/(Gd+In+Sn))优选为0.001~0.5,更优选为0.01~0.3,特别优选为0.01~0.25。如果不到0.001,则可能不能获得Gd的添加效果,如果超过0.5,则变成Gd2O3单独存在,靶的强度变得过小,有时在溅射时的热引起的应力的作用下发生裂开。另外,靶自身的强度下降,从而有时在靶制造工序中发生裂开等问题。
另外,靶中的Gd与Sn的含量的比(原子比)优选满足下述式的关系。
Sn/(Gd+In+Sn=全部阳离子金属元素)>Gd/(Gd+In+Sn)
这是因为,Gd与Sn容易反应,所以容易生成Gd2Sn2O7。即,在与Sn相比Gd过剩地存在的情况下,Sn的大致全部被Gd消耗,所以主要生成GdInO3。结果,Sn在In2O3中的掺杂量减少,所以有时靶的体电阻上升。
另一方面,为了满足所述式而使Sn的含量多于Gd的含量的情况下,Gd被Sn消耗,而在In2O3中掺杂过剩的Sn。这样,靶的电阻值变小,从而成为可以保持稳定的溅射的状态。
另外,Sn的含量[原子比:Sn/(Gd+In+Sn)]优选满足所述的关系,而且处于0.03~0.45的范围,特别优选处于0.05~0.4的范围。
可以通过调整烧结前的铟化合物与锡化合物与钆化合物的混合比来获得所述的Gd、In与Sn的原子比。推测根据烧结前的混合比,生成由适合于化学计算比率的锡化合物和钆化合物构成的Gd2Sn2O7化合物,生成由铟化合物和钆化合物构成的GdInO3化合物,剩余的铟化合物和锡化合物作为结晶性物质或非晶质物质等存在。
作为靶的制造方法,例如可以举出使用含有铟原子的化合物、含有锡原子的化合物及含有钆原子的化合物作为原料物质,对这些混合物进行烧结的方法。
作为含有铟原子的化合物,可以举出氧化铟、氢氧化铟等。优选为氧化铟。
作为含有钆原子的化合物,可以举出氧化钆、氢氧化钆等。优选为氧化钆。
作为含有锡原子的化合物,可以举出氧化锡(氧化亚锡、氧化锡)、 偏锡酸等。优选为氧化锡(氧化锡)。
所述的出发原料优选利用珠磨机等粉碎混合。这样,可以均一地混合原料,另外,还可以减小原料的粒径。
原料的平均粒径最大为3μm以下,优选为1μm以下,更优选为0.8μm以下。如果超过3μm,则由于例如Gd2O3仍然在靶中作为绝缘性的粒子存在,所以有时成为异常放电的原因。可以利用X射线衍射确认Gd2Sn2O7的生成。
对将原料粉体成形为规定的形状而成的物体进行烧成。烧成条件为1000~1600℃。优选为1200~1500℃,更优选为1250~1450℃。如果不到1000℃,则Gd2O3的反应性较低,有时未见Gd2Sn2O7的生成或GdInO3的生成。如果超过1600℃,则有时发生In2O3的升华或热分解从而组成发生变化或者生成的Gd2Sn2O7、GdInO3发生分解。
在本发明中,烧结体含有Gd2Sn2O7及/或GdInO3,而该形态的氧化物可以利用烧结反应(热反应)形成。
构成本发明的靶的烧结体在溅射中的黑化少,导电性高。具体而言,可以使烧结体的体电阻为1Ωcm以下。进而,也可以为0.1Ωcm以下。在本发明中,尤其可以通过成为Gd/(Gd+Sn+In)<Sn/(Gd+Sn+In)的组成,来减小体电阻。
[钕(Nd)]
本发明的氧化物靶的第一方式是由含有铟(In)及钕(Nd)的氧化物的烧结体构成的靶,其特征在于,含有由NdInO3表示的氧化物(靶I)。
在使用该靶I的情况下,与单纯地由In2O3及Nd2O3构成的靶的情况相比,靶的导电性高,另外,可以保持靶表面的黑化少、也没有溅射中的异常放电的稳定的溅射状态。这样,可以稳定地得到具有与ITO膜同等的光透过率的透明导电膜或具有与由氧化铟·氧化锌构成的氧化物半导体膜同等的光透过性的氧化物半导体膜。
靶I含有由NdInO3表示的形态的氧化物,作为构成靶的烧结体的优选例,可以举出以下例子。
(a)NdInO3
(b)NdInO3与In2O3的混合物
(c)NdInO3与Nd2O3的混合物
其中,优选(b)的烧结体。
在该靶中,Nd在Nd和In的总和中所占的比例[原子比:Nd/(Nd+In)]优选为0.001~0.5,更优选为0.01~0.2,特别优选为0.01~0.15。如果不到0.001,则可能不能获得Nd原子的添加效果,如果超过0.5,则变成Nd2O3单独存在,变成作为绝缘物的Nd2O3以粒状在靶中存在,电阻值变得过大,从而有时会在溅射时发生异常放电等问题。另外,还存在靶自身的强度下降从而在靶制造工序中的烧结工序中发生裂开或变形的问题。
可以通过调整作为烧结前的原料的铟化合物与钕化合物的混合比来控制靶中的Nd与In的原子比。推测根据烧结前的混合比,生成由适合于化学计算比率的铟化合物和钕化合物构成的NdInO3等钕·铟化合物,剩余的铟化合物作为结晶性物质或非晶质物质等存在。
作为靶I的制造方法,例如可以举出使用含有铟原子的化合物与含有钕原子的化合物作为原料物质,对这些混合物进行烧结的方法。
作为含有铟原子的化合物,可以举出氧化铟、氢氧化铟等。优选氧化铟。
作为含有钕原子的化合物,可以举出氧化钕、碳酸钕、氯化钕、硝酸钕、硫酸钕等。优选为氧化钕。
所述的出发原料优选利用珠磨机等粉碎混合。这样,可以均一地混合原料,另外,还可以减小原料的粒径。
原料的平均粒径最大为3μm以下,优选为1μm以下,更优选为0.8μm以下。如果超过3μm,则由于例如Nd2O3仍然在靶中作为绝缘性的粒子存在,所以有时成为异常放电的原因。可以利用X射线衍射确认NdInO3的生成。
对将原料粉体成形为规定的形状而成的物体进行烧成。烧成条件为1000~1600℃。优选为1200~1500℃,更优选为1250~1450℃。如果不到1000℃,则Nd2O3的反应性较低,有时没有生成NdInO3。如果超过1600℃,则有时发生In2O3的升华或热分解从而组成发生变化或者生成的NdInO3发生分解。
在本发明中,烧结体含有NdInO3,而该形态的氧化物可以利用所述 的烧结形成。可以利用EPMA的测绘测定生成的NdInO3的粒径。NdInO3的粒径为10μm以下,优选为5μm以下。在存在超过10μm的NdInO3的粒子的情况下,粒子周边的导电性的差有时会引起异常放电。在为10μm以下时,可以抑制这些异常放电,从而可以进行稳定的溅射。
本发明的氧化物靶的第二方式是由含有锡(Sn)和钕(Nd)的氧化物的烧结体构成的靶,其特征在于,含有由Nd2Sn2O7表示的氧化物(靶II)。
在使用该靶II的情况下,与单纯地由SnO2及Nd2O3构成的靶的情况相比,可以保持没有溅射中的异常放电、也没有靶表面的黑化的稳定的溅射状态。
靶II含有由Nd2Sn2O7表示的形态的氧化物,作为构成靶的烧结体的优选例,可以举出以下例子。
(a)Nd2Sn2O7
(b)Nd2Sn2O7与SnO2的混合物
(c)Nd2Sn2O7与Nd2O3的混合物
(d)Nd2Sn2O7与SnO2与Nd2O3的混合物
其中,优选(b)的烧结体。
在该靶中,Nd在Nd和Sn的总和中所占的比例[原子比:Nd/(Nd+Sn)]优选为0.001~0.5,更优选为0.01~0.2,特别优选为0.01~0.15。如果不到0.001,则可能不能获得Nd的添加效果,如果超过0.5,则变成Nd2O3单独存在,存在靶的电阻值变得过大从而有时会在溅射时发生异常放电等问题。另外,在这样的情况下,有时可以通过采用RF溅射法来抑制异常放电。
可以通过调整烧结前的锡化合物与钕化合物的混合比来控制所述的Nd与Sn的原子比。推测根据烧结前的混合比,生成由适合于化学计算比率的锡化合物和钕化合物构成的Nd2Sn2O7的氧化物,剩余的锡化合物作为结晶性物质或非晶质物质等存在。
作为靶II的制造方法,例如可以举出使用含有锡原子的化合物与含有钕原子的化合物作为原料物质,对这些混合物进行烧结的方法。
作为含有锡原子的化合物,可以举出氧化锡(氧化亚锡、氧化锡)、 偏锡酸等。优选氧化锡(氧化锡)。
作为含有钕原子的化合物,与所述的靶I同样。
所述的出发原料优选利用珠磨机等粉碎混合。这样,可以均一地混合原料,另外,还可以减小原料的粒径。
原料的平均粒径最大为3μm以下,优选为1μm以下,更优选为0.8μm以下。如果超过3μm,则由于例如Nd2O3仍然在靶中作为绝缘性的粒子存在,所以有时成为异常放电的原因。可以利用X射线衍射确认Nd2Sn2O7的生成。
对将原料粉体成形为规定的形状而成的物体进行烧成。烧成条件为1000~1600℃。优选为1200~1500℃,更优选为1250~1450℃。如果不到1000℃,则Nd2O3的反应性较低,有时未见生成Nd2Sn2O7。如果超过1600℃,则有时发生Nd2O3的升华或热分解从而组成发生变化或者生成的Nd2Sn2O7发生分解。
在本发明中,烧结体含有Nd2Sn2O7,而该形态的氧化物可以利用所述的烧结形成。可以利用EPMA的测绘测定生成的Nd2Sn2O7的粒径。Nd2Sn2O7的粒径为10μm以下,优选为5μm以下。在存在超过10μm的Nd2Sn2O7的粒子的情况下,粒子周边的导电性的差有时会引起异常放电。在为10μm以下时,可以抑制这些异常放电,从而可以进行稳定的溅射。
本发明的氧化物靶的第三方式是由含有铟(In)、锡(Sn)和钕(Nd)的氧化物的烧结体构成的靶,其特征在于,含有由Nd2Sn2O7及/或NdInO3表示的氧化物(靶III)。
在使用该靶III的情况下,与单纯地由In2O3、SnO2及Nd2O3构成的靶的情况相比,靶的导电性高,另外,可以保持没有溅射中的异常放电、进而也没有靶表面的黑化的稳定的溅射状态。
靶III含有由Nd2Sn2O7及/或NdInO3表示的形态的氧化物,作为构成靶的氧化物的优选例,可以举出以下例子。
(a)Nd2Sn2O7与In2O3的混合物
(b)Nd2Sn2O7与In2O3与SnO2的混合物
(c)Nd2Sn2O7与NdInO3与In2O3的混合物
(d)Nd2Sn2O7与NdInO3与SnO2的混合物
其中,优选由(a)、(b)或(c)构成的烧结体。更优选由(a)构成的烧结体。
在该靶中,Nd的原子比(Nd/(Nd+In+Sn))优选为0.001~0.5,更优选为0.01~0.2,特别优选为0.01~0.15。如果不到0.001,则可能不能获得Nd的添加效果,如果超过0.5,则变成Nd2O3单独存在,存在靶的电阻值变得过大从而有时会在溅射时发生异常放电等问题。另外,存在靶自身的强度下降从而有时在溅射时发生靶裂开等问题。
另外,优选相对全部阳离子金属元素的Sn的含量[Sn/(全部阳离子金属):原子比]多于相对全部阳离子金属元素的Nd的含量[Nd/(全部阳离子金属):原子比]。即优选满足下述式的关系。
Nd/(全部阳离子金属元素)<Sn/(全部阳离子金属元素)
这是因为,Nd与Sn容易反应,所以容易生成Nd2Sn2O7。即,在与Sn相比Nd过剩地存在的情况下,Sn的大致全部被Nd消耗,所以主要生成NdInO3。结果,Sn在In2O3中的掺杂量减少,所以有时靶的体电阻上升。
另一方面,为了满足所述式而使Sn的含量多于Nd的含量的情况下,Nd被Sn消耗,而在In2O3中掺杂过剩的Sn。这样,靶的电阻值变小,从而成为可以保持稳定的溅射的状态。
另外,Sn的含量[原子比:Sn/(Nd+In+Sn)]优选满足所述的关系,而且处于0.03~0.45的范围,特别优选处于0.05~0.3的范围。
可以通过调整烧结前的铟化合物与锡化合物与钕化合物的混合比来获得所述的Nd、In与Sn的原子比。推测根据烧结前的混合比,生成由适合于化学计算比率的锡化合物和钕化合物构成的Nd2Sn2O7等钕·锡化合物,生成由铟化合物和钕化合物构成的NdInO3化合物,剩余的铟化合物和锡化合物作为结晶性物质或非晶质物质等存在。
作为靶III的制造方法,例如可以举出使用含有铟原子的化合物、含有锡原子的化合物及含有钕原子的化合物作为原料物质,对这些混合物进行烧结的方法。
作为含有铟原子的化合物、含有锡原子的化合物及含有钕原子的化合物的具体例,与所述的靶I或II同样。
对将原料粉体成形为规定的形状而成的物体进行烧成。烧成条件为1000~1600℃。优选为1200~1500℃,更优选为1250~1450℃。如果不到1000℃,则Nd2O3的反应性较低,有时未见Nd2Sn2O7的生成或NdInO3的生成。如果超过1600℃,则有时发生In2O3的升华或热分解从而组成发生变化或者生成的Nd2Sn2O7、NdInO3发生分解。
在本发明中,烧结体含有Nd2Sn2O7及/或NdInO3,而该形态的氧化物可以利用烧结反应(热反应)形成。
构成本发明的靶的烧结体的导电性高。尤其所述的靶I及靶III具有高的导电性。具体而言,在靶I及靶III中,可以使体电阻为5Ωcm以下。进而,也可以为1Ωcm以下。在本发明中,尤其可以通过成为Nd/(Nd+Sn+In)<Sn/(Nd+Sn+In)的组成,来减小体电阻。
[镱(Yb)]
本发明的氧化物靶的第一方式是由含有铟(In)及镱(Yb)的氧化物的烧结体构成的靶,其特征在于,含有由YbInO3表示的氧化物(靶I)。
在使用该靶I的情况下,与单纯地由In2O3及Yb2O3构成的靶的情况相比,靶的导电性高,另外,可以保持靶表面的黑化少、也没有溅射中的异常放电的稳定的溅射状态。这样,可以稳定地得到具有与ITO膜同等的光透过率的透明导电膜或具有与由氧化铟·氧化锌构成的氧化物半导体膜同等的光透过性的氧化物半导体膜。
靶I含有由YbInO3表示的形态的氧化物,作为构成靶的烧结体的优选例,可以举出以下例子。
(a)YbInO3
(b)YbInO3与In2O3的混合物
(c)YbInO3与Yb2O3的混合物
其中,优选(a)、(b)的烧结体。这种情况下,Yb2O3不会单独存在,可以抑制溅射中的异常放电。在为(c)的情况下,成为Yb2O3单独存在,有时会发生异常放电。
在该靶中,Yb在Yb和In的总和中所占的比例[原子比:Yb/(Yb+In)]优选为0.001~0.5,更优选为0.01~0.2,特别优选为0.01~0.15。如果不到0.001,则可能不能获得Yb原子的添加效果,如果超过0.5,则变 成Yb2O3单独存在,变成作为绝缘物的Yb2O3以粒状在靶中存在,存在靶的电阻值变得过大从而有时会在溅射时发生异常放电等问题。另外,还存在靶自身的强度下降从而在靶制造工序中的烧结工序中发生裂开或变形的问题。
可以通过调整作为烧结前的原料的铟化合物与镱化合物的混合比来控制靶中的Yb与In的原子比。推测根据烧结前的混合比,生成由适合于化学计算比率的铟化合物和镱化合物构成的YbInO3等镱·铟化合物,剩余的铟化合物作为结晶性物质或非晶质物质等存在。
作为靶I的制造方法,例如可以举出使用含有铟原子的化合物与含有镱原子的化合物作为原料物质,对这些混合物进行烧结的方法。
作为含有铟原子的化合物,可以举出氧化铟、氢氧化铟等。优选氧化铟。
作为含有镱原子的化合物,可以举出氧化镱、硝酸镱等。优选为氧化镱。
所述的出发原料优选利用珠磨机等粉碎混合。这样,可以均一地混合原料,另外,还可以减小原料的粒径。
原料的平均粒径为3μm以下,优选为1μm以下,更优选为0.8μm以下。如果超过3μm,则由于例如Yb2O3仍然在靶中作为绝缘性的粒子存在,所以有时成为异常放电的原因。可以利用X射线衍射确认YbInO3的生成。
对将原料粉体成形为规定的形状而成的物体进行烧成。烧成条件为1000~1600℃。优选为1200~1500℃,更优选为1250~1450℃。如果不到1000℃,则Yb2O3的反应性较低,有时没有生成YbInO3。如果超过1600℃,则有时发生In2O3的升华或热分解从而组成发生变化或者生成的YbInO3发生分解。
在本发明中,烧结体含有YbInO3,而该形态的氧化物可以利用所述的烧结形成。可以利用EPMA的测绘测定生成的YbInO3的粒径。YbInO3的粒径为10μm以下,优选为5μm以下。在存在超过10μm的YbInO3的粒子的情况下,粒子周边的导电性的差有时会引起异常放电。在为10μm以下时,可以抑制这些异常放电,从而可以进行稳定的溅射。
本发明的氧化物靶的第二方式是由含有锡(Sn)和镱(Yb)的氧化 物的烧结体构成的靶,其特征在于,含有由Yb2Sn2O7表示的氧化物(靶II)。
在使用该靶II的情况下,与单纯地由SnO2及Yb2O3构成的靶的情况相比,可以保持没有靶表面的黑化、也没有溅射中的异常放电的稳定的溅射状态。
靶II含有由Yb2Sn2O7表示的形态的氧化物,作为构成靶的烧结体的优选例,可以举出以下例子。
(a)Yb2Sn2O7
(b)Yb2Sn2O7与SnO2的混合物
(c)Yb2Sn2O7与Yb2O3的混合物
(d)Yb2Sn2O7与SnO2与Yb2O3的混合物
其中,优选(b)的烧结体。
在该靶中,Yb在Yb和Sn的总和中所占的比例[原子比:Yb/(Yb+Sn)]优选为0.001~0.5,更优选为0.01~0.2,特别优选为0.01~0.15。如果不到0.001,则可能不能获得Yb的添加效果,如果超过0.5,则变成Yb2O3单独存在,存在靶的电阻值变得过大从而有时会在溅射时发生异常放电等问题。
可以通过调整烧结前的锡化合物与镱化合物的混合比来控制所述的Yb与Sn的原子比。推测根据烧结前的混合比,生成由适合于化学计算比率的锡化合物和镱化合物构成的Yb2Sn2O7等镱·锡的氧化物,剩余的锡化合物作为结晶性物质或非晶质物质等存在。
作为靶II的制造方法,例如可以举出使用含有锡原子的化合物与含有镱原子的化合物作为原料物质,对这些混合物进行烧结的方法。
作为含有锡原子的化合物,可以举出氧化锡(氧化亚锡、氧化锡)、偏锡酸等。优选氧化锡(氧化锡)。
作为含有镱原子的化合物,与所述的靶I同样。
所述的出发原料优选利用珠磨机等粉碎混合。这样,可以均一地混合原料,另外,还可以减小原料的粒径。
原料的平均粒径为3μm以下,优选为1μm以下,更优选为0.8μm以下。如果超过3μm,则由于例如Yb2O3仍然在靶中作为绝缘性的粒子存在, 所以有时成为异常放电的原因。可以利用X射线衍射确认Yb2Sn2O7的生成。
对将原料粉体成形为规定的形状而成的物体进行烧成。烧成条件为1000~1600℃。优选为1200~1500℃,更优选为1250~1450℃。如果不到1000℃,则Yb2O3的反应性较低,有时未见生成Yb2Sn2O7。如果超过1600℃,则有时发生Yb2O3的升华或热分解从而组成发生变化或者生成的Yb2Sn2O7发生分解。
在本发明中,烧结体含有Yb2Sn2O7,而该形态的氧化物可以利用所述的烧结形成。可以利用EPMA的测绘测定生成的Yb2Sn2O7的粒径。Yb2Sn2O7的粒径为10μm以下,优选为5μm以下。在存在超过10μm的Yb2Sn2O7的粒子的情况下,粒子周边的导电性的差有时会引起异常放电。在为10μm以下时,可以抑制这些异常放电,从而可以进行稳定的溅射。
本发明的氧化物靶的第三方式是由含有铟(In)、锡(Sn)和镱(Yb)的氧化物的烧结体构成的靶,其特征在于,含有由Yb2Sn2O7表示的氧化物(靶III)。
在使用该靶III的情况下,与单纯地由In2O3、SnO2及Yb2O3构成的靶的情况相比,靶的导电性高,另外,可以保持没有溅射中的异常放电、进而也没有靶表面的黑化的稳定的溅射状态。
靶III含有由Yb2Sn2O7表示的形态的氧化物,作为构成靶的烧结体的优选例,可以举出以下例子。
(a)Yb2Sn2O7与In2O3的混合物
(b)Yb2Sn2O7与In2O3与SnO2的混合物
(c)Yb2Sn2O7与YbInO3与In2O3的混合物
(d)Yb2Sn2O7与YbInO3与SnO2的混合物
其中,优选由(a)或(b)构成的烧结体。
在该靶中,Yb的原子比(Yb/(Yb+In+Sn))优选为0.001~0.5,更优选为0.01~0.2,特别优选为0.01~0.15。如果不到0.001,则可能不能获得Yb的添加效果,如果超过0.5,则变成Yb2O3单独存在,存在靶的电阻值变得过大从而有时会在溅射时发生异常放电等问题。另外,存在靶自身的强度下降从而有时在溅射时发生靶裂开等问题。
另外,优选相对全部阳离子金属元素的Sn的含量[Sn/(全部阳离子金属):原子比]多于相对全部阳离子金属元素的Yb的含量[Yb/(全部阳离子金属):原子比]。即优选满足下述式的关系。
Yb/(全部阳离子金属元素)<Sn/(全部阳离子金属元素)
这是因为,Yb与Sn容易反应,所以容易生成Yb2Sn2O7。即,在与Sn相比Yb过剩地存在的情况下,Sn的大致全部被Yb消耗,所以主要生成YbInO3。结果,Sn在In2O3中的掺杂量减少,所以有时靶的体电阻上升。
另一方面,为了满足所述式而使Sn的含量多于Yb的含量的情况下,Yb被Sn消耗,而在In2O3中掺杂过剩的Sn。这样,靶的电阻值变小,从而成为可以保持稳定的溅射的状态。
另外,Sn的含量[原子比:Sn/(Yb+In+Sn)]优选满足所述的关系,而且处于0.03~0.45的范围,特别优选处于0.05~0.3的范围。
可以通过调整烧结前的铟化合物与锡化合物与镱化合物的混合比来获得所述的Yb、In与Sn的原子比。推测根据烧结前的混合比,生成由适合于化学计算比率的锡化合物和镱化合物构成的Yb2Sn2O7等镱·锡化合物,剩余的铟化合物和锡化合物作为结晶性物质或非晶质物质等存在。
作为靶III的制造方法,例如可以举出使用含有铟原子的化合物、含有锡原子的化合物及含有镱原子的化合物作为原料物质,对这些混合物进行烧结的方法。
作为含有铟原子的化合物、含有锡原子的化合物及含有镱原子的化合物的具体例,与所述的靶I或II同样。
对将原料粉体成形为规定的形状而成的物体进行烧成。烧成条件为1000~1600℃。优选为1200~1500℃,更优选为1250~1450℃。如果不到1000℃,则Yb2O3的反应性较低,有时未见Yb2Sn2O7的生成。如果超过1600℃,则有时发生In2O3的升华或热分解从而组成发生变化或者生成的Yb2Sn2O7发生分解。
在本发明中,烧结体含有Yb2Sn2O7,而该形态的氧化物可以利用烧结反应(热反应)形成。
可以利用EPMA的测绘测定生成的Yb2Sn2O7的粒径。Yb2Sn2O7的粒 径为10μm以下,优选为5μm以下。在存在超过10μm的Yb2Sn2O7的粒子的情况下,粒子周边的导电性的差有时会引起异常放电。在为10μm以下时,可以抑制这些异常放电,从而可以进行稳定的溅射。
构成本发明的靶的烧结体的导电性高。具体而言,可以使体电阻为5Ωcm以下。进而,也可以为1Ωcm以下。在本发明中,尤其可以通过成为Yb/(Yb+Sn+In)<Sn/(Yb+Sn+In)的组成,来减小体电阻。
另外,为了减低异常放电等故障,优选体电阻不到2MΩcm。
[铒(Er)]
本发明的氧化物靶的第一方式是由含有铟(In)及铒(Er)的氧化物的烧结体构成的靶,其特征在于,含有由ErInO3表示的氧化物(靶I)。
在使用该靶I的情况下,与单纯地由In2O3及Er2O3构成的靶的情况相比,靶的导电性高,另外,可以保持靶表面的黑化少、也没有溅射中的异常放电的稳定的溅射状态。这样,可以稳定地得到具有与ITO膜同等的光透过率的透明导电膜或具有与由氧化铟·氧化锌构成的氧化物半导体膜同等的光透过性的氧化物半导体膜。
靶I含有由ErInO3表示的形态的氧化物,作为构成靶的烧结体的优选例,可以举出以下例子。
(a)ErInO3
(b)ErInO3与In2O3的混合物
(c)ErInO3与Er2O3的混合物
其中,优选(a)、(b)的烧结体。这种情况下,Er2O3不会单独存在,可以抑制溅射中的异常放电。在为(c)的情况下,成为Er2O3单独存在,有时会发生异常放电。
在该靶中,Er在Er和In的总和中所占的比例[原子比:Er/(Er+In)]优选为0.001~0.5,更优选为0.01~0.2,特别优选为0.01~0.15。如果不到0.001,则可能不能获得Er原子的添加效果,如果超过0.5,则变成Er2O3单独存在,变成作为绝缘物的Er2O3以粒状在靶中存在,存在靶的电阻值变得过大从而有时会在溅射时发生异常放电等问题。另外,还存在靶自身的强度下降从而在靶制造工序中的烧结工序中发生裂开或变形的问题。
可以通过调整作为烧结前的原料的铟化合物与铒化合物的混合比来 控制靶中的Er与In的原子比。推测根据烧结前的混合比,生成由适合于化学计算比率的铟化合物和铒化合物构成的ErInO3等铒·铟化合物,剩余的铟化合物作为结晶性物质或非晶质物质等存在。
作为靶I的制造方法,例如可以举出使用含有铟原子的化合物与含有铒原子的化合物作为原料物质,对这些混合物进行烧结的方法。
作为含有铟原子的化合物,可以举出氧化铟、氢氧化铟等。优选氧化铟。
作为含有铒原子的化合物,可以举出氧化铒、草酸铒、硝酸铒等。优选为氧化铒。
所述的出发原料优选利用珠磨机等粉碎混合。这样,可以均一地混合原料,另外,还可以减小原料的粒径。
原料的平均粒径为3μm以下,优选为1μm以下,更优选为0.8μm以下。如果超过3μm,则由于例如Er2O3仍然在靶中作为绝缘性的粒子存在,所以有时成为异常放电的原因。可以利用X射线衍射确认ErInO3的生成。
对将原料粉体成形为规定的形状而成的物体进行烧成。烧成条件为1000~1600℃。优选为1200~1500℃,更优选为1250~1450℃。如果不到1000℃,则Er2O3的反应性较低,有时没有生成ErInO3。如果超过1600℃,则有时发生In2O3的升华或热分解从而组成发生变化或者生成的ErInO3发生分解。
在本发明中,烧结体含有ErInO3,而该形态的氧化物可以利用所述的烧结形成。可以利用EPMA的测绘测定生成的ErInO3的粒径。ErInO3的粒径为10μm以下,优选为5μm以下。在存在超过10μm的ErInO3的粒子的情况下,粒子周边的导电性的差有时会引起异常放电。在为10μm以下时,可以抑制这些异常放电,从而可以进行稳定的溅射。
本发明的氧化物靶的第二方式是由含有锡(Sn)和铒(Er)的氧化物的烧结体构成的靶,其特征在于,含有由Er2Sn2O7表示的氧化物(靶II)。
在使用该靶II的情况下,与单纯地由SnO2及Er2O3构成的靶的情况相比,可以保持没有靶表面的黑化、也没有溅射中的异常放电的稳定的溅射状态。
靶II含有由Er2Sn2O7表示的形态的氧化物,作为构成靶的氧化物的 优选例,可以举出以下例子。
(a)Er2Sn2O7
(b)Er2Sn2O7与SnO2的混合物
(c)Er2Sn2O7与Er2O3的混合物
(d)Er2Sn2O7与SnO2与Er2O3的混合物
其中,优选(a)、(b)的烧结体。
在该靶中,Er在Er和Sn的总和中所占的比例[原子比:Er/(Er+Sn)]优选为0.001~0.5,更优选为0.01~0.2,特别优选为0.01~0.15。如果不到0.001,则可能不能获得Er的添加效果,如果超过0.5,则变成Er2O3单独存在,存在靶的电阻值变得过大从而有时会在溅射时发生异常放电等问题。
可以通过调整烧结前的锡化合物与铒化合物的混合比来控制所述的Er与Sn的原子比。推测根据烧结前的混合比,生成由适合于化学计算比率的锡化合物和铒化合物构成的Er2Sn2O7等铒·锡的氧化物,剩余的锡化合物作为结晶性物质或非晶质物质等存在。
作为靶II的制造方法,例如可以举出使用含有锡原子的化合物与含有铒原子的化合物作为原料物质,对这些混合物进行烧结的方法。
作为含有锡原子的化合物,可以举出氧化锡(氧化亚锡、氧化锡)、偏锡酸等。优选氧化锡(氧化锡)。
作为含有铒原子的化合物,与所述的靶I同样。
所述的出发原料优选利用珠磨机等粉碎混合。这样,可以均一地混合原料,另外,还可以减小原料的粒径。
原料的平均粒径为3μm以下,优选为1μm以下,更优选为0.8μm以下。如果超过3μm,则由于例如Er2O3仍然在靶中作为绝缘性的粒子存在,所以有时成为异常放电的原因。可以利用X射线衍射确认Er2Sn2O7的生成。
对将原料粉体成形为规定的形状而成的物体进行烧成。烧成条件为1000~1600℃。优选为1200~1500℃,更优选为1250~1450℃。如果不到1000℃,则Er2O3的反应性较低,有时未见生成Er2Sn2O7。如果超过1600℃,则有时发生Er2O3的升华或热分解从而组成发生变化或者生成的 Er2Sn2O7发生分解。
在本发明中,烧结体含有Er2Sn2O7,而该形态的氧化物可以利用所述的烧结形成。可以利用EPMA的测绘测定生成的Er2Sn2O7的粒径。Er2Sn2O7的粒径为10μm以下,优选为5μm以下。在存在超过10μm的Er2Sn2O7的粒子的情况下,粒子周边的导电性的差有时会引起异常放电。在为10μm以下时,可以抑制这些异常放电,从而可以进行稳定的溅射。
本发明的氧化物靶的第三方式是由含有铟(In)、锡(Sn)和铒(Er)的氧化物的烧结体构成的靶,其特征在于,含有由Er2Sn2O7表示的氧化物(靶III)。
在使用该靶III的情况下,与单纯地由In2O3、SnO2及Er2O3构成的靶的情况相比,靶的导电性高,另外,可以保持没有溅射中的异常放电、进而也没有靶表面的黑化的稳定的溅射状态。
靶III含有由Er2Sn2O7表示的形态的氧化物,作为构成靶的烧结体的优选例,可以举出以下例子。
(a)Er2Sn2O7与In2O3的混合物
(b)Er2Sn2O7与In2O3与SnO2的混合物
(c)Er2Sn2O7与ErInO3与In2O3的混合物
(d)Er2Sn2O7与ErInO3与SnO2的混合物
其中,优选由(a)或(b)构成的烧结体。
在该靶中,Er的原子比(Er/(Er+In+Sn))优选为0.001~0.5,更优选为0.01~0.2,特别优选为0.01~0.15。如果不到0.001,则可能不能获得Er的添加效果,如果超过0.5,则变成Er2O3单独存在,存在靶的电阻值变得过大从而有时会在溅射时发生异常放电等问题。另外,存在靶自身的强度下降从而有时在溅射时发生靶裂开等问题。
另外,优选相对全部阳离子金属元素的Sn的含量[Sn/(全部阳离子金属):原子比]多于相对全部阳离子金属元素的Er的含量[Er/(全部阳离子金属):原子比]。即优选满足下述式的关系。
Er/(全部阳离子金属元素)<Sn/(全部阳离子金属元素)
这是因为,Er与Sn容易反应,所以容易生成Er2Sn2O7。即,在与Sn相比Er过剩地存在的情况下,Sn的大致全部被Er消耗,所以主要生成 ErInO3。结果,Sn在In2O3中的掺杂量减少,所以有时靶的体电阻上升。
另一方面,为了满足所述式而使Sn的含量多于Er的含量的情况下,Er被Sn消耗,而在In2O3中掺杂过剩的Sn。这样,靶的电阻值变小,从而成为可以保持稳定的溅射的状态。
另外,Sn的含量[原子比:Sn/(Er+In+Sn)]优选满足所述的关系,而且处于0.03~0.45的范围,特别优选处于0.05~0.3的范围。
可以通过调整烧结前的铟化合物与锡化合物与铒化合物的混合比来获得所述的Er、In与Sn的原子比。推测根据烧结前的混合比,生成由适合于化学计算比率的锡化合物和铒化合物构成的Er2Sn2O7等铒·锡化合物,剩余的铟化合物和锡化合物作为结晶性物质或非晶质物质等存在。
作为靶III的制造方法,例如可以举出使用含有铟原子的化合物、含有锡原子的化合物及含有铒原子的化合物作为原料物质,对这些混合物进行烧结的方法。
作为含有铟原子的化合物、含有锡原子的化合物及含有铒原子的化合物的具体例,与所述的靶I或II同样。
对将原料粉体成形为规定的形状而成的物体进行烧成。烧成条件为1000~1600℃。优选为1200~1500℃,更优选为1250~1450℃。如果不到1000℃,则Er2O3的反应性较低,有时未见Er2Sn2O7的生成。如果超过1600℃,则有时发生In2O3的升华或热分解从而组成发生变化或者生成的Er2Sn2O7发生分解。
在本发明中,烧结体含有Er2Sn2O7,而该形态的氧化物可以利用烧结反应(热反应)形成。
可以利用EPMA的测绘测定生成的Er2Sn2O7的粒径。Er2Sn2O7的粒径为10μm以下,优选为5μm以下。在存在超过10μm的Er2Sn2O7的粒子的情况下,粒子周边的导电性的差有时会引起异常放电。在为10μm以下时,可以抑制这些异常放电,从而可以进行稳定的溅射。
构成本发明的靶的烧结体的导电性高。具体而言,可以使体电阻为5Ωcm以下。进而,也可以为1Ωcm以下。在本发明中,尤其可以通过成为Er/(Er+Sn+In)<Sn/(Er+Sn+In)的组成,来减小体电阻。
另外,为了减低异常放电等故障,优选体电阻不到2MΩcm。
[镝(Dy)]
本发明的氧化物靶的第一方式是由含有铟(In)及镝(Dy)的氧化物的烧结体构成的靶,其特征在于,含有由DyInO3表示的氧化物(靶I)。
在使用该靶I的情况下,与单纯地由In2O3及Dy2O3构成的靶的情况相比,靶的导电性高,另外,可以保持靶表面的黑化少、也没有溅射中的异常放电的稳定的溅射状态。这样,可以稳定地得到具有与ITO膜同等的光透过率的透明导电膜或具有与由氧化铟·氧化锌构成的氧化物半导体膜同等的光透过性的氧化物半导体膜。
靶I含有由DyInO3表示的形态的氧化物,作为构成靶的烧结体的优选例,可以举出以下例子。
(a)DyInO3
(b)DyInO3与In2O3的混合物
(c)DyInO3与Dy2O3的混合物
其中,优选(a)、(b)的烧结体。这种情况下,Dy2O3不会单独存在,可以抑制溅射中的异常放电。在为(c)的情况下,成为Dy2O3单独存在,有时会发生异常放电。
在该靶中,Dy在Dy和In的总和中所占的比例[原子比:Dy/(Dy+In)]优选为0.001~0.5,更优选为0.01~0.2,特别优选为0.01~0.15。如果不到0.001,则可能不能获得Dy原子的添加效果,如果超过0.5,则变成Dy2O3单独存在,变成作为绝缘物的Dy2O3以粒状在靶中存在,存在靶的电阻值变得过大从而有时会在溅射时发生异常放电等问题。另外,还存在靶自身的强度下降从而在靶制造工序中的烧结工序中发生裂开或变形的问题。
可以通过调整作为烧结前的原料的铟化合物与镝化合物的混合比来控制靶中的Dy与In的原子比。推测根据烧结前的混合比,生成由适合于化学计算比率的铟化合物和镝化合物构成的DyInO3等镝·铟化合物,剩余的铟化合物作为结晶性物质或非晶质物质等存在。
作为靶I的制造方法,例如可以举出使用含有铟原子的化合物与含有镝原子的化合物作为原料物质,对这些混合物进行烧结的方法。
作为含有铟原子的化合物,可以举出氧化铟、氢氧化铟等。优选氧化 铟。
作为含有镝原子的化合物,可以举出氧化镝、草酸镝、碳酸镝、硝酸镝等。优选为氧化镝。
所述的出发原料优选利用珠磨机等粉碎混合。这样,可以均一地混合原料,另外,还可以减小原料的粒径。
原料的平均粒径为3μm以下,优选为1μm以下,更优选为0.8μm以下。如果超过3μm,则由于例如Dy2O3仍然在靶中作为绝缘性的粒子存在,所以有时成为异常放电的原因。可以利用X射线衍射确认DyInO3的生成。
对将原料粉体成形为规定的形状而成的物体进行烧成。烧成条件为1000~1600℃。优选为1200~1500℃,更优选为1250~1450℃。如果不到1000℃,则Dy2O3的反应性较低,有时没有生成DyInO3。如果超过1600℃,则有时发生In2O3的升华或热分解从而组成发生变化或者生成的DyInO3发生分解。
在本发明中,烧结体含有DyInO3,而该形态的氧化物可以利用所述的烧结形成。可以利用EPMA的测绘测定生成的DyInO3的粒径。DyInO3的粒径为10μm以下,优选为5μm以下。在存在超过10μm的DyInO3的粒子的情况下,粒子周边的导电性的差有时会引起异常放电。在为10μm以下时,可以抑制这些异常放电,从而可以进行稳定的溅射。
本发明的氧化物靶的第二方式是由含有锡(Sn)和镝(Dy)的氧化物的烧结体构成的靶,其特征在于,含有由Dy2Sn2O7表示的氧化物(靶II)。
在使用该靶II的情况下,与单纯地由SnO2及Dy2O3构成的靶的情况相比,可以保持没有靶表面的黑化、也没有溅射中的异常放电的稳定的溅射状态。
靶II含有由Dy2Sn2O7表示的形态的氧化物,作为构成靶的烧结体的优选例,可以举出以下例子。
(a)Dy2Sn2O7
(b)Dy2Sn2O7与SnO2的混合物
(c)Dy2Sn2O7与Dy2O3的混合物
(d)Dy2Sn2O7与SnO2与Dy2O3的混合物
其中,优选(b)的烧结体。
在该靶中,Dy在Dy和Sn的总和中所占的比例[原子比:Dy/(Dy+Sn)]优选为0.001~0.5,更优选为0.01~0.2,特别优选为0.01~0.15。如果不到0.001,则可能不能获得Dy的添加效果,如果超过0.5,则变成Dy2O3单独存在,存在靶的电阻值变得过大从而有时会在溅射时发生异常放电等问题。另外,在这样的情况下,有时可以通过采用RF溅射法来抑制异常放电。
可以通过调整烧结前的锡化合物与镝化合物的混合比来控制所述的Dy与Sn的原子比。推测根据烧结前的混合比,生成由适合于化学计算比率的锡化合物和镝化合物构成的Dy2Sn2O7等镝·锡的氧化物,剩余的锡化合物作为结晶性物质或非晶质物质等存在。
作为靶II的制造方法,例如可以举出使用含有锡原子的化合物与含有镝原子的化合物作为原料物质,对这些混合物进行烧结的方法。
作为含有锡原子的化合物,可以举出氧化锡(氧化亚锡、氧化锡)、偏锡酸等。优选氧化锡(氧化锡)。
作为含有镝原子的化合物,与所述的靶I同样。
所述的出发原料优选利用珠磨机等粉碎混合。这样,可以均一地混合原料,另外,还可以减小原料的粒径。
原料的平均粒径为3μm以下,优选为1μm以下,更优选为0.8μm以下。如果超过3μm,则由于例如Dy2O3仍然在靶中作为绝缘性的粒子存在,所以有时成为异常放电的原因。可以利用X射线衍射确认Dy2Sn2O7的生成。
对将原料粉体成形为规定的形状而成的物体进行烧成。烧成条件为1000~1600℃。优选为1200~1500℃,更优选为1250~1450℃。如果不到1000℃,则Dy2O3的反应性较低,有时未见生成Dy2Sn2O7。如果超过1600℃,则有时发生Dy2O3的升华或热分解从而组成发生变化或者生成的Dy2Sn2O7发生分解。
在本发明中,烧结体含有Dy2Sn2O7,而该形态的氧化物可以利用所述的烧结形成。可以利用EPMA的测绘测定生成的Dy2Sn2O7的粒径。Dy2Sn2O7的粒径为10μm以下,优选为5μm以下。在存在超过10μm的 Dy2Sn2O7的粒子的情况下,粒子周边的导电性的差有时会引起异常放电。在为10μm以下时,可以抑制这些异常放电,从而可以进行稳定的溅射。
本发明的氧化物靶的第三方式是由含有铟(In)、锡(Sn)和镝(Dy)的氧化物的烧结体构成的靶,其特征在于,含有由Dy2Sn2O7表示的氧化物(靶III)。
在使用该靶III的情况下,与单纯地由In2O3、SnO2及Dy2O3构成的靶的情况相比,靶的导电性高,另外,可以保持没有溅射中的异常放电、进而也没有靶表面的黑化的稳定的溅射状态。
靶III含有由Dy2Sn2O7表示的形态的氧化物,作为构成靶的烧结体的优选例,可以举出以下例子。
(a)Dy2Sn2O7与In2O3的混合物
(b)Dy2Sn2O7与In2O3与SnO2的混合物
(c)Dy2Sn2O7与DyInO3与In2O3的混合物
(d)Dy2Sn2O7与DyInO3与SnO2的混合物
其中,优选由(a)或(b)构成的烧结体。
在该靶中,Dy的原子比(Dy/(Dy+In+Sn))优选为0.001~0.5,更优选为0.01~0.2,特别优选为0.01~0.15。如果不到0.001,则可能不能获得Dy的添加效果,如果超过0.5,则变成Dy2O3单独存在,存在靶的电阻值变得过大从而有时会在溅射时发生异常放电等问题。另外,存在靶自身的强度下降从而有时在溅射时发生靶裂开等问题。
另外,优选相对全部阳离子金属元素的Sn的含量[Sn/(全部阳离子金属):原子比]多于相对全部阳离子金属元素的Dy的含量[Dy/(全部阳离子金属):原子比]。即优选满足下述式的关系。
Dy/(全部阳离子金属元素)<Sn/(全部阳离子金属元素)
这是因为,Dy与Sn容易反应,所以容易生成Dy2Sn2O7。即,在与Sn相比Dy过剩地存在的情况下,Sn的大致全部被Dy消耗,所以主要生成DyInO3。结果,Sn在In2O3中的掺杂量减少,所以有时靶的体电阻上升。
另一方面,为了满足所述式而使Sn的含量多于Dy的含量的情况下,Dy被Sn消耗,而在In2O3中掺杂过剩的Sn。这样,靶的电阻值变小,从而成为可以保持稳定的溅射的状态。
另外,Sn的含量[原子比:Sn/(Dy+In+Sn)]优选满足所述的关系,而且处于0.03~0.45的范围,特别优选处于0.05~0.3的范围。
可以通过调整烧结前的铟化合物与锡化合物与镝化合物的混合比来获得所述的Dy、In与Sn的原子比。推测根据烧结前的混合比,生成由适合于化学计算比率的锡化合物和镝化合物构成的Dy2Sn2O7等镝·锡化合物,剩余的铟化合物和锡化合物作为结晶性物质或非晶质物质等存在。
作为靶III的制造方法,例如可以举出使用含有铟原子的化合物、含有锡原子的化合物及含有镝原子的化合物作为原料物质,对这些混合物进行烧结的方法。
作为含有铟原子的化合物、含有锡原子的化合物及含有镝原子的化合物的具体例,与所述的靶I或II同样。
对将原料粉体成形为规定的形状而成的物体进行烧成。烧成条件为1000~1600℃。优选为1200~1500℃,更优选为1250~1450℃。如果不到1000℃,则Dy2O3的反应性较低,有时未见Dy2Sn2O7的生成。如果超过1600℃,则有时发生In2O3的升华或热分解从而组成发生变化或者生成的Dy2Sn2O7发生分解。
在本发明中,烧结体含有Dy2Sn2O7,而该形态的氧化物可以利用烧结反应(热反应)形成。
可以利用EPMA的测绘测定生成的Dy2Sn2O7的粒径。Dy2Sn2O7的粒径为10μm以下,优选为5μm以下。在存在超过10μm的Dy2Sn2O7的粒子的情况下,粒子周边的导电性的差有时会引起异常放电。在为10μm以下时,可以抑制这些异常放电,从而可以进行稳定的溅射。
构成本发明的靶的烧结体的导电性高。具体而言,可以使体电阻为5Ωcm以下。进而,也可以为1Ωcm以下。在本发明中,尤其可以通过成为Dy/(Dy+Sn+In)<Sn/(Dy+Sn+In)的组成,来减小体电阻。
另外,为了减低异常放电等故障,优选体电阻不到2MΩcm。
在所述的本发明的靶I~III中,除了a组或b组的元素为Er的情况以外,构成靶的烧结体的密度优选为6.5g/cm3以上,更优选为6.6~7.2g/cm3。在烧结体的密度不到6.5g/cm3时,有时靶表面发生黑化或者发生 异常放电。
在a组或b组的元素为Er的情况下,密度优选为4.5g/cm3以上,更优选为4.6~7.0g/cm3。在烧结体的密度不到4.5g/cm3时,有时靶表面发生黑化或者发生异常放电。
为了获得密度高的烧结体,优选在烧成前的成形工序中利用冷气静水压(CIP)等进行成形或者利用热气静水压(HIP)等进行烧结。
可以使用所述的本发明的靶对导电性膜进行成膜。作为成膜的方法,可以使用RF磁控溅射(magnetron sputtering)法、DC磁控溅射法、电子束蒸镀法、离子镀法等。其中,优选使用RF磁控溅射。在靶的体电阻超过1Ωcm的情况下,如果采用RF磁控溅射法,则可以没有异常放电地保持稳定的溅射状态。另外,在靶的体电阻为1Ωcm以下的情况下,也可以采用在工业上有利的DC磁控溅射法。
这样,可以没有异常放电地保持稳定的溅射状态,从而工业上连续地稳定地成膜成为可能。
另外,已知可以通过在利用溅射的成膜中存在大量的氧,来将由氧化铟和氧化锌构成的透明薄膜用作氧化物半导体(美国公开2005/199959)。在本发明中,可以通过在溅射成膜中存在大量的氧来控制该薄膜中的载流子密度,所以可以用作氧化物半导体。
[实施例]
以下示出在实施例及比较例中制作的靶的特性的测定方法。
(1)密度
利用切成一定尺寸的靶的重量和外形尺寸算出。
(2)靶中的各元素的原子比
利用ICP(电感耦合等离子(Inductively Coupled Plasma))测定,测定各元素的存在量。
(3)靶的体电阻
使用电阻计(三菱油化制,Loresta),利用四探针法进行测定。
(4)在靶中存在的氧化物的结构
通过分析用X射线衍射得到的图表来鉴定氧化物的结构。以以下的条件进行X射线衍射的测定。
·装置:(株)理嘎库(Rigaku)制Ultima-III
·X射线:Cu-Kα射线(波长1.5406 
Figure G2007800294770D00371
,利用石墨单色器(graphitemonochromater)进行单色化)
·2θ-θ反射法、连续扫描(1.0°/分)·取样间隔:0.02°
·缝隙(slit)DS、SS:2/3°、RS:0.6mm
[镧(La)]
实施例1-1
混合纯度为99.99%以上的氧化铟700g和纯度为99.99%以上的氧化镧300g,利用干燥珠磨机(dry beads mill)粉碎·混合约5小时。
接着,将在所述中得到的粉末插入到10mmφ的模具中,利用模具加压成型机,在100kg/cm2的压力下进行预成型。接着,利用冷气静水压加压成型机,在4t/cm2的压力下进行压紧化,然后在1350℃下烧成10小时,得到烧结体。将该烧结体加工成靶(磨削、研磨、向背衬板(backing plate)的贴合)。
对得到的靶,进行X射线衍射测定,结果可以确认由以LaInO3及In2O3为主要成分的氧化物构成。
图1表示靶的X射线图表。
进行ICP分析,结果原子比[La/(La+In)]为0.27。
利用EPMA(电子探针显微分析(Electron Probe Micro Analyzer))测定烧结体的面内的元素分布,确认了In、La的分散状态。结果,其组成实质上均一。
另外,靶的密度为6.78g/cm3,体电阻为260Ωcm。
实施例1-2
混合氧化锡900g和氧化镧100g,利用干燥珠磨机,粉碎·混合约5小时。
接着,将得到的粉末插入到10mmφ的模具中,利用模具加压成型机,在100kg/cm2的压力下进行预成型。接着,利用冷气静水压加压成型机,在4t/cm2的压力下进行压紧化,然后在1350℃下烧成10小时,成为烧结体,加工成靶。
对这样地进行得到的靶,进行X射线衍射测定,结果可以确认由以 La2Sn2O7及SnO2为主要成分的氧化物构成。
图2表示靶的X射线图表。
进行ICP分析,结果原子比[La/(La+Sn)]为0.09。
利用EPMA测定烧结体的面内的元素分布,确认了Sn、La的分散状态,其组成实质上不均一。另外,靶的密度为6.64g/cm3,体电阻为950Ωcm。
实施例1-3~1-12
将氧化铟、氧化锡及氧化镧的各粉末混合成分别如表1的组成,用干燥珠磨机,粉碎·混合约5小时。
接着,将得到的粉末插入到10mmφ的模具中,利用模具加压成型机,在100kg/cm2的压力下进行预成型。接着,利用冷气静水压加压成型机,在4t/cm2的压力下进行压紧化,然后在1350℃下烧成10小时,成为烧结体,加工成靶。
[表1]
[表1]
Figure G2007800294770D00381
对这样地进行得到的靶,进行X射线衍射测定,结果可以确认由以In2O3及La2Sn2O7、LaInO3为主要成分的氧化物构成。图3-12分别表示 在实施例1-3~1-12中制作的靶的X射线图表。
表2示出进行ICP分析的结果、利用EPMA测定面内的元素分布的结果、密度及体电阻。
[表2]
Figure G2007800294770D00401
比较例1-1
混合氧化铟400g和氧化镧600g,利用干燥珠磨机粉碎·混合约5小时。
接着,将在所述中得到的粉末插入到10mmφ的模具中,利用模具加压成型机,在100kg/cm2的压力下进行预成型。接着,利用冷气静水压加压成型机,在4t/cm2的压力下进行压紧化,然后在1350℃下烧成10小时。
在从炉中取出的状态的烧结体中发生很多裂缝(crack),另外,还观察到裂开,从而不能实施靶(磨削、研磨、向背衬板的贴合)加工。
对该烧结体进行X射线衍射测定,结果可以确认为由以LaInO3及La2O3为主要成分的氧化物构成的烧结体。
图13表示该烧结体的X射线图表。
进行ICP分析,结果原子比[La/(La+In)]为0.56。
利用EPMA测定烧结体的面内的元素分布,确认了In、La的分散状态,结果,其组成实质上不均一。另外,体电阻为2MΩcm以上,大致为绝缘材料。
[钆(Gd)]
实施例2-1~2-10
以表3所示的配合比,混合纯度为99.9%以上的氧化铟和纯度为99.9%以上的氧化钆和纯度为99.9%以上的氧化锡,利用干燥珠磨机粉碎·混合约5小时。
接着,将在所述中得到的粉末插入到10mmφ的模具中,利用模具加压成型机,在100kg/cm2的压力下进行预成型。接着,利用冷气静水压加压成型机,在4t/cm2的压力下进行压紧化,然后在1350℃下烧成10小时,得到烧结体。将该烧结体加工成靶(磨削、研磨、向背衬板的贴合)。
[表3]
[表3]
Figure G2007800294770D00421
对这样地进行得到的靶,进行X射线衍射测定,结果可以确认由以In2O3及Gd2Sn2O7、GdInO3为主要成分的氧化物构成。图14-23分别表示在实施例2-1~2-10中制作的靶的X射线图表。
表4示出X射线衍射、靶的ICP分析的结果、利用EPMA测定烧结体的面内的元素分布来确认In、Gd的分散状态的结果、密度及体电阻。
[表4]
Figure G2007800294770D00431
比较例2-1
混合氧化铟400g和氧化钆600g,利用干燥珠磨机粉碎·混合约5小时。
接着,将在所述中得到的粉末插入到10mmφ的模具中,利用模具加压成型机,在100kg/cm2的压力下进行预成型。接着,利用冷气静水压加压成型机,在4t/cm2的压力下进行压紧化,然后在1350℃下烧成10小时。
在从炉中取出的状态的烧结体中发生很多裂缝,另外,还观察到裂开,从而不能实施靶(磨削、研磨、向背衬板的贴合)加工。
对该烧结体进行X射线衍射测定,结果可以确认为由以GdInO3及Gd2O3为主要成分的氧化物构成的烧结体。
进行ICP分析,结果原子比[Gd/(Gd+In)]为0.56。
利用EPMA测定烧结体的面内的元素分布,确认了In、Gd的分散状态,结果,其组成实质上不均一。另外,体电阻为2MΩcm以上,大致为绝缘材料。
[钕(Nd)]
实施例3-1
混合氧化铟460g和氧化钕540g,用干燥珠磨机粉碎·混合约5小时。
接着,将在所述中得到的粉末插入到10mmφ的模具中,利用模具加压成型机,在100kg/cm2的压力下进行预成型。接着,利用冷气静水压加压成型机,在4t/cm2的压力下进行压紧化,然后在1350℃下烧成10小时,得到烧结体。将该烧结体加工成靶(磨削、研磨、向背衬板的贴合)。
对得到的靶进行X射线衍射测定,结果可以确认由以NdInO3及In2O3为主要成分的氧化物构成。图24示出制作的靶的X射线图表。
进行ICP分析,结果原子比[Nd/(Nd+In)]为0.49。
利用EPMA测定靶的面内的元素分布,确认了In、Nd的分散状态。结果,其组成实质上均一。
另外,靶的密度为6.86g/cm3,体电阻为2MΩcm以上。
实施例3-2
混合氧化铟950g和氧化钕50g,除此以外,与实施例3-1同样地进行,制作靶。
对得到的靶进行X射线衍射测定,结果可以确认由以NdInO3及In2O3为主要成分的氧化物构成。
进行ICP分析,结果原子比[Nd/(Nd+In)]为0.04。
利用EPMA测定靶的面内的元素分布,确认了In、Nd的分散状态。结果,其组成实质上均一。
另外,靶的密度为6.54g/cm3,体电阻为0.026Ωcm。
实施例3-3
混合氧化锡480g和氧化钕520g,利用干燥珠磨机粉碎·混合约5小时。
接着,将在所述中得到的粉末插入到10mmφ的模具中,利用模具加压成型机,在100kg/cm2的压力下进行预成型。接着,利用冷气静水压加压成型机,在4t/cm2的压力下进行压紧化,然后在1350℃下烧成10小时,成为烧结体,加工成靶。
对这样地进行得到的靶进行X射线衍射测定,结果可以确认由以Nd2Sn2O7为主要成分、SnO2和微量的Nd2O3构成。图25示出制作的靶的X射线图表。
进行ICP分析,结果原子比[Nd/(Nd+Sn)]为0.49。
利用EPMA测定靶的面内的元素分布,确认了Sn、Nd的分散状态,但其组成实质上均一。另外,靶的密度为6.96g/cm3,体电阻为2MΩcm以上。
实施例3-4~3-9
将氧化铟、氧化锡及氧化钕的各粉末混合成分别如表5所示的配合量,用干燥珠磨机,粉碎·混合约5小时。
接着,将得到的粉末插入到10mmφ的模具中,利用模具加压成型机,在100kg/cm2的压力下进行预成型。接着,利用冷气静水压加压成型机,在4t/cm2的压力下进行压紧化,然后在1350℃下烧成10小时,成为烧结体,加工成靶。
[表5]
[表5]
Figure G2007800294770D00461
对这样地进行得到的靶,进行X射线衍射测定,结果可以确认以Nd2Sn2O7及In2O3为主要成分,含有NdInO3
图26-30分别表示在实施例3-5~3-9中制作的靶的X射线图表。
表6示出靶的ICP分析的结果、利用EPMA测定面内的元素分布的结果、密度及体电阻。
[表6]
Figure G2007800294770D00471
比较例3-1
分别混合氧化铟150g、氧化锡150g及氧化钕700g的各粉末,利用 干燥珠磨机粉碎·混合约5小时。
接着,将得到的粉末插入到10mmφ的模具中,利用模具加压成型机,在100kg/cm2的压力下进行预成型。接着,利用冷气静水压加压成型机,在4t/cm2的压力下进行压紧化,然后在1350℃下烧成10小时,成为烧结体,但烧结体裂开,不能加工成靶。
对得到的烧结体进行X射线衍射测定,结果可以确认由以NdInO3及Nd2Sn2O7、Nd2O3为主要成分的氧化物构成。
进行ICP分析,结果原子比[Nd/(Nd+In)]为0.67。
利用EPMA测定烧结体的面内的元素分布,确认了In、Nd的分散状态。结果,其组成实质上不均一。
另外,烧结体的密度为5.64g/cm3,体电阻为测定极限以上。
[镱(Yb)]
实施例4-1~4-9
将氧化铟、氧化锡及氧化镱的各粉末混合成分别如表7所示的配合量,用干燥珠磨机,粉碎·混合约5小时。
接着,将得到的粉末插入到10mmφ的模具中,利用模具加压成型机,在100kg/cm2的压力下进行预成型。接着,利用冷气静水压加压成型机,在4t/cm2的压力下进行压紧化,然后在1350℃下烧成10小时,成为烧结体,加工成靶。
[表7]
[表7]
Figure G2007800294770D00491
对这样地进行得到的靶,进行X射线衍射测定,结果可以确认以Yb2Sn2O7及In2O3为主要成分。
图31-39分别表示在实施例4-1~4-9中制作的靶的X射线图表。
表8示出靶的ICP分析的结果、利用EPMA测定面内的元素分布的结果、密度及体电阻。
[表8]
Figure G2007800294770D00501
比较例4-1
混合氧化铟150g和氧化镱850g,利用湿式球磨机粉碎·混合约5小时,然后利用喷雾干燥器(spray dryer)干燥。
接着,将在所述中得到的粉末插入到10mmφ的模具中,利用模具加压成型机,在100kg/cm2的压力下进行预成型。接着,利用冷气静水压加压成型机,在4t/cm2的压力下进行压紧化,然后在1350℃下烧成10小时。
在从炉中取出的状态的烧结体中发生很多裂缝,另外,还观察到裂开,从而不能实施靶(磨削、研磨、向背衬板的贴合)加工。
对该烧结体进行X射线衍射测定,结果可以确认为以氧化镱(Yb2O3)为主要成分的烧结体。
进行ICP分析,结果原子比[Yb/(Yb+In)]为0.81。
利用EPMA测定烧结体的面内的元素分布,确认了In、Yb的分散状态,结果,其组成实质上不均一。另外,体电阻为2MΩcm以上,判断为绝缘体。
[铒(Er)]
实施例5-1
混合氧化铟450g和氧化铒550g,利用湿式珠磨机粉碎·混合约5小时,然后进行干燥造粒,得到φ0.1~数mm的粉体。
接着,将在所述中得到的粉末插入到10mmφ的模具中,利用模具加压成型机,在100kg/cm2的压力下进行预成型。接着,利用冷气静水压加压成型机,在4t/cm2的压力下进行压紧化,然后在1350℃下烧成10小时,得到烧结体。将该烧结体加工成靶(磨削、研磨、向背衬板的贴合)。
对得到的靶,进行X射线衍射测定,结果可以确认由以ErInO3及In2O3为主要成分的氧化物构成。
图40示出靶的X射线图表。
进行ICP分析,结果原子比[Er/(Er+In)]为0.47。
利用EPMA测定烧结体的面内的元素分布,确认了In、Er的分散状态。结果,其组成实质上均一。
另外,靶的密度为4.63g/cm3,体电阻为1.8MΩcm。
实施例5-2
混合氧化锡450g和氧化铒550g,利用湿式珠磨机粉碎·混合约5小时,然后进行干燥造粒。
接着,将得到的粉末插入到10mmφ的模具中,利用模具加压成型机,在100kg/cm2的压力下进行预成型。接着,利用冷气静水压加压成型机,在4t/cm2的压力下进行压紧化,然后在1350℃下烧成10小时,成为烧结体,加工成靶。
对这样地进行得到的靶,进行X射线衍射测定,结果可以确认由以Er2Sn2O7及SnO2为主要成分的氧化物构成。
图41示出靶的X射线图表。
进行ICP分析,结果原子比[Er/(Er+Sn)]为0.49。
利用EPMA测定烧结体的面内的元素分布,确认了Sn、Er的分散状态,但其组成实质上均一。另外,靶的密度为4.52g/cm3,体电阻为1.9MΩcm。
实施例5-3~5-12
将氧化铟、氧化锡及氧化铒的各粉末混合成分别如表9所示的配合量,利用湿式珠磨机粉碎·混合约5小时,进行干燥造粒。
接着,将得到的粉末插入到10mmφ的模具中,利用模具加压成型机,在100kg/cm2的压力下进行预成型。接着,利用冷气静水压加压成型机,在4t/cm2的压力下进行压紧化,然后在1350℃下烧成10小时,成为烧结体,加工成靶。
[表9]
[表9]
Figure G2007800294770D00531
对这样地进行得到的靶,进行X射线衍射测定,结果可以确认以Er2Sn2O7及In2O3为主要成分。
图42-51分别表示在实施例5-3~5-12中制作的靶的X射线图表。
表10示出靶的ICP分析的结果、利用EPMA测定面内的元素分布的结果、密度及体电阻。
[表10]
Figure G2007800294770D00541
比较例5-1
混合氧化铟100g、氧化锡100g及氧化铒800g,利用干燥珠磨机粉碎·混合约5小时。
接着,将在所述中得到的粉末插入到10mmφ的模具中,利用模具加压成型机,在100kg/cm2的压力下进行预成型。接着,利用冷气静水压加压成型机,在4t/cm2的压力下进行压紧化,然后在1350℃下烧成10小时。
在从炉中取出的状态的烧结体中发生很多裂缝,另外,还观察到裂开,从而不能实施靶(磨削、研磨、向背衬板的贴合)加工。
对该烧结体进行X射线衍射测定,结果可以确认为由以氧化铒为主要成分的氧化物构成的烧结体。
进行ICP分析,结果原子比[Er/(Er+Sn+In)]为0.75。
利用EPMA测定烧结体的面内的元素分布,确认了In、Sn、Er的分散状态,结果,其组成实质上不均一。另外,体电阻为2MΩcm以上,判断为绝缘体。
[镝(Dy)]
实施例6-1
混合氧化铟450g和氧化镝550g,利用湿式珠磨机粉碎·混合约5小时,然后进行干燥造粒,得到φ0.1~数mm的粉体。
接着,将在所述中得到的粉末插入到10mmφ的模具中,利用模具加压成型机,在100kg/cm2的压力下进行预成型。接着,利用冷气静水压加压成型机,在4t/cm2的压力下进行压紧化,然后在1350℃下烧成10小时,得到烧结体。将该烧结体加工成靶(磨削、研磨、向背衬板的贴合)。
对得到的靶,进行X射线衍射测定,结果可以确认由以DyInO3及In2O3为主要成分的氧化物构成。
图52示出靶的X射线图表。
进行ICP分析,结果原子比[Dy/(Dy+In)]为0.47。
利用EPMA测定烧结体的面内的元素分布,确认了In、Dy的分散状态。结果,其组成实质上均一。
另外,靶的密度为6.94g/cm3,体电阻为1.6MΩcm。
实施例6-2
混合氧化锡450g和氧化镝550g,利用湿式珠磨机粉碎·混合约5小时,然后进行干燥造粒。
接着,将得到的粉末插入到10mmφ的模具中,利用模具加压成型机,在100kg/cm2的压力下进行预成型。接着,利用冷气静水压加压成型机,在4t/cm2的压力下进行压紧化,然后在1350℃下烧成10小时,成为烧结体,加工成靶。
对这样地进行得到的靶,进行X射线衍射测定,结果可以确认由以Dy2Sn2O7及SnO2为主要成分的氧化物构成。
图53示出靶的X射线图表。
进行ICP分析,结果原子比[Dy/(Dy+Sn)]为0.49。
利用EPMA测定烧结体的面内的元素分布,确认了Sn、Dy的分散状态,但其组成实质上均一。另外,靶的密度为6.87g/cm3,体电阻为1.2MΩcm。
实施例6-3~6-11
将氧化铟、氧化锡及氧化镝的各粉末混合成分别如表11所示的配合量,利用湿式珠磨机粉碎·混合约5小时,进行干燥造粒。
接着,将得到的粉末插入到10mmφ的模具中,利用模具加压成型机,在100kg/cm2的压力下进行预成型。接着,利用冷气静水压加压成型机,在4t/cm2的压力下进行压紧化,然后在1350℃下烧成10小时,成为烧结体,加工成靶。
[表11]
[表11]
Figure G2007800294770D00571
对这样地进行得到的靶,进行X射线衍射测定,结果可以确认以Dy2Sn2O7及In2O3为主要成分。
图54-62分别表示在实施例6-3~6-11中制作的靶的X射线图表。
表12示出靶的ICP分析的结果、利用EPMA测定面内的元素分布的结果、密度及体电阻。
[表12]
Figure G2007800294770D00581
比较例6-1
混合氧化铟100g、氧化锡100g及氧化镝800g,利用干燥珠磨机粉碎·混合约5小时,然后利用喷雾干燥器进行干燥。
接着,将在所述中得到的粉末插入到10mmφ的模具中,利用模具加压成型机,在100kg/cm2的压力下进行预成型。接着,利用冷气静水压加压成型机,在4t/cm2的压力下进行压紧化,然后在1350℃下烧成10小时。
在从炉中取出的状态的烧结体中发生很多裂缝,另外,还观察到裂开,从而不能实施靶(磨削、研磨、向背衬板的贴合)加工。
对该烧结体进行X射线衍射测定,结果可以确认为由以氧化镝为主要成分的氧化物构成的烧结体。
进行ICP分析,结果原子比[Dy/(Dy+Sn+In)]为0.76。
利用EPMA测定烧结体的面内的元素分布,确认了In、Sn、Dy的分散状态,结果,其组成实质上不均一。另外,体电阻为2MΩcm以上。
产业上的可利用性
本发明的靶可以很好地作为用于利用溅射法获得液晶显示装置(LCD)用透明导电膜、电致发光(EL)显示元件用透明导电膜、太阳电池用透明导电膜等各种用途的透明导电膜、氧化物半导体膜的靶。例如,可以得到有机EL元件的电极或半透过·半反射LCD用的透明导电膜、液晶驱动用氧化物半导体膜、有机EL元件驱动用氧化物半导体膜。

Claims (10)

1.一种氧化物靶,其是含有铟(In)和从a组中选择的元素A的氧化物的靶,其特征在于,
含有由AInO3表示的氧化物,
A相对In和A的含量的总和的比例[A/(A+In):原子比]为0.01~0.2,
a组:镧(La)、钕(Nd)、镱(Yb)。
2.一种氧化物靶,其是含有锡(Sn)和从a组中选择的元素A的氧化物的靶,其特征在于,
含有由A2Sn2O7表示的氧化物,
a组:钕(Nd)、镱(Yb)、铒(Er)及镝(Dy)。
3.一种氧化物靶,其是含有铟(In)、锡(Sn)和从b组中选择的元素B的氧化物的靶,其特征在于,
含有由B2Sn2O7表示的氧化物,
b组:钆(Gd)、钕(Nd)、镱(Yb)、铒(Er)及镝(Dy)。
4.根据权利要求3所述的氧化物靶,其特征在于,
所述元素B为Gd,Gd相对In、Sn及Gd的含量的总和的比例[Gd/(Gd+Sn+In):原子比]为0.001~0.5。
5.根据权利要求3或4所述的氧化物靶,其特征在于,
相对全部阳离子金属元素的Sn的含量[Sn/(全部阳离子金属元素):原子比]多于元素B的含量[B/(全部阳离子金属元素):原子比]。
6.根据权利要求1~4中任意一项所述的氧化物靶,其特征在于,
所述元素A为Nd及Yb的任意一种,
所述元素B为Gd、Nd、Yb及Dy的任意一种,
密度为6.5g/cm3以上。
7.根据权利要求1所述的氧化物靶,其特征在于,
所述元素A为La,密度为6.5g/cm3以上。
8.根据权利要求1所述的氧化物靶,其特征在于,
所述元素A为La,体电阻为1Ωcm以下。
9.根据权利要求3或4所述的氧化物靶,其特征在于,
所述元素B为Gd,体电阻为1Ωcm以下。
10.根据权利要求2或3所述的氧化物靶,其特征在于,
所述元素B为Er,密度为4.5g/cm3以上。
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