DE102016117048A1

DE102016117048A1 - Sputtertarget zur Herstellung einer Licht absorbierenden Schicht

Info

Publication number: DE102016117048A1
Application number: DE102016117048.8A
Authority: DE
Inventors: Martin Schlott; Markus Schultheis; Andreas HERZOG
Original assignee: Materion Advanced Materials Germany GmbH
Current assignee: Materion Advanced Materials Germany GmbH
Priority date: 2016-09-12
Filing date: 2016-09-12
Publication date: 2018-03-15
Also published as: CN109689923A; WO2018046552A1; JP2019529705A; TW201827627A; KR20190042597A

Abstract

Es ist ein Sputtertarget zur Herstellung einer Licht absorbierenden Schicht bekannt, das aus einem Target-Werkstoff besteht, der eine Oxidphase enthält und einen im Vergleich zur stöchiometrischen Zusammensetzung reduzierten Sauerstoffgehalt aufweist. Um davon ausgehend, ein Sputtertarget bereitzustellen, das eine elektrisch leitfähige Phase enthält und Aufladungen und Partikelbildung vermeidet, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass der Target-Werkstoff eine metallische Phase aus Molybdän (Mo-Phase) enthält, und dass die Oxidphase Zinkoxid (ZnO-Phase) und eine Mischoxidphase mit der Formel MNOn-x enthält, wobei M die Hauptkomponente Zink (Zn) repräsentiert, und N mindestens eine der Nebenkomponenten Niob (Nb) und/oder Titan (Ti), und wobei x größer als Null ist und n die Anzahl von Sauerstoffatomen der stöchiometrischen Zusammensetzung der Mischoxidphase bezeichnet.

Description

Technischer Hintergrund
Die Erfindung betrifft ein Sputtertarget zur Herstellung einer Licht absorbierenden Schicht, aus einem Target-Werkstoff, der eine Oxidphase enthält und einen im Vergleich zur stöchiometrischen Zusammensetzung reduzierten Sauerstoffgehalt aufweist.
Licht absorbierende Schichten werden als Einzelschicht oder als Schichtsysteme beispielsweise zur Wärmeabsorption bei solarthermischen Anwendungen oder als sogenannten „Black matrix-Schichten“ zur Abdeckung von Leiterbahnen von Flüssigkristall-Displays eingesetzt.
Derartige Schichten oder Schichtsysteme werden beispielsweise durch Abscheiden aufeinanderfolgender Schichten mittels Kathodenzerstäubung (Sputtern) erzeugt. Dabei werden Atome oder Verbindungen aus einem Festkörper, dem Sputtertarget, durch Beschuss mit energiereichen Ionen (üblicherweise Edelgasionen) herausgelöst und gehen in die Gasphase über. Die in der Gasphase befindlichen Atome oder Moleküle werden schließlich durch Kondensation auf einem in der Nähe des Sputtertargets befindlichen Substrat abgeschieden und bilden dort eine Schicht aus.
Bei den Solarabsorberschichten umfasst der Schichtaufbau typischerweise mindestens eine Cermet-Schicht und eine darunter liegende metallische Abschlussschicht, die als selektiver Reflektor dient. Die in die Cermet-Schicht eingelagerten leitfähigen oder metallischen Partikel haben Durchmesser von typischerweise 5 bis 30 nm.
Auch die in Flüssigkristall-Displays eingesetzten „Cermet-Schichtsysteme“ verfügen häufig über eine Absorberschicht, bei der Bereiche aus metallischer Phase in einer oxidischen Matrix eingelagert sind.
Für ein wirtschaftliches Absputtern von Schichten in hoher Qualität bietet sich das „Gleichspannungssputtern“ oder „DC-Sputtern“ (direct current sputtering) an. Dabei wird zwischen dem als Kathode geschalteten Target und einer Anode (häufig das Anlagengehäuse) eine Gleichspannung angelegt. Durch Stoßionisation von Inertgasatomen bildet sich im evakuierten Gasraum ein Niederdruckplasma, dessen positiv geladene Bestandteile durch die angelegte Gleichspannung als dauerhafter Teilchenstrom in Richtung auf das Target beschleunigt werden und beim Aufprall Teilchen aus dem Target herausgeschlagen, die sich wiederum in Richtung auf das Substrat bewegen und sich dort als Schicht niederschlagen. Das DC-Sputtern erfordert ein elektrisch leitfähiges Targetmaterial, da sich andernfalls das Target infolge des dauerhaften Stroms elektrisch geladener Teilchen aufladen und damit das Gleichspannungsfeld kompensieren würde. Dies trifft auch für das technologisch verwandte MF-Sputtern zu, bei dem zwei Sputtertargets wechselseitig im kHz-Rhythmus als Kathode und Anode geschaltet werden.
Stand der Technik
Die endgültige Strukturierung der Schichten geschieht in der Regel durch Nassoder Trockenätzbehandlungen. Cermet-Schichtsysteme sind jedoch schwierig ätzbar, da Oxide und eingebettete Metallpartikel unterschiedliche Ätzmittel benötigen. Erwünscht sind daher Schichtstrukturen, die hohe Absorption und geringe Reflektion im sichtbaren Spektralbereich zeigen, die sich aber ohne Bildung giftiger Substanzen und ohne Partikelrückstände unter Einsatz einfacher verdünnter Säuren gleichmäßig ätzen lassen.
Dazu liefert die Patentliteratur unterschiedliche Ansätze. DE 10 2012 112 739 A1 und DE 10 2012 112 742 A1 schlagen eine Cermet-Schicht vor, die Refraktärmetalle und deren Oxide enthält. Die DE 10 2013 103 679 A1 beschreibt eine besonders vorteilhafte Lösung basierend auf Zink- und Nioboxid mit unterstöchiometrischem Gehalt an Sauerstoff und eingelagerten Metallpartikeln aus Molybdän. Dabei liegt der Anteil von metallischem Molybdän im Bereich zwischen 25 und 50 Gew.-%, was je nach Dichte der übrigen Schichtkomponenten in der Regel einem Volumenanteil an metallischer Mo-Phase von weniger als 30% entspricht.
Die gleichförmige Verteilung von Oxiden und Metallpartikeln mit hoher Dichte, wie zum Beispiel von Molybdän, im Target-Werkstoff erweist sich als schwierig, insbesondere wenn die Partikelgrößen der Legierungskomponenten unterschiedlich sind. Eine gleichmäßige Verteilung ist aber für einen stabilen Sputterprozess sehr wichtig, insbesondere wenn einzelne Phasen oder Komponenten schlecht leitfähig sind, wie dies bei vielen Oxiden der Fall ist.
Davon abgesehen, kann mit den bekannten Lösungsansätzen die gewünschte elektrische Leitfähigkeit des Target-Werkstoffs nicht reproduzierbar gewährleistet werden. Denn eine hinreichende elektrische Leitfähigkeit kann meist nur über eine durchgehende Metallphase, wie etwa die Molybdän-Phase, erreicht werden. Der dafür mindestens benötigte Volumenanteil der leitfähigen Phase liegt bei 30 % und darüber, da ansonsten kein Perkolationsnetzwerk gebildet werden kann. Dieser Mindestanteil gilt für typische Abmessungen der metallischen Phasenbereiche beziehungsweise der leitfähigen Partikel; er ist umso höher, je kleiner diese Abmessungen sind.
Eine Lösung bietet die Nutzung der elektrischen Leitfähigkeit reduzierter Oxidphasen wie in EP 0 852 266 A1 beschrieben. Das Sputter-Target besteht aus einem Werkstoff, der ein Metalloxid mit der chemischen Formel MO_x enthält, wobei M ein Metall aus der Gruppe: Ti, Nb, Ta, Mo, W, Zr und Hf ist. Für die Target-Werkstoffe TiO₂ und Nb₂O₅ wird eine gewisse elektrische Leitfähigkeit durch die Reduktion des Sauerstoffgehalts gegenüber den vollstöchiometrischen Oxiden erreicht. Für TiO₂ gilt: x = 1,93 und für Nb₂O₅ gilt: 4,996 < x < 4,93, wobei „x“ das Maß des Sauerstoffdefizits definiert, und die elektrische Leitfähigkeit mit abnehmendem x-Wert zunimmt. Der Target-Werkstoff kann volloxidische Additive der Oxide von Cr, Ce, Y, Si, Al und B enthalten. Ergebnis ist eine nicht leitende Phase in einer elektrisch leitfähigen Matrix aus Molybdän und reduziertem Nb₂O₅ oder TiO₂. Der Target-Werkstoff ist damit im Sinne eines Perkolationsnetzwerks elektrisch leitfähig.
Die WO 2016/026590 A1 , aus der ein gattungsgemäßes Sputtertarget bekannt ist, beschreibt ein Sputtertarget zur Herstellung einer teilabsorbierenden Schicht, das aus einem Targetwerkstoff besteht, der Zinn, Zink, Indium oder Mischungen dieser Substanzen in Form eines Oxids oder unterstöchiometrischen Oxids sowie Molybdän, Wolfram oder Legierungen dieser Substanzen enthält. Ergänzend dazu kann der Target-Werkstoff ein Metall aus der Gruppe, bestehend aus Niob, Hafnium, Titan, Tantal, Vanadium, Yttrium, Zirkon, Aluminium und Mischungen dieser Substanzen enthalten, das als Oxid oder unterstöchiometrisches Oxid vorliegt.
Technische Aufgabenstellung
Es hat sich aber gezeigt, dass für Sputterprozesse das gleichzeitige Vorhandensein von elektrisch leitfähigen und elektrisch isolierenden Phasen unvorteilhaft ist. Die elektrisch isolierende Phase lädt sich auf und es kommt zu unkontrollierten Entladungen (in der Literatur auch als „Arcing“ bezeichnet). Das Arcing kann über lokale Aufschmelzungen zu Spritzern führen, die sich auf Eigenschaften der abgeschiedenen Schichten negativ auswirken. Weiterhin kann es durch Arcing zu lokalen Überhitzungen des Sputtertargets und damit verbundenen lokalen Spannungsspitzen kommen, die zu Rissen und Partikelbildung führen und sogar das Sputtertarget zerstören können.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Sputtertarget bereitzustellen, das eine elektrisch leitfähige Phase enthält, sich gut mechanisch bearbeiten lässt und das Aufladungen und Partikelbildung vermeidet.
Allgemeine Beschreibung der Erfindung
Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Sputtertarget der eingangs genannten Gattung erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Target-Werkstoff eine metallische Phase aus Molybdän (Mo-Phase) enthält, und dass die Oxidphase Zinkoxid (ZnO-Phase) eine Mischoxidphase mit der Formel MNO_n-x enthält, wobei M die Hauptkomponente Zink (Zn) repräsentiert, und N mindestens eine der Nebenkomponenten Niob (Nb) und/oder Titan (Ti), und wobei x größer als Null ist und n die Anzahl von Sauerstoffatomen einer stöchiometrischen Zusammensetzung der Mischoxidphase bezeichnet.
Der Target-Werkstoff gemäß der Erfindung enthält eine metallische Mo-Phase, eine Phase aus ZnO und eine Mischoxidphase mit unterstöchiometrischem Sauerstoffgehalt. Alle diese Phasen zeigen spezifische elektrische Eigenschaften. Die Mo-Phase ist metallisch leitend; ZnO ist ein II-VI-Halbleiter mit großer Bandlücke, und die Mischoxidphase ist aufgrund der Sauerstofffehlstellen elektrisch leitend. Die elektrische Leitfähigkeit der Mischoxidphase hängt vom Grad ihrer Unterstöchiometrie ab, also vom Wert von x. Nahe der Stöchiometrie gilt: Je größer x ist, umso höher ist die elektrische Leitfähigkeit. Die Mischoxidphase MNO_n-x ist oxidisch, so dass der Wert für x stets kleiner als 1 ist.
Die Mischoxidphase setzt sich aus Zink und mindestens einer Nebenkomponente zusammen, die Niob und/oder Titan enthält. Es hat sich gezeigt, dass diese Nebenkomponenten in Verbindung mit Zink und gleichzeitiger Anwesenheit einer metallischen Mo-Phase zu Unterstöchiometrie neigen und eine hinreichende elektrische Leitfähigkeit des Target-Werkstoffs bewirken.
Es hat sich außerdem gezeigt, dass Molybdän aus der metallischen Mo-Phase in die Phase aus ZnO diffundieren kann, so dass auch die ZnO-Phase in Gegenwart von metallischem Molybdän elektrisch gut leitfähig werden kann.
Der erfindungsgemäße Target-Werkstoff vermeidet dadurch weitgehend das gleichzeitige Vorhandensein von elektrisch leitfähigen und elektrisch isolierenden Phasen. Das elektrostatische Aufladen einer elektrisch isolierenden Phase beim DC- oder MC-Sputtern wird so vermieden, und damit auch unkontrollierte Entladungen und lokale Aufschmelzungen. Dies zeigt sich in einer niedrigen Arcing-Rate beim Einsatz des erfindungsgemäßen Sputtertargets zum Erzeugen einer Schicht, einer geringen Anzahl von Schmelzspritzern sowie einer geringen Rissanfälligkeit.
Im Hinblick auf eine hohe elektrische Leitfähigkeit besteht die Michoxidphase vorzugsweise aus Zn₃Nb₂O_8-x und/oder aus Zn₂TiO_4-x und/oder aus ZnNb₂0_6-x.
Der bei diesen Michoxidphasen typischerweise und bevorzugt auftretende Reduktionsgrad ist durch einen Sauerstoffgehalt zwischen 80 und 95 % des theoretisch maximal möglichen Sauerstoffgehalts definiert, kann aber auch noch darunter liegen; in den obigen Summenformeln repräsentiert x demnach einen Wert zwischen 5 und 20 % (bezogen auf den stöchiometrischen Sauerstoffgehalt).
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform des Sputtertargets bildet die Mischoxidphase im Target-Werkstoff Phasenbereiche mit Abmessungen, die im Querschliff maximale Flächen von weniger als 300 µm², vorzugsweise bevorzugt 200 µm² aufweisen.
Je kleiner die Phasenbereiche sind, umso geringer ist die Gefahr von elektrostatischen Aufladungen. Die Mischoxidphasen bilden sich in der Regel erst im Verlauf der Herstellung des Target-Werkstoffs, insbesondere beim Verdichten unter hoher Temperatur und bewirken dadurch eine erhöhte Sinteraktivität, die die Verdichtung des Target-Werkstoffs positiv beeinflusst. Je kleiner die Partikel der Ausgangssubstanzen der Target-Herstellung sind, umso kleinere Phasenbereiche sind erreichbar. Kurze Diffusionswege tragen zu einer schnelleren und vollständigeren Umsetzung in die gewünschte Mischoxidphase und zu einer raschen Verdichtung des Target-Werkstoffs bei. Bei hohen Temperaturen und langen Behandlungsdauern kann es zu einer unerwünschten Vergröberung der Phasenbereiche kommen.
Insbesondere im Hinblick darauf bildet auch die ZnO-Phase im Target-Werkstoff Phasenbereiche vorzugsweise Abmessungen, die im Querschliff maximale Flä-chen von weniger als 100 µm² aufweisen. Besonders geeignet sind Phasenbereiche der ZnO-Phase, wenn diese maximale laterale Abmessungen von weniger als 10 µm, bevorzugt weniger als 5 µm bildet.
Die Ätzgeschwindigkeit der Licht absorbierenden Schicht wird im Wesentlichen vom Verhältnis ZnO/Nb₂O₅ bzw. ZnO/TiO₂ bestimmt, wie es im Target-Werkstoff vorgegeben ist. Insbesondere im Hinblick darauf liegt der Volumenanteil der ZnO-Phase im Target-Werkstoff bevorzugt im Bereich zwischen 20 und 85 %.
Molybdän liegt im Target-Werkstoff in metallischer Form vor. Es ist anzunehmen, dass aus thermodynamischen Gründen ein gewisser Anteil oxidiert und beispielsweise als unterstöchiometrisches MoO_3-x vorliegt. Unabhängig davon ist die metallische Mo-Phase neben den unterstöchiometrischen Oxiden für die Absorption und damit den Schwärzungsgrad der abgeschiedenen Schicht verantwortlich.
Insbesondere im Hinblick darauf hat es sich bewährt, wenn der Volumenanteil der Mo-Phase im Target-Werkstoff im Bereich zwischen 10 und 30 % liegt
Darüber hinaus hat es sich als besonders günstig erwiesen, wenn ein Volumenanteil von mehr als 50 % der Mo-Phase in der ZnO-Phase eingebettet ist.
Die von ZnO-Phase umgebenden Phasenbereiche aus metallischem Mo wirken sich wegen der Duktilität des Metalls positiv auf das Gefüge des Target-Werkstoffs aus und vermindern das Auftreten mechanischer Spannungen oder Rissen.
Bei besonders bevorzugten Ausführungsformen des Sputtertargets beträgt der Volumenanteil der Mischoxidphase mindestens 7% und er liegt bevorzugt im Bereich von 7 bis 60 %.
Bei Volumenanteilen von weniger als 7 % machen sich die elektrische Leitfähigkeit der Mischoxidphase und ihre Wirkungen beim Beschleunigen des Verdichtungsvorgangs kaum bemerkbar, was die Herstellung eines rissfreien Sputtertargets ohne Partikelgenerierung erschwert. Bei Volumenanteilen von mehr als 60 % fallen die oben genannten vorteilhaften Wirkungen der metallischen Mo-Phase und der ZnO-Phase wenig ins Gewicht.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Sputtertargets liegt der Volumenanteil der Michoxidphase aus Zn₃Nb₂O_8-x am Target-Werkstoff im Bereich zwischen 7 und 60 %, wobei x > 0,6 ist.
Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform des Sputtertargets liegt der Volumenanteil der Michoxidphase aus ZnNb₂0_6-x am Target-Werkstoff im Bereich zwischen 0 und 10 %, wobei x > 0,3 ist.
Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform des Sputtertargets liegt der Volumenanteil der Michoxidphase aus Zn₂TiO_4-x am Target-Werkstoff im Bereich zwischen 5 und 60 %, wobei x > 0,2 ist.
Die Mischoxidphase des erfindungsgemäßen Sputtertargets enthält mindestens zwei Komponenten; sie ist mindestens binär. Dadurch und in Kombination mit der Mo-Phase wird die erwünschte elektrische Leitfähigkeit des Target-Werkstoffs gewährleistet, die zu den oben erläuterten vorteilhaften Wirkungen in Bezug auf geringes Arcing sowie geringe Partikelbildung und Rissanfälligkeit des Target-Werk-stoffs führen. Singuläre Anteile zeigen in leichter Unterstöchiometrie diese Wirkungen nicht. Daher enthält der Target-Werkstoff vorteilhafterweise keine singuläre Phase mit der Formel NO_n, wobei N eine der Nebenkomponenten Niob (Nb) und/oder Titan (Ti) ist, und wobei n eine Zahl ist, die den stöchiometrischen Sauerstoffgehalt der jeweiligen Phase repräsentiert. Oder der Target-Werkstoff enthält diese Phasen allenfalls in einem Volumenanteil von jeweils weniger als 10 %.
Besonders bevorzugt enthält der Target-Werkstoff singuläre Nioboxid-Phase aus NbO₂ oder Nb₂O₅ und singuläre Titanoxid-Phase in Form von TiO₂ oder TiO in einem Volumenanteil von insgesamt weniger als 10 %.
Sofern vorhanden, sind die Abmessungen der Phasenbereiche mit singulärer Phase der Formel NO_n möglichst klein, bevorzugt zeigen sie Abmessungen im Querschliff mit maximalen Flächen von weniger als 100 µm².
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist das Sputtertarget daher eine Zusammensetzung mit 13 bis 30 Vol.-% Mo, 3 bis 50 Vol.-% singuläres Oxid der Formel NO_n (mit N = Niob und/oder Titan), Rest ZnO auf.
Im Hinblick auf eine hohe elektrische Leitfähigkeit hat es sich bewährt, wenn die Mo-Phase im Target-Werkstoff möglichst fein verteilt ist und Phasenbereiche mit maximalen lateralen Abmessungen von weniger als 25 µm bildet.
Neben der stofflichen Zusammensetzung hat sich die Korngröße des Kristallgefüges als weiterer entscheidender Faktor in Bezug auf die Neigung zur Rissbildung erwiesen. Sie ist umso geringer, je feiner das Gefüge ist. Beim erfindungsgemäßen Sputtertarget weist der Target-Werkstoff daher vorzugsweise ein Kristallgefüge mit einer mittleren Kristallitgröße von weniger als 200 nm auf.
Der Target-Werkstoff hat typischerweise eine Dichte von mehr als 95 % der theoretischen Dichte und weist einen Reduktionsgrad auf, der durch einen Sauerstoffgehalt von zwischen 30 und 70 % des theoretisch maximal möglichen Sauerstoffgehalts definiert ist. Der Target-Werkstoff weist eine homogene Zusammensetzung der ihn bildenden Komponenten in dem Sinne auf, dass die Zusammensetzungen von fünf Proben von je 1g eine Standardabweichung von jeder der Substanzen von weniger als 5% haben. Der Reduktionsgrad ist in dem Sinne homogen, dass der Reduktionsgrad von fünf Proben von je 1g eine Standardabweichung im Reduktionsgrad von weniger als 5% aufweist.
Definitionen und Messmethoden
Gefügeuntersuchung und Flächengröße der Phasen
Für die Untersuchungen der Gefügestrukturen wurden Bruchstücke der Sputtertargets unter Vakuum in Epoxidharz eingebettet, geschliffen und poliert. Die Anschiffe wurden auf der Nassschleifmaschine Labo-Pol-25 der Firma Struers mit 200 rpm in acht Schleifstufen (120, 320, 500, 800, 1200, 1500, 2400 und 4000) und einem Poliervorgang auf der LaboPol-5 der Fa. Struers (250 rpm) bis zu einer Feinheit von 1 µm (Diamantpolierpaste Two-in-One) poliert. Die Mikroskopie der Proben wurde am Rasterelektronenmikroskop Zeiss Ultra 55 durchgeführt und die Zusammensetzung mit EDX Oxford Inka Pental FET X3 quantifiziert.
Die Flächengröße der Phasen wurde durch Ausmessen der jeweiligen maximalen horizontalen und vertikalen Längen am REM ermittelt. Die Flächengröße ergab sich durch Multiplizieren der beiden Maximalwerte. Aus 40 Einzelflächen wurde der Maximalwert bestimmt.
Mittlere Korngröße
Die mittlere Korngröße M wurde im Linienschnittverfahren (DIN EN ISO 643) nach folgender Gleichung bestimmt: M = (L·p)/(N·m) (1), wobei

L:: Länge der Messlinie
p:: Zahl der Messlinien
N:: Zahl der geschnittenen Körper
m:: Vergrößerung

Die Werte wurden an drei verschiedenen Messstellen ermittelt. Hieraus wird dann das arithmetische Mittel gebildet.
Phasenanalytik und Bestimmung des Phasenanteils
Die mittels Achatmörser pulverisierten Proben wurden unter Vermeidung von Texturbildung in den Probenträger eingebracht und mit einem Röntgen-2-Kreis-Pulverdiffraktometer Stadi P der Fa. Stoe & Cie in Transmission gemessen. Es wird der Linear Position Sensitive Detector (LPSD) mit einer Range von 6,60° eingesetzt und im Messbereich 2 Theta (3,000° bis 79,990°) mit einer Schrittweite von 0,010° gemessen. Die Messdauer beträgt 240 Sekunden bei Schritten von 0,55° (20 sec/step), die gesamte Messung dauert 6,47h. Es wird mit Cu-K-a-1-Strahlung (= 1,54056 Angström) gearbeitet. Der eingesetzte Generator arbeitet mit einer Spannung von 40 kV und einer Stromstärke von 30 mA. Justierung und Kalibration des Diffraktometers erfolgt mit dem NIST-Standard Si (640 d).
Die Volumenanteile der jeweiligen Phasen wurden wie folgt ermittelt: Die Röntgenbeugungsdiagramme wurden mit Hilfe des Programms Quantitative Phasenanalyse: Rietveld SiroQuant^®, Version V4.0 ausgewertet und damit aus den Linienintensitäten die relativen Anteile der Phasen bestimmt und dann mit Hilfe der theoretischen Dichten auf Vol.-% umgerechnet.
Bestimmung der Kristallitgröße
Die in der Phasenanalytik erhaltenen Beugungsmuster wurden mit dem Stoe-Programm: Pattern-Fitting mathematisch angepasst und die (Peak-Halbwertsbreite) FWHM der Reflexe ermittelt. Aus der FWHM wurde mittels Scherrer-Gleichung die Kristallitgröße berechnet, (Rietveld-Methode), siehe auch "Powder diffraction, theory and practice" (R. Dinnebier and S. Billing, RSC Publishing, ed. Royal Soc. Chemistry, London 2008, ISBN978-0-85404-231-9, in Chp. 13 ("Lattice defects and domain size effects") p. 376ff). Die erhaltenen Messwerte sind gegen den Gerätestandard LaB6 NIST (660 b) korrigiert.
Dichtebestimmung
Die Dichte wurde über die Auftriebskraft im Wasser (nach der Methode von Archimedes) ermittelt. Dazu wurde das Gewicht der Proben mit der Waage SB23001 DeltaRange von Fa. Mettler Toldedo gemessen. Anschließend wurde das Gewicht der Probe im Wasser ermittelt. Über erneutes Wiegen der nassen Probe wurde das von der Probe aufgenommene Wasser gemessen. Für die Berechnung der Probendichte wurde die Dichte des Wassers bei 22,5 °C mit 0,99791 g/cm³ angenommen. Die Dichte wurde gemäß folgender Formel berechnet (Gewichtsangaben in g): Dichte = 0,99791 g/cm³x Probengewicht trocken / Probengewicht nass – Probengewicht in Wasser
Der Quotient aus Archimedesdichte und 100% Dichte ergibt die Dichte des Körpers in Prozent.
Sauerstoffdefizit
Eine Messung des Sauerstoffdefizites durch Aufoxidieren des Werkstoffes und anschließendes Zuordnen der Massenzunahme zum Sauerstoffdefizit ist nicht möglich. Grund ist die Verdampfungsneigung des Molybdäns als MoO₃, welches die Massenbilanz verfälscht.
Darum wurde das Sauerstoffdefizit mittels EDX semiquantitativ bestimmt. Dabei wurden an Nb₂O₅ Proben an 10 Stellen der Sauerstoffgehalt gemessen. Als Mittelwert ergab sich 70,8 at% +/–1,1 für Sauerstoff und 29,2 at% +/–1,0 für Niob, bei einem theoretischen Wert von 71,4at% O und 28,6at% Nb. Drüber hinaus wurde eine gerätebedingte Messungenauigkeit für Sauerstoff von +/–5% relativ berücksichtigt. Die Phase wurde entsprechend nur dann als sauerstoffdefizitär bezeichnet, wenn der theoretische Sauerstoffanteil der nominalen Phasenzusammensetzung um 5% relativ unterschritten wurde, das heißt beispielsweise für Nb₂O₅ bei weniger als 67,83 at% Sauerstoff. Entsprechend werden die Ergebnisse nur in Ja-Nein Kategorien berücksichtigt.
Ausführungsbeispiel
Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer Patentzeichnung und eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Im Einzelnen zeigt:
1 eine elektronenmikroskopische Aufnahme eines Schliffs bei einem ersten Ausführungsbeispiel (Beispiel 1) des Target-Werkstoffs,
2 ein Röntgenbeugungsdiagramm des Target-Werkstoffs von 1,
3 eine elektronenmikroskopische Aufnahme eines Schliffs bei einem zweiten Ausführungsbeispiel (Beispiel 2) des Target-Werkstoffs,
4 eine elektronenmikroskopische Aufnahme eines Schliffs bei einem dritten Ausführungsbeispiel (Beispiel 3) des Target-Werkstoffs,
5 ein Röntgenbeugungsdiagramm des Target-Werkstoffs von 4,
6 eine elektronenmikroskopische Aufnahme eines Schliffs bei einem Ausführungsbeispiel des Target-Werkstoffs gemäß Beispiel 4,
7 ein Röntgenbeugungsdiagramm des Target-Werkstoffs von 6,
8 eine elektronenmikroskopische Aufnahme eines Schliffs bei einem Ausführungsbeispiel (Beispiel 5) des Target-Werkstoffs, und
9 ein Röntgenbeugungsdiagramm des Target-Werkstoffs von 8.
Beispiel 1: Sputtertarget aus ZnO mit 36 Vol.-% Nb₂O₅ und 18 Vol.-% Molybdän
ZnO, Nb₂O₅ und Molybdän, jeweils mit einer Reinheit von 99,95%, wurden in Mengen entsprechend der nominalen Endzusammensetzung in einen Mischbehälter gegeben. Das ZnO ebenso wie das Nb₂O₅ waren sub-µm Pulver, das Molybdän hatte eine maximale Korngröße von weniger als 25 µm. Der Gesamtansatz von 210 g Pulver wurde mit 500 g ZrO₂-Mahlkugeln in einem 1-stündigen Mahlund Mischprozess homogenisiert. Das gemahlene Pulver wurde durch ein Sieb der Maschenweite 250 µm von den Mahlkugeln separiert. 200 g des homogen gemischten und gemahlenen Pulvers der Zusammensetzung von Beispiel 1 wurden in eine axiale Graphit-Pressform mit einem Innendurchmesser von 75 mm eingebracht und bei Raumtemperatur mit 7 MPa axial vorverdichtet. Die axiale Heißpressung erfolgte bei einer Temperatur 1175°C und einer inerten Atmosphäre von 1000 mbar Argon mit 35 MPa Stempeldruck.
Die heißgepresste Scheibe besitzt eine absolute Dichte von 6,03g/cm³ (relative Dichte: > 99%) und ein Gewicht von 198,9 g, welches mehr als 99% der Einwaage entspricht.
1 zeigt einen Anschliff der Probe im REM. Die Phasenzuordnung erfolgt durch Abgleich der EDX und Röntgenbeugung aus 2.
2 zeigt, dass die gesinterte Probe aus Beispiel 1 im Wesentlichen aus drei Phasen besteht: Mo, ZnO und Nb₂Zn₃O₈, die in Tabelle 2 quantifiziert sind. Im Rasterelektronenbild lassen sich die Phasen zuordnen: #A1 entspricht Nb₂Zn₃O₈, A2# entspricht ZnO und die weißen kugelförmigen Teilchen sind Molybdän.
Die Messung der Teilchengröße des ZnO zeigt einen mittleren Wert von 1,3 µm, keiner der ZnO-Phasenbereiche ist größer 10 µm. Die erkennbaren groben ZnO-Bereiche setzen sich teilweise aus mehreren einzelnen Phasenbereichen zusammen. Die maximale zusammenhängende Fläche der ZnO-Phasenbereiche ist kleiner als 100 µm². Davon umfasst sind auch agglomerierte ZnO-Bereiche, die aus mehreren zusammenhängenden ZnO-Körnern gebildet sind.
Die binäre Oxidphase Nb₂Zn₃O₈ zeigt mittlere Teilchengrößen von 4,5 µm, wobei es auch hier scheinbar größere Flächenbereiche von bis zu 200 µm² gibt, die aber aus zusammenhängenden Einzelteilchen aufgebaut sind.
Der theoretische Sauerstoffwert der Oxidphase Nb₂Zn₃O₈ von 61,5 atom-% wurde mit den gemessenen 55,3 atom-% um mehr als 5% unterschritten. Die Phase ist somit definitionsgemäß an Sauerstoff verarmt und damit elektrisch leitfähig.
Beispiel 2: Sputtertarget aus ZnO mit 28 Vol.-% Nb₂O₅ und 16 Vol.-% Molybdän
Die Rohstoffe ZnO, Nb₂O₅ und Molybdän wurden gemäß Beispiel 1 eingewogen. Der Gesamtansatz von 150 g Pulver wurde einem 30 minütigen Intensiv-Mischprozess in einem Micronisierungs-Werkzeug, Fa. Eirich unterzogen. Das homogenisierte Pulver wurde in eine CIP-Form aus Silikon eingebracht und bei 200 MPa isostatisch verdichtet. Die relative Dichte des Grünkörpers betrug 63%. Der verdichtete Grünling wurde in eine mit Graphit ausgekleidete Stahlkanne gefüllt, bei 400°C für 2h entgast. Der Formkörper und die Stahlkanne wurden durch eine Grafitschicht und eine ca. 1 cm starke AI₂0₃-Trennschicht separiert. Nach Verschweißen der Kanne wurde bei 960°C bei 150 MPa heißisostatisch gepresst. Nach Entformen weist der erhaltene Körper eine Dichte von 99% der theoretischen Dichte auf.
3 zeigt einen Anschliff der Probe im REM. Die Phasenzuordnung erfolgt gemäß EDX wie in Beispiel 1. Im Rasterelektronenbild lassen sich die Phasen zuordnen: #A1 entspricht hier Molybdän, #A2 Nb₂Zn₃O₈ und #A3 entspricht ZnO.
Die Messung der Größe der ZnO-Phasenbereiche zeigt einen mittleren Wert von 4,3 µm, jedoch auch hier keiner größer 10 µm. Es gibt größere, anscheinend aus Einzelteilchen aufgebaute zusammenhängende Bereiche von bis 100 µm². Auffallend ist die bevorzugte Einbettung der Molybdänpartikel in die ZnO-Phasenbereiche. Die binäre Oxidphase Nb₂Zn₃O₈ zeigt mittlere Teilchengrößen von 4,2 µm, auch hier sind größere Phasenbereiche von bis 200 µm² offensichtlich aus Einzelteilchen aufgebaute, und nur scheinbar zusammenhängende Bereiche.
Der theoretische Sauerstoffwert der Phase von 61,5at% wurde mit den gemessenen 55,4 at% um mehr als 5% unterschritten. Die Phase ist somit an Sauerstoff verarmt.
Beispiel 3: Sputtertarget aus ZnO mit 16 Vol.-% TiO₂ und 16 Vol.-% Molybdän
Im Unterschied zu Beispiel 1 ist der Anteil an Nb₂O₅ durch TiO₂ ersetzt. ZnO ebenso wie das TiO₂ waren sub-µm Pulver, der Molybdän-Rohstoff hatte eine maximale Korngröße von weniger als 25 µm. Die Rohstoffe mit einer Reinheit von 99,95% wurden gemäß Beispiel 1 in Mengen entsprechend der nominalen Endzusammensetzung in einen Mahlbehälter gegeben und mit 500 g ZrO₂-Mahlkugeln in einem 1-stündigen Mahl- und Mischprozess homogenisiert. Das gemahlene Pulver wurde durch ein Sieb der Maschenweite 250 µm von den Mahlkugeln separiert. 190,0 g des homogen gemischten und gemahlenen Pulvers der Zusammensetzung von Beispiel 3 wurden in eine axiale Graphit-Pressform mit einem Innendurchmesser von 75mm eingebracht und bei Raumtemperatur mit 7 MPa axial vorverdichtet. Die axiale Heißpressung erfolgte bei einer Temperatur 1140°C und einer inerten Atmosphäre von 1000 mbar Argon mit 35 MPa Stempeldruck. Die heißgepresste Scheibe besitzt eine Dichte von > 99%.
4 zeigt einen Anschliff der Probe im REM. Die Phasenzuordnung erfolgt gemäß EDX und anhand der Phasenanalytik in 5. Im Rasterelektronenbild lassen sich folgende Phasen zuordnen: #A1 entspricht Molybdän, #A2 entspricht ZnO und #A3 entspricht Zn₂TiO₄.
Die Messung der Größe der ZnO-Phasenbereiche zeigt einen mittleren Wert von 1,8 µm. Die ZnO-Bereiche haben in diesem Fall dendritenartiges Aussehen und ergeben keine größere zusammenhängende Fläche, sind aber vermutlich aus Einzelteilchen aufgebaut. Die binäre Oxidphase Zn₂TiO₄ zeigt mittlere Teilchengrößen von 2,2 µm. Auch hier sind dendritenartige zusammenhängende Flächen erkennbar. Die ZnO und Zn₂TiO₄ Phasen sind eng miteinander verzahnt, so dass die maximal Größe zusammenhängender Mischoxidphasen 100 µm² nicht übersteigt.
Der theoretische Sauerstoffwert der Zn₂TiO₄-Phase von 57,1 at% wurde mit den gemessenen 48,7 at% um etwa 15 % unterschritten. Die Phase ist damit definitionsgemäß an Sauerstoff verarmt.
Beispiel 4 (Vergleichsbeispiel): Sputtertarget aus ZnO mit 30 Vol.-% Nb₂O₅ und 13 Vol.-% Molybdän
Pulver aus ZnO, Nb₂O₅ und Molybdän, jeweils mit einer Reinheit von 99,95%, wurden in Mengen entsprechend der vorgegebenen Endzusammensetzung in einen Mahlbehälter gegeben. Die eingesetzten Rohstoffe waren ZnO in sub-µm Korngröße, teilreduziertes Nb2O_4,8 mit einer im Vergleich zu den Ausgangspulvern der Beispiele 1 bis 3 großen Korngröße < 100 µm und Molybdänpulver mit einer Korngröße von < 25 µm. Der Gesamtansatz von 190 g Pulver wurde mit 500 g ZrO₂-Mahlkugeln in einem 1-stündigen Mahl- und Mischprozess homogenisiert. Das gemahlene Pulver wurde durch ein Sieb der Maschenweite von 250 µm von den Mahlkörpern separiert. 180 g des homogen gemischten und gemahlenen Pulvers der Zusammensetzung von Beispiel 4 wurden in eine axiale Graphit-Pressform mit einem Innendurchmesser von 75 mm eingebracht und bei Raumtemperatur mit 7 MPa axial vorverdichtet. Die axiale Heißpressung erfolgte bei einer Temperatur 1175°C und einer inerten Atmosphäre von 1000 mbar Argon mit 35 MPa Stempeldruck.
Die heißgepresste Scheibe besitzt eine absolute Dichte von 5,88 g/cm³ (relative Dichte: >99%) und ein Gewicht von 178,4 g, welches mehr als 99% der Einwaage entspricht.
Im Zuge der Untersuchungen im Rasterelektronenmikroskop zeigten sich verschieden gradierte Phasenzusammensetzungen an den eingesetzten, bis zu 100 µm großen substöchiometrischen NbOn-Partikeln durch eine Festkörperdiffusion von sub-Mikrometer-ZnO (wobei n eine Zahl ist, die den stöchiometrischen Sauerstoffgehalt der jeweiligen Phase repräsentiert). Der sehr große Diffusionssaum ist von Rissen durchzogen, also ungünstig für mechanische Stabilität und Partikelbildung.
6 zeigt einen Anschliff dieser Probe im REM. Die Phasenzuordnung erfolgt gemäß EDX und Röntgenbeugung aus 7, und die quantitativen Werte sind in Tabelle 2 aufgeführt.
Im Rasterelektronenbild lassen sich die Phasen zuordnen. #A1 entspricht NbO₂ mit 66,2 at% Sauerstoff. Die Fläche dieser einphasigen NbO-Bereiche bleibt unter 500 µm². Über die Phasen #A2 und #A3 nimmt der Zn-Gehalt zu, wobei #A2 der Phasenzusammensetzung Zn₃Nb₂O₈ und #A3 der Phasenzusammensetzung ZnNb₂O₆ entsprechen. Auch diese Phasenbereiche weisen wie in den anderen Beispielen ein Sauerstoffdefizit von über 5% auf. Die weißen kugelförmigen Teilchen sind Molybdän. In der restlichen feinteiligen Matrix sind, wie in den anderen Beispielen ZnO (dunklere Bereiche) und die binäre Oxidphase Zn₃Nb₂O₈ (hellere Bereiche) zu finden. Die Messung der Teilchengröße des ZnO in diesen Bereichen zeigt einen mittleren Wert von 5,3 µm. Auffallend ist auch hier die bevorzugte Einbettung der Molybdänpartikel in die ZnO Matrix. Die binäre Oxidphase #A2 Zn₃Nb₂O₈ zeigt Abmessungen von im Mittel etwa 12 µm. Wegen der eingesetzten vergleichsweise gröberen Nb₂O₅ Partikel ergeben sich recht große zusammenhängende #A2-Phasenbereiche von bis zu 10.000 µm². Die gröberen Ausgangs-Partikel bewirken außerdem, dass bei der gegebenen Behandlungstemperatur und -dauer die Umsetzung in die gewünschte Mischoxidphase noch unvollständig ist. Daher ist der Anteil der binärer Mischoxidphase vergleichsweise gering (weniger als 7 Vol.%) und demgegenüber der Anteil an singulärer NbO₂-Phase vergleichsweise hoch (mehr als 5 Vol.-%).
Zwar ergäben sich bei längerer Behandlungsdauer und/oder höherer Behandlungstemperatur ein höherer Grad an Umsetzung in die binäre Mischoxidphase; allerdings einhergehend mit der Gefahr einer Vergröberung des Gefüges insgesamt.
Auch die Kristallitgröße (Tabelle 2) ist hier mit 260 nm deutlich größer als bei den erfindungsgemäßen Beispielen 1 bis 3 mit weniger als 200 nm.
Beispiele 5 bis 8: Mit den in Tabelle 1 angegebenen Zusammensetzungen wurden weitere Sputtertargets hergestellt und die Rohstoffe ZnO, Nb₂O₅ und Molybdän gemäß Beispiel 1 eingewogen und gemischt. Die Verdichtung erfolgte ebenfalls analog zu Beispiel 1 wobei beim Heißpressen eine Temperatur von 1080°C gewählt wurde.
8 zeigt ein REM-Foto eines Anschliffs der Probe von Beispiel 5 mit einer Zusammensetzung aus ZnO mit 5 Vol.-% Nb₂O₅ und 16 Vol.-% Molybdän. Die Phasenzuordnung erfolgt durch Abgleich der EDX und Röntgenbeugung aus 9.
9 zeigt, dass die gesinterte Probe aus Beispiel 5 im Wesentlichen aus drei Phasen besteht: Mo, ZnO und Nb₂Zn₃O₈, die in Tabelle 2 quantifiziert sind. Im Rasterelektronenbild lassen sich die Phasen zuordnen: #A2 entspricht Nb₂Zn₃O₈, A3# entspricht ZnO und die weißen kugelförmigen Teilchen #A1 sind Molybdän.
Die heißgepresste Scheibe besitzt eine absolute Dichte von 6,3g/cm³ (relative Dichte: > 99%) und ein Gewicht von 197,5 g, welches mehr als 98% der Einwaage entspricht. Die Messung der Teilchengröße des ZnO zeigt einen mittleren Wert von 1,3 µm, keiner der ZnO-Phasenbereiche ist größer 30 µm. Die erkennbaren groben ZnO-Bereiche setzen sich teilweise aus mehreren einzelnen Phasenbereichen zusammen. Wegen der geringen Zumischung an Nb₂O₅ gibt es in diesem Beispiel perkolierende ZnO-Phase, die aus durch aneinander gereihte, teilweise agglomerierte ZnO-Bereiche und damit zusammenhängenden ZnO-Körnern gebildet ist.

Die binäre Oxidphase Nb₂Zn₃O₈ zeigt mittlere Teilchengrößen von 4,1 µm, wobei größere Flächenbereiche 200 µm² nicht übersteigen. Der theoretische Sauerstoffwert der Oxidphase Nb₂Zn₃O₈ von 61,5 atom-% wurde mit den gemessenen 58,1 atom-% um etwas mehr als 5% unterschritten. Die Phase ist somit definitionsgemäß an Sauerstoff verarmt und damit elektrisch leitfähig. Tabelle 1 Zusammensetzung, Rest zu 100 Vol.-%: ZnO

	Vol.-% Nb₂O₅	Vol.-% Ti0₂	Vol.-% Mo
Beispiel 1	36	0	18
Beispiel 2	28	0	16
Beispiel 3	0	16	16
Beispiel 4	30	0	13
Beispiel 5	5	0	16
Beispiel 6	12	0	25
Beispiel 7	0	8	20
Beispiel 8	15	6	18

Tabelle 2: Phasenzusammensetzung [Vol.-%]

	Nb₂O₅	NbO₂	Zn₂TiO₄	Mo	ZnO	Nb₂Zn₃O₈	Nb₂ZnO₆	G
Bsp. 1	0	0	0	17,5	26,9	53,1	2,5	55,6
Bsp. 2	0	0	0	15,6	35,4	49,0	0	49
Bsp. 3	0	0	38,5	12,3	49,2	0	0	38,5
Bsp. 4	0	6,2	0	10,6	46,5	27,9	8,8	36,7
Bsp. 5	0	0	0	14,4	76,3	9,3	0	9,3
Bsp. 6	0	0	0	23,4	55,4	21,2	0	21,2
Bsp. 7	0	0	18,6	19,0	62,4	0	0	18,6
Bsp. 8	0	0	14,9	16,9	40,4	27,8	0	42,7

Dabei bedeutet: G: Gesamtanteil an ternären Mischoxidphasen in Vol.-%

Beispiel 4 hat zwar einen hohen Anteil an Mischoxidphase zeigt aber vergleichsweise grobe Phasenbereiche und enthält einen Anteil an binärem Oxid vom Typ NO (genauer: Nb₂O). Das Sputtertarget zeigte nach der mechanischen Bearbeitung einige Abplatzungen und Risse, ließ sich aber ansonsten noch handhaben.
Mit den hergestellten Sputtertargets der Größe 488·80·10 mm³ der Beispiele und dem Vergleichsbeispiel 4 wurden Beschichtungen auf einem Substrat aus natriumarmem Glas gesputtert (bei 500 V DC, 1A, 500 W). Die Schichtdicke betrug jeweils 50 nm. Die Arcing-Rate der Targets der Beispiele 1 bis 3 lag deutlich unter 1 × 10^–6 arcs/h. Bei der Schichtabscheidung mit Sputtertarget 4 wurde allerdings ein bereits erhöhtes Arcing um 50 × 10^–6 arcs/h beobachtet. Bei den anderen Sputtertargets ergaben sich keine Probleme bei der mechanischen Bearbeitung.
Der zusammenfassende Vergleich der einzelnen Beispiele und deren Sputtereigenschaften von Tabelle 3 zeigt für die erfindungsgemäßen Sputtertargets ein ruhiges Sputterverhalten (ausgedrückt als niedrige Arcing-Rate) und eine gute mechanische Bearbeitbarkeit. Tabelle 3: Eigenschaften des Sputtertargets

Bsp 1 Bsp 2 Bsp 3 Bsp 4 Bsp 5 Bsp 6 Bsp 7 Bsp 8

S ++ ++ ++ + ++ ++ ++ ++

Dmax < 200 ≤ 200 < 100 bis 10.000 < 100 < 200 < 100 < 200

M ++ ++ + -- ++ ++ + ++
Dabei bedeuten:

S:: Qualitatives Maß für die Sputtereigenschaften des Targets, insbesondere Häufigkeit von Arcing beim Sputtern
D_max:: Maximaler Querschnitt der Mischoxidphase in [µm²]
M:: Qualitatives Maß für mechanische Bearbeitbarkeit des Sputtertargets, insbesondere Abplatzungen und Risse nach der Bearbeitung

Die Symbolik der qualitativen Bewertungen in den Zeile „S“ und „M“ bedeutet dabei: „++“: sehr gut, „+“: gut, „0“: akzeptabel, „-“: schlecht und „--“: sehr schlecht.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102012112739 A1 [0008]
DE 102012112742 A1 [0008]
DE 102013103679 A1 [0008]
EP 0852266 A1 [0011]
WO 2016/026590 A1 [0012]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

DIN EN ISO 643 [0044]
“Powder diffraction, theory and practice” (R. Dinnebier and S. Billing, RSC Publishing, ed. Royal Soc. Chemistry, London 2008, ISBN978-0-85404-231-9, in Chp. 13 (“Lattice defects and domain size effects”) p. 376ff) [0048]

Claims

Sputtertarget zur Herstellung einer Licht absorbierenden Schicht, aus einem Target-Werkstoff, der eine Oxidphase enthält und einen im Vergleich zur stöchiometrischen Zusammensetzung reduzierten Sauerstoffgehalt aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Target-Werkstoff eine metallische Phase aus Molybdän (Mo-Phase) enthält, und dass die Oxidphase Zinkoxid (ZnO-Phase) und eine Mischoxidphase mit der Formel MNO_n-x enthält, wobei M die Hauptkomponente Zink (Zn) repräsentiert, und N mindestens eine der Nebenkomponenten Niob (Nb) und/oder Titan (Ti), und wobei x größer als Null ist und n die Anzahl von Sauerstoffatomen der stöchiometrischen Zusammensetzung der Mischoxidphase bezeichnet.
Sputtertarget nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Michoxidphase aus Zn₃Nb₂O_8-xund/oder Zn₂TiO_4-x und/oder ZnNb₂0_6-x besteht. Sputtertarget nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischoxidphase im Target-Werkstoff Phasenbereiche mit Abmessungen bildet, die im Querschliff maximale Flächen von weniger als 300 µm², vorzugsweise bevorzugt 200 µm² aufweisen.
Sputtertarget nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ZnO-Phase im Target-Werkstoff Phasenbereiche mit Abmessungen bildet, die im Querschliff maximale Flächen von weniger als 100 µm² aufweisen.
Sputtertarget nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Volumenanteil der ZnO-Phase im Target-Werkstoff im Bereich zwischen 20 und 85 % liegt.
Sputtertarget nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Volumenanteil der Mo-Phase im Target-Werkstoff im Bereich zwischen 10 und 30 % liegt.
Sputtertarget nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Volumenanteil der Mischoxidphase mindestens 7 % beträgt und bevorzugt im Bereich von 7 bis 60% liegt.
Sputtertarget nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Volumenanteil der Michoxidphase aus Zn₃Nb₂O_8-x am Target-Werkstoff im Bereich zwischen 7 und 60 % liegt und dass x > 0,4 ist.
Sputtertarget nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Volumenanteil der Michoxidphase aus ZnNb₂0_6-x am Target-Werkstoff im Bereich zwischen 0 und 10 % liegt, und dass x > 0,3 ist.
Sputtertarget nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Volumenanteil der Michoxidphase aus Zn₂TiO_4-x am Target-Werkstoff im Bereich zwischen 5 und 60 % liegt, und dass x > 0,2 ist.
Sputtertarget nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Target-Werkstoff eine singuläre Phase mit der Formel NO_n in einem Volumenanteil von weniger als 10 % enthält, wobei N eine der Nebenkomponenten Niob (Nb) und/oder Titan (Ti) repräsentiert.
Sputtertarget nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Target-Werkstoff eine singuläre Nioboxid-Phase aus NbO₂ oder Nb₂O₅ und eine singuläre Titanoxid-Phase in Form von TiO₂ oder TiO in einem Volumenanteil von weniger als 10 % enthält.
Sputtertarget nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mo-Phase im Target-Werkstoff Phasenbereiche mit maximalen lateralen Abmessungen von weniger als 25 µm bildet.
Sputtertarget nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Target-Werkstoff ein Kristallgefüge mit einer mittleren Kristallitgröße von weniger als 265 nm aufweist