ES2379518T3 - Un procedimiento para fabricar una diana de óxido mediante depósito por pulverización catódica que comprende una primera fase y una segunda fase - Google Patents

Un procedimiento para fabricar una diana de óxido mediante depósito por pulverización catódica que comprende una primera fase y una segunda fase Download PDF

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Abstract

Un procedimiento para fabricar una diana de 6xido mediante depósito por pulverización catódica, procedimiento que comprende las etapas de - proporcionar un soporte de diana; - aplicar una capa exterior de un material depositable por pulverización catódica sobre el mencionado soporte de diana por proyectar simultaneamente al menos un óxido y al menos un metal, capa exterior que comprende una primera fase y una segunda fase, comprendiendo la mencionada primera fase un óxido de al menos un primer metal y un segundo metal; comprendiendo la mencionada segunda fase un metal en su fase metalica, por lo que el mencionado metal en su fase metalica forma volumenes discretos situados en o entre el mencionado óxido de la mencionada primera fase, comprendiendo la mencionada capa exterior entre 0, 1 y 20% en peso de metal en su fase metalica.

Description

Un procedimiento para fabricar una diana de 6xido mediante dep6sito por pulverizaci6n cat6dica que comprende una primera fase y una segunda fase.
Campo tecnico
La invenci6n se refiere a un procedimiento de fabricaci6n de una diana de 6xido mediante dep6sito por pulverizaci6n cat6dica que comprende una primera fase que comprende un 6xido de un primer metal y un segundo metal y una segunda fase que comprende un metal.
La invenci6n se refiere ademas a una diana de 6xido obtenida mediante dep6sito por pulverizaci6n cat6dica que comprende una primera fase que comprende un 6xido de un primer metal y un segundo metal y una segunda fase que comprende un metal.
Tecnica antecedente
A lo largo de las ultimas decadas, el dep6sito por pulverizaci6n cat6dica con magnetr6n ha llegado a ser una tecnica bien conocida para depositar revestimientos delgados tales como revestimientos metalicos o revestimientos ceramicos.
Tfpicamente, la tecnica de dep6sito por pulverizaci6n cat6dica se usa para depositar revestimientos 6pticos. Un grupo importante de revestimientos 6pticos son los 6xidos conductores transparentes tales como los 6xidos de indio estano (ITO) ya que combinan la conductividad electrica y la transparencia 6ptica. Las aplicaciones van desde pantallas planas de exposici6n, ventanas de vidrio de transparencia graduable, paneles inteligentes, lamparas electroluminiscentes a aplicaciones de protecci6n EMI.
Los revestimientos ITO se pueden preparar mediante dep6sito por pulverizaci6n reactiva de dianas de aleaci6n metalica de indio estano o por pulverizaci6n no reactiva o pseudorreactiva de dianas de 6xido ceramico.
Un inconveniente del dep6sito por pulverizaci6n reactiva de dianas de aleaci6n metalica de indio estano es que se requiere un sistema preciso de control del gas reactivo para que se pueda depositar la deseada estequiometrfa uniformemente sobre el sustrato y garantizar que el proceso sea estable a lo largo del tiempo (efecto de histeresis).
El documento US 2007/0141536 describe una diana metalica a usar en un procedimiento de dep6sito por pulverizaci6n reactiva. El efecto de histeresis se limita anadiendo una cantidad de 6xido a la diana metalica.
Por otra parte, el dep6sito de una diana de 6xido tiene el in conveniente de que se forman n6dulos en una parte erosionada de la superficie de la diana de dep6sito por pulverizaci6n cat6dica. Se considera que estos n6dulos son 6xidos de bajo nivel de indio y/o estano.
Durante el dep6sito aumenta el numero y el tamano de n6dulos y estos se extienden gradualmente sobre las superficies diana. Dado que la conductividad de los n6dulos es mas baja, se pueden producir descargas anormales mas bajas (formaci6n de arco), lo que conduce a un proceso de dep6sito por pulverizaci6n inestable y a defectos en el revestimiento depositado.
La patente U.S. nO. 5.480.532 describe una diana de 6xido producida por prensado isostatico en caliente de 6xido de indio-6xido de estano.
Presentaci6n de la invenci6n
Es un objetivo de la presente invenci6n proporcionar un procedimiento de fabricaci6n de dianas de 6xido mediante dep6sito por pulverizaci6n cat6dica evitando los problemas de la tecnica anterior.
Es otro objetivo de la presente invenci6n proporcionar una diana obtenida mediante dep6sito por pulverizaci6n cat6dica que comprende una fase de 6xido y una fase metalica.
Es otro objetivo de la presente invenci6n proporcionar una diana mediante dep6sito pulverizaci6n cat6dica que tiene una conductividad electrica y termica acrecentadas de manera que la diana depositada por pulverizaci6n cat6dica se pueda usar a altos niveles de potencia.
De acuerdo con el primer aspecto de la presente invenci6n se proporciona un procedimiento para la fabricaci6n de una diana de 6xido mediante pulverizaci6n cat6dica. El procedimiento comprende las etapas de:
-
proporcionar un soporte de diana;
-
aplicar una capa exterior de un material depositable por pulverizaci6n cat6dica sobre el mencionado soporte de diana por proyectar simultaneamente al menos un 6xido y al menos un metal, capa exterior que comprende una
primera fase y una segunda fase, comprendiendo la mencionada primera fase un 6xido de al menos un primer metal y un segundo metal; comprendiendo la mencionada segunda fase un metal en su fase metalica, por lo que el mencionado metal en su fase metalica forma volumenes discretos situados en o entre el mencionado 6xido de la mencionada primera fase.
En una realizaci6n preferente, la segunda fase esta constituida por metal en su fase metalica.
La capa exterior comprende entre 0,1 y 20% en peso de metal en su fase metalica. Mas preferiblemente, la capa exterior comprende entre 1 y 15% en peso de metal en su fase metalica o la capa exterior comprende entre 1 y 10% en peso en su fase de metal en su fase metalica.
Muy preferiblemente, la capa exterior comprende entre 0,1 y 5% en peso de metal en su fase metalica, por ejemplo, entre 2 y 5% en peso o entre 3 y 5% en peso, siendo el resto de la capa exterior el mencionado 6xido.
En una realizaci6n preferente, el metal de la fase metalica esta constituido por el primer metal del 6xido de la primera fase. En una realizaci6n alternativa, el metal de la fase metalica esta constituido por el segundo metal del 6xido de la primera fase.
La primera fase de la capa ext erior es una fase de 6xido, mientras que la segunda fase es una fase metalica.
A los fines de esta invenci6n, por "fase de 6xido" se entiende cualquier fase que comprende un 6xido.
Por "fase metalica" se entiende cualquier fase que es o contiene un metal.
Como se ha mencionado antes, el metal en su fase metalica forma volumenes discretos situados en o entre volumenes del 6xido en su fase de 6xido. Preferiblemente el metal en su fase metalica esta totalmente rodeado por volumenes de 6xido.
Esto significa que en la capa exterior estan presentes dos fases separadas aunque pueden estar presentes bordes de grano y/o capas de interdifusi6n entre las dos fases. Los bordes de grano son intercaras en las que se encuentran las dos fases. Las capas de interdifusi6n son capas en las que hay interdifusi6n de las dos fases. Sin embargo, la capa de interdifusi6n de acuerdo con la presente invenci6n tiene un espesor que esta limitado a unas pocas capas at6micas.
Se puede considerar como 6xido cualquier 6xido de un primer metal A y un segundo metal B. A los fines de esta invenci6n como un 6xido de un primer metal A y un segundo metal B se entiende cualquier mezcla de un 6xido del primer metal con un 6xido del segundo metal (AxOy y BxOy)y cualquier 6xido complejo de la f6rmula general AxByOz, estequiometrico o no estequiometrico.
Por ejemplo, por 6xido de indio estano se entiende cualquier mezcla de 6xido de indio (InxOy) y 6xido de estano (SnxOy) tal como, por ejemplo, In2O3 y SnO2 asf como 6xidos complejos de la f6rmula InxSnyOz, estequiometricos o no estequiometricos.
En principio cualquier metal se puede considerar como primer metal o segundo metal del 6xido de la primera fase, esto es, la fase de 6xido. Preferiblemente, el primer metal y el segundo metal se seleccionan entre el grupo constituido por elementos del grupo IIa del sistema peri6dico, los elementos del grupo IIb del sistema peri6dico, los elementos del grupo IIIa del sistema peri6dico, los elementos del grupo IVa del sistema peri6dico, titanio, niobio, tantalio, molibdeno y antimonio. Muy preferiblemente, el primer metal y/o el segundo comprende(n) magnesio, calcio, titanio, niobio, tantalio, molibdeno, zinc, cadmio, boro, aluminio, galio, indio, germanio, estano o antimonio.
Preferiblemente el primer metal se selecciona entre el grupo constituido por magnesio, calcio, titanio, zinc, cadmio, galio, indio y estano.
El segundo metal se selecciona preferiblemente entre el grupo constituido por magnesio, calcio, titanio, niobio, tantalio, molibdeno, zinc, cadmio, boro, aluminio, galio, indio, germanio, estano y antimonio.
Los 6xidos preferidos de un primer metal y un segundo metal comprenden 6xidos de indio estano tales como In4Sn3O12, 6xidos de indio zinc, 6xidos de cadmio estano, 6xidos de zinc estano tales como ZnSnO3 y Zn2SnO4, 6xidos de zinc indio tales como Zn2In2O5 y Zn3In2O4, oxidos de zinc aluminio, 6xidos de magnesio indio MgIn2O4, 6xidos de galio indio tales como GaIn2O3y(GaIn)2O3.
El metal de la fase metalica preferiblemente se selecciona entre el grupo constituido por los elementos del grupo IIa del sistema peri6dico, los elementos los elementos del grupo IIb del sistema peri6dico, los elementos del grupo IIIa del sistema peri6dico, los elementos del grupo IVa del sistema peri6dico y titanio, niobio, tantalio, molibdeno y antimonio. Son elementos preferidos del grupo IIa, el grupo IIb, el grupo IIIa y el grupo IV del sistema peri6dico magnesio, calcio, zinc, cadmio, boro, aluminio, galio, indio, germanio y estano.
Otro metal preferido de la fase metalica es niobio. 3
Son combinaciones preferidas de la primera fase (fase de 6xido) y la segunda fase (fase metalica):
-
6xido de indio estano como fase de 6xido e indio como fase metalica;
-
6xido de indio estano como fase de 6xido y estano como fase metalica;
-
6xido de indio estano como fase de 6xido y zinc como fase metalica.
El soporte de diana de la diana de dep6sito por pulverizaci6n cat6dica de acuerdo con la presente invenci6n puede tener una forma cualquiera. Los soportes de diana preferidos son soportes de diana planos o soportes de diana tubulares.
Puede preferirse aplicar una capa de uni6n en el soporte de diana antes de la aplicaci6n de la capa exterior de un material de dep6sito por pulverizaci6n cat6dica. Como capa de uni6n se puede considerar cualquier capa de uni6n conocida en la tecnica. Las capas de uni6n preferidas comprenden un metal o una aleaci6n metalica.
De acuerdo con un segundo aspecto de la presente invenci6n se proporciona una diana de dep6sito por pulverizaci6n cat6dica. La diana de dep6sito por pulverizaci6n cat6dica comprende un soporte de diana y una capa exterior de un material depositable por pulverizaci6n cat6dica aplicada sobre el soporte de diana. La capa exterior comprende al menos una primera fase y una segunda fase. La primera fase comprende un 6xido de al menos un primer metal y un segundo metal; la segunda fase comprende un metal en su fase metalica. El metal en su forma metalica esta asf formando volumenes discretos situados en o entre el 6xido de la mencionada primera fase.
La capa exterior comprende entre 0,1 y 20% en peso de metal en su fase metalica. Mas preferiblemente, la capa exterior comprende entre 1 y 15% en peso de metal en su fase metalica, o la capa exterior comprende entre 1 y 10% en peso en su fase de metal en su fase metalica.
Muy preferiblemente, la capa exterior comprende entre 0,1 y 5% en peso de metal en su fase metalica, por ejemplo, entre 2 y 5% en peso o entre 3 y 5% en peso, siendo el resto de la capa exterior el mencionado 6xido.
En una realizaci6n preferente, el metal de la fase metalica consiste en el primer metal del 6xido de la fase de 6xido o del segundo metal del 6xido de la fase de 6xido.
El soporte de diana de la diana de dep6sito por pulverizaci6n cat6dica de acuerdo con la presente invenci6n puede tener una forma cualquiera. Los soportes de diana preferidos son soportes de diana planos o soportes de diana tubulares.
Una ventaja de una diana de dep6sito por pulverizaci6n cat6dica de acuerdo con la presente invenci6n es que se evita la formaci6n de n6dulos en la diana durante la pulverizaci6n cat6dica.
Ademas, las dianas de dep6sito por pulverizaci6n cat6dica de acuerdo con la presente invenci6n tienen una conductividad electrica y termica acrecentada de manera que estas dianas de dep6sito por pulverizaci6n cat6dica se pueden usar a altos niveles de potencia.
Breve descripci6n de las figuras de los dibujos
La invenci6n se describira seguidamente mas detalladamente haciendo referencia a los dibujos que se acompanan, de los que:
la Figura 1 es una secci6n transversal de una primera realizaci6n de una diana de dep6sito por pulverizaci6n cat6dica de acuerdo con la presente invenci6n;
la Figura 2 es una secci6n transversal de una segunda realizaci6n de una diana de dep6sito por pulverizaci6n cat6dica de acuerdo con la presente invenci6n
Modo de realizaci6n de la invenci6n
En cuanto a la Figura 1, se describe una secci6n transversal de una diana depositada por pulverizaci6n cat6dica de acuerdo con la presente invenci6n. La capa exterior 12 se aplica sobre un soporte de diana 14. La capa exterior comprende una primera fase 16 y una segunda fase 18. La primera fase 16 es una fase de 6xido. La segunda fase 18 es una fase metalica.
La primera fase 16 comprende un 6xido de al menos un primer metal y un segundo metal como, por ejemplo, 6xido de indio estano. En una realizaci6n preferente, la fase de 6xido comprende volumenes de 6xido que tienen una estructura del tipo de una sapicadura.
La segunda fase 18 comprende un metal. El metal de la segunda fase 18 preferiblemente es el primer metal del 6xido de la primera fase 16 o el segundo metal del 6xido de la primera fase 16. Alternativamente, el metal de la
segunda fase 18 comprende un metal que no es el primer metal o el segundo metal de la primera fase.
En una realizaci6n preferente, la capa exterior del material depositable por pulverizaci6n cat6dica comprende 6xido de indio estano como primera fase (fase de 6xido) y estano como segunda fase (fase metalica).
El metal de la segunda fase 18 forma volumenes discretos situados entre volumenes del 6xido de la primera fase 16.
5 La Figura 2 muestra una secci6n transversal de una realizaci6n alternativa de una diana depositada por pulverizaci6n cat6dica de acuerdo con la presente invenci6n. Sobre un soporte de diana 24 se ha aplicado una capa exterior 22, La capa exterior comprende una primera fase 26 y una segunda fase 28. La primera fase 26 es una fase de 6xido. La segundade la fase de 6xido 26. fase 28 es una fase metalica.
El metal en su fase metalica 28 forma volumenes discretos situados en el 6xido de la fase de 6xido 26.

Claims (14)

  1. REIVINDICACIONES
    1. Un procedimiento para fabricar una diana de 6xido mediante dep6sito por pulverizaci6n cat6dica, procedimiento que comprende las etapas de
    -
    proporcionar un soporte de diana;
    -
    aplicar una capa exterior de un material depositable por pulverizaci6n cat6dica sobre el mencionado soporte de diana por proyectar simultaneamente al menos un 6xido y al menos un metal, capa exterior que comprende una primera fase y una segunda fase, comprendiendo la mencionada primera fase un 6xido de al menos un primer metal y un segundo metal; comprendiendo la mencionada segunda fase un metal en su fase metalica, por lo que el mencionado metal en su fase metalica forma volumenes discretos situados en o entre el mencionado 6xido de la mencionada primera fase, comprendiendo la mencionada capa exterior entre 0,1 y 20% en peso de metal en su fase metalica.
  2. 2.
    Un procedimiento de acuerdo con la reivindicaci6n 1, por el que la mencionada capa exterior comprende entre 0,1 y 5% en peso de metal en su fase metalica, siendo el resto de la mencionada capa exterior 6xido.
  3. 3.
    Un procedimiento de acuerdo con la reivindicaci6n 1 o 2, por el que el mencionado metal de la mencionada segunda fase consiste en el mencionado primer metal del mencionado 6xido o en el mencionado segundo metal del mencionado 6xido.
  4. 4.
    Un procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, por el que el mencionado primer metal del mencionado 6xido y/o el mencionado segundo metal del mencionado 6xido se selecciona(n) entre el grupo constituido por los elementos del grupo IIa del sistema peri6dico, los elementos del grupo IIb del sistema peri6dico, los elementos del grupo IIIa del sistema peri6dico, los elementos del grupo IVa del sistema peri6dico, titanio, niobio, tantalio, molibdeno y antimonio.
  5. 5.
    Un procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, por el que el mencionado primer metal del mencionado 6xido se selecciona entre el grupo constituido por magnesio, calcio, titanio, zinc, cadmio, galio, indio y estano.
  6. 6.
    Un procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, por el que el mencionado segundo metal del mencionado 6xido se selecciona entre el grupo constituido por magnesio, calcio, titanio, niobio, tantalio, molibdeno, zinc, cadmio, boro, aluminio, galio, indio, germanio, estano y antimonio.
  7. 7.
    Un procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, por el que el mencionado 6xido se selecciona entre el grupo constituido por 6xidos de indio estano, 6xidos de indio zinc, 6xidos de cadmio estano, 6xidos de zinc estano, 6xidos de zinc indio, 6xidos de zinc aluminio, 6xidos de magnesio indio y 6xidos de galio indio.
  8. 8.
    Un procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, por el que el mencionado metal de la mencionada fase metalica se selecciona entre el grupo constituido por el grupo constituido por los elementos del grupo IIa del sistema peri6dico, los elementos del grupo IIb del sistema peri6dico, los elementos del grupo IIIa del sistema peri6dico, los elementos del grupo IVa del sistema peri6dico, titanio, niobio, tantalio, molibdeno y antimonio.
    �. Un procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, por el que el mencionado soporte de diana comprende un soporte de diana plano o tubular.
  9. 10.
    Un procedimiento de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, procedimiento que ademas comprende la etapa de aplicar una capa de uni6n sobre el mencionado soporte de diana antes de la aplicaci6n de la mencionada capa exterior de un material depositable por pulverizaci6n cat6dica.
  10. 11.
    Una diana de 6xido obtenida mediante dep6sito por pulverizaci6n cat6dica que comprende un soporte de diana y una capa exterior de un material depositable por pulverizaci6n cat6dica, obtenible proyectando simultaneamente al menos un 6xido y al menos un metal, capa exterior mencionada que comprende una primera fase y una segunda fase, comprendiendo la mencionada primera fase un 6xido de al menos un primer metal y un segundo metal; comprendiendo la mencionada segunda fase un metal en su fase metalica, por lo que el mencionado metal en su fase metalica forma volumenes discretos situados en o entre el mencionado 6xido de la mencionada primera fase, comprendiendo la mencionada capa exterior entre 0,1 y 20% en peso de metal en su fase metalica.
  11. 12.
    Una diana de 6xido obtenida mediante dep6sito por pulverizaci6n cat6dica de acuerdo con la reivindicaci6n 11, en la que la mencionada capa exterior comprende entre 0,1 y 5% en peso de metal en su fase metalica, siendo el resto de la mencionada capa exterior 6xido.
  12. 13.
    Una diana de 6xido obtenida mediante dep6sito por pulverizaci6n cat6dica de acuerdo con la reivindicaci6n 11 o
    12, en la que el mencionado metal de la mencionada segunda fase consiste en el mencionado primer metal del mencionado 6xido o en el mencionado segundo metal del mencionado 6xido.
  13. 14. Una diana de 6xido obtenida mediante dep6sito por pulverizaci6n cat6dica de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones 11 a 13 de acuerdo con una cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la que el
    5 mencionado primer metal del mencionado 6xido y/o el mencionado segundo metal del mencionado 6xido se selecciona(n) entre el grupo constituido por los elementos del grupo IIa del sistema peri6dico, los elementos del grupo IIb del sistema peri6dico, los elementos del grupo IIIa del sistema peri6dico, los elementos del grupo IVa del sistema peri6dico, titanio, niobio, tantalio, molibdeno y antimonio.
  14. 15. Una diana de 6xido obtenida mediante dep6sito por pulverizaci6n cat6dica de acuerdo con una cualquiera de las 10 reivindicaciones 11 a 14, en la que el mencionado soporte de diana comprende un soporte de diana plano o tubular.
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