CN114853447B - 铟锆硅氧化物靶材及其制法及铟锆硅氧化物薄膜 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种铟锆硅氧化物靶材，其包含硅酸锆结晶相及三氧化二铟结晶相。藉由控制铟锆硅氧化物靶材所包含的结晶相，可使铟锆硅氧化物靶材维持高相对密度并具有低于4×10‑3奥姆‑厘米的平均体电阻率，从而显著降低直流溅镀期间发生的电弧放电次数。本发明另提供上述铟锆硅氧化物靶材的制作方法，其是将硅酸锆粉末及三氧化二铟粉末于真空环境下利用热压烧结的方式制备铟锆硅氧化物靶材，借以防止铟锆硅氧化物靶材产生双硅酸二铟结晶相。本发明亦提供一种铟锆硅氧化物薄膜，其是利用本发明的铟锆硅氧化物靶材经直流溅镀法溅镀而成。

Description

铟锆硅氧化物靶材及其制法及铟锆硅氧化物薄膜
技术领域
本发明关于一种氧化物靶材及其所溅镀而成的氧化物薄膜，尤指一种铟锆硅氧化物靶材及其所溅镀而成的铟锆硅氧化物薄膜。
背景技术
铟锆硅氧化物薄膜是一种透明导电的氧化物薄膜，其具有薄膜特性稳定的优点且兼具防静电及抗噪的功能，可应用于内嵌式触控面板。
铟锆硅氧化物薄膜是由铟锆硅氧化物靶材溅镀而成，现行制程为了提升铟锆硅氧化物靶材的相对密度，多采用冷均压制程并搭配高温及氧气气氛的烧结条件以制备铟锆硅氧化物靶材。然而，利用上述制程所得的铟锆硅氧化物靶材具有平均体电阻率大于4x10-3奥姆-厘米(Ω-cm)的缺点。平均体电阻率大于4x10-3Ω-cm的铟锆硅氧化物靶材在溅镀成膜期间容易产生电弧放电(arcing)；另一方面，平均体电阻率过高的铟锆硅氧化物靶材无法采用设备便宜、成膜速度快且在工业上被广泛使用的直流溅镀法进行溅镀成膜，必需改采交流溅镀法制备铟锆硅氧化物薄膜，此举不仅在镀膜参数调控及溅镀机台的选择上受到限制，亦因此降低铟锆硅氧化物薄膜的成膜速率。
由于内嵌式触控面板的应用广泛，包含手机、数字摄影机、数字相机、可携式多媒体播放器、可携式导航装置等，故铟锆硅氧化物薄膜的使用需求庞大。有鉴于此，需开发一种新颖制备铟锆硅氧化物靶材的方法，使制得的铟锆硅氧化物靶材的平均体电阻率低于4x10-3Ω-cm，因此可利用直流溅镀法制备铟锆硅氧化物薄膜，并可显著降低溅镀过程期间发生的电弧放电次数。
发明内容
为克服先前技术所面临的问题，本发明的目的在于提供一种制备铟锆硅氧化物靶材的方法及利用该方法制得的铟锆硅氧化物靶材。所述铟锆硅氧化物靶材的制备方法可获得相对密度高且平均体电阻率低的铟锆硅氧化物靶材，因此上述铟锆硅氧化物靶材可使用直流溅镀法制备铟锆硅氧化物薄膜，且在溅镀期间可显著降低产生的电弧放电次数。
为达成前述目的，本发明提供一种铟锆硅氧化物靶材，其包含硅酸锆(ZrSiO4)结晶相及三氧化二铟(In2O3)结晶相。
借由使铟锆硅氧化物靶材包含ZrSiO4结晶相及In2O3结晶相，可使铟锆硅氧化物靶材在维持高相对密度的情况下增加其导电性，因此可于铟锆硅氧化物靶材的直流溅镀期间显著降低电弧放电的次数。
于其中一实施态样，所述铟锆硅氧化物靶材实质上不包含双硅酸二铟(In2(Si2O7))结晶相。据此，本发明的铟锆硅氧化物靶材由于不包含In2(Si2O7)结晶相，故其平均体电阻率可低于4x10-3Ω-cm，因此可采用设备便宜、成膜速度快且在工业上被广泛使用的直流溅镀法进行溅镀制程。此外，导电率增加的铟锆硅氧化物靶材亦可显著降低直流溅镀期间产生的电弧放电次数。
依据本发明，所述铟锆硅氧化物靶材中硅的原子数相对于铟、锆及硅的原子总数(Si/(In+Zr+Si))的比值大于或等于0.09且小于或等于0.27；较佳地，所述铟锆硅氧化物靶材中Si/(In+Zr+Si)的比值大于或等于0.10且小于或等于0.27；更佳地，所述铟锆硅氧化物靶材中Si/(In+Zr+Si)的比值大于或等于0.11且小于或等于0.27；再更佳地，所述铟锆硅氧化物靶材中Si/(In+Zr+Si)的比值大于或等于0.11且小于或等于0.26；又更佳地，所述铟锆硅氧化物靶材中Si/(In+Zr+Si)的比值大于或等于0.11且小于或等于0.20；再又更佳地，所述铟锆硅氧化物靶材中Si/(In+Zr+Si)的比值大于或等于0.11且小于或等于0.17。
依据本发明，所述铟锆硅氧化物靶材中锆的原子数相对于铟、锆及硅的原子总数(Zr/(In+Zr+Si))的比值大于或等于0.09且小于或等于0.27；较佳地，所述铟锆硅氧化物靶材中Zr/(In+Zr+Si)的比值大于或等于0.10且小于或等于0.27；更佳地，所述铟锆硅氧化物靶材中Zr/(In+Zr+Si)的比值大于或等于0.11且小于或等于0.27；再更佳地，所述铟锆硅氧化物靶材中Zr/(In+Zr+Si)的比值大于或等于0.11且小于或等于0.26；又更佳地，所述铟锆硅氧化物靶材中Zr/(In+Zr+Si)的比值大于或等于0.11且小于或等于0.24；再又更佳地，所述铟锆硅氧化物靶材中Zr/(In+Zr+Si)的比值大于或等于0.11且小于或等于0.20。
依据本发明，所述铟锆硅氧化物靶材中硅的原子数相对于铟的原子数(Si/In)的比值大于或等于0.12且小于或等于0.57；较佳地，所述铟锆硅氧化物靶材中Si/In的比值大于或等于0.13且小于或等于0.57；更佳地，所述铟锆硅氧化物靶材中Si/In的比值大于或等于0.14且小于或等于0.57；再更佳地，所述铟锆硅氧化物靶材中Si/In的比值大于或等于0.14且小于或等于0.56；又更佳地，所述铟锆硅氧化物靶材中Si/In的比值大于或等于0.14且小于或等于0.50；再又更佳地，所述铟锆硅氧化物靶材中Si/In的比值大于或等于0.14且小于或等于0.30；又再又更佳地，所述铟锆硅氧化物靶材中Si/In的比值大于或等于0.14且小于或等于0.25。
依据本发明，所述铟锆硅氧化物靶材的相对密度为大于98％。
依据本发明，所述铟锆硅氧化物靶材的平均体电阻率小于4x10-3Ω-cm；较佳地，所述铟锆硅氧化物靶材的平均体电阻率小于2x10-3Ω-cm；更佳地，所述铟锆硅氧化物靶材的平均体电阻率小于或等于1.5x10-3Ω-cm；又更佳地，所述铟锆硅氧化物靶材的平均体电阻率小于6x10-4Ω-cm；再又更佳地，所述铟锆硅氧化物靶材的平均体电阻率小于5x10-4Ω-cm；又再又更佳地，所述铟锆硅氧化物靶材的平均体电阻率小于4x10-4Ω-cm。
依据本发明，所述铟锆硅氧化物靶材的X光绕射(XRD)光谱包含可对应于ZrSiO4标准品和In2O3标准品的绕射峰，可见铟锆硅氧化物靶材包含ZrSiO4结晶相及In2O3结晶相。
于其中一实施态样，所述铟锆硅氧化物靶材的XRD光谱包含可对应于ZrSiO4标准品、In2O3标准品和ZrO2标准品的绕射峰，可见铟锆硅氧化物靶材包含ZrSiO4结晶相、In2O3结晶相及ZrO2结晶相。
于其中一实施态样，所述铟锆硅氧化物靶材的XRD光谱实质上不具有对应至In2(Si2O7)标准品的绕射峰，可见铟锆硅氧化物靶材实质上不包含In2(Si2O7)结晶相。
依据本发明，前述铟锆硅氧化物靶材的制造方法包含下列步骤：
(1)将ZrSiO4粉末及In2O3粉末混合并进行喷雾造粒，得到造粒粉末；
(2)将造粒粉末进行预成型，得到靶胚；及
(3)将靶胚以1000℃至1400℃的温度在真空环境下烧结1小时至5小时，以获得铟锆硅氧化物靶材。
依据本发明，借由采用ZrSiO4粉末及In2O3粉末为起始原料并搭配适当的温度条件进行真空烧结步骤，能有利于使所制得的铟锆硅氧化物靶材实质上不包含In2(Si2O7)结晶相。据此，所制得的铟锆硅氧化物靶材不仅能维持高相对密度，更进一步增加导电性。
依据本发明，前述铟锆硅氧化物靶材的制造方法中，ZrSiO4粉末的含量范围是15重量百分比(wt％)至45wt％；较佳地，ZrSiO4粉末的含量范围是15.7wt％至45wt％；更佳地，ZrSiO4粉末的含量范围是15.9wt％至43wt％；再更佳地，ZrSiO4粉末的含量范围是15.9wt％至40wt％；又更佳地，ZrSiO4粉末的含量范围是15.9wt％至35wt％；再又更佳地，ZrSiO4粉末的含量范围是15.9wt％至30wt％；又再又更佳地，ZrSiO4粉末的含量范围是15.9wt％至25wt％；再又再又更佳地，ZrSiO4粉末的含量范围是15.9wt％至24.8wt％。
依据本发明，前述铟锆硅氧化物靶材的制造方法中，In2O3粉末的含量范围是55wt％至87wt％；较佳地，In2O3粉末的含量范围是56wt％至85wt％；更佳地，In2O3粉末的含量范围是57wt％至84.1wt％；再更佳地，In2O3粉末的含量范围是60wt％至84.1wt％；又更佳地，In2O3粉末的含量范围是65wt％至84.1wt％；再又更佳地，In2O3粉末的含量范围是70wt％至84.1wt％；又再又更佳地，In2O3粉末的含量范围是72wt％至84.1wt％；再又再又更佳地，In2O3粉末的含量范围是73.92wt％至84.1wt％。
依据本发明，前述铟锆硅氧化物靶材的制造方法中，亦可采用ZrSiO4粉末、In2O3粉末及二氧化锆(ZrO2)粉末为起始原料，即，亦可同时采用ZrSiO4粉末及ZrO2粉末作为锆的来源。于此实施例中，ZrSiO4粉末的含量范围是11wt％至35wt％，In2O3粉末的含量范围是55wt％至85wt％，ZrO2粉末的含量范围是4wt％至10wt％。
依据本发明，该造粒粉末的粒径为大于或等于10微米(μm)且小于或等于100μm；较佳地，该造粒粉末的粒径为大于或等于20μm且小于或等于90μm；更佳地，该造粒粉末的粒径为大于或等于30μm且小于或等于80μm。
依据本发明，所述烧结方法可为热压法(Hot Pressing，HP)、热等静压法(HotIsostatic Pressing，HIP)或者合并使用热压法及热等静压法。
依据本发明，所述烧结压力为100公斤/平方厘米(kg/cm2)至500kg/cm2。
较佳地，前述铟锆硅氧化物靶材的制造方法的烧结温度为大于或等于1000℃至小于1300℃；更佳地，前述铟锆硅氧化物靶材的制造方法的烧结温度为大于或等于1050℃至小于1300℃；再更佳地，前述铟锆硅氧化物靶材的制造方法的烧结温度为大于或等于1100℃至小于1300℃。
较佳地，前述铟锆硅氧化物靶材的制造方法的烧结时间为1小时至4小时；更佳地，前述铟锆硅氧化物靶材的制造方法的烧结时间为1小时至3小时。
本发明另提供一种铟锆硅氧化物薄膜，其是由如前所述的铟锆硅氧化物靶材以直流溅镀法溅镀而成。
依据本发明，所述铟锆硅氧化物薄膜由于不包含In2(Si2O7)结晶相，所以具有电阻稳定性，可应用于内嵌式触控面板。
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
附图说明
图1是实施例4及实施例6的铟锆硅氧化物靶材与比较例2的铟锆硅氧化物靶材的XRD光谱与In2(Si2O7)标准品、ZrSiO4标准品、In2O3标准品及二氧化硅(SiO2)标准品的X光绕射(XRD)光谱的比对结果。
具体实施方式
为验证本发明的铟锆硅氧化物靶材的结晶相对铟锆硅氧化物靶材的平均体电阻率的改善程度，以下列举数种具有不同结晶相的铟锆硅氧化物靶材作为例示，说明本发明的实施方式；熟习此技艺者可经由本说明书的内容轻易地了解本发明所能达成的优点与功效，并且于不悖离本发明的精神下进行各种修饰与变更，以施行或应用本发明的内容。
实施例1至4及6：铟锆硅氧化物靶材
首先，将纯度为2N(99.0％)以上的硅酸锆(ZrSiO4)粉末先与氧化锆磨球、水及阴离子型分散剂混合以进行研磨和细化，使其平均粒径(D50)小于1μm；另将纯度为4N(99.99％)以上的三氧化二铟(In2O3)粉末亦以同样方式进行研磨和细化，使其平均粒径(D50)小于1μm。
接着，依表1的实施例1至4及6的混合比例，取用适量重量百分比(wt％)的经研磨处理的ZrSiO4粉末及In2O3粉末，搅拌两种粉末使其均匀混合后接续以喷雾造粒机进行粉末干燥，以形成直径大于或等于30μm至小于或等于80μm之间的造粒粉末。于此，利用喷雾造粒步骤能提升造粒粉末的流动性，于填粉成型步骤确保造粒粉末均匀填充于模具处，以利受压成型。
之后，将上述造粒粉末填于选定模具中，利用热压(HP)烧结方法，于真空环境、温度1000℃至1400℃及最高压力300公斤/平方厘米(kg/cm2)至400kg/cm2的条件下烧结1小时至5小时，以制得实施例1至4及6的铟锆硅氧化物靶材。
实施例5：铟锆硅氧化物靶材
首先，将纯度为2N以上的ZrSiO4粉末先与氧化锆磨球、水及阴离子型分散剂混合以进行研磨和细化，使其平均粒径(D50)小于1μm；另将纯度为4N以上的In2O3粉末以同样方式进行研磨和细化，使其平均粒径(D50)小于1μm；再将纯度为4N以上的二氧化锆(ZrO2)粉末以同样方式进行研磨和细化，使其平均粒径(D50)小于1μm。
接着，依表1的实施例5的混合比例，取用适量重量百分比(wt％)的经研磨处理的ZrSiO4粉末、In2O3粉末及ZrO2粉末，搅拌三种粉末使其均匀混合后接续以喷雾造粒机进行粉末干燥，以形成直径大于或等于30μm至小于或等于80μm之间的造粒粉末。于此，利用喷雾造粒步骤能提升造粒粉末的流动性，于填粉成型步骤确保造粒粉末均匀填充于模具处，以利受压成型。
之后，将上述造粒粉末填于选定模具中，利用热压(HP)烧结方法，于真空环境、温度1000℃至1400℃及最高压力200kg/cm2至400kg/cm2的条件下烧结1小时至5小时，以制得实施例5的铟锆硅氧化物靶材。
比较例1至3：铟锆硅氧化物靶材
首先，将纯度4N以上的In2O3粉末、ZrO2粉末及二氧化硅(SiO2)粉末分别依与上述实施例相同的方式先与氧化锆磨球、水及阴离子型分散剂混合以进行研磨和细化，使其平均粒径(D50)小于1μm。
接着，依表1的比较例1至3的混合比例，取用适量重量百分比的经研磨处理的In2O3粉末、ZrO2粉末及SiO2粉末，搅拌三种粉末使其均匀混合后接续以喷雾造粒机进行粉末干燥，以形成直径大于或等于30μm至小于或等于80μm之间的造粒粉末。
之后，将上述造粒粉末填于选定模具中，先以冷压(CP)方式使造粒粉末预压成型，再利用冷均压(CIP)制程成型，于脱腊步骤后，在氧气气氛、温度1000℃至1300℃及压力100kg/cm2至500kg/cm2的条件下烧结5小时至10小时，以制得比较例1至3的铟锆硅氧化物靶材。
表1：实施例1至6的铟锆硅氧化物靶材及比较例1至3的铟锆硅氧化物靶材的成分含量及特性测量结果
试验例1：相对密度
本试验例以实施例1至6和比较例1至3的铟锆硅氧化物靶材为待测样品，以阿基米得法量测各待测样品的视密度(Apparent Density；Da)。首先，将各待测样品烘干使其空孔内的水分蒸发，并量测各待测样品干燥的重量(Wa)。接着，将各待测样品分别置于蒸馏水内煮沸以去除各待测样品的空孔内残留的空气，并使蒸馏水充满各待测样品的空孔。将各待测样品冷却静置后自蒸馏水中取出，擦拭其表面蒸馏水后量测各待测样品的湿重(Ww)。最后，以悬吊法秤取各待测样品于蒸馏水中的悬浮重(Ws)。然后，依计算式[视密度(Da)＝Wa÷(Ww-Ws)]计算得到各待测样品的视密度(Da)。本发明的铟锆硅氧化物的理论密度为6.53克/立方厘米(g/cm3)，依算式[相对密度(DR)＝视密度(Da)/理论密度×100％]计算得到各待测样品的相对密度(DR)。各待测样品的分析结果列于上表1中。
由上表1可知，实施例1至6的铟锆硅氧化物靶材的相对密度皆大于98％，且实施例1至6的铟锆硅氧化物靶材仍可维持如比较例1至3的铟锆硅氧化物靶材的高相对密度。
试验例2：平均体电阻率
本试验例以实施例1至6和比较例1至3的铟锆硅氧化物靶材为待测样品，使用四点探针电阻率测试仪(厂牌：Napson，型号：RT-70)测量各待测样品的体电阻率。各待测样品先以号数400的砂纸研磨表面以得一量测平整面。接着，将四点探针电阻率测试仪设定成体模式(bulk mode)，并将电流与电压设定成自动检测。之后，四点探针电阻率测试仪在单一量测面上可作十字型移动并下压探针使针尖同步接触量测面以读取测定值，于此，各待测样品测得10笔量测数值，再取其平均值作为其平均体电阻率。各待测样品的分析结果列于上表1中。
由上表1可知，实施例1至6的铟锆硅氧化物靶材的平均体电阻率皆小于4x10-3Ω-cm，而实施例1至5的铟锆硅氧化物靶材的平均体电阻率更小于6x10-4Ω-cm，尤其，实施例1至3的铟锆硅氧化物靶材的平均体电阻率更小于4x10-4Ω-cm。相较于比较例1至3的铟锆硅氧化物靶材的平均体电阻率，实施例1至3的铟锆硅氧化物靶材的平均体电阻率至少小于一个等级，表示实施例1至3的铟锆硅氧化物靶材的导电性显著优于比较例1至3的铟锆硅氧化物靶材的导电性。
试验例3：X光绕射分析
本试验例以实施例1至6和比较例1至3的铟锆硅氧化物靶材为待测样品。使用X光绕射仪(厂牌：Rigaku，型号：Ultima IV)，并以每分钟2.4°的速度扫描、绕射角度由2θ为20°扫描至2θ为80°的扫描条件进行各待测样品的晶体结构分析，并将各待测样品所量测的X光绕射光谱与粉末绕射标准联合委员会(Joint Committee on Powder DiffractionStandard，JCPDS)的In2(Si2O7)标准品(编号82-0847)、ZrSiO4标准品(编号06-0266)、In2O3标准品(编号65-3170)及SiO2标准品(编号82-1403)的粉末绕射数据文件(PowderDiffraction File，PDF)进行比对。
由表1可知，实施例1至4及6的铟锆硅氧化物靶材的所有绕射峰皆对应于ZrSiO4标准品和In2O3标准品的绕射峰，所以实施例1至4及6的铟锆硅氧化物靶材仅由ZrSiO4及In2O3此两相所构成。此外，实施例5的铟锆硅氧化物靶材的所有绕射峰分别对应于ZrSiO4标准品、In2O3标准品及ZrO2标准品的绕射峰，所以实施例5的铟锆硅氧化物靶材由ZrSiO4、In2O3及ZrO2三相所构成。比较例1至3的铟锆硅氧化物靶材由于包含In2(Si2O7)的绕射峰，所以比较例1至3的铟锆硅氧化物靶材皆包含In2(Si2O7)结晶相。实施例4、实施例6及比较例2的比对结果如图1所示。
从图1观察到实施例4及实施例6的铟锆硅氧化物靶材的所有绕射峰皆可对应于ZrSiO4标准品和In2O3标准品的绕射峰，且没有In2(Si2O7)标准品的绕射峰，表示实施例4及实施例6的铟锆硅氧化物靶材仅由ZrSiO4及In2O3此两相所构成，不包含In2(Si2O7)结晶相。但观察比较例2的铟锆硅氧化物靶材的绕射峰，其包含In2(Si2O7)标准品的绕射峰，表示比较例2的铟锆硅氧化物靶材于制造过程期间产生In2(Si2O7)结晶相。
试验例4：电弧放电次数
本试验例以实施例1至6和比较例1至3的铟锆硅氧化物靶材为待测样品，采用直流溅镀法，于15标准毫升每分钟(standard cubic centimeter per minute，sccm)的氩气流量下，以能量密度3瓦/平方厘米(W/cm2)的溅镀功率及2毫托(mTorr)至8mTorr的工作压力，进行直流溅镀0.5小时并计算该时间内的电弧放电次数。各待测样品的分析结果列于上表1中。
由上表1可知，实施例1至6的铟锆硅氧化物靶材的电弧放电次数皆小于80次，实施例1至5的铟锆硅氧化物靶材的电弧放电次数为小于70次，实施例1至4的铟锆硅氧化物靶材的电弧放电次数为小于或等于60次，实施例1至3的铟锆硅氧化物靶材的电弧放电次数更是小于50次。反观比较例1至3，比较例1的铟锆硅氧化物靶材的电弧放电次数为170次，为实施例1至3的铟锆硅氧化物靶材的电弧放电次数的三倍以上；比较例2的铟锆硅氧化物靶材的电弧放电次数为接近200次，为实施例1至3的铟锆硅氧化物靶材的电弧放电次数的四倍以上；而比较例3的铟锆硅氧化物靶材的电弧放电次数更超过300次，远高于实施例1至6的铟锆硅氧化物靶材的电弧放电次数。由以上实验结果显示，实施例1至6的铟锆硅氧化物靶材的电弧放电次数显著低于比较例1至3的铟锆硅氧化物靶材的电弧放电次数。
综合上述实验结果，利用本发明的制造方法制得的铟锆硅氧化物靶材由于仅包含ZrSiO4结晶相和In2O3结晶相，除了可获得相对密度高的铟锆硅氧化物靶材，还能降低铟锆硅氧化物靶材的平均体电阻率，使得铟锆硅氧化物靶材可以直流溅镀法溅镀制得铟锆硅氧化物薄膜，且在直流溅镀期间显著降低电弧放电的次数。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明权利要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种铟锆硅氧化物靶材，其特征在于，其包含硅酸锆结晶相及三氧化二铟结晶相；该铟锆硅氧化物靶材不包含双硅酸二铟结晶相；其中，所述铟锆硅氧化物靶材中，硅的原子数相对于铟、锆及硅的原子总数的比值大于或等于0.11且小于或等于0.26，以及，锆的原子数相对于铟、锆及硅的原子总数的比值大于或等于0.11且小于0.20。
2.根据权利要求1所述的铟锆硅氧化物靶材，其特征在于，硅的原子数相对于铟的原子数的比值大于或等于0.12且小于或等于0.57。
3.根据权利要求1或2所述的铟锆硅氧化物靶材，其特征在于，该铟锆硅氧化物靶材的平均体电阻率小于5x10-4奥姆-厘米。
4.一种制造铟锆硅氧化物靶材的方法，其特征在于，包含下列步骤：
(1)将硅酸锆粉末及三氧化二铟粉末混合并进行喷雾造粒，得到造粒粉末；
(2)将该造粒粉末进行预成型，得到一靶胚；及
(3)将该靶胚以1000℃至1400℃的温度在真空环境下烧结1小时至5小时，以获得该铟锆硅氧化物靶材；该铟锆硅氧化物靶材包含硅酸锆结晶相及三氧化二铟结晶相，该铟锆硅氧化物靶材不包含双硅酸二铟结晶相。
5.根据权利要求4所述的制造铟锆硅氧化物靶材的方法，其特征在于，该步骤(1)包含将硅酸锆粉末、三氧化二铟粉末及二氧化锆粉末混合并进行喷雾造粒，得到造粒粉末。
6.一种铟锆硅氧化物薄膜，其特征在于，其是由权利要求1至3中任一项所述的铟锆硅氧化物靶材以直流溅镀法溅镀而成。
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Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW522480B (en) * 2001-02-01 2003-03-01 Nikko Materials Co Ltd Transparent electrode film and sputtering target for forming the electrode film
CN101317225A (zh) * 2005-11-30 2008-12-03 松下电器产业株式会社 信息记录介质及其制造方法
CN103081011A (zh) * 2010-08-23 2013-05-01 松下电器产业株式会社 光学信息再生装置、光学信息再生方法及信息记录介质
CN103938144A (zh) * 2013-01-18 2014-07-23 福吉米株式会社 喷镀膜和带覆膜的金属构件
JP2015013778A (ja) * 2013-07-05 2015-01-22 住友金属鉱山株式会社 酸化物焼結体及びその製造方法、並びに酸化物膜
CN107527946A (zh) * 2017-07-04 2017-12-29 信利（惠州）智能显示有限公司 氧化物半导体薄膜、氧化物薄膜晶体管及其制备方法
JP2018040032A (ja) * 2016-09-06 2018-03-15 三菱マテリアル株式会社 酸化物スパッタリングターゲット、及び酸化物スパッタリングターゲットの製造方法
CN109477206A (zh) * 2016-07-11 2019-03-15 株式会社半导体能源研究所 溅射靶材及该溅射靶材的制造方法
WO2019155577A1 (ja) * 2018-02-08 2019-08-15 三菱マテリアル株式会社 酸化物スパッタリングターゲット、及び酸化物スパッタリングターゲットの製造方法
WO2019208240A1 (ja) * 2018-04-26 2019-10-31 三菱マテリアル株式会社 シールド層、シールド層の製造方法、及び、酸化物スパッタリングターゲット
WO2020044798A1 (ja) * 2018-08-27 2020-03-05 三菱マテリアル株式会社 酸化物スパッタリングターゲット、及び、酸化物スパッタリングターゲットの製造方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5088464B2 (ja) * 2006-06-08 2012-12-05 三菱マテリアル株式会社 高強度光記録媒体保護膜形成用スパッタリングターゲット

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW522480B (en) * 2001-02-01 2003-03-01 Nikko Materials Co Ltd Transparent electrode film and sputtering target for forming the electrode film
CN101317225A (zh) * 2005-11-30 2008-12-03 松下电器产业株式会社 信息记录介质及其制造方法
CN103081011A (zh) * 2010-08-23 2013-05-01 松下电器产业株式会社 光学信息再生装置、光学信息再生方法及信息记录介质
CN103938144A (zh) * 2013-01-18 2014-07-23 福吉米株式会社 喷镀膜和带覆膜的金属构件
JP2015013778A (ja) * 2013-07-05 2015-01-22 住友金属鉱山株式会社 酸化物焼結体及びその製造方法、並びに酸化物膜
CN109477206A (zh) * 2016-07-11 2019-03-15 株式会社半导体能源研究所 溅射靶材及该溅射靶材的制造方法
JP2018040032A (ja) * 2016-09-06 2018-03-15 三菱マテリアル株式会社 酸化物スパッタリングターゲット、及び酸化物スパッタリングターゲットの製造方法
CN107527946A (zh) * 2017-07-04 2017-12-29 信利（惠州）智能显示有限公司 氧化物半导体薄膜、氧化物薄膜晶体管及其制备方法
WO2019155577A1 (ja) * 2018-02-08 2019-08-15 三菱マテリアル株式会社 酸化物スパッタリングターゲット、及び酸化物スパッタリングターゲットの製造方法
WO2019208240A1 (ja) * 2018-04-26 2019-10-31 三菱マテリアル株式会社 シールド層、シールド層の製造方法、及び、酸化物スパッタリングターゲット
WO2020044798A1 (ja) * 2018-08-27 2020-03-05 三菱マテリアル株式会社 酸化物スパッタリングターゲット、及び、酸化物スパッタリングターゲットの製造方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
反应温度与反应气氛对固相合成ZrSiO4的影响;宋可琪等人;《粉末冶金材料科学与工程》;第24卷(第04期);第379-384页 *

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