JP2002004036A - ZnS-SiO2 TARGET MATERIAL AND ITS PRODUCTION METHOD - Google Patents

ZnS-SiO2 TARGET MATERIAL AND ITS PRODUCTION METHOD

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JP2002004036A
JP2002004036A JP2000183885A JP2000183885A JP2002004036A JP 2002004036 A JP2002004036 A JP 2002004036A JP 2000183885 A JP2000183885 A JP 2000183885A JP 2000183885 A JP2000183885 A JP 2000183885A JP 2002004036 A JP2002004036 A JP 2002004036A
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zns
powder
sio
sintering
target material
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JP2000183885A
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Japanese (ja)
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Seiichiro Omoto
誠一郎 大元
Masaya Tokuhira
雅也 得平
Takashi Miyamoto
隆志 宮本
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Kobe Steel Ltd
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Kobe Steel Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a ZnS-SiO2 target material capable of applying DC sputtering and provided with high-speed and stable sputtering properties thereby and to provide its production method. SOLUTION: This material is sintered with ZnS and SiO2 as essential components, and its electric resistance is controlled to <=1.0×104 Ωcm. As the components, Cu is further contained, and when the content of ZnS is defined as 100 mol%, the Cu content can be controlled to >=0.0002 mol%. The target material is produced by sintering a powdery mixture containing ZnS powder and SiO2 powder as essential components and further containing Cu powder. The Cu powder is added by >=0.0002 mol% to the ZnS content when the ZnS content is defined as 100 mol%. Donor impurities composed of one or more kinds of elements selected from iodine, chlorine, indium, aluminum and gallium may moreover be added to the above powdery mixture by suitable quantity.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明が属する技術分野】本発明は、DCスパッタを適
用することができ、これによって高速で安定したZnS
−SiO2 系膜を成膜することができる低電気抵抗率を
有するZnS−SiO2 系ターゲット材に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention is applicable to a DC sputtering method, whereby a ZnS
About ZnS-SiO 2 based target having a low electrical resistivity can be deposited -SiO 2 system layer.

【0002】[0002]

【従来の技術】ZnSはII-VI族系の直接遷移型化合物
半導体の一つであり、室温におけるバンドギャップが
3.5eV以上もあることから、可視光領域の光に対し
て透明であり、適当な不純物添加により発光効率の高い
光放射再結合中心を容易に形成できることから、RGB
などの蛍光体として広く使われているだけでなく、紫外
領域の光デバイス材料として有望視されている。
2. Description of the Related Art ZnS is one of II-VI group direct transition type compound semiconductors, and has a band gap of at least 3.5 eV at room temperature, so that it is transparent to light in the visible light region. A light emitting recombination center having high luminous efficiency can be easily formed by adding an appropriate impurity.
In addition to being widely used as a fluorescent material, it is considered to be promising as an optical device material in the ultraviolet region.

【0003】近年、CD−RWやDVD−RWなどに代
表される相変化型光ディスクが普及してきており、その
誘電膜層に前記ZnSの特長を生かしたZnS−SiO
2 系膜が用いられるようになってきた。これに伴ってそ
の成膜に用いられるZnS−SiO2 系ターゲット材の
需要が高まってきている。
[0003] In recent years, phase-change type optical disks represented by CD-RW and DVD-RW have become widespread, and a ZnS-SiO
Two- system membranes have been used. Demand for ZnS-SiO 2 based target used for the film formation is increasing accordingly.

【0004】ZnS−SiO2 系ターゲット材に関する
従来技術としては、高密度化を図ったもの(特開平10
−338573号公報)、膜厚分布の均一性を改善した
もの(特開平10−46328号公報)、パーティクル
発生を抑制したもの(特開平10−81954号公報、
特開平10−81960号公報)、スパッタリング時の
クラック発生を抑制したもの(特開平10−28013
8号公報、特開平9−143703号公報)、スパッタ
レートについて改善を図ったもの(特開平11−216
64号公報)なとが報告されている。
[0004] As a prior art relating to a ZnS-SiO 2 based target material, there is a technique aimed at increasing the density (Japanese Unexamined Patent Publication No.
Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-81954, Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-81954, a device in which the uniformity of the film thickness distribution is improved (Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-46328),
Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 10-81960) and a method in which crack generation during sputtering is suppressed (Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-28013)
No. 8, JP-A-9-143703) and an improvement in sputter rate (JP-A-11-216).
No. 64 gazette).

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ZnS
−SiO2 系ターゲット材において、未だに高速で安定
したスパッタを可能にするターゲット材は実現されてお
らず、その開発が望まれている。
However, ZnS
-Among the SiO 2 -based target materials, a target material capable of performing high-speed and stable sputtering has not yet been realized, and its development is desired.

【0006】本発明は、こうした事情に鑑みてなされた
ものであって、高速で安定したスパッタ性を備えたZn
S−SiO2 系ターゲット材およびその製造方法を提供
するものである。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and is intended to provide a Zn alloy having a high-speed and stable sputtering property.
An S-SiO 2 -based target material and a method for producing the same are provided.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明のZnS−SiO
2 系ターゲット材は、ZnSおよびSiO2 を本質的成
分として焼結したZnS−SiO2 系ターゲット材であ
って、電気抵抗率が1.0×104 Ωcm以下とされたも
のである。このターゲット材は、成分として、さらにC
uを含み、Cu含有量はZnS量に対してZnS量を1
00 mol%とした場合に0.0002 mol%以上とする
ことができる。また、さらに、ヨウ素、塩素、インジウ
ム、アルミニウム、ガリウムから選ばれる元素の1種以
上を含み、その含有量の合計が原子数で1.0×1016
cm-3以上とすることができる。また、ZnSの平均粒径
を15μm 以上とすることができる。
The ZnS-SiO of the present invention is provided.
The 2 target material is a ZnS—SiO 2 target material obtained by sintering ZnS and SiO 2 as essential components, and has an electric resistivity of 1.0 × 10 4 Ωcm or less. This target material further contains C as a component.
u, and the Cu content is such that the ZnS amount is 1 with respect to the ZnS amount.
When it is set to 00 mol%, it can be made 0.0002 mol% or more. Further, it contains at least one element selected from iodine, chlorine, indium, aluminum and gallium, and the total content thereof is 1.0 × 10 16
cm -3 or more. Further, the average particle size of ZnS can be set to 15 μm or more.

【0008】また、本発明のZnS−SiO2 系ターゲ
ット材の製造方法は、ZnS粉末およびSiO2 粉末を
本質的成分とし、さらにCu粉末を含む混合粉末を焼結
するZnS−SiO2 系ターゲット材の製造方法であっ
て、Cu粉末はZnS量に対してZnS量を100 mol
%とした場合に0.0002 mol%以上添加され、焼結
により電気抵抗率が1.0×104 Ωcm以下のZnS−
SiO2 系ターゲット材を得る方法である。この製造方
法において、前記混合粉末はさらにヨウ素、塩素、イン
ジウム、アルミニウム、ガリウムから選ばれる元素の1
種以上からなるドナー不純物を含み、ドナー不純物の含
有量の合計が原子数で1.0×1016cm -3以上とするこ
とができる。
Further, the ZnS-SiO of the present inventionTwoSystem target
The manufacturing method of the sheet material is ZnS powder and SiOTwoPowder
Sintering of mixed powder containing Cu powder as an essential component
ZnS-SiOTwoThe method of manufacturing
The Cu powder has a ZnS content of 100 mol with respect to the ZnS content.
% And 0.0002 mol% or more
The electric resistivity is 1.0 × 10FourΩcm or less ZnS-
SiOTwoThis is a method of obtaining a system target material. This manufacturing method
In the method, the mixed powder further comprises iodine, chlorine,
One of the elements selected from indium, aluminum and gallium
Containing at least one species of donor impurity
1.0 × 10 in total number of atoms16cm -3What to do
Can be.

【0009】また、本発明の製造方法は、ZnS粉末お
よびSiO2 粉末を本質的成分として含む混合粉末を焼
結するZnS−SiO2 系ターゲット材の製造方法であ
って、前記ZnS粉末として平均結晶粒径が15μm 以
上の粉末を用い、焼結後の焼結体を亜鉛融液中に浸漬
し、電気抵抗率が1.0×104 Ωcm以下のZnS−S
iO2 系ターゲット材を得る方法である。
Further, the manufacturing method of the present invention is a method for manufacturing a ZnS-SiO 2 target material in which a mixed powder containing ZnS powder and SiO 2 powder as essential components is sintered, wherein the ZnS powder has an average crystallinity. Using a powder having a particle size of 15 μm or more, the sintered body after sintering is immersed in a zinc melt to obtain a ZnS—S having an electric resistivity of 1.0 × 10 4 Ωcm or less.
This is a method for obtaining an iO 2 -based target material.

【0010】また、本発明の製造方法は、ZnS粉末お
よびSiO2 粉末を本質的成分として含む混合粉末を焼
結するZnS−SiO2 系ターゲット材の製造方法であ
って、ZnS粉末として粒径が15μm 以上の粉末を用
い、前記ZnS粉末からZnの蒸散を抑制した状態で焼
結し、電気抵抗率が1.0×104 Ωcm以下のZnS−
SiO2 系ターゲット材を得る方法である。
Further, the production method of the present invention is a method for producing a ZnS—SiO 2 target material in which a mixed powder containing ZnS powder and SiO 2 powder as essential components is sintered. Using a powder of 15 μm or more, the ZnS powder is sintered in a state where evaporation of Zn from the ZnS powder is suppressed, and the ZnS powder having an electric resistivity of 1.0 × 10 4 Ωcm or less.
This is a method for obtaining a SiO 2 -based target material.

【0011】また、本発明の製造方法は、ZnS粉末お
よびSiO2 粉末を本質的成分として含む混合粉末を焼
結するZnS−SiO2 系ターゲット材の製造方法であ
って、前記ZnS粉末としてハロゲン元素とCu蒸気と
の共存雰囲気中で加熱されてZnSにCu原子が付与さ
れた粉末を用い、焼結により電気抵抗率が1.0×10
4 Ωcm以下のZnS−SiO2 系ターゲット材を得る方
法である。
Further, the production method of the present invention, a mixed powder containing a ZnS powder and SiO 2 powder as an essential component method of manufacturing a ZnS-SiO 2 based target is sintered, a halogen element as the ZnS powder Is heated in a coexistence atmosphere of Cu and Cu vapor to obtain a powder in which Cu atoms are added to ZnS.
This is a method for obtaining a ZnS—SiO 2 -based target material of 4 Ωcm or less.

【0012】また、本発明の製造方法は、ZnS粉末お
よびSiO2 粉末を本質的成分として含む混合粉末を焼
結するZnS−SiO2 系ターゲット材の製造方法であ
って、前記混合粉末の焼結に際し、前記混合粉末とハロ
ゲン元素とを共存させ、かつ焼結時の加熱分解により発
生するハロゲンガスおよびZnの蒸散を抑制した状態で
焼結し、電気抵抗率が1.0×104 Ωcm以下のZnS
−SiO2 系ターゲット材を得る方法である。
Further, the production method of the present invention, a mixed powder containing a ZnS powder and SiO 2 powder as an essential component method of manufacturing a ZnS-SiO 2 based target sintering, sintering of the powder mixture At this time, the mixed powder and a halogen element coexist, and sintering is performed in a state where evaporation of halogen gas and Zn generated by thermal decomposition during sintering is suppressed, and the electric resistivity is 1.0 × 10 4 Ωcm or less. ZnS
This is a method for obtaining a SiO 2 -based target material.

【0013】また、本発明の製造方法は、ZnS粉末お
よびSiO2 粉末を本質的成分として含む混合粉末を焼
結するZnS−SiO2 系ターゲット材の製造方法であ
って、前記混合粉末の焼結に際し、前記混合粉末とZn
のハロゲン化物あるいはCuのハロゲン化物とを共存さ
せた状態で焼結し、電気抵抗率が1.0×104 Ωcm以
下のZnS−SiO2 系ターゲット材を得る方法であ
る。
Further, the production method of the present invention, a mixed powder containing a ZnS powder and SiO 2 powder as an essential component method of manufacturing a ZnS-SiO 2 based target sintering, sintering of the powder mixture At this time, the mixed powder and Zn
And sintering in the state of coexisting with a halide of Cu or a halide of Cu to obtain a ZnS—SiO 2 target material having an electric resistivity of 1.0 × 10 4 Ωcm or less.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】本発明者らは、ZnS−SiO2
系ターゲット材において、高速で安定したスパッタ性を
得るためには、DCスパッタを適用可能にすることが最
も有効であり、そのためにはターゲット材の電気抵抗率
をDCスパッタが可能な実用レベルの低抵抗率に下げる
必要があるとの考えの基に鋭意研究を重ねた。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present inventors have proposed ZnS-SiO 2
In order to obtain high-speed and stable sputterability in a system-based target material, it is most effective to apply DC sputtering. To this end, the electrical resistivity of the target material must be reduced to a practical level at which DC sputtering can be performed. Based on the belief that it is necessary to lower the resistivity, we conducted intensive research.

【0015】従来のZnS−SiO2 系ターゲット材は
1.0×107 Ωcm以上の電気抵抗率を有している。電
気的に高抵抗である理由は、ターゲット材を構成してい
るZnS粒そのものが高抵抗物質であり、またターゲッ
ト内に存在するZnS粒界が電気的抵抗を形成している
ためと考えられる。従って、電気抵抗率を下げる手段と
して、ターゲットの本質的構成成分であるZnSにド
ナー不純物を添加することにより、あるいはキャリア補
償原因を除去することにより導電性を付与向上させるこ
と、ターゲット中のZnS粒径を拡大し、抵抗要因の
一つである粒界を減らすことが有効であると考えられ
た。そのほか、ZnSの粒界を、例えば金属などの導電
性のある物質でメタライズし、粒界に電気電導性を付与
することも有効であると思われる。本発明は、特に上記
、に着目して完成されたものである。
The conventional ZnS-SiO 2 target material has an electric resistivity of 1.0 × 10 7 Ωcm or more. It is considered that the reason for the high electrical resistance is that the ZnS grains constituting the target material itself are high-resistance substances, and the ZnS grain boundaries existing in the target form electrical resistance. Therefore, as means for lowering the electric resistivity, ZnS which is an essential component of the target is added with a donor impurity, or conductivity is improved by removing a cause of carrier compensation, and ZnS particles in the target are improved. It was considered effective to increase the diameter and reduce the grain boundaries, which is one of the resistance factors. In addition, it may be effective to metallize the grain boundaries of ZnS with a conductive material such as a metal to impart electrical conductivity to the grain boundaries. The present invention has been completed by paying particular attention to the above.

【0016】ZnSは、構成元素であるZnおよびSが
それそれ異なる解離圧を有し、Romesh C. SharmaはZn
の解離圧がSのそれよりも高いことをJournal of Cryst
al Growth 88(1988)p193-204に報告している。これよ
り、高温環境で作られたZnSには多数のZn空孔が存
在しているものと推測される。このため、Zn空孔の存
在がZnSの低抵抗化を阻害する原因の一つになってい
るものと考えられる。この点について、より詳細に説明
する。
In ZnS, constituent elements Zn and S have different dissociation pressures, respectively.
Report that the dissociation pressure of is higher than that of S
al Growth 88 (1988) p193-204. This suggests that ZnS produced in a high-temperature environment has many Zn vacancies. For this reason, it is considered that the presence of Zn vacancies is one of the causes of inhibiting the resistance reduction of ZnS. This will be described in more detail.

【0017】ZnS結晶中のZn原子は、通常2個の電
子を隣のS原子位置へ排出し、正に帯電している。この
ため、本来Znのある格子位置が空孔になっているとし
ても、Zn空孔の周囲から見れば正に帯電しており、Z
n空孔は容易に電子を捕獲する性質を有すると考えられ
る。つまり、Zn空孔欠陥が電気伝導の担い手である電
子を捕獲する欠陥として作用していることがZnS材料
の高抵抗の原因である。一般に、n型導電性のZnSを
得るにはインジウム、アルミニウム、カリウム、ヨウ
素、塩素、臭素などの電子を容易に放出するドナー不純
物を添加するが、Zn空孔があると上記ドナー不純物が
放出した電子を捕獲してしまうために、Zn空孔が電気
的抵抗の増加要因となる。従って、ZnSを低抵抗化す
るには、Zn空孔を減少させるプロセスまたはZn空孔
の形成を抑制するプロセスが必要である。本発明者は、
かかる着想の基に鋭意研究したところ、低抵抗化させる
方法のひとつとしてCuを添加することによって、飛躍
的に電気抵抗率が低下することを見出した。
The Zn atom in the ZnS crystal usually discharges two electrons to the adjacent S atom position and is positively charged. For this reason, even if the lattice position where Zn originally exists is a hole, it is positively charged when viewed from the surroundings of the Zn hole.
It is considered that n vacancies have the property of easily capturing electrons. In other words, the fact that the Zn vacancy defect acts as a defect that captures electrons that are responsible for electrical conduction is the cause of the high resistance of the ZnS material. Generally, in order to obtain n-type conductive ZnS, a donor impurity that easily releases electrons such as indium, aluminum, potassium, iodine, chlorine, and bromine is added. However, when there is a Zn vacancy, the donor impurity is released. Since electrons are captured, Zn vacancies cause an increase in electrical resistance. Therefore, in order to reduce the resistance of ZnS, a process for reducing Zn vacancies or a process for suppressing the formation of Zn vacancies is required. The inventor has
As a result of intensive research based on such an idea, it was found that by adding Cu as one of the methods for lowering the resistance, the electrical resistivity was dramatically reduced.

【0018】Cu添加による低抵抗化の理由は、Cuの
添加によりZn空孔における電子捕獲が抑制されるため
と考えられる。電子捕獲抑制のメカニズムとしては、主
に次のものが考えらえる。Zn空孔のままであれば2
価のアクセプタとして働くところが、Zn空孔サイトに
Cuが入ることにより、1価のアクセプタになり、電子
捕獲の程度を軽減している。あるいはZn空孔に隣接
した格子間位置あるいはS位置にCuが存在し、Zn空
孔とペアリングして、Zn空孔が有する電子捕獲の性質
を失わせている。さらに過剰にCuを添加した場合に
は点欠陥が多数形成され、点欠陥を介したホッピング機
構により電気伝導性が向上する。
It is considered that the reason for lowering the resistance by adding Cu is that the addition of Cu suppresses electron capture in Zn vacancies. The following can be mainly considered as a mechanism for suppressing electron capture. 2 if Zn vacancies remain
Where Cu acts as a valence acceptor, Cu enters the Zn vacancy site to become a monovalent acceptor, thereby reducing the degree of electron capture. Alternatively, Cu exists at an interstitial position or an S position adjacent to the Zn vacancy, and is paired with the Zn vacancy to lose the electron trapping property of the Zn vacancy. Further, when Cu is excessively added, many point defects are formed, and the electrical conductivity is improved by a hopping mechanism via the point defects.

【0019】上記知見を基に、ZnS粉末およびSiO
2 粉末を本質的成分とし、さらにCu粉末を添加混合し
てなる混合粉末を焼結して低電気抵抗率のZnS−Si
2系ターゲット材を作製し、これを用いてDCスパッ
タを行った結果、後述の実施例から明らかなとおり、電
気抵抗率が1.0×104 Ωcm以下であれば安定したD
Cスパッタが可能であることが突き止められた。すなわ
ち、DCスパッタを可能にするためには、電気抵抗率を
1.0×104 Ωcm以下とすることが必要である。さら
に、DCスパッタを適用した場合、パルスDC方式で従
来比1.8倍、アークカット方式で従来比2.5倍の成
膜速度が得られるばかりか、従来のRFスパッタ法に適
用した場合でも1.5倍の成膜速度が得られた。このタ
ーゲット材は、n型不純物を意図的に添加しなかったに
もかかわらず、導電性が得られたのは、Cu添加により
Zn空孔による電子捕獲作用が抑制された結果、ドナー
性残留不純物であるアルミニウムや塩素から放出された
電子が電気伝導性を担うキャリアの役目を果たしたもの
と考えられる。
Based on the above findings, ZnS powder and SiO
2 The powder is an essential component, and the mixed powder obtained by adding and mixing the Cu powder is sintered to obtain a ZnS-Si having a low electric resistivity.
As a result of producing an O 2 -based target material and performing DC sputtering using the same, as is clear from the examples described later, if the electric resistivity is 1.0 × 10 4 Ωcm or less, a stable D value is obtained.
It was determined that C sputtering was possible. That is, in order to enable DC sputtering, it is necessary to set the electric resistivity to 1.0 × 10 4 Ωcm or less. Furthermore, when DC sputtering is applied, not only the pulse DC method can obtain a film deposition rate 1.8 times the conventional rate than the conventional method, but the arc cut method can obtain a film forming rate 2.5 times the conventional rate, and even when the present invention is applied to the conventional RF sputtering method. A film deposition rate of 1.5 times was obtained. Although the target material did not intentionally add an n-type impurity, the conductivity was obtained because addition of Cu suppressed the electron trapping action by Zn vacancies, resulting in a donor residual impurity. It is considered that the electrons emitted from the aluminum and the chlorine have served as carriers that carry electric conductivity.

【0020】ZnS−SiO2 系ターゲット材における
Cuの含有量については、ZnS量を100 mol%とし
た場合のZnS量に対するCu量を mol%で表して、す
なわちZnS量のモル数をM1、Cu量のモル数をM2
としたときCu量をM2/M1×100%( mol%)で
表して、0.0002 mol%以上とする。0.0002
mol%未満では十分な効果が得られず、1.0×104
Ωcm以下の実用レベルの電気抵抗率を得ることが困難に
なる。もっとも、Cuの含有量が0.002 mol%未満
ではCuの均一分散が困難で、局所的に高抵抗部分が残
存するため、スパッタ時にアーキングが発生しやすくな
る。このため、0.002 mol%以上の含有量が好まし
い。また、Cu含有量が10 mol%を超えると、緻密化
時にターゲットに割れが入りやすいなどの傾向が生じる
ため、10 mol%以下に止めることが好ましい。
Regarding the Cu content in the ZnS—SiO 2 based target material, the Cu content is expressed in mol% with respect to the ZnS content when the ZnS content is 100 mol%, that is, the mole number of the ZnS content is M1, Cu The number of moles is M2
The amount of Cu is expressed as M2 / M1 × 100% (mol%), and is set to 0.0002 mol% or more. 0.0002
If it is less than mol%, a sufficient effect cannot be obtained, and 1.0 × 10 4
It is difficult to obtain a practical level of electrical resistivity of Ωcm or less. However, when the Cu content is less than 0.002 mol%, it is difficult to uniformly disperse Cu, and a high-resistance portion remains locally, so that arcing is likely to occur during sputtering. Therefore, a content of 0.002 mol% or more is preferable. If the Cu content exceeds 10 mol%, the target tends to crack when densified, and the like, so that it is preferable to keep the Cu content to 10 mol% or less.

【0021】また、前記ターゲット材におけるSiO2
の含有量については、ZnS量を100 mol%とした場
合のZnS量に対するSiO2 量を mol%で表して、1
0〜45 mol%とするのがよい。SiO2 はスパッタ膜
のアモルファス化に必要であり、10 mol%未満ではス
パッタ膜は結晶化するようになり、膜応力による剥離が
観察されるようになる。一方、45 mol%を超えると、
スパッタ膜の屈折率が低下し、誘電体膜として要求され
る光学特性から外れるようになる。
Further, SiO 2 in the target material may be used.
With respect to the content of SiO 2, the amount of SiO 2 is represented by mol% based on the amount of ZnS when the amount of ZnS is 100 mol%, and 1
The content is preferably 0 to 45 mol%. SiO 2 is necessary for making the sputtered film amorphous, and if it is less than 10 mol%, the sputtered film will crystallize, and peeling due to film stress will be observed. On the other hand, if it exceeds 45 mol%,
The refractive index of the sputtered film decreases, and the sputtered film deviates from the optical characteristics required as a dielectric film.

【0022】なお、混合粉末の組成はこれを焼結して得
たターゲット材の組成とほぼ同等であり、混合粉末ある
いはターゲット材における本質的成分とはZnS、Si
2のほか、不可避的不純物を含み、さらにスパッタ膜
として要求される光学特性を損なわない範囲で低抵抗化
に寄与する各種成分、例えば上記Cuや後述するドナー
不純物などの含有を妨げるものでないことを意味する。
The composition of the mixed powder is almost the same as the composition of the target material obtained by sintering the mixed powder. The essential components of the mixed powder or the target material are ZnS and Si.
In addition to O 2 , it contains unavoidable impurities and does not hinder the inclusion of various components contributing to the reduction of resistance within a range that does not impair the optical characteristics required as a sputtered film, for example, the above-described Cu and donor impurities described below. Means

【0023】上記ターゲット材においては、特にn型不
純物を添加しなくても、所期の低電気抵抗率が得られる
が、Cuのほか、ヨウ素などのドナー不純物の1種以上
を複合添加することによって、さらに低抵抗化すること
ができる。この理由は、CuはZn空孔の減少、ヨウ素
などはドナー性のN型不純物として、お互いに干渉しあ
うことなく各々の役目を果たし、それぞれが有効に働く
ためと考えられる。
In the above-mentioned target material, the desired low electrical resistivity can be obtained without adding any n-type impurity. However, in addition to Cu, one or more donor impurities such as iodine are added in combination. Thereby, the resistance can be further reduced. The reason is considered to be that Cu plays a role of reducing the number of Zn vacancies, iodine and the like as N-type impurities having a donor property do not interfere with each other, and each works effectively.

【0024】既述したように、一般にN型導電性のZn
Sを得るにはインジウム、アルミニウム、ガリウム、ヨ
ウ素、塩素などの電子を容易に放出するドナー不純物を
添加するが、Zn空孔があると上記添加不純物が放出し
た電子がZn空孔に容易に捕獲されてしまうために、い
くらドナーだけを添加しても電気抵抗を下げることがで
きない。本発明者らは、ヨウ素以外に、代表的なドナー
不純物であるインジウム、アルミニウム、ガリウム、塩
素についても、Cuとの同時添加を試み、これらのドナ
ー不純物のうちの1種以上とCuとの複合添加により、
Zn空孔による電子の捕獲現象を解消することができ、
飛躍的に電気抵抗率が下がることを知見した。
As described above, in general, N-type conductive Zn is used.
In order to obtain S, a donor impurity such as indium, aluminum, gallium, iodine, or chlorine that easily emits electrons is added. However, if there is a Zn vacancy, the electrons emitted by the additional impurity are easily captured by the Zn vacancy. Therefore, no matter how much donor is added, the electrical resistance cannot be reduced. The present inventors have also attempted to simultaneously add Cu and indium, aluminum, gallium, and chlorine, which are typical donor impurities, in addition to iodine, and obtained a composite of one or more of these donor impurities and Cu. By addition
Electron capture phenomenon by Zn vacancies can be eliminated,
It was found that the electrical resistivity dropped dramatically.

【0025】ドナー不純物であるヨウ素、インジウム、
アルミニウム、ガリウムの添加法についてはZnS粉末
粒子表面にあらかじめこれらの成分を付着させたZnS
粉末を用いてもよく、ZnS粉末、SiO2 粉末および
Cu粉末と同時に、あるいはこれらの混合粉末に前記ド
ナー不純物を添加混合するようにしてもよい。また、塩
素については塩化亜鉛をZnS粉等と同時に混合しても
よく、あるいは前記混合粉末に添加するようにしてもよ
い。
The donor impurities iodine, indium,
Regarding the method of adding aluminum and gallium, ZnS powder was prepared by adhering these components to the surface of ZnS powder particles in advance.
A powder may be used, and the donor impurity may be added to and mixed with the ZnS powder, the SiO 2 powder, and the Cu powder at the same time, or a mixed powder thereof. As for chlorine, zinc chloride may be mixed simultaneously with ZnS powder or the like, or may be added to the mixed powder.

【0026】前記ヨウ素、塩素、インジウム、アルミニ
ウム、ガリウムの含有量については、1種以上の合計量
が原子数で1.0×1016cm-3以上とすることが好まし
い。1.0×1016cm-3未満ではキャリア濃度が低すぎ
るために十分な効果が得られにくい。もっとも、1.0
×1019/cm3 を超えて含有させても、n型不純物とし
て作用する原子割合すなわち活性化率が低下し、電気抵
抗率の低下効果が飽和するので、1.0×1019/cm3
以下に止めるのがよい。上記ドナー不純物を積極的に添
加する場合においても、Cu量は既述したとおり、0.
0002 mol%以上添加し、好ましくは10 mol%以下
にするのがよい。
Regarding the contents of the above-mentioned iodine, chlorine, indium, aluminum and gallium, it is preferable that the total amount of one or more of them is 1.0 × 10 16 cm −3 or more in terms of the number of atoms. If it is less than 1.0 × 10 16 cm −3 , a sufficient effect is hardly obtained because the carrier concentration is too low. However, 1.0
The content exceeds × 10 19 / cm 3, the atomic ratio i.e. activation rate acts as an n-type impurity is decreased, the effect of lowering the electrical resistivity is saturated, 1.0 × 10 19 / cm 3
It is better to stop below. Even when the above-mentioned donor impurity is positively added, the amount of Cu is set to 0.1 as described above.
0002 mol% or more is added, preferably 10 mol% or less.

【0027】以上、Zn空孔除去あるいはキャリア濃度
の増加による低抵抗化について説明したが、次にZnS
の粒界を減らすことによる低抵抗化手法について説明す
る。本発明者は、ターゲット材のZnSの粒界の影響に
ついて詳細に調べた結果、粒界を減らすこと、すなわち
ZnS結晶粒径を大きくすることによって、抵抗成分を
形成する粒界が減少し、後述の実施例から明らかなとお
り、ZnSの平均結晶粒径を少なくとも15μm 以上と
することで、電気抵抗率がDCスパッタが可能となる実
用レベルまで低下し得ること突き止めた。本発明におい
て、前記平均結晶粒径は、Fullman法によって評価し
た。すなわち、鏡面研磨およびエッチングにより結晶粒
界が認識できるようにし、電子顕微鏡により組織観察を
行い、下記の式を用いて平均結晶粒径を決定した。 Dm=(4/π)・(NL/NS) ここで、Dmは平均結晶粒径、NL は顕微鏡観察される
観察面上の任意の直線によってヒットされる単位長さ当
りの結晶粒数、NSは任意の単位面積内に含まれる結晶
粒数である。
The reduction of the resistance by removing Zn vacancies or increasing the carrier concentration has been described above.
A method for lowering the resistance by reducing the grain boundaries will be described. The present inventor has studied in detail the influence of the ZnS grain boundary of the target material. As a result, by reducing the grain boundary, that is, by increasing the ZnS crystal grain size, the grain boundary forming the resistance component is reduced. As is clear from the examples, it was found that by setting the average crystal grain size of ZnS to at least 15 μm or more, the electrical resistivity could be reduced to a practical level at which DC sputtering was possible. In the present invention, the average crystal grain size was evaluated by the Fullman method. That is, the crystal grain boundaries were recognized by mirror polishing and etching, the structure was observed with an electron microscope, and the average crystal grain size was determined using the following equation. Dm = (4 / π) · (NL / NS) where Dm is the average crystal grain size, NL Is the number of crystal grains per unit length hit by an arbitrary straight line on the observation surface observed with a microscope, and NS is the number of crystal grains contained in an arbitrary unit area.

【0028】ターゲット材におけるZnSの結晶粒径を
大きくする手法として、まず、結晶粒径の大きいZnS
粉末を原料粉末として用いる方法について説明する。Z
nS粉末の結晶粒径の拡大は、ヨウ素などのハロゲン元
素を触媒として用いて、ハロゲン元素の共存下でZnS
粉末を均熱加熱することによって実現することができ
る。具体的には、ZnS粉末を石英ガラス容器内にヨウ
素などのハロゲン元素とともに真空封入し、均熱下で加
熱すればよい。この際、加熱温度、加熱時間を調整する
ことにより、種々の結晶粒径のZnS粉末を得ることが
できる。本発明において、かかる手法をハロゲン輸送法
と呼ぶ。
As a method of increasing the crystal grain size of ZnS in the target material, first, ZnS having a large crystal grain size is used.
A method of using powder as a raw material powder will be described. Z
The crystal grain size of the nS powder can be expanded by using a halogen element such as iodine as a catalyst and using ZnS in the presence of a halogen element.
This can be realized by soaking and heating the powder. Specifically, ZnS powder may be vacuum-sealed in a quartz glass container together with a halogen element such as iodine, and heated under uniform heat. At this time, ZnS powders having various crystal grain sizes can be obtained by adjusting the heating temperature and the heating time. In the present invention, such a method is called a halogen transport method.

【0029】前記ハロゲン元素としては、室温で固体状
であるヨウ素や、気体状、液体状である塩素、臭素でも
よく、またハロゲン元素の単体のみならず、ハロゲン元
素とインジウム、アルミニウム、ガリウムなどの III族
元素とのハロゲン化物、あるいはZn、Cuとのハロゲ
ン化物でもよい。取り扱い性の観点からは室温で固体状
のヨウ素、ハロゲン化物が好適である。ハロゲン化物
は、加熱により容易に熱分解し、ハロゲン元素が粒径拡
大のための触媒として有効に働くとともに、 III族元素
がZnS中にドナーとして取り込まれ、低抵抗化に寄与
する。また、ZnS中のS格子位置にSと置換して取り
込まれたヨウ素などのハロゲン元素はドナー不純物とし
て作用することが一般に知られており、ハロゲン元素も
粒径拡大だけでなく、ドナーとして作用することも期待
される。このため、ハロゲン輸送法は、均一にキャリア
がドープされた均一粒子を得るためには最も優れた方法
と考えられる。Znのハロゲン化物を用いた場合には、
熱分解により生じたハロゲン元素による粒径拡大作用の
ほか、ハロゲン輸送中のZn蒸気分圧を上げることでZ
nS中のZn組成の増加、引いてはZn空孔の形成を抑
制する作用も期待することができる。Cuのハロゲン化
物を用いた場合、ハロゲン元素による粒径拡大作用のほ
か、粒成長の際にCuが作用し、ZnSのZn空孔にC
u原子を付与することができる。Cuのハロゲン化物を
使用する利点については、さらに後述する。
The halogen element may be iodine which is solid at room temperature, chlorine or bromine which is gaseous or liquid, or not only a single halogen element but also a halogen element such as indium, aluminum, gallium or the like. A halide with a group III element or a halide with Zn or Cu may be used. From the viewpoint of handleability, iodine and halide which are solid at room temperature are preferable. The halide is easily thermally decomposed by heating, the halogen element works effectively as a catalyst for increasing the particle size, and the group III element is taken into ZnS as a donor, contributing to lowering the resistance. It is generally known that a halogen element such as iodine, which is substituted for S at the S lattice position in ZnS and acts as a donor impurity, and the halogen element also acts as a donor as well as an increase in particle size. It is also expected. For this reason, the halogen transport method is considered to be the most excellent method for obtaining uniform particles doped with carriers uniformly. When using a halide of Zn,
In addition to the effect of the halogen element generated by thermal decomposition to enlarge the particle size, increasing the partial pressure of Zn vapor during halogen transport increases the
An effect of suppressing the increase in the Zn composition in nS and, consequently, the formation of Zn vacancies can also be expected. In the case of using a halide of Cu, in addition to the action of expanding the grain size by the halogen element, Cu acts during the grain growth, and C
u atoms can be provided. The advantage of using a Cu halide will be further described later.

【0030】ZnS結晶粒の粒径拡大のためのハロゲン
輸送法において、加熱温度は700〜900℃の範囲が
好ましい。この温度範囲では、処理温度および処理時間
の増加とともに粒径が拡大することが確認された。現実
的な成長速度を得るためには少なくとも700℃以上に
することが望ましい。
In the halogen transport method for expanding the grain size of ZnS crystal grains, the heating temperature is preferably in the range of 700 to 900 ° C. In this temperature range, it was confirmed that the particle size increases with an increase in the processing temperature and the processing time. In order to obtain a realistic growth rate, it is desirable that the temperature be at least 700 ° C. or higher.

【0031】ところで、ZnS単結晶の成長方法のひと
つとして、例えばシャープ技報第37号13〜16項に
記載されているように、ヨウ素輸送法が知られている。
ヨウ素輸送法は、ヨウ素を封入した石英アンプル内の一
端部にZnS原料を配置し、他端部にZnS単結晶の種
を配置し、ZnS原料が高温側になるようにして、石英
アンプルを2温度加熱領域を備えた炉内に配置する。石
英アンプル内ではZnSがヨウ素を介して高温側から低
温側へ輸送され、低温部に結晶を成長させる。この手法
によれば1か月程度で20グラム程度の単結晶を得るこ
とができる。ところが、本発明者らがZnS粉末を石英
ガラス容器内にヨウ素とともに真空封入し、従来のヨウ
素輸送法によって粒径拡大を試みたところ、低温側では
部分的に粒径が数mm程度にまで著しく拡大し、一方高温
側では原料粉末の状態で残るものがあり、全体として粒
径のばらつきが大きくなった。かかるZnS粉末を原料
粉末として用いたターゲット材では材質が不均一にな
り、スパッタ膜の品質劣化を招来するため、従来のヨウ
素輸送法はZnS粉末の結晶粒径の拡大手法としては適
用し難い。
As one of the methods for growing a ZnS single crystal, an iodine transport method is known, for example, as described in Sharp Technical Report No. 37, paragraphs 13 to 16.
In the iodine transport method, a ZnS raw material is disposed at one end of a quartz ampoule in which iodine is enclosed, and a seed of a ZnS single crystal is disposed at the other end. Placed in a furnace with a temperature heating zone. In the quartz ampoule, ZnS is transported from the high temperature side to the low temperature side via iodine, and a crystal grows in the low temperature part. According to this method, a single crystal of about 20 grams can be obtained in about one month. However, the present inventors vacuum-enclosed ZnS powder in a quartz glass container together with iodine and tried to enlarge the particle size by a conventional iodine transport method.On the low temperature side, the particle size was remarkably reduced to about several mm. On the other hand, on the other hand, on the other hand, on the high temperature side, some particles remained in the state of raw material powder, and the variation in particle diameter became large as a whole. The target material using such ZnS powder as the raw material powder becomes non-uniform in material, which leads to deterioration of the quality of the sputtered film. Therefore, the conventional iodine transport method is difficult to apply as a method for enlarging the crystal grain size of ZnS powder.

【0032】前記本発明にかかるハロゲン輸送法(使用
したハロゲン元素はヨウ素)によって結晶粒径を拡大さ
せたZnS粉末と、SiO2 粉末とからなる混合粉末を
炭素製成形型に充填し、ホットプレスによって焼結した
だけのZnS−SiO2 系ターゲット材は、電気抵抗率
が1.0×107 Ωcm以上であり、DCスパッタ可能な
実用レベルの低抵抗率に至らなかった。そこで、その焼
結材を亜鉛融液に数十時間程度浸漬して、Zn空孔を減
少させる処理(亜鉛融液処理と呼ぶ。)を施した結果、
抵抗率は激減した。抵抗減少幅はZnSの平均結晶粒径
の大きいものほど大きく、平均粒径が15μm 以上の場
合には、DCスパッタを適用できる1.0×104 Ωcm
以下に到達した。すなわち、ターゲット組織中のZnS
平均結晶粒径を少なくとも15μm 以上、すなわち原料
として用いるZnS粉末のZnS平均結晶粒径を15μ
m 以上とすることで、Cuを添加することなく実用レベ
ルまで低抵抗化することができる。なお、これらのター
ゲット中にはいずれもヨウ素が含まれていることがIC
P−Mass分析で確認された。
A mixed powder composed of a ZnS powder whose crystal grain size is enlarged by the halogen transport method according to the present invention (the halogen element used is iodine) and a SiO 2 powder is filled in a carbon mold, and hot pressed. The ZnS—SiO 2 -based target material simply sintered by the method described above had an electric resistivity of 1.0 × 10 7 Ωcm or more, and did not reach a practically low level of resistivity capable of DC sputtering. Then, as a result of immersing the sintered material in the zinc melt for about several tens of hours and performing a process of reducing Zn vacancies (referred to as a zinc melt process),
The resistivity dropped sharply. The resistance decrease width is larger as the average crystal grain size of ZnS is larger. When the average grain size is 15 μm or more, 1.0 × 10 4 Ωcm to which DC sputtering can be applied.
The following has been reached. That is, ZnS in the target tissue
The average crystal grain size is at least 15 μm or more, that is, the ZnS powder used as a raw material has a ZnS average crystal grain size of at least 15 μm.
By setting m or more, the resistance can be reduced to a practical level without adding Cu. It should be noted that all of these targets contain iodine in IC
It was confirmed by P-Mass analysis.

【0033】上記のとおり、ハロゲン輸送法により粒成
長させたZnS粉末を原料粉末として用いた混合粉末を
焼結し、得られた焼結体を亜鉛融液処理することによ
り、Cuを添加することなく、実用レベルの低抵抗化を
実現できる。もっとも、亜鉛融液処理を行うと、φ10
0mm程度以上の大形のターゲット材の製造においては、
亜鉛融液からの取出し時に割れが生じたり、処理に比較
的長時間が必要になるなどの問題がある。
As described above, a mixed powder using ZnS powder grown as a raw material powder by the halogen transport method is sintered, and the obtained sintered body is treated with a zinc melt to add Cu. And a practically low resistance can be realized. However, when the zinc melt treatment is performed, φ10
In the production of large target materials of about 0 mm or more,
There are problems such as cracks occurring during removal from the zinc melt and a relatively long time required for the treatment.

【0034】そこで、次に焼結後に亜鉛融液処理を施す
ことなく、低抵抗化を実現できる手法について説明す
る。ZnS粉末とSiO2 粉末との混合粉末をホットプ
レスすると、ホットプレスは粉末を非密閉状態で焼結す
るため、ホットプレスの際にZnS結晶よりZnが抜
け、Zn空孔が生じる。前記亜鉛融液処理を施すこと
で、Zn抜けによって生じたZn空孔にZnが充填さ
れ、Zn空孔が低減されたため、低抵抗化が実現される
ものと推測される。従って、焼結時のZn抜け(Zn空
孔の生成)を防止すれば、実用レベルでの低抵抗化を実
現することができる。すなわち、平均結晶粒径が15μ
m 以上のZnS粉末とSiO2 粉末との混合粉末を焼結
するに際し、Znの蒸散を防止した状態で焼結すること
により、所期の低抵抗率を有するターゲット材を得るこ
とができる。
Then, a method for realizing a low resistance without performing a zinc melt treatment after sintering will be described below. When a mixed powder of ZnS powder and SiO 2 powder is hot-pressed, the hot press sinters the powder in an unsealed state, so that Zn is removed from the ZnS crystal during hot pressing and Zn vacancies are generated. It is presumed that by performing the zinc melt treatment, Zn is filled in Zn vacancies generated by Zn elimination and the number of Zn vacancies is reduced, thereby realizing low resistance. Therefore, by preventing Zn loss (generation of Zn vacancies) at the time of sintering, it is possible to realize a low resistance at a practical level. That is, the average crystal grain size is 15 μm.
When sintering a mixed powder of ZnS powder and SiO 2 powder of m 2 or more and sintering in a state where evaporation of Zn is prevented, a target material having an intended low resistivity can be obtained.

【0035】ZnSからのZnの蒸散の防止は、例え
ば、混合粉末を耐熱性可撓性のある密封容器(カプセ
ル)に真空封入し、これをHIP(熱間静水圧加圧)処
理すること(カプセルHIPと呼ぶ。)により、またZ
nリザーバーを設けた真空密閉容器内でZn蒸気を放出
させ、Zn蒸気圧制御の下でホットプレスなどの焼結処
理を行うことにより実現することができる。また、前記
密閉雰囲気下での緻密化、焼結に比してZn抜け防止効
果はやや劣るものの、嵌合部クリアランスを微小(例え
ば、数十μm 程度以下)に抑えた半密閉型の成形型を用
いたホットプレスなどによっても実現することができ
る。なお、通常のホットプレス(非密閉ホットプレスと
いう場合がある。)に使用される成形型の嵌合部クリア
ランスは100μm 程度である。
To prevent the evaporation of Zn from ZnS, for example, the mixed powder is vacuum-enclosed in a heat-resistant and flexible hermetically sealed container (capsule) and subjected to HIP (Hot Isostatic Pressing) treatment ( Capsule HIP) and Z
This can be realized by discharging Zn vapor in a vacuum sealed container provided with n reservoirs and performing sintering processing such as hot pressing under the control of Zn vapor pressure. In addition, the semi-closed mold in which the clearance of the fitting portion is suppressed to a very small value (for example, about several tens μm or less), although the effect of preventing Zn detachment is slightly inferior to that of the densification and sintering under the closed atmosphere. It can also be realized by a hot press or the like. The clearance of the fitting portion of the mold used in a normal hot press (sometimes referred to as an unsealed hot press) is about 100 μm.

【0036】次に、亜鉛融液処理を施すことなく、しか
も通常のホットプレスなどによる非密閉雰囲気下におけ
る焼結によって低抵抗化を実現できる手法について説明
する。この手法は、Cuのハロゲン化物質、あるいはハ
ロゲン元素の単体とCuとを同時に添加したハロゲン輸
送法により処理したZnS粉末とSiO2 粉末との混合
粉末を焼結することによってターゲット材を製造する方
法である。
Next, a method of realizing a low resistance by sintering in a non-sealed atmosphere by a normal hot press or the like without performing a zinc melt treatment will be described. This method is a method of producing a target material by sintering a mixed powder of a ZnS powder and a SiO 2 powder which are treated by a halogen transport method in which a halogenated substance of Cu or a simple substance of a halogen element and Cu are simultaneously added. It is.

【0037】ハロゲン輸送法の実施に際して、前記Cu
のハロゲン化物質はCuとハロゲンガスとに熱分解し、
ハロゲン元素の単体からはハロゲンガスが生成する。ハ
ロゲン輸送法の実施の際に、ハロゲンガス、Cu原子は
気相を介してZnS結晶に取り込まれる。ZnS結晶中
に取り込まれたCu原子は、既述のとおり、Zn空孔位
置への取り込み、あるいはZn空孔とのペアリングによ
る補償効果を低減する作用をなす。ZnS粉末原料にヨ
ウ素とCu粉末を同時に添加してヨウ素輸送法を適用し
て得られた、緑がかった茶褐色系のZnS粉末は原料粉
末として好適である。
In carrying out the halogen transport method, the Cu
Is thermally decomposed into Cu and halogen gas,
A halogen gas is generated from a single halogen element. When the halogen transport method is performed, halogen gas and Cu atoms are taken into the ZnS crystal via the gas phase. As described above, the Cu atoms incorporated in the ZnS crystal have an effect of reducing the effect of incorporation into the Zn vacancy positions or the compensation effect due to pairing with the Zn vacancies. A greenish-brown ZnS powder obtained by applying the iodine transport method by simultaneously adding iodine and Cu powder to the ZnS powder raw material is suitable as the raw material powder.

【0038】この手法によって得られたZnS粉末とS
iO2 粉末との混合粉末を用いると、通常のホットプレ
スであっても、亜鉛融液処理を行うことなく、電気抵抗
率を10の0乗ないし1乗Ωcmレベルにまで著しく低下
させることができる。なお、この手法においては、Cu
原子の付与による低抵抗化作用は著しいので、ZnSの
平均結晶粒径は必ずしも15μm 以上に成長させる必要
はない。勿論、平均結晶粒径を15μm 以上とすること
により、より低抵抗化を図ることができる。
The ZnS powder obtained by this method and S
When the mixed powder with the iO 2 powder is used, the electric resistivity can be remarkably reduced to a level of 10 0 to 1 Ωcm without performing a zinc melt treatment even in a normal hot press. . In this method, Cu
Since the effect of lowering the resistance by the addition of atoms is remarkable, the average crystal grain size of ZnS does not necessarily need to be grown to 15 μm or more. Of course, by setting the average crystal grain size to 15 μm or more, lower resistance can be achieved.

【0039】さらにまた、焼結後に亜鉛融液処理を行う
ことなく低抵抗化を実現できる他のプロセスについて説
明する。このプロセスは、結晶粒径を拡大させたZnS
粉末原料を用いることなく、焼結時にZnSの結晶粒の
成長を起こさせつつ、焼結を行う方法である。詳細に
は、ZnS粉末とSiO2 粉末とを本質的成分とする混
合粉末を焼結するに際し、混合粉末とハロゲン元素とを
共存させ、かつ焼結時の熱分解によって発生したハロゲ
ンガスおよびZn蒸気の散逸を抑制した状態で焼結す
る。
Further, another process which can realize a low resistance without performing a zinc melt treatment after sintering will be described. This process uses ZnS with an increased grain size.
This is a method in which sintering is performed while using ZnS crystal grains during sintering without using a powder raw material. Specifically, when sintering a mixed powder containing ZnS powder and SiO 2 powder as essential components, the mixed powder and a halogen element coexist, and halogen gas and Zn vapor generated by thermal decomposition during sintering are used. Sintering in a state in which the dissipation of water is suppressed.

【0040】かかる焼結は、例えばカプセルHIP、Z
nリザーバーを備えた密閉室内でのホットプレス、嵌合
部クリアランスが密に形成された成形型を用いた半密閉
ホットプレスにより実施することができる。前記焼結に
より、ハロゲンガスの散逸やZnSからのZn抜けが防
止され、Zn空孔の発生が抑制されつつ、ハロゲンガス
によるZnS結晶粒径の拡大作用により、焼結体(ター
ゲット材)の抵抗率を実用レベルの低抵抗率とすること
ができる。
The sintering is performed, for example, in a capsule HIP, Z
It can be carried out by hot pressing in a closed chamber provided with an n-reservoir, or semi-closed hot pressing using a mold in which the clearance of the fitting portion is formed densely. By the sintering, the dissipation of the halogen gas and the escape of Zn from ZnS are prevented, and the generation of Zn vacancies is suppressed. The rate can be a practically low resistivity.

【0041】前記ハロゲン元素は、焼結助剤として用い
られるものであり、ヨウ素、塩素、臭素のようなハロゲ
ン元素の単体でもよく、またハロゲン元素とCuやZ
n、その他インジウム、アルミニウム、ガリウムなどの
III族元素とのハロゲン化物でもよい。取り扱い性の観
点からは室温で固体状のヨウ素、ハロゲン化物が好適で
ある。ハロゲン化物は、加熱により容易に熱分解し、生
じたハロゲンガスが粒径拡大のための触媒として有効に
働くとともに、 III族元素がZnS中にドナーとして取
り込まれ、低抵抗化に寄与する。
The halogen element is used as a sintering aid, and may be a simple halogen element such as iodine, chlorine, or bromine.
n, other indium, aluminum, gallium, etc.
It may be a halide with a group III element. From the viewpoint of handleability, iodine and halide which are solid at room temperature are preferable. The halide is easily thermally decomposed by heating, and the generated halogen gas effectively works as a catalyst for increasing the particle size. In addition, the group III element is taken into ZnS as a donor, thereby contributing to lowering the resistance.

【0042】焼結助剤として、Cuのハロゲン化物、あ
るいはZnのハロゲン化物を用いた場合、焼結を通常の
ホットプレスなどによって非密閉雰囲気で行うことがで
き、生産性に優れる。室温において、塩素は気体、臭素
は液体であり、ヨウ素が唯一の固体のハロゲン物質であ
るが、沸点が185℃と低いため、焼結助剤として用い
ても昇温中に揮発してしまいやすい。また、ハロゲン化
物においてもヨウ化アルミニウムや塩化ガリウムなどは
蒸気圧が高く、通常のホットプレスに代表される非密閉
雰囲気下での焼結では昇温中に成分が抜けてしまう。こ
のため、これらの成分を焼結助剤として用いる場合は、
既述のように密閉ないし半密閉雰囲気下での焼結が必要
となる。ところが、ヨウ化銅や塩化銅など、Znあるい
はCuのハロゲン化物は沸点が高く、昇温中の揮発が抑
制できる上、上記のような欠点が無いので、非密閉雰囲
気下での焼結により所期の低抵抗率のターゲット材を得
ることができる。
When a halide of Cu or a halide of Zn is used as a sintering aid, sintering can be carried out in a non-sealed atmosphere by ordinary hot pressing or the like, and the productivity is excellent. At room temperature, chlorine is a gas, bromine is a liquid, and iodine is the only solid halogen substance. However, since its boiling point is as low as 185 ° C., it tends to volatilize during temperature rise even when used as a sintering aid. . Also, among the halides, aluminum iodide, gallium chloride, and the like have a high vapor pressure, and components are lost during sintering in a non-closed atmosphere typified by ordinary hot pressing during temperature rise. Therefore, when these components are used as sintering aids,
As described above, sintering in a closed or semi-closed atmosphere is required. However, halides of Zn or Cu, such as copper iodide and copper chloride, have a high boiling point, can suppress volatilization during temperature rise, and do not have the above-mentioned disadvantages. The target material having a low resistivity can be obtained.

【0043】以下、本発明を実施例によってより詳しく
説明するが、本発明はかかる実施例により限定的に解釈
されるものではない。例えば、焼結法としては、ホット
プレスやカプセルHIPのように、加圧による緻密化と
焼結とを同時に行う加圧焼結法を採る必要はなく、混合
粉末を圧粉成形した後、焼結する手法を採ることができ
る。この場合、ZnSからZnの蒸散が生じるのは焼結
段階であるので、Znの蒸散を防止する必要がある場合
は、焼結をZn蒸気圧下で行うなどの方策を採ればよ
い。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the present invention is not construed as being limited to such Examples. For example, as a sintering method, there is no need to employ a pressure sintering method for simultaneously performing densification and sintering by pressing as in a hot press or a capsule HIP. Tying techniques. In this case, since the evaporation of Zn from ZnS occurs during the sintering step, when it is necessary to prevent the evaporation of Zn, a measure such as performing sintering under a Zn vapor pressure may be adopted.

【0044】[0044]

【実施例】<実施例群A>平均粒径7μm (0.02〜
0.03μm 径の1次粒子を集合して7μm 径程度の2
次粒子としたもの)のZnS粉末と、平均粒径5μm の
Cu粉末と、平均粒径3μm 以下のSiO2 粉末とを用
いて混合粉末を調製した。ZnS粉末(5mol)に対す
るCu粉末の添加量を表1に示す。また、SiO2 粉末
の添加量は1.25 mol(ZnS粉末に対して25 mol
%)とした。
EXAMPLES <Example group A> Average particle size 7 μm (0.02
The primary particles having a diameter of 0.03 μm are aggregated to form a particle having a diameter of about 7 μm.
A mixed powder was prepared by using ZnS powder of the following particles), Cu powder having an average particle size of 5 μm, and SiO 2 powder having an average particle size of 3 μm or less. Table 1 shows the amount of Cu powder added to ZnS powder (5 mol). The amount of SiO 2 powder added was 1.25 mol (25 mol with respect to ZnS powder).
%).

【0045】この混合粉末を厚み7mmになるようにφ1
00mmと50mm角のカーボン型に充填し、非密閉ホット
プレス(成形型の嵌合部クリアランス100μm )によ
り加圧して緻密化するとともに焼結した。ホットプレス
の条件は、最高温度1000℃、圧力24.5MPa、
雰囲気Arとした。
The mixed powder was adjusted to φ1 such that the thickness became 7 mm.
The carbon molds of 00 mm and 50 mm square were filled, pressed by a non-enclosed hot press (the clearance at the fitting portion of the mold was 100 μm), densified and sintered. The conditions of the hot press are a maximum temperature of 1000 ° C., a pressure of 24.5 MPa,
The atmosphere was Ar.

【0046】得られたターゲット材試料を用いて、Cu
の存在形態をSEM−EDXにて確認したところ、Cu
は粒界に多少偏析しているものの、ZnS中に固溶して
いた。また、ターゲット材の組織中のZnS平均結晶粒
径をFullman法により測定したところ、各試料とも7.
5μm 程度であった。さらに、各ターゲット材の電気抵
抗率を測定するとともにDCスパッタリング(成膜時に
おけるDCスパッタの投入電力:5W/cm2 )を行い、
その際のアーク発生状況(アーキング回数)を調べた。
これらの調査結果を表1に併せて示す。
Using the obtained target material sample, Cu
Was confirmed by SEM-EDX.
Although a little segregated at the grain boundaries, it was dissolved in ZnS. The average crystal grain size of ZnS in the structure of the target material was measured by the Fullman method.
It was about 5 μm. Further, the electric resistivity of each target material was measured, and DC sputtering (input power of DC sputtering during film formation: 5 W / cm 2 ) was performed.
The arc generation status (the number of times of arcing) at that time was examined.
The results of these investigations are also shown in Table 1.

【0047】前記電気抵抗率は、4端子法で測定可能な
ものについては4端子法を用いて測定されたが、電気抵
抗率が1.0×104 Ωcm以上になると、多くの場合
電極のオーミック特性が悪くなることに起因して正確な
測定ができなくなる。この場合にのみ2端子法により抵
抗測定を行った。4端子法においては5×5×0.6t
(mm)の板状に切り出した測定片を作製して、4隅にイ
ンジウムを主成分とする合金電極を用いて金細線をはん
だ付けして測定した。二端子法においては5×5×0.
6t(mm)の測定片の表裏にインジウム金属電極を一面
に形成し、30Vの電圧を印加時の電流量から抵抗測定
を行った。
The electric resistivity was measured by the four-terminal method for those which can be measured by the four-terminal method. However, when the electric resistivity becomes 1.0 × 10 4 Ωcm or more, the electric resistance of the electrode is often increased. Accurate measurement cannot be performed due to poor ohmic characteristics. Only in this case, the resistance was measured by the two-terminal method. 5 × 5 × 0.6t in 4-terminal method
(Mm) A measurement piece cut out in a plate shape was prepared, and a gold wire was soldered at four corners using an alloy electrode containing indium as a main component, and the measurement was performed. In the two-terminal method, 5 × 5 × 0.
An indium metal electrode was formed on one surface of each of the 6 t (mm) measurement pieces, and the resistance was measured from the amount of current when a voltage of 30 V was applied.

【0048】[0048]

【表1】 [Table 1]

【0049】試料No. 1はCuが無添加のものであり、
スパッタ放電を行うことができなかった。Cu添加量が
0.0002 mol%未満である試料No. 2のターゲット
材をDCスパッタに適用した場合、アーキングが多発
し、放電状態が不安定となり、グロー放電とアーク放電
との2種類のモードが交互に発生した。通常、ZnS−
SiO2 膜は透明であるが、放電モードの移行に伴い、
多数の荷電粒子が膜に照射される結果、膜はダメージを
受けて黒色化しており、光記録媒体用の誘電体膜として
は利用できないことがわかった。試料No. 2〜13よ
り、Cu添加量の増加とともにアーキング発生率および
電気抵抗率が低減する傾向が見られた。電気抵抗率が
1.0×104 Ωcm以下である試料No. 3〜13につい
ては、膜の黒色化が起こっていないことから光記録誘電
膜として実用可能であることがわかった。さらに、Cu
添加量が0.002 mol%以上になるとアーキングが激
減しており、放電状態は非常に安定した。Cu添加量が
0.002 mol%未満では、Cuの均一分散が難しく、
局所的に高抵抗の部分があって、これがアークの発生を
もたらすのではないかと考えられる。もっとも、Cu添
加量が11 mol%のNo. 13では緻密化時にターゲット
材が割れやすい傾向が見られた。
Sample No. 1 had no Cu added.
Sputter discharge could not be performed. When the target material of Sample No. 2 in which the amount of Cu added is less than 0.0002 mol% is applied to DC sputtering, arcing frequently occurs, the discharge state becomes unstable, and two modes of glow discharge and arc discharge are performed. Alternately occurred. Usually, ZnS-
The SiO 2 film is transparent, but with the transition of the discharge mode,
As a result of irradiating the film with a large number of charged particles, the film was damaged and turned black, indicating that it could not be used as a dielectric film for an optical recording medium. From Sample Nos. 2 to 13, it was observed that the arcing rate and the electrical resistivity tended to decrease as the Cu addition amount increased. It was found that Sample Nos. 3 to 13 having an electric resistivity of 1.0 × 10 4 Ωcm or less were practically usable as an optical recording dielectric film since no blackening of the film occurred. Further, Cu
When the addition amount was 0.002 mol% or more, arcing was sharply reduced, and the discharge state was very stable. If the added amount of Cu is less than 0.002 mol%, uniform dispersion of Cu is difficult,
It is considered that there is a locally high-resistance portion, which may cause arcing. However, in the case of No. 13 in which the added amount of Cu was 11 mol%, the target material tended to crack easily during densification.

【0050】また、Cuを0.0002 mol%以上添加
した試料ターゲット材(試料No. 3〜13)について、
DCスパッタによって、膜厚1μm の誘電体膜を成膜
し、エリプソメトリ法で光学特性を評価した。その結
果、635nmの波長における屈折率はいずれも2.1
7程度であり、透過率はすべての試料で95%以上あっ
た。これは誘電体膜に要求される光学特性として充分な
値である。さらに、試料No. 1(比較例)とNo. 10の
ターゲット材(外径φ100mm)を用いて、ターゲット
材の抵抗率低減によるスパッタ成膜速度を比較した。ス
パッタ時の投入電力はいずれも400Wとし、雰囲気は
Arとし、スパッタ時圧力は5 mTorrとした。No. 1の
ターゲット材を用いてRFスパッタを行ったところ、成
膜速度は0.33nm/(W・cm2)・secであった。これに対
し、No. 10のターゲット材を用いた場合、成膜速度
は、アークカットDCスパッタでは0.82nm/(W・c
m2)・sec、パルスDCスパッタ(パルス周波数50kH
z、Duty比40%)では0.59nm/(W・cm2)・se
c、RFスパッタでは0.48nm/(W・cm2)・secであ
り、優れた成膜速度が得られた。
Further, with respect to the sample target materials to which Cu was added in an amount of 0.0002 mol% or more (sample Nos. 3 to 13),
A dielectric film having a thickness of 1 μm was formed by DC sputtering, and the optical characteristics were evaluated by ellipsometry. As a result, the refractive index at a wavelength of 635 nm was 2.1.
The transmittance was about 7 and the transmittance was 95% or more in all the samples. This is a sufficient value for the optical characteristics required for the dielectric film. Furthermore, using the target materials of Sample No. 1 (Comparative Example) and No. 10 (outer diameter: φ100 mm), the sputter deposition rates by reducing the resistivity of the target materials were compared. The input power during sputtering was 400 W, the atmosphere was Ar, and the pressure during sputtering was 5 mTorr. When RF sputtering was performed using the No. 1 target material, the film formation rate was 0.33 nm / (W · cm 2 ) · sec. On the other hand, when the target material of No. 10 was used, the deposition rate was 0.82 nm / (W · c
m 2 ) · sec, pulse DC sputtering (pulse frequency 50 kHz)
0.59 nm / (W · cm 2 ) · se for z, Duty ratio 40%)
c, In the RF sputtering, the rate was 0.48 nm / (W · cm 2 ) · sec, and an excellent film formation rate was obtained.

【0051】<実施例群B>平均粒径7μm (0.02
〜0.03μm 径の1次粒子を集合して7μm 径程度の
2次粒子としたもの)のZnS粉末、平均粒径5μm の
Cu粉末および平均粒径3μm 以下のSiO2 粉末を含
み、さらにドナー不純物を含む混合粉末を調製した。Z
nS粉末(5 mol)に対するCu粉末およびドナー不純
物の添加量は表2のとおりである。添加量はいずれもZ
nS量に対する mol%であり、SiO 2 の添加量はZn
S粉末に対して25 mol%とした。II−VI族系化合物半
導体の一つであるZnSのドナー不純物としてはVII族
元素あるいはIII族元素が適用されるが、この実施例で
はVII族元素としてヨウ素、塩素を、III族元素としてア
ルミニウム、ガリウム、インジウムを用いた。ヨウ素の
添加方法は、ZnS粉末粒子にあらかじめ所定量のヨウ
素粒子を付着させた原料粉末を用いた。塩素の添加方法
は、窒素雰囲気で塩化亜鉛を粉砕した後、ZnS粉末、
SiO2 粉末およびCu粉末とを同時添加して混合し
た。インジウム、アルミニウム、ガリウムについてはヨ
ウ素添加と同じようにZnS粉末粒子表面に付着させた
原料粉末を用いた。
<Example Group B> Average particle size 7 μm (0.02
Primary particles having a diameter of about 0.03 μm are aggregated and
Secondary particles), ZnS powder having an average particle size of 5 μm.
Cu powder and SiO with an average particle size of 3 μm or lessTwoIncluding powder
Then, a mixed powder further containing donor impurities was prepared. Z
Cu powder and donor impurities for nS powder (5 mol)
Table 2 shows the addition amounts of the substances. The addition amount is Z
mol% based on the nS amount, SiO TwoOf Zn
The content was 25 mol% based on the S powder. II-VI group compound half
Group VII as a donor impurity of ZnS, one of the conductors
Elements or Group III elements apply, but in this example
Are iodine and chlorine as Group VII elements, and
Luminium, gallium, and indium were used. Iodine
The addition method is to add a predetermined amount of iodine to ZnS powder particles in advance.
Raw material powder to which elementary particles were attached was used. How to add chlorine
After grinding zinc chloride in a nitrogen atmosphere, ZnS powder,
SiOTwoPowder and Cu powder at the same time
Was. For indium, aluminum and gallium
Attached to ZnS powder particle surface in the same way as the addition of iodine
Raw material powder was used.

【0052】上記混合粉末を用いて、実施例群Aと同様
にしてホットプレスによりターゲット材を作製し、電気
抵抗率を測定した。その結果を表2に併せて示す。ま
た、ターゲット材中のZnSの平均結晶粒径をFullman
法により測定したところ、各試料とも8.7μm 程度で
あった。
Using the above mixed powder, a target material was prepared by hot pressing in the same manner as in Example Group A, and the electrical resistivity was measured. The results are also shown in Table 2. In addition, the average crystal grain size of ZnS in the target material was set to Fullman
When measured by the method, each sample was about 8.7 μm.

【0053】[0053]

【表2】 [Table 2]

【0054】表2中、ヨウ素とCuとを同時に添加した
試料No. 21〜26より、電気抵抗率はCuのみ添加し
た場合と比ベ1桁程度低い値を示す。もっとも、Cu添
加量が0.0002 mol%未満の試料No. 21では、電
気抵抗率が1.0×104 Ωcm超あり、ヨウ素添加だけ
では低抵抗化できないことがわかる。ヨウ素と同様にド
ナー不純物として塩素、インジウム、アルミニウム、ガ
リウムをCuと同時添加した試料No. 32〜35より、
Cuのみ添加した場合(実施例群Aの表1の試料No. 8
参照)に比して抵抗率が1桁程度低下しており、やはり
ドナー不純物との同時添加が更なる低抵抗化に有効であ
ることがわかる。
In Table 2, the electrical resistivity of the samples Nos. 21 to 26 in which iodine and Cu were simultaneously added is about one digit lower than that in the case where only Cu was added. However, in Sample No. 21 in which the added amount of Cu was less than 0.0002 mol%, the electrical resistivity was more than 1.0 × 10 4 Ωcm, and it can be seen that the resistance cannot be reduced only by adding iodine. Sample Nos. 32 to 35 in which chlorine, indium, aluminum, and gallium were simultaneously added with Cu as donor impurities as in the case of iodine,
When only Cu is added (Sample No. 8 in Table 1 of Example Group A)
), Which indicates that the simultaneous addition with the donor impurity is effective for further lowering the resistance.

【0055】表中の試料No. 25および27〜31は、
ドーパントの添加量を最適化するためのヨウ素量(原子
数)を調べた結果を示す。これらの試料については、I
CP−Mass法でヨウ素量を分析し、その分析値を表
中に示した。その結果、ヨウ素含有量が1.0×1015
cm-3のNo. 31では、電気抵抗率がヨウ素添加をし
ていない場合(表1の試料No. 8)と同等である。これ
より、少なくとも複合添加におけるドナー不純物濃度は
1.0×1016cm-3以上が好ましいことがわかる。
Sample Nos. 25 and 27 to 31 in the table were as follows:
The results of examining the amount of iodine (number of atoms) for optimizing the addition amount of the dopant are shown. For these samples, I
The amount of iodine was analyzed by the CP-Mass method, and the analysis values are shown in the table. As a result, the iodine content was 1.0 × 10 15
No. of cm -3 . In No. 31, the electrical resistivity was equivalent to the case where iodine was not added (Sample No. 8 in Table 1). This indicates that the donor impurity concentration in at least the composite addition is preferably 1.0 × 10 16 cm −3 or more.

【0056】<実施例群C>ターゲット材中のZnSの
結晶粒径の影響を調べるために、結晶粒径の異なる種々
のZnS粉末を均熱加熱によるハロゲン輸送法により作
製した。前記ZnS粉末は、平均粒子径7μm 程度
(0.02〜0.03μm 径の1次粒子を集合して7μ
m 径程度の2次粒子としたもの)のZnS粉末原料を石
英ガラス容器内にヨウ素とともに真空封入し、均熱加熱
することによって結晶粒径が拡大されたものである。処
理条件は、ヨウ素添加量として石英容器の容積に応じて
単位体積あたり2mg/ccとし、700℃,750℃,8
00℃,840℃,900℃の均熱下で各々8時間保持
した。その結果、得られたZnS粉末の平均結晶粒径は
それぞれ11μm ,16μm ,26μm ,42μm ,8
3μm であった。また、一部の粉末についてはヨウ素輸
送法を実施する際にCuをZnS量に対して0.1 mol
%添加し、ヨウ素量を2mg/ccとし、900℃均熱下で
8時間保持して、粒径106μm の粉末を得た。
<Example Group C> In order to investigate the influence of the crystal grain size of ZnS in the target material, various ZnS powders having different crystal grain sizes were produced by a halogen transport method using uniform heating. The ZnS powder has an average particle diameter of about 7 μm (a primary particle having a diameter of 0.02 to 0.03 μm is collected to form a 7 μm
A secondary particle having a diameter of about m) is vacuum-sealed together with iodine in a quartz glass container together with iodine, and is heated uniformly to increase the crystal grain size. The processing conditions were as follows: the amount of iodine added was 2 mg / cc per unit volume according to the volume of the quartz container.
It was kept for 8 hours under soaking at 00 ° C., 840 ° C. and 900 ° C., respectively. As a result, the average crystal grain size of the obtained ZnS powder was 11 μm, 16 μm, 26 μm, 42 μm, 8 μm, respectively.
It was 3 μm. For some of the powders, Cu was added in an amount of 0.1 mol based on the ZnS amount when the iodine transport method was performed.
%, The iodine content was adjusted to 2 mg / cc, and the mixture was kept at 900 ° C. for 8 hours to obtain a powder having a particle size of 106 μm.

【0057】上記粒径拡大したZnS粉末(5 mol)お
よびSiO2 粉末(ZnS量に対して25 mol%)を混
合して混合粉末を調製し、この混合粉末を非密閉ホット
プレスあるいはカプセルHIPにより緻密化し、焼結し
てターゲット材を作製した。使用したZnS粉末の平均
粒径(「(Cu)」を付したものはヨウ素輸送法実施の
際にCu添加を行ったものを示す。)、焼結方法の種類
を表3に示す。ホットプレスの条件は実施例群Aと同様
であり、カプセルHIPの条件は保持温度1000℃、
保持圧力100MPa、保持時間3hrとした。また、
表3中の試料No. 41〜45については、焼結後のター
ゲット材に対して920℃の亜鉛融液中に24hr浸漬
する亜鉛融液処理を施した。
A mixed powder is prepared by mixing the above-mentioned expanded particle size ZnS powder (5 mol) and SiO 2 powder (25 mol% based on the amount of ZnS), and this mixed powder is unsealed hot pressed or capsule HIP. It was densified and sintered to produce a target material. Table 3 shows the average particle size of the used ZnS powder (the one with “(Cu)” indicates the one added with Cu during the iodine transport method) and the type of sintering method. The conditions of the hot pressing were the same as those in Example Group A, and the conditions of the capsule HIP were a holding temperature of 1000 ° C.
The holding pressure was 100 MPa and the holding time was 3 hours. Also,
For sample Nos. 41 to 45 in Table 3, the target material after sintering was subjected to a zinc melt treatment in which it was immersed in a zinc melt at 920 ° C. for 24 hours.

【0058】上記のようにして作製したターゲット材に
ついて、電気抵抗率を実施例群Aと同様にして測定し
た。また、焼結後の各試料に対して、ターゲット材中の
ZnSの結晶粒径を測定した。これらの結果を表3に併
せて示す。
The electrical resistivity of the target material manufactured as described above was measured in the same manner as in Example Group A. The crystal grain size of ZnS in the target material was measured for each sample after sintering. The results are shown in Table 3.

【0059】[0059]

【表3】 [Table 3]

【0060】表3中の試料No. 41〜45は、いずれも
ホットプレスを適用しただけでは1.0×107 Ωcm以
上の抵抗を有しており、粒径拡大の影響は電気抵抗に現
れていないように見える。この原因は、焼結段階でZn
空孔が形成されるため高抵抗化しているものと考えられ
る。一方、これらの試料を焼結後に亜鉛融液処理した場
合、いずれも抵抗率が低下しており、明らかに粒径拡大
が低抵抗化に有効であることがわかる。特に、ZnSの
平均結晶粒径が15μm 以上の試料No. 42〜45で
は、Cuを添加していないにもかかわらず1.0×10
4 Ωcm以下に達している。
Samples Nos. 41 to 45 in Table 3 all have a resistance of 1.0 × 10 7 Ωcm or more when only hot pressing is applied. Looks like not. This is due to the Zn
It is considered that the resistance is increased due to the formation of the holes. On the other hand, when these samples were subjected to the zinc melt treatment after sintering, the resistivity was lowered in each case, and it is apparent that the enlargement of the particle size is clearly effective for lowering the resistance. In particular, in Sample Nos. 42 to 45 in which the average crystal grain size of ZnS was 15 μm or more, 1.0 × 10
4 Ωcm or less.

【0061】一方、試料No. 46は焼結中に亜鉛が抜け
ないようにカプセルHIP法を適用したものである。密
閉雰囲気下で緻密化、焼結を行うことにより、緻密化、
焼結後に亜鉛融液処理を行うことなく、直接的に低抵抗
が得られた。抵抗率は粒径が同じ原料を用いた試料No.
45について亜鉛融液処理を施したものとはぼ同等であ
った。
On the other hand, in sample No. 46, the capsule HIP method was applied so that zinc did not escape during sintering. By performing densification and sintering in a closed atmosphere, densification,
Low resistance was obtained directly without performing a zinc melt treatment after sintering. The resistivity of sample No. using raw materials with the same particle size
45 was almost the same as the one subjected to the zinc melt treatment.

【0062】また、試料No. 47は通常のホットプレス
による緻密化、焼結によるものであるが、ZnSの粒径
拡大の際にCuを共存させたため、焼結後に亜鉛融液処
理を行うことなく、1Ωcmレベルの極めて低抵抗のター
ゲット材が得られた。この実施例は、密閉雰囲気下での
緻密化、焼結を行うことなく、また焼結後の亜鉛融液処
理を行う必要もなく、生産性にも優れる。この試料作製
に使用したZnS粉末は、Cuを含むヨウ素輸送法の実
施になるため、若干粒径が大きくなる傾向がある。Cu
を含まない場合は特定の結晶面を有する多面体の結晶粒
が得られたが、Cuを含む場合は成長過程における異方
性が失われ、球状の粒になっていた。このため、焼結に
おける緻密化速度も速くなっていることが観察された。
いずれの試料においても、ZnS粉末原料とターゲット
材中のZnSにおける結晶粒径はほぼ等しく、焼結や亜
鉛融液処理により結晶粒径はほとんど変化しないことが
わかる。
[0062] Sample No. 47 is obtained by densification and sintering by a normal hot press. However, since Cu coexists when the particle size of ZnS is increased, it is necessary to perform a zinc melt treatment after sintering. Thus, a target material having a very low resistance of 1 Ωcm level was obtained. This embodiment is excellent in productivity without performing densification and sintering in a closed atmosphere, without the need to perform a zinc melt treatment after sintering. The ZnS powder used for the preparation of the sample is subjected to the iodine transport method containing Cu, so that the particle size tends to be slightly larger. Cu
In the case where no Cu was contained, polyhedral crystal grains having a specific crystal plane were obtained, but in the case where Cu was contained, the anisotropy during the growth process was lost, resulting in spherical grains. For this reason, it was observed that the densification rate in sintering was also increased.
In any of the samples, the crystal grain sizes of ZnS powder material and ZnS in the target material are almost equal, and it can be seen that the crystal grain size hardly changes by sintering or zinc melt treatment.

【0063】<実施例群D>平均粒径7μm (0.02
〜0.03μm 径の1次粒子を集合して7μm 径程度の
2次粒子としたもの)のZnS粉末、平均粒径3μm 以
下のSiO2 粉末を含み、さらにハロゲン元素を含む種
々の焼結助剤粉末(平均粒径10μm 以下)を添加した
混合粉末を調製した。焼結助剤の種類は表4のとおりで
あり、ZnS粉末(5 mol)に対する焼結助剤の添加量
は0.1 mol%、SiO2 粉末の添加量は25 mol%と
した。
<Example Group D> Average particle size 7 μm (0.02
Primary particles having a diameter of about 0.03 μm to form secondary particles having a diameter of about 7 μm), SiO 2 powder having an average particle diameter of 3 μm or less, and various sintering aids containing a halogen element. A mixed powder to which an agent powder (average particle size of 10 μm or less) was added was prepared. The types of the sintering aid are as shown in Table 4. The amount of the sintering aid was 0.1 mol% and the amount of the SiO 2 powder was 25 mol% based on the ZnS powder (5 mol).

【0064】上記混合粉末を用いて、非密閉ホットプレ
スあるいはカプセルHIPにより混合粉末を焼結してタ
ーゲット材を作製した。ホットプレスの条件は実施例群
Aと同様であり、カプセルHIPの条件は保持温度10
00℃、保持圧力100MPa、保持時間3hrとし
た。上記のようにして作製したターゲット材について、
実施例群Aと同様にして、電気抵抗率およびターゲット
材中のZnSの結晶粒径を調べた。これらの結果を表4
に併せて示す。
Using the mixed powder, the mixed powder was sintered by a non-closed hot press or capsule HIP to prepare a target material. The hot pressing conditions were the same as in Example A, and the capsule HIP conditions were a holding temperature of 10
00 ° C., holding pressure 100 MPa, and holding time 3 hr. For the target material prepared as described above,
In the same manner as in Example Group A, the electrical resistivity and the crystal grain size of ZnS in the target material were examined. Table 4 shows these results.
Are shown together.

【0065】[0065]

【表4】 [Table 4]

【0066】表4中の試料No. 51,52はヨウ化亜鉛
を焼結助剤として用い、焼結法をそれぞれホットプレ
ス、カプセルHIPとしたものであり、ヨウ素による粒
成長と、Zn成分によるZn空孔形成抑止効果を狙っ
た。焼結後のターゲット材中のZnSの平均結晶粒径は
それぞれ27μm ,46μm にまで成長しており、かつ
いずれも抵抗率は10の2乗台前半にまで低減されてい
る。試料No. 53は塩化亜鉛を焼結助剤として用いたも
のである。この実施例ではヨウ化亜鉛を焼結助剤とした
No. 51,52に比べてやや見劣りはするが、結晶粒の
成長および抵抗率の低減に効果が認められる。
Samples Nos. 51 and 52 in Table 4 used zinc iodide as a sintering aid and used hot pressing and capsule HIP as sintering methods, respectively. The aim was to suppress the formation of Zn vacancies. The average crystal grain size of ZnS in the target material after sintering has grown to 27 μm and 46 μm, respectively, and the resistivity has been reduced to the first half of the 10th power in each case. Sample No. 53 uses zinc chloride as a sintering aid. In this example, zinc iodide was used as a sintering aid.
Although slightly inferior to Nos. 51 and 52, the effect is found in the growth of crystal grains and the reduction in resistivity.

【0067】試料No. 54および55はCuのハロゲン
化物を焼結助剤としたものであるが、これらについては
非密閉雰囲気でのホットプレスによって焼結したもので
あるにもかかわらず、結晶粒の成長が著しい。この理由
は、これらハロゲン化物質は他に比べて蒸散が少なく、
高温状態になるまでうまく成形型内から抜けることなく
存在し、ハロゲンガスが粒成長を促すとともに、Cu原
子がZnSに付与されたものと考えられる。
Samples Nos. 54 and 55 used Cu halide as a sintering aid, and although these were sintered by hot pressing in a non-closed atmosphere, the crystal grains The growth is remarkable. The reason is that these halogenated substances evaporate less than others,
It is considered that the halogen gas promoted grain growth and Cu atoms were added to ZnS, without being removed from the mold until the temperature reached a high temperature state.

【0068】試料No. 56〜59は、焼結助剤としてヨ
ウ化インジウム、ヨウ化アルミニウム、塩化ガリウム、
ヨウ化ガリウムを用いたものであり、これらのハロゲン
化物はいずれも蒸気圧の高い物質であるため、カプセル
HIPにより焼結したものである。これらのターゲット
材もすべて実用レベルの低抵抗率を有している。
Sample Nos. 56 to 59 were made of indium iodide, aluminum iodide, gallium chloride,
Gallium iodide is used. Since these halides are substances having a high vapor pressure, they are sintered by capsule HIP. All of these target materials also have a practically low resistivity.

【0069】[0069]

【発明の効果】以上述べたように、本発明のZnS−S
iO2 系ターゲット材は電気抵抗率が1.0×104 Ω
cm以下と低いので、DCスパッタの適用が可能となり、
DCスパッタリングにより光記録媒体用の誘電体膜とし
て好適なZnS−SiO2 膜を高速で安定的に製造する
ことができる。また、本発明の製造方法によれば、前記
DCスパッタに適用可能な低抵抗率のZnS−SiO2
系ターゲット材を容易に製造することができる。
As described above, the ZnS-S of the present invention is used.
The electrical resistivity of the iO 2 -based target material is 1.0 × 10 4 Ω
cm or less, so DC sputtering can be applied,
A ZnS—SiO 2 film suitable as a dielectric film for an optical recording medium can be stably manufactured at high speed by DC sputtering. According to the manufacturing method of the present invention, ZnS—SiO 2 having a low resistivity applicable to the DC sputtering is used.
The system target material can be easily manufactured.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宮本 隆志 兵庫県神戸市西区高塚台1丁目5番5号 株式会社神戸製鋼所神戸総合技術研究所内 Fターム(参考) 4G030 AA26 AA34 AA37 AA56 CA05 GA24 GA29 GA35 4K029 CA05 DC05 DC09  ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Takashi Miyamoto 1-5-5 Takatsukadai, Nishi-ku, Kobe-shi, Hyogo F-term in Kobe Steel Research Institute, Kobe Research Institute (reference) 4G030 AA26 AA34 AA37 AA56 CA05 GA24 GA29 GA35 4K029 CA05 DC05 DC09

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ZnSおよびSiO2 を本質的成分とし
て焼結したZnS−SiO2 系ターゲット材であって、
電気抵抗率が1.0×104 Ωcm以下である、ZnS−
SiO2 系ターゲット材。
1. A ZnS—SiO 2 target material sintered with ZnS and SiO 2 as essential components,
ZnS— having an electric resistivity of 1.0 × 10 4 Ωcm or less.
SiO 2 target material.
【請求項2】 さらにCuを含み、Cu含有量はZnS
量に対してZnS量を100 mol%とした場合に0.0
002 mol%以上である請求項1に記載したZnS−S
iO2 系ターゲット材。
2. It further contains Cu, and the Cu content is ZnS
0.0% when the ZnS amount is 100 mol% with respect to the amount
The ZnS-S according to claim 1, which is at least 002 mol%.
iO 2 -based target material.
【請求項3】 さらに、ヨウ素、塩素、インジウム、ア
ルミニウム、ガリウムから選ばれる元素の1種以上を含
み、その含有量の合計が原子数で1.0×1016cm-3
上である請求項1または2に記載したZnS−SiO2
系ターゲット材。
3. The method according to claim 1, further comprising at least one element selected from iodine, chlorine, indium, aluminum and gallium, wherein the total content of the elements is at least 1.0 × 10 16 cm -3 in terms of the number of atoms. ZnS-SiO 2 described in 1 or 2
System target material.
【請求項4】 ZnSの平均粒径が15μm 以上である
請求項1〜3のいずれ1項に記載したZnS−SiO2
系ターゲット材。
4. The ZnS—SiO 2 according to claim 1, wherein the average particle size of ZnS is 15 μm or more.
System target material.
【請求項5】 ZnS粉末およびSiO2 粉末を本質的
成分とし、さらにCu粉末を含む混合粉末を焼結するZ
nS−SiO2 系ターゲット材の製造方法であって、 Cu粉末はZnS量に対してZnS量を100 mol%と
した場合に0.0002 mol%以上添加され、焼結によ
り電気抵抗率が1.0×104 Ωcm以下のZnS−Si
2 系ターゲット材を得るZnS−SiO2 系ターゲッ
ト材の製造方法。
5. A method of sintering a mixed powder containing ZnS powder and SiO 2 powder as essential components and further containing Cu powder.
A method for producing an nS—SiO 2 target material, wherein Cu powder is added in an amount of 0.0002 mol% or more when the ZnS amount is 100 mol% with respect to the ZnS amount, and the electric resistivity is 1. ZnS-Si of 0 × 10 4 Ωcm or less
Method of manufacturing a ZnS-SiO 2 based target to obtain O 2 based target.
【請求項6】 前記混合粉末はさらにヨウ素、塩素、イ
ンジウム、アルミニウム、ガリウムから選ばれる元素の
1種以上からなるドナー不純物を含み、ドナー不純物の
含有量の合計が原子数で1.0×1016cm-3以上である
請求項5に記載したZnS−SiO2 系ターゲット材の
製造方法。
6. The mixed powder further contains a donor impurity composed of at least one element selected from iodine, chlorine, indium, aluminum, and gallium, and the total content of the donor impurity is 1.0 × 10 16 cm -3 or more in the production method of the ZnS-SiO 2 based target according to claim 5 is.
【請求項7】 ZnS粉末およびSiO2 粉末を本質的
成分として含む混合粉末を焼結するZnS−SiO2
ターゲット材の製造方法であって、 前記ZnS粉末として平均結晶粒径が15μm 以上の粉
末を用い、焼結後の焼結体を亜鉛融液中に浸漬し、電気
抵抗率が1.0×104 Ωcm以下のZnS−SiO2
ターゲット材を得るZnS−SiO2 系ターゲット材の
製造方法。
7. A method for producing a ZnS—SiO 2 target material, comprising sintering a mixed powder containing ZnS powder and SiO 2 powder as essential components, wherein the ZnS powder has an average crystal grain size of 15 μm or more. the use, the sintered body after sintering was immersed in a zinc melt, the manufacture of electrical resistivity 1.0 × 10 4 Ωcm obtain the following ZnS-SiO 2 based target ZnS-SiO 2 based target Method.
【請求項8】 ZnS粉末およびSiO2 粉末を本質的
成分として含む混合粉末を焼結するZnS−SiO2
ターゲット材の製造方法であって、 前記ZnS粉末として粒径が15μm 以上の粉末を用
い、前記ZnS粉末からZnの蒸散を抑制した状態で焼
結し、電気抵抗率が1.0×104 Ωcm以下のZnS−
SiO2 系ターゲット材を得るZnS−SiO2 系ター
ゲット材の製造方法。
8. A method for producing a ZnS—SiO 2 target material comprising sintering a mixed powder containing ZnS powder and SiO 2 powder as essential components, wherein a powder having a particle size of 15 μm or more is used as the ZnS powder. Sintering the ZnS powder while suppressing the evaporation of Zn from the ZnS powder, and having an electrical resistivity of 1.0 × 10 4 Ωcm or less.
Method of manufacturing a ZnS-SiO 2 based target to obtain a SiO 2 based target.
【請求項9】 ZnS粉末およびSiO2 粉末を本質的
成分として含む混合粉末を焼結するZnS−SiO2
ターゲット材の製造方法であって、 前記ZnS粉末としてハロゲン元素とCu蒸気との共存
雰囲気中で加熱されてZnSにCu原子が付与された粉
末を用い、焼結により電気抵抗率が1.0×104 Ωcm
以下のZnS−SiO2 系ターゲット材を得るZnS−
SiO2 系ターゲット材の製造方法。
9. A method for producing a ZnS—SiO 2 target material, comprising sintering a mixed powder containing ZnS powder and SiO 2 powder as essential components, wherein the ZnS powder is a coexistence atmosphere of a halogen element and Cu vapor. Using a powder obtained by heating in ZnS and adding Cu atoms to ZnS, the electrical resistivity is 1.0 × 10 4 Ωcm by sintering.
Obtain the following ZnS-SiO 2 based target ZnS-
A method for producing a SiO 2 target material.
【請求項10】 ZnS粉末およびSiO2 粉末を本質
的成分として含む混合粉末を焼結するZnS−SiO2
系ターゲット材の製造方法であって、 前記混合粉末の焼結に際し、前記混合粉末とハロゲン元
素とを共存させ、かつ焼結時の加熱分解により発生する
ハロゲンガスおよびZnの蒸散を抑制した状態で焼結
し、電気抵抗率が1.0×104 Ωcm以下のZnS−S
iO2 系ターゲット材を得るZnS−SiO2 系ターゲ
ット材の製造方法。
10. A ZnS-SiO 2 for sintering a mixed powder containing ZnS powder and SiO 2 powder as essential components.
A method for producing a system target material, wherein the mixed powder and a halogen element coexist during sintering of the mixed powder, and in a state where evaporation of halogen gas and Zn generated by thermal decomposition during sintering is suppressed. Sintered, ZnS-S with electric resistivity of 1.0 × 10 4 Ωcm or less
method of manufacturing a ZnS-SiO 2 based target to obtain iO 2 based target.
【請求項11】 ZnS粉末およびSiO2 粉末を本質
的成分として含む混合粉末を焼結するZnS−SiO2
系ターゲット材の製造方法であって、 前記混合粉末の焼結に際し、前記混合粉末とZnのハロ
ゲン化物あるいはCuのハロゲン化物とを共存させた状
態で焼結し、電気抵抗率が1.0×104 Ωcm以下のZ
nS−SiO2 系ターゲット材を得るZnS−SiO2
系ターゲット材の製造方法。
11. A ZnS-SiO 2 for sintering a mixed powder containing ZnS powder and SiO 2 powder as essential components.
A method for producing a system-based target material, comprising: sintering the mixed powder in a state where the mixed powder and a halide of Zn or a halide of Cu coexist; an electric resistivity of 1.0 × Z of 10 4 Ωcm or less
ZnS-SiO 2 to obtain a nS-SiO 2 based target
Method of manufacturing a target material.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014224035A (en) * 2013-04-19 2014-12-04 住友化学株式会社 PRODUCTION METHOD OF In-Ga-Zn COMPOUND OXIDE SINTERED BODY
JP2014224036A (en) * 2013-04-19 2014-12-04 住友化学株式会社 PRODUCTION METHOD OF In-Ga-Zn COMPOUND OXIDE SINTERED BODY
JPWO2014171545A1 (en) * 2013-04-19 2017-02-23 住友化学株式会社 In-Ga-Zn-based composite oxide sintered body and method for producing the same

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