CN103958729A - 溅射靶以及高电阻透明膜及其制造方法 - Google Patents

溅射靶以及高电阻透明膜及其制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种即使DC溅射也能够制作高电阻的透明膜的溅射靶以及高电阻透明膜及其制造方法。本发明的溅射靶以氧化锌为主要成分，由具有相对于总金属成分含量含有0.005～0.1原子％的选自In、Ga、Al、B的元素群中的一种或两种以上的元素的成分组成的氧化物烧结体构成，所述氧化物烧结体的密度为5.3g/cm3以上。高电阻透明膜使用上述溅射靶通过DC溅射成膜，体积电阻率为1×104Ω·cm以上。

Description

溅射靶以及高电阻透明膜及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种能够以DC(直流)溅射形成高电阻的氧化锌透明膜且具有较高的机械强度、适于长时间溅射的溅射靶以及高电阻透明膜及其制造方法。
本申请基于2012年3月13日申请的日本专利申请2012-055764号主张优先权，将其内容援用于本说明书中。
背景技术
近年来，由化合物半导体构成的薄膜太阳能电池被实用化，由该化合物半导体构成的薄膜太阳能电池具有如下基本结构，即在钠钙玻璃基板上形成成为正极的Mo电极层，在该Mo电极层上形成由Cu-In-Ga-Se四元系合金膜构成的光吸收层，在由该Cu-In-Ga-Se四元系合金膜构成的该光吸收层上形成由ZnS、CdS、氧化锌等构成的缓冲层，在该缓冲层上形成成为负极的透明电极层。
在上述缓冲层等中采用的氧化锌膜要求均匀且致密的膜组织和高电阻。例如，在专利文献1中记载有氧化锌膜的体积电阻率为104Ω·cm以上。作为形成该氧化锌膜的方法，主要已知有溅射法。例如，在专利文献2中提出了靶中的氧化锌的平均粒度为15～100μm，且能够进行直流溅射的氧化锌靶。
另一方面，在专利文献3中提及了使用纯氧化锌靶，通过RF(高频)溅射来制作呈现高电阻的i-ZnO膜的技术，另一方面，公开有使用添加了铝等的氧化锌靶而形成导电性相当低的透明导电氧化物层的方法。并且，作为优选实施方式，提出了通过同一靶材料的溅射而生成用于太阳能电池的高导电性层与低导电性层这两者，且使高导电性层在惰性气体气氛中生成，使低导电性层在氧或混合惰性气体-氧工艺气氛中生成。
另外，作为形成太阳能电池用高导电性透明导电膜的靶，如专利文献4所示，通常在氧化锌中添加0.3％～若干原子％的铝或镓。
专利文献1：日本专利公开2005-123272号公报
专利文献2：日本专利公开2011-111642号公报
专利文献3：日本专利公开2009-21607号公报
专利文献4：日本专利公开2008-110911号公报
上述以往的技术中留有以下课题。
即，以往，为了形成高电阻的氧化锌膜使用氧化锌靶进行RF溅射，但存在RF溅射与DC溅射相比成膜速度较慢的不良情况。然而，以往的氧化锌靶为高电阻，因此难以进行DC溅射。
另一方面，在能够进行DC溅射的专利文献2的技术中，通过将构成氧化锌靶的氧化锌颗粒设定为比以往大很多，从而晶界变少，与晶界数成比例的绝缘电压降低而在恒定的高电压下电阻急剧降低，从而实现DC溅射。然而，因氧化锌靶的结晶组织的增大，靶的致密化变得不充分，会存在靶的机械强度降低的不良情况。另外，当长时间进行溅射时会产生团块，且未能完全解决随着溅射时间的增加而异常放电急速增加的问题。
并且，在专利文献3的技术中，提出有使用含有氧化锌与铝这两者的陶瓷靶，或者由含有若干质量％的铝的Zn-Al所构成的金属靶，在含有氧的溅射工艺气氛中，形成导电性相当低的氧化锌层的方法。然而，通过该方法得到的膜的电阻最大也不过1.64×103Ω·cm而已，未能达成专利文献1中所公开的氧化锌膜的体积电阻率1×104Ω·cm。
发明内容
本发明是鉴于上述课题而完成的，其目的在于提供即使DC溅射也可以制作体积电阻率：1×104Ω·cm以上的高电阻的氧化锌膜且具有较高的机械强度，适于长时间溅射的溅射靶以及高电阻透明膜及其制造方法。
本发明人等进行了研究，想通过长时间的连续DC溅射并使用氧化锌靶来制造氧化锌膜。其结果，确认了通过对主成分的氧化锌添加微量的选自In，Ga，Al，B的正三价元素群中的一种或一种以上的元素，且设为规定值以上的靶密度，由此能够以较高的机械强度进行长时间DC溅射。另外，发现了通过使用该溅射靶，对溅射气体中添加3体积％以上的氧，由此能够获得高体积电阻率及高透明性的氧化锌膜。
因此，本发明是从上述见解所得到的，为解决上述课题采用了以下技术方案。即，第1方案所涉及的溅射靶，其中，由具有相对于总金属成分含量含有0.005～0.1原子％的选自In、Ga、Al、B的元素群中的一种或两种以上的元素，剩余部分由Zn及不可避免的杂质构成的成分组成的氧化物烧结体构成，且所述氧化物烧结体的密度为5.3g/cm3以上。
在该溅射靶中，由于由具有相对于总金属成分含量含有0.005～0.1原子％的选自In、Ga、Al、B的元素群中的一种或两种以上的元素，剩余部分由Zn及不可避免的杂质构成的成分组成的氧化物烧结体构成，且所述氧化物烧结体的密度为5.3g/cm3以上，因此即使DC溅射也能够获得体积电阻率：1×104Ω·cm以上的高电阻的氧化锌膜，并且具有可长时间溅射的较高的机械强度。
专利文献2的技术将构成氧化锌靶的氧化锌颗粒设定成比以往大很多来实现DC溅射，与此相对，在本发明的溅射靶中，则是通过微量添加作为IIIb族元素的In、Ga、Al、B，从而减少作为在氧化锌颗粒的晶界产生的导电势垒的肖特基势垒(Schottky障壁)，即使在比较低的溅射电压下也会有DC电流流动，从而使DC溅射成为可能。另外，这些添加元素在烧结中固溶于氧化锌，从而使靶密度为5.3g/cm3以上，由此降低靶中的气孔比例，增加成为电流流动通路的氧化锌晶粒与晶粒接触的界面的面积，从而实现稳定的DC溅射。即，通过在靶中微量地添加能够对氧化锌颗粒的晶界层特性进行改性的IIIb族元素，从而促进靶的致密化，并能够提高晶界的导电性，能够实现稳定的DC溅射。在本发明中，与专利文献2的单纯增大氧化锌颗粒的方法相比，大幅减少了靶组织中的气孔发生，提高了靶的抗折强度，能够实现异常放电较少的长时间稳定的DC溅射。
之所以添加0.005原子％以上的选自IIIb族元素群的上述元素(以下，也简称为IIIb族元素群)，是为了对氧化锌颗粒的晶界供给充分的供体，降低肖特基势垒。IIIb族元素群在靶的烧结过程中在晶界移动。通过该举动集中到晶界的气孔被排出至烧结体的外部，烧结体的密度得到提高，其结果，对靶的DC溅射稳定性做出贡献。另外，若少于0.005原子％，则无法充分得到晶界的导电性，异常放电的发生次数会增加。
另一方面，若添加超过0.1原子％的上述IIIb族元素群，则即使对溅射条件加以调节，所得到的膜的电阻也会变低，无法实现104Ω·cm以上的体积电阻率。
另外，本发明的靶中添加IIIb族元素群的机制与专利文献3所记载的技术的机制是不同的。即，在专利文献3中，虽然公开了使用添加了铝等的氧化锌靶、或者由含有若干质量％的铝的Zn-Al所构成的金属靶来形成导电性相当低的透明导电氧化物层的方法，但作为其优选实施方式，通过同一靶材料的溅射而生成用于太阳能电池中的高导电性层与低导电性层这两者，且使高导电性层在惰性气体气氛中生成，使低导电性层在氧或混合惰性气体-氧的工艺气体气氛中生成。
通常如专利文献4中所公开，使用于太阳能电池中的高导电性层形成用溅射靶为添加了0.3原子％以上的铝、镓等元素的氧化锌烧结体。并且，如在专利文献3中所公开，使用由含有若干质量％的铝的Zn-Al所构成的金属靶通过反应溅射来制作。
然而，若添加0.3原子％以上的以铝为代表的这些IIIb族元素，则在溅射膜中会发生基于正三价元素的Zn位置的置换，通过随此产生的载体在膜中产生导电性。即使例如在溅射时添加大量的氧，也无法阻止因IIIb族元素导致的Zn位置的置换及载体的生成，其结果，无法得到具有104Ω·cm以上的体积电阻率的氧化锌膜。
与此相对，本发明中将IIIb族元素的添加量限制在0.1原子％以下。如此在添加量较少的情况下，在膜中变成位于氧化锌的晶界，对于形成载体做出的贡献非常少，因此能够实现104Ω·cm以上的体积电阻率。
另外，将IIIb族元素群的添加量设为0.1原子％以下时，在晶界含有多数气孔的低密度靶中，存在导电性变得不充分而无法稳定地进行长时间DC溅射的情况。因此，在本发明中规定靶密度为5.3g/cm3以上。
添加于本发明的靶中的IIIb族元素，最优选全部固溶于ZnO中，也可一部分作为IIIb族的氧化物或复合氧化物存在于ZnO颗粒的晶界。
第2方案所涉及的溅射靶，其中，第1方案中所述氧化物烧结体中的氧化锌颗粒的平均粒径为8～50μm。
即，在该溅射靶中，氧化物烧结体中的氧化锌颗粒的平均粒径为8～50μm，因此若施加较低的溅射电压，则在氧化锌颗粒的晶界产生的导电势垒会绝缘破坏而使电流流过，DC溅射成为可能，另外，能够大幅降低起因于晶界气孔的异常放电和团块的形成。
另外，若上述氧化锌颗粒的平均粒径低于8μm，则DC溅射容易变得不稳定，若超过50μm，则因粒子生长导致的晶界气孔变大，靶的抗折强度降低，导致容易破裂。
在上述第1方案中具有降低肖特基势垒的效果，但添加量较少，因此无法如专利文献4所记载的那样使晶界完全导电化，若氧化锌颗粒的平均粒径小于8μm，则能够溅射氧化锌靶的溅射电压变得非常大，难以进行稳定的异常放电较少的DC溅射。
第3方案所涉及的溅射靶，其中，第1或第2方案中比电阻为0.01Ω·cm以上。
即，在该溅射靶中，比电阻为0.01Ω·cm以上，因此容易得到具有104Ω·cm以上的膜体积电阻率的氧化锌膜。
第4方案所涉及的高电阻透明膜，其中，使用第1至第3的任一方案所涉及的溅射靶而通过DC溅射成膜，体积电阻率为1×104Ω·cm以上。
第5方案所涉及的高电阻透明膜的制造方法为制造第4方案所涉及的高电阻透明膜的方法，其中，在使用所述溅射靶进行DC溅射时的工艺气氛中，相对于总气体成分含有3体积％以上的氧。
即，在该高电阻透明膜的制造方法中，使用溅射靶进行DC溅射时的工艺气氛中，相对于总气体成分含有3体积％以上的氧，因此能够稳定地得到具有104Ω·cm以上的体积电阻率的高电阻氧化锌膜。
另外，若相对于总气体成分的氧含量低于3体积％，则所形成的膜中的氧缺陷导致的载体会无法完全去除，只能得到具有低于103Ω·cm的体积电阻率的氧化锌膜。另外，在此提及的DC溅射包括单纯的DC溅射、脉冲DC溅射、来自双重阴极的MF溅射以及重叠RF的DC溅射。
根据本发明，能够得到以下效果。
即，根据本发明所涉及的溅射靶，由具有相对于总金属成分含量含有0.005～0.1原子％的选自In、Ga、Al、B的元素群中的一种或两种以上的元素，剩余部分由Zn及不可避免的杂质构成的成分组成的氧化物烧结体构成，所述氧化物烧结体的密度为5.3g/cm3以上，因此即使DC溅射也能够得到体积电阻率：1×104Ω·cm以上的高电阻的氧化锌膜，并且具有可长时间溅射的高机械强度。
附图说明
图1是表示在本发明所涉及的溅射靶以及高电阻透明膜及其制造方法的实施例6的(a)及比较例1的(b)中，以烧结温度1400℃烧成的靶的截面的图像质量图的图像。
图2是表示在本发明所涉及的实施例6的(a)及比较例1的(b)中，以烧结温度1400℃烧成的靶中的氧化锌颗粒的粒径分布的曲线图。
图3是表示在本发明所涉及的实施例6的(a)及比较例1的(b)中，6小时连续溅射中的异常放电次数的累积值的变化的曲线图。
具体实施方式
以下，对本发明所涉及的溅射靶以及高电阻透明膜及其制造方法的一实施方式进行说明。
本实施方式的溅射靶为高电阻透明膜用溅射靶，由具有相对于总金属成分含量含有0.005～0.1原子％的选自In、Ga、Al、B的元素群(IIIb族元素群)中的一种或两种以上的元素，剩余部分由Zn及不可避免的杂质构成的成分组成的氧化物烧结体构成，所述氧化物烧结体的密度设定为5.3g/cm3以上。
并且，关于该高电阻透明膜用溅射靶，氧化物烧结体中的氧化锌颗粒的平均粒径为8～50μm，并且，比电阻为0.01Ω·cm以上。另外，上述元素群中In、Ga、Al以氧化物的形式含有于烧结体中。此外，含有的B至少表面为氧化物。这些元素以氧化物的形式含有的事实，能够通过EPMA(电子射线显微分析仪)的分析来确认。
另外，本实施方式的高电阻透明膜使用该溅射靶通过DC溅射成膜，且体积电阻率为1×104Ω·cm以上。
该高电阻透明膜在使用上述溅射靶进行DC溅射时的工艺气氛中，通过使氧含量相对于总气体成分为3体积％以上而进行成膜来获得。
另外，靶密度(氧化物烧结体的密度)由烧结体的重量和尺寸来计算。并且，氧化物烧结体中的氧化锌颗粒的平均粒径如下进行计算，即使用SEM观察靶截面，通过图像质量图在使氧化锌颗粒或固溶IIIb族元素群的氧化锌颗粒的晶界清晰的状态下，设为与由晶内的像素数来计算的面积相同面积的圆的直径而求出，排除测定范围周边相关的晶粒而进行计算。另外，靶的比电阻以四探针法进行测定。
如上所述，烧结体密度需为5.3g/cm3以上，更优选为5.35g/cm3以上。另外，若为5.3g/cm3以下，则无法充分排出晶界中的气孔，因晶界的导电不足而无法实现长时间稳定的DC溅射。为了使烧结体密度为5.3g/cm3以上，通过进行原料粉的粒径的最佳化、提高用于烧结的成型体的密度、进行烧成温度与烧成温度分布条件的最佳化等而获得。另外，为了可靠地实现氧化锌颗粒的平均粒径：8～50μm，优选分别设定氧化锌原料粉末的一次粒径为0.3～5μm、成型密度为3.3g/cm3以上、烧成温度为1250～1450℃、烧成时间为1～10小时。
另外，靶比电阻大幅受到IIIb族元素群的添加量、烧结体的密度及烧结方法的影响。通过使用石墨模的真空热压这种使氧化锌中的氧大量缺损的方法，虽然能够制作比电阻低于0.01Ω·cm的靶，但在使用该靶的上述高电阻透明膜的成膜方法，在长期进行大量成膜时，难以使膜的体积电阻率稳定在1×104Ω·cm以上。因此，为了使靶的比电阻为0.01Ω·cm以上，优选为含有氧的气氛下的烧成。
本实施方式的溅射靶的制造方法具有如下：在一次颗粒的平均粒径为0.1～3μm的氧化锌粉末中，均匀地混入例如一次颗粒的平均粒径为0.001～1μm的上述IIIb族元素群的氧化物粉末，成型而成为成型体的工序；以及将该成型体在1250～1450℃的烧结温度下进行烧成而成为烧结体的工序。
即，在该溅射靶的制造方法中，通过将氧化锌的一次颗粒的平均粒径设为0.1～3μm，将上述IIIb族元素群的氧化物粉末的一次颗粒的平均粒径设为0.001～1μm，从而能够稳定地使以指定温度烧结的氧化锌烧结体的平均粒径成为8～50μm，能够制作异常放电较少的高品质的直流溅射用的氧化锌靶。
用于制作上述溅射靶的原料用氧化锌的一次颗粒的平均粒径通过将分散于水中的该原料通过激光衍射/散射光式颗粒分析装置(例如日机装(Nikkiso)公司制造的Microtrac series)来进行分析、计算。使用IIIb族元素群的氧化物粉末进行添加时的该氧化物的一次平均粒径也能够以同样的方法进行测定。
并且，上述IIIb族元素群的氧化物能够以在氧化锌粉末或者容易分散于其浆料中的溶胶液或者其前驱体的溶胶液(例如，川研Fine Chemical株式会社制造的氢氧化铝溶胶液AlumiSol-10A)的形式、在烧结过程中分解的目标氧化物的前驱体物质(例如，IIIb族元素群的碳氧化物)的形式、或上述前躯体的水溶液的形式等进行添加。在本实施方式中，上述IIIb族元素群的添加量非常少，难以均匀地混入到氧化锌粉末中，尤其是含有IIIb族元素群的溶胶液等，优选以容易均匀地分散于由氧化锌粉末构成的浆料的形式进行添加。
针对B，添加由单体构成的粉末来代替氧化物也能够得到同样的效果。
作为上述制造方法的一例，能够采用将规定的IIIb族元素群的氧化物经由溶剂均匀地混入到氧化锌粉末中之后，添加粘结剂，通过喷雾干燥法造粒，且将该造粒粉以模具冲压机加压成型而制作成型体的有粘结剂成型法。以该有粘结剂成型法成型的成型体在脱模后，以150～550℃的热处理温度进行脱粘结剂处理，进而以高温(1250～1450℃)烧结规定时间(1～6小时)，即可得到本实施方式的氧化锌靶。
作为上述粘结剂，能够使用聚乙烯醇、聚乙烯丁缩醛、甲基纤维素或者丙烯酸树脂。并且，作为有机溶剂，能够使用乙醇或丙酮，作为无机溶剂，能够使用纯水。另外，通过添加溶剂稀释粘结剂，能够均匀地分散于粉末中。
上述加压成型时的成型压例如设定为50(500kg/cm2)MPa。
并且，脱模后，烧成得到氧化物烧结体时的烧成温度在1250～1450℃的范围内，烧成时间1～10小时为适当。另外，烧成时间优选为3～6小时。并且，烧结气氛可以是大气、氧、惰性气体和氧的混合气体的任一种。
另外，烧成工序，作为以去除溶剂及水分等为目的的预备乾燥，在50～150℃下进行5～46小时的处理，作为以烧掉粘结剂为目的的脱粘结剂处理，在150～550℃下进行5～20小时的处理。
接着，对使用如此制作的本实施方式的溅射靶而通过DC溅射制作氧化锌膜(高电阻透明膜)的方法进行说明。
首先，将加工成直径125mm、厚度5mm后的上述溅射靶，使用In焊料结合于无氧铜制背板。该结合的靶供溅射使用。
该溅射使用DC溅射电源，作为溅射气体在Ar气体与O2气体的混合气体中进行。此时的气体压力例如设定为0.67Pa。Ar气体与O2气体的混合气体中O2/(Ar+O2)的体积比通过气体流量计的流量设定来进行设定。并且，溅射时的投入功率密度，例如设定为2W/cm2。而且，以上述溅射靶形成的膜的厚度例如设为100nm。其中，所谓投入功率密度是指对靶施加的功率(W)除以靶面积(cm2)的值。
另外，通过改变上述溅射气体的Ar气体与O2的混合比率，可以改变氧化锌膜(高电阻透明膜)的膜电阻。例如，若将溅射气体设定为Ar：90体积％、O2：3体积％以上的比例，则能够形成膜电阻：104～1010Ω·cm(测量电压10V)左右的高电阻氧化锌膜。另外，若对上述溅射气体不加入O2而仅以Ar气体进行溅射，则成为膜电阻：10-2Ω·cm(测量电压10V)的低电阻氧化锌膜。
如此在本实施方式的溅射靶中，由具有相对于总金属成分含量含有0.005～0.1原子％的选自In、Ga、Al、B的元素群中的一种或两种以上的元素，剩余部分由Zn及不可避免的杂质构成的成分组成的氧化物烧结体构成，且所述氧化物烧结体的密度为5.3g/cm3以上，因此即使DC溅射也能够得到体积电阻率：1×104Ω·cm以上的高电阻的氧化锌膜，并且具有可长时间溅射的高机械强度。
并且，氧化物烧结体中的氧化锌颗粒的平均粒径为8～50μm，因此施加比较低的溅射电压时，在氧化锌颗粒的晶界产生的导电势垒会绝缘破坏而使电流流过，DC溅射成为可能，另外，能够大幅降低起因于晶界气孔的异常放电和团块的形成。
另外，比电阻为0.01Ω·cm以上，因此容易得到具有104Ω·cm以上的膜体积电阻率的氧化锌膜。
而且，在本实施方式的高电阻透明膜的制造方法中，在使用上述溅射靶进行DC溅射时的工艺气氛中，相对于总气体成分含有3体积％以上的氧，因此能够稳定地得到具有104Ω·cm以上的体积电阻率的高电阻氧化锌膜。
实施例
参考图1至图4针对根据上述实施方式制作的高电阻透明膜用溅射靶的实施例，对氧化物烧结体中的氧化锌颗粒的平均粒径等的评估结果进行说明。
＜实施例的制作＞
本实施例的制造，以如下条件进行。
将表1所示的平均一次粒径的氧化锌100kg，与纯水35kg、用于分散氧化锌二次颗粒的分散剂1.5kg(例如：高分子量的聚酯酸的酰胺胺盐、楠本化成株式会社制造)、与表1所示的平均一次粒径的IIIb族元素群的氧化物粉末或其溶胶液，填充于内容积500L的球磨机中。另外，在该球磨机中添加直径φ10mm的氧化锆球500kg，以30rpm的转速进行了24小时的球磨。之后，添加聚乙烯醇系粘结剂10kg(例如，变性PVA，JAPAN VAM&POVAL CO.,LTD.制造)，并进行1小时的球磨。
[表1]
球磨结束后，使用喷雾乾燥器对所得浆料进行乾燥造粒。喷雾乾燥机使用能够设定为热风温度250℃，排气温度100℃左右的设备(例如，大川原加工机FOC-35)。通过调整喷嘴吐出条件，热风温度，从而得到造粒颗粒的平均粒径为50±20μm左右的颗粒。
将制作的颗粒，无不均地均匀填充于直径200mm、厚度50mm的模具，并投入机械冲压机，以表1所示的压力加压，冲压成型。加压的保持时间为1分钟。
将成型的成型体装入可控制气氛的烧成炉中，以下述的烧成条件进行了烧成。另外，烧成时的气氛、烧成温度及烧成时间示于表2。
步骤1：室温→150℃(6小时)
步骤2：150℃→550℃(36小时)
步骤3：550℃→1000℃(3小时)
步骤4：1000℃→烧结温度(200℃/小时)
步骤5：在烧结温度中的保持
步骤6：烧结温度→室温(15小时)
[表2]
将烧成的烧结体，通过湿式研削机加工成直径125mm、厚度5mm的靶，用重量和尺寸计算体积密度之后，以四探针法测定了体积电阻。接着，将测定的靶使用In焊料结合于铜制背板。另外，针对这些实施例，测定了靶截面中的氧化锌颗粒的平均粒径。另外，氧化锌颗粒的平均粒径，通过上述方法求出。此外，被添加于靶中的IIIb族元素的含量以ICP(高频感应耦合电浆法)进行了测定。
颗粒的观察使用具有电子后方散射图案(Electron Back Scattering Pattern：EBSP)分析功能的SEM(Carl Zeiss公司制造的Ultra55)来进行。
另外，该条件设定为测定范围W500×H650μm、测定步幅1.5μm、取入时间30msec/point。并且，SEM条件设定为加速电压15kV、束电流2.5nA、WD15mm。另外，数据处理条件设定为最小晶界角度5°，Clean up type Grain Dilation，GrainTolerance Angle为5°，Minimum Grain Size5pixels，Single Iteration On。
将以上的结果示于表3。
[表3]
＜比较例的制作＞
针对本发明的比较例，以如下条件制作。
在该比较例的制作中，与实施例同样地进行了用于靶的烧结的原料的混合。另外，比较例中的添加材料的添加量等，如表4所示进行了调整。
并且，在比较例的制作中，与实施例同样地进行了球磨结束后的造粒和成型。另外，烧成时的烧成方法、气氛、烧成温度及烧成时间示于表5。
[表4]
[表5]
接着，与实施例同样地对烧成后的烧结体进行了加工及评估。将这些结果示于表6。
[表6]
并且，针对靶截面的图像质量图的一例，将代表性的实施例6的情况示于图1的(a)，并且将比较例1的情况示于图1的(b)。另外，针对氧化锌颗粒的粒径分布的曲线图，将实施例6的情况示于图2的(a)，并且将比较例1的情况示于图2的(b)。
并且，针对通过上述实施例及比较例的靶进行DC溅射时的氧化锌膜(高电阻透明膜)的膜电阻进行了测定。如下设定此时的DC溅射条件。
溅射测试使用上述直径125mm，厚度5mm的靶来实施。溅射使用MKS公司制造的直流电源RPG-50，仅通过直流(DC)进行了成膜。成膜时的投入功率为200W(3W/cm2)、到达真空度为5×10-4Pa、溅射总压为0.67Pa。成膜气体为Ar气体与O2的混合气体，流量为50sccm。
首先，在表7及表8所示的O2/(Ar+O2)体积％中，使用实施例及比较例的各靶在玻璃基板上(康宁公司制造1737#)成膜100nm，所得到的膜的体积电阻率，使用三菱化学制电阻测定器Loresta(薄片电阻106Ω/□以下的低电阻的情况)、Hiresta(薄片电阻107Ω/□以上的高电阻的情况)进行了测定。另外，将该靶以被指定的投入功率实施了6小时的连续溅射，评估了异常放电的发生次数。这些试验的结果总结并示于表7及表8。另外，为了比较，针对6小时连续溅射中的异常放电累计发生数量，将实施例6的情况示于图3的(a)，将比较例1的情况示于图3的(b)。
[表7]
[表8]
该结果，确认了在本实施例的靶中无异常放电而可长时间进行DC溅射。另一方面，一部分的比较例的靶发生异常放电。另外，本实施例的靶所制成的膜的体积电阻率全部达到104Ω·cm以上。另一方面，一部分比较例中的膜体积电阻率低于104Ω·cm。另外，在实施例3、8、10中，无法进行单纯的DC溅射，使用脉冲DC实施了溅射。比较例4、7也无法进行DC溅射，但以脉冲DC进行溅射的结果，比较例4的靶在短时间的放电后靶表面发生破裂，比较例7则为无法放电。
另外，为了将本发明作为溅射靶来利用，优选金属系杂质浓度：0.1原子％以下，抗折强度：150MPa以上，靶各部位间的密度差在10％以下，溅射面的表面粗糙度Ra为3μm以下。上述各实施例均满足这些条件。
并且，本发明的技术范围并不限定于上述实施方式及上述实施例，在不脱离本发明的宗旨的范围内可加以各种变更。

Claims (5)

1.一种溅射靶，其特征在于，
所述溅射靶由具有如下成分组成的氧化物烧结体构成，即相对于总金属成分含量，所述氧化物烧结体含有0.005～0.1原子％的选自In、Ga、Al、B的元素群中的一种或两种以上的元素，剩余部分由Zn及不可避免的杂质构成，
所述氧化物烧结体的密度为5.3g/cm3以上。
2.根据权利要求1所述的溅射靶，其特征在于，
所述氧化物烧结体中的氧化锌颗粒的平均粒径为8～50μm。
3.根据权利要求1或2所述的溅射靶，其特征在于，
所述溅射靶的比电阻为0.01Ω·cm以上。
4.一种高电阻透明膜，其特征在于，
所述高电阻透明膜使用权利要求1至3中任一项所述的溅射靶通过DC溅射成膜，体积电阻率为1×104Ω·cm以上。
5.一种高电阻透明膜的制造方法，其特征在于，
所述高电阻透明膜的制造方法为制造权利要求4所述的高电阻透明膜的方法，
在使用所述溅射靶进行DC溅射时的工艺气氛中，相对于总气体成分含有3体积％以上的氧。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106460163A (zh) * 2014-08-22 2017-02-22 三井金属矿业株式会社 靶材、靶材的制造方法及平板状靶

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5892016B2 (ja) * 2012-09-19 2016-03-23 住友金属鉱山株式会社 酸化亜鉛スパッタリングターゲットとその製造方法
KR102321724B1 (ko) 2017-07-11 2021-11-03 엘지디스플레이 주식회사 유기발광소자를 이용한 조명장치 및 그 제조방법
KR102321663B1 (ko) 2017-07-11 2021-11-03 엘지디스플레이 주식회사 유기발광소자를 이용한 조명장치 및 그 제조방법
EP3816134A4 (en) * 2018-06-06 2021-07-28 JFE Mineral Company, Ltd. ZINC OXIDE POWDER FOR THE MANUFACTURING OF A ZINC OXIDE SINTER BODY, ZINC OXIDE Sintered BODY AND METHOD FOR THE MANUFACTURING THEREOF
JP7011061B2 (ja) * 2018-06-06 2022-01-26 Ｊｆｅミネラル株式会社 酸化亜鉛焼結体作製用酸化亜鉛粉末および酸化亜鉛焼結体、ならびに、これらの製造方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101208453A (zh) * 2005-06-28 2008-06-25 日矿金属株式会社 氧化镓-氧化锌系溅射靶、透明导电膜的形成方法及透明导电膜
JP2009235541A (ja) * 2008-03-28 2009-10-15 Hitachi Metals Ltd 酸化亜鉛系焼結ターゲットの製造方法
WO2011010603A1 (ja) * 2009-07-21 2011-01-27 日立金属株式会社 ＺｎＯ系透明導電膜用ターゲットおよびその製造方法
JP2011111642A (ja) * 2009-11-25 2011-06-09 Mitsubishi Materials Corp ＺｎＯターゲットおよびその製造方法

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10297964A (ja) * 1997-04-28 1998-11-10 Sumitomo Metal Mining Co Ltd スパッタリングターゲット用ＺｎＯ−Ｇａ２Ｏ３系焼結体の製造方法
WO2007000867A1 (ja) * 2005-06-28 2007-01-04 Nippon Mining & Metals Co., Ltd. 酸化ガリウム－酸化亜鉛系スパッタリングターゲット、透明導電膜の形成方法及び透明導電膜

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101208453A (zh) * 2005-06-28 2008-06-25 日矿金属株式会社 氧化镓-氧化锌系溅射靶、透明导电膜的形成方法及透明导电膜
JP2009235541A (ja) * 2008-03-28 2009-10-15 Hitachi Metals Ltd 酸化亜鉛系焼結ターゲットの製造方法
WO2011010603A1 (ja) * 2009-07-21 2011-01-27 日立金属株式会社 ＺｎＯ系透明導電膜用ターゲットおよびその製造方法
JP2011111642A (ja) * 2009-11-25 2011-06-09 Mitsubishi Materials Corp ＺｎＯターゲットおよびその製造方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106460163A (zh) * 2014-08-22 2017-02-22 三井金属矿业株式会社 靶材、靶材的制造方法及平板状靶

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