JP5585046B2 - Composite oxide sintered body, target and oxide transparent conductive film - Google Patents

Composite oxide sintered body, target and oxide transparent conductive film Download PDF

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Description

本発明は、酸化亜鉛を主とした複合酸化物焼結体、それから成るスパッタリングターゲット及びそれを用いて得た酸化物透明導電膜に関するものである。   The present invention relates to a composite oxide sintered body mainly composed of zinc oxide, a sputtering target comprising the same, and an oxide transparent conductive film obtained using the same.

酸化物透明導電膜は、可視光域での高い透過率と高い導電性を有し、液晶表示素子や太陽電池等の各種受光素子の電極に利用され、また、自動車用・建築材用の熱線反射膜・帯電防止膜や、冷凍ショーケース等の防曇用透明発熱体に広範に利用されている。このような酸化物透明導電膜の1つとして、酸化亜鉛に酸化アルミニウム、酸化ガリウム、酸化ホウ素等の元素を添加した酸化亜鉛系の膜が利用されている。特に酸化アルミニウムを添加した酸化亜鉛系の膜は、赤外領域の光透過率に優れるため、太陽電池等の光透過率を重要視する用途では好適に利用されている。   Oxide transparent conductive film has high transmittance and high conductivity in the visible light region, is used for electrodes of various light receiving elements such as liquid crystal display elements and solar cells, and is also a heat ray for automobiles and building materials. It is widely used in reflective heating elements for anti-fogging, such as reflective films and antistatic films, and frozen showcases. As one of such oxide transparent conductive films, a zinc oxide film obtained by adding an element such as aluminum oxide, gallium oxide, or boron oxide to zinc oxide is used. In particular, a zinc oxide-based film to which aluminum oxide is added is excellent in light transmittance in the infrared region, and thus is suitably used in applications that place importance on light transmittance, such as solar cells.

このような酸化物透明導電膜の成膜方法として、大面積に均一な膜厚で成膜可能である点で、スパッタリングターゲットを用いたスパッタリング法がよく採用されている。しかし、このスパッタリング法は、スパッタリング中の異常放電現象によるスパッタリング装置の稼働率の低下や、発生するパーティクルの影響による製品歩留まりの低下等の問題があった。   As a method for forming such a transparent oxide conductive film, a sputtering method using a sputtering target is often adopted because it can be formed in a large film with a uniform film thickness. However, this sputtering method has problems such as a decrease in operating rate of the sputtering apparatus due to an abnormal discharge phenomenon during sputtering and a decrease in product yield due to the influence of generated particles.

スパッタリング中に発生する異常放電現象を抑制する手段として、例えば、特許文献1にはAlを3〜7原子%と、B、Ga、In、Ge、Si、Sn及びTiからなる群より選ばれた1種以上の第三元素を0.3〜3原子%含有するZnO系焼結体が開示されており、特許文献2には(1)B、In、Al、Ga、Ge、Sn、Si及びTiからなる群から選ばれた少なくとも1種が0.2〜14原子%固溶したZnO相を組織の主な構成相とし、(2)焼結密度が4.5g/cm以上、(3)体積抵抗率が1kΩcm以下、かつ(4)平均結晶粒径が2〜20μmであるZnO系焼結体が開示されている。特許文献3にはZnOにAl、Ga、In、Ti、Si、Ge、Snのうちいずれか1種以上の添加物元素を含有する酸化亜鉛焼結体であって、前記添加物元素及び亜鉛の複合酸化物相を含む析出物、及び当該析出物の周辺に形成された空孔をそれぞれ複数有し、前記析出物のうち、その円相当径が3μm以上である析出物の割合が20%以下であり、前記空孔のうち、その円相当径が3μm以上である空孔の割合が50%以下である酸化亜鉛焼結体が開示されている。また、特許文献4には、酸化亜鉛を主成分とし、Ti、及びGaの両元素を含有し、特定の組成とすることで、実用に耐え得る耐環境性を有する膜を形成できるターゲットを得ることができることが開示されている。 As a means for suppressing the abnormal discharge phenomenon that occurs during sputtering, for example, Patent Document 1 was selected from the group consisting of 3 to 7 atomic% Al, B, Ga, In, Ge, Si, Sn, and Ti. A ZnO-based sintered body containing 0.3 to 3 atomic% of one or more third elements is disclosed. Patent Document 2 discloses (1) B, In, Al, Ga, Ge, Sn, Si, and A ZnO phase in which at least one selected from the group consisting of Ti is dissolved in an amount of 0.2 to 14 atomic% is a main constituent phase of the structure, (2) the sintered density is 4.5 g / cm 3 or more, (3 A ZnO-based sintered body having a volume resistivity of 1 kΩcm or less and (4) an average crystal grain size of 2 to 20 μm is disclosed. Patent Document 3 discloses a zinc oxide sintered body containing ZnO with at least one additive element selected from the group consisting of Al, Ga, In, Ti, Si, Ge, and Sn. Each of the precipitates including a composite oxide phase and a plurality of pores formed around the precipitates, and the ratio of the precipitates having an equivalent circle diameter of 3 μm or more in the precipitates is 20% or less. In addition, a zinc oxide sintered body is disclosed in which the ratio of holes having an equivalent circle diameter of 3 μm or more among the holes is 50% or less. Patent Document 4 obtains a target capable of forming a film having environmental resistance that can withstand practical use by containing zinc oxide as a main component, including both elements of Ti and Ga, and having a specific composition. It is disclosed that it is possible.

しかしながら、特許文献1の添加元素組成の制御、特許文献2の添加元素組成、焼結体中の構成相、焼結密度、体積抵抗率、平均結晶粒径の制御、特許文献3の添加元素組成、焼結体中の構成相とその粒径、空孔の粒径制御だけではスパッタリング中の異常放電現象の発生を完全に避けることができず、その際に飛散するパーティクルによる歩留まり低下が生じ、そのために生産性の低下は免れないという問題があり、より一層の異常放電現象の抑制が求められている。また、特許文献4に開示されているTi及びGaの両元素を含有する特定組成の酸化亜鉛ターゲットから形成される膜の耐環境性(耐久性)は一層改善されることが望まれている。   However, control of additive element composition of Patent Document 1, additive element composition of Patent Document 2, constituent phase in sintered body, sintering density, volume resistivity, control of average crystal grain size, additive element composition of Patent Document 3 In addition, the occurrence of abnormal discharge phenomenon during sputtering cannot be completely avoided by simply controlling the constituent phases in the sintered body and its particle size and pore size, resulting in a decrease in yield due to scattered particles. For this reason, there is a problem that a reduction in productivity is unavoidable, and further suppression of abnormal discharge phenomenon is required. Further, it is desired that the environmental resistance (durability) of a film formed from a zinc oxide target having a specific composition containing both elements of Ti and Ga disclosed in Patent Document 4 is further improved.

一方、このような元素を含有する薄膜として、特許文献5にはアルミニウムとチタンを含有する酸化亜鉛系透明導電性膜が開示されている。しかしながら、DCマグネトロンスパッタリング法を用いたチップオン成膜法によるものであり、薄膜を構成する元素の一部をチップ状にして、ターゲット上に設置してスパッタリングを行うため、薄膜の均質性に劣る等の欠点が生じていた。   On the other hand, as a thin film containing such an element, Patent Document 5 discloses a zinc oxide-based transparent conductive film containing aluminum and titanium. However, it is based on the chip-on film formation method using the DC magnetron sputtering method, and a part of the elements constituting the thin film is made into a chip shape and placed on the target for sputtering, so the thin film is inferior in homogeneity. Etc. have occurred.

さらに、赤外領域の光透過率を向上させるために、酸化アルミニウムの添加量を低減させた酸化亜鉛膜や、酸化アルミニウムを添加材として含まない酸化亜鉛膜は、赤外領域の光透過率に非常に優れることが知られているが、耐久性が悪いものであった。   Furthermore, in order to improve the light transmittance in the infrared region, a zinc oxide film in which the amount of aluminum oxide added is reduced or a zinc oxide film that does not contain aluminum oxide as an additive increases the light transmittance in the infrared region. Although it is known to be very excellent, the durability was poor.

特開平11−236219号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-236219 特開平11−322332号公報JP-A-11-322332 特開2008−063214号公報JP 2008-063214 A 特許第4295811号公報Japanese Patent No. 429581 特開平9−045140号公報Japanese Patent Laid-Open No. 9-045140

本発明は、異常放電現象の発生を十分に抑制することが可能なスパッタリングターゲット、及びそのようなスパッタリングターゲット用いた膜の製造方法を提供することを目的とする。また、そのようなスパッタリングターゲットとして使用することが可能な複合酸化物焼結体を提供することを目的とする。   An object of this invention is to provide the sputtering target which can fully suppress generation | occurrence | production of an abnormal discharge phenomenon, and the manufacturing method of the film | membrane using such a sputtering target. Moreover, it aims at providing the complex oxide sintered compact which can be used as such a sputtering target.

このような背景に鑑み、本発明者らは鋭意検討を重ねた結果、酸化物透明導電膜の成膜方法として、大面積に均一な膜厚で成膜可能である点でスパッタリングターゲットを用いたスパッタリング法において、特定の組成、構造を有する複合酸化物焼結体をスパッタリングターゲットとして用いることで、スパッタリングによる成膜中の異常放電現象の発生を制御してパーティクルによる歩留まり低下を抑制し、赤外領域の光透過率と耐久性に優れた膜を得ることが可能である複合酸化物焼結体、スパッタリングターゲット、及びそれを用いて得られた酸化物透明導電膜を得るに至り、本発明を完成するに至った。   In view of such a background, as a result of intensive studies, the present inventors have used a sputtering target as a method for forming a transparent oxide conductive film in that a film can be formed with a uniform film thickness over a large area. In the sputtering method, by using a complex oxide sintered body having a specific composition and structure as a sputtering target, the generation of abnormal discharge phenomenon during film formation by sputtering is controlled to suppress the decrease in yield due to particles. A composite oxide sintered body capable of obtaining a film having excellent light transmittance and durability in a region, a sputtering target, and an oxide transparent conductive film obtained by using the same were obtained. It came to be completed.

すなわち本発明は、主として亜鉛、元素M(Mはアルミニウム及び/またはガリウム)、チタン及び酸素から構成される複合酸化物焼結体において、当該焼結体を構成する元素の原子比が、
(M+Ti)/(Zn+M+Ti)=0.004〜0.06
M/(Zn+M+Ti)=0.002〜0.058
Ti/(Zn+M+Ti)=0.002〜0.058
であり、当該焼結体が
・主として酸化亜鉛を含有し平均粒径が20μm以下の六方晶系ウルツ型構造を有する粒子、及び
・元素Mおよびチタンを含有し平均粒径が5μm以下のZnTiO型類似構造及び/またはZnTi型類似構造を有する粒子、
からなることを特徴とする、複合酸化物焼結体である。
That is, the present invention is a composite oxide sintered body mainly composed of zinc, element M (M is aluminum and / or gallium), titanium and oxygen, and the atomic ratio of the elements constituting the sintered body is:
(M + Ti) / (Zn + M + Ti) = 0.004 to 0.06
M / (Zn + M + Ti) = 0.002 to 0.058
Ti / (Zn + M + Ti) = 0.002 to 0.058
The sintered body mainly contains zinc oxide and has a hexagonal wurtzite structure having an average particle diameter of 20 μm or less, and ZnTiO 3 containing element M and titanium and having an average particle diameter of 5 μm or less Particles having a type-like structure and / or a Zn 2 Ti 3 O 8 type-like structure,
A composite oxide sintered body characterized by comprising:

また本発明は、上述の複合酸化物焼結体からなることを特徴とする、スパッタリングターゲットである。   Moreover, this invention consists of the above-mentioned complex oxide sintered compact, It is a sputtering target characterized by the above-mentioned.

さらに本発明は、上述のスパッタリングターゲットを用いることを特徴とする、酸化物透明導電膜の製造方法である。   Furthermore, this invention is a manufacturing method of an oxide transparent conductive film characterized by using the above-mentioned sputtering target.

また本発明は、主として亜鉛、元素M(Mはアルミニウム及び/またはガリウム)、チタン及び酸素から構成される酸化物透明導電膜において、当該膜を構成する元素の原子比が、
(M+Ti)/(Zn+M+Ti)=0.004〜0.06
M/(Zn+M+Ti)=0.002〜0.058
Ti/(Zn+M+Ti)=0.002〜0.058
であり、Cuを線源とするX線回折パターンの2Θ=30〜40°の範囲内に検出される回折ピークが、六方晶系ウルツ型構造に帰属される(100)面、(002)面、および(101)面の少なくとも1つの面の回折ピークであることを特徴とする、酸化物透明導電膜
である。以下、本発明を詳細に説明する。
Further, in the present invention, an oxide transparent conductive film mainly composed of zinc, element M (M is aluminum and / or gallium), titanium, and oxygen has an atomic ratio of the elements constituting the film,
(M + Ti) / (Zn + M + Ti) = 0.004 to 0.06
M / (Zn + M + Ti) = 0.002 to 0.058
Ti / (Zn + M + Ti) = 0.002 to 0.058
And a diffraction peak detected in the range of 2Θ = 30-40 ° of an X-ray diffraction pattern using Cu as a radiation source is attributed to a hexagonal wurtzite structure (100) plane, (002) plane And a diffraction peak of at least one of the (101) planes, the oxide transparent conductive film. Hereinafter, the present invention will be described in detail.

(複合酸化物焼結体)
本発明の複合酸化物焼結体の元素の原子比は上述の通りであるが、この範囲とすることにより、スパッタリング中の異常放電を低減することが可能となる。特に(M+Ti)/(Zn+M+Ti)は好ましくは0.005〜0.055であり、更に好ましくは0.01〜0.05である。またM/(Zn+M+Ti)は好ましくは0.003〜0.04である。さらにTi/(Zn+M+Ti)は好ましくは0.003〜0.04である。
(Composite oxide sintered body)
The atomic ratio of the elements of the composite oxide sintered body of the present invention is as described above, but by setting it within this range, abnormal discharge during sputtering can be reduced. In particular, (M + Ti) / (Zn + M + Ti) is preferably 0.005 to 0.055, and more preferably 0.01 to 0.05. M / (Zn + M + Ti) is preferably 0.003 to 0.04. Further, Ti / (Zn + M + Ti) is preferably 0.003 to 0.04.

なお、本発明においては、不可避的な微量の不純物の混入は問わない。   In the present invention, inevitable mixing of trace amounts of impurities does not matter.

また本発明の複合酸化物焼結体を構成する、主として酸化亜鉛を含有し六方晶系ウルツ型構造を有する粒子の平均粒径を20μm以下とすることにより、スパッタリング中の異常放電を低減することが可能となるとともに、スパッタリング中のターゲットの破損等を抑制することが可能となる。平均粒径は、好ましくは10μm以下である。また下限は、通常0.001μmである。平均粒径が0.001μm未満の複合酸化物焼結体を得るためには、例えば、1次粒径の平均値が0.001μm未満の原料粉末を用いることになる。このような原料粉末を用いた場合、成形が非常に困難となり、製造効率が低下する傾向にある。ここで、主として酸化亜鉛を含有し六方晶系ウルツ型構造を有する粒子とは、X線回折試験で酸化亜鉛の六方晶系ウルツ型構造に帰属される回折パターンを示す物質である。   In addition, the abnormal discharge during sputtering can be reduced by setting the average particle size of the particles that mainly comprise zinc oxide and have a hexagonal wurtzite structure constituting the composite oxide sintered body of the present invention to 20 μm or less. It becomes possible to suppress damage to the target during sputtering. The average particle size is preferably 10 μm or less. The lower limit is usually 0.001 μm. In order to obtain a composite oxide sintered body having an average particle size of less than 0.001 μm, for example, a raw material powder having an average primary particle size of less than 0.001 μm is used. When such a raw material powder is used, it becomes very difficult to mold, and the production efficiency tends to decrease. Here, the particle mainly containing zinc oxide and having a hexagonal wurtzite structure is a substance showing a diffraction pattern attributed to the hexagonal wurtzite structure of zinc oxide in an X-ray diffraction test.

一方、元素Mおよびチタンを含有しZnTiO型類似構造及び/またはZnTi型類似構造を有する粒子の平均粒径は5μm以下である。これにより、スパッタリング中の異常放電を抑制することが可能となる。平均粒径が3μm以下である場合は、スパッタリング中の異常放電が一層抑制されるので、更に好ましい。また下限は、通常0.001μmである。平均粒径が0.001μm未満の複合酸化物焼結体を得るためには、例えば、1次粒径の平均値が0.001μm未満の原料粉末を用いることになる。このような原料粉末を用いた場合、成形が非常に困難となり、製造効率が低下する傾向にある。
ここで、元素M及びチタンを含有しZnTiO型類似構造及び/またはZnTi型類似構造を有する粒子とは、X線回折試験でZnTiO型類似構造及び/またはZnTi型類似構造に帰属される回折パターンを示す物質である。
On the other hand, the average particle size of the particles containing the element M and titanium and having a ZnTiO 3 type-like structure and / or Zn 2 Ti 3 O 8 type-like structure is 5 μm or less. Thereby, it becomes possible to suppress abnormal discharge during sputtering. When the average particle size is 3 μm or less, abnormal discharge during sputtering is further suppressed, which is more preferable. The lower limit is usually 0.001 μm. In order to obtain a composite oxide sintered body having an average particle size of less than 0.001 μm, for example, a raw material powder having an average primary particle size of less than 0.001 μm is used. When such a raw material powder is used, it becomes very difficult to mold, and the production efficiency tends to decrease.
Here, the particles containing the element M and titanium and having a ZnTiO 3 type-like structure and / or a Zn 2 Ti 3 O 8 type-like structure are ZnTiO 3 type-like structures and / or Zn 2 Ti 3 in an X-ray diffraction test. It is a substance showing a diffraction pattern attributed to an O 8 type similar structure.

なお、本発明における複合酸化物中の粒子の平均粒径の測定方法は以下のように行う。すなわち、本発明の複合酸化物焼結体を適当な大きさに切断した後、観察面を表面研磨し、次に希酢酸溶液でケミカルエッチングを行い、粒界を明確化する。この試料をX線マイクロアナライザー(EPMA)、走査電子顕微鏡/エネルギー分散型X線分析(SEM/EDS)、X線回折(XRD)等を用いて、焼結体の研磨面の観察写真を撮るとともに各粒子の組成を確認する。六方晶系ウルツ型構造を有する粒子並びにZnTiO型類似構造及び/またはZnTi型類似構造を有する粒子の平均粒径は、いずれも観察写真の当該粒子500個以上の長径を求め、その算術平均を平均粒径とした。 In addition, the measuring method of the average particle diameter of the particle | grains in complex oxide in this invention is performed as follows. That is, after cutting the composite oxide sintered body of the present invention into an appropriate size, the observation surface is polished, and then chemical etching is performed with a dilute acetic acid solution to clarify the grain boundaries. While taking this sample using an X-ray microanalyzer (EPMA), scanning electron microscope / energy dispersive X-ray analysis (SEM / EDS), X-ray diffraction (XRD), etc., an observation photograph of the polished surface of the sintered body is taken. Check the composition of each particle. The average particle diameters of the particles having a hexagonal wurtzite structure and the ZnTiO 3 type similar structure and / or the Zn 2 Ti 3 O 8 type similar structure are all required to obtain a long diameter of 500 or more of the particles in the observed photograph. The arithmetic average was taken as the average particle size.

元素M及びチタンを含有するZnTiO型類似構造及び/またはZnTi型類似構造を有する粒子において、ZnTiO型類似構造を有する粒子とZnTi型類似構造を有する粒子の割合は特に限定されるものではないが、少なくともZnTiO型類似構造を有する粒子が存在することが好ましい。これにより、スパッタリング中の異常放電を一層抑制することが可能となる。またZnTiO型類似構造を有する粒子とZnTi型類似構造を有する粒子のメインピーク(311)面のX線の回折強度をそれぞれA、Aとしたときに、
/(A+A)=0.05〜1
であることが、より一層好ましい。これにより、スパッタリング中の異常放電をさらに抑制することが可能となる。
Particles having ZnTiO 3 type similar structure and / or Zn 2 Ti 3 O 8 type similar structure containing element M and titanium, particles having ZnTiO 3 type similar structure and particles having Zn 2 Ti 3 O 8 type similar structure Although the ratio of is not particularly limited, it is preferable that particles having at least a ZnTiO 3 type similar structure exist. Thereby, it is possible to further suppress abnormal discharge during sputtering. Further, when the X-ray diffraction intensities of the main peak (311) plane of the particles having a ZnTiO 3 type-like structure and the particles having a Zn 2 Ti 3 O 8 type-like structure are respectively A x and A y ,
A x / (A x + A y) = 0.05~1
Is even more preferable. Thereby, it is possible to further suppress abnormal discharge during sputtering.

ここで、ZnTiO型類似構造を有する粒子とZnTi型類似構造を有する粒子の存在は以下のように確認することができる。すなわち、ZnTiO型類似構造を有する粒子とは、Cuを線源とするXRDの2Θ=30〜40°の範囲内に検出される回折ピークが、ICDD(International Centre for Diffraction Data)のPDF(Powder Diffraction File)#00−039−0190(RDB)のZnTiOのピークパターンまたはそれに類似したピークパターン(シフトしたピークパターン)の(210)面、(211)面、(220)面、(300)面、(310)面、(311)面、および(320)面に指数付けできるものである。一方、ZnTi型類似構造を有する粒子とは、ICDDのPDF#00−038−0500のZnTiのピークパターンまたはそれに類似したピークパターン(シフトしたピークパターン)の(220)面、(311)面、および(222)面に指数付けできるものである。 Here, the presence of particles having a ZnTiO 3 type-like structure and particles having a Zn 2 Ti 3 O 8 type-like structure can be confirmed as follows. That is, a particle having a ZnTiO 3 type similar structure is a diffraction peak detected in the range of 2Θ = 30-40 ° of XRD using Cu as a radiation source, PDF (Powder of International Center for Diffraction Data). (Diffraction File) # 00-039-0190 (RDB) ZnTiO 3 peak pattern or similar peak pattern (shifted peak pattern) (210) plane, (211) plane, (220) plane, (300) plane , (310) plane, (311) plane, and (320) plane can be indexed. On the other hand, a particle having a Zn 2 Ti 3 O 8 type similar structure is a peak pattern of Zn 2 Ti 3 O 8 of PDF # 00-038-0500 of ICDD or a peak pattern similar to it (shifted peak pattern) ( 220) plane, (311) plane, and (222) plane can be indexed.

また、ZnTiO型類似構造のメインピーク(311)面とZnTi型類似構造のメインピーク(311)面は非常に近い角度で回折され個別に確認することが難しいため、個別に確認しやすいZnTiO型類似構造の(210)面のピークとそのICDDでの相対強度を利用して、AとAは次のようにして求められる。すなわち、ZnTiO型類似構造を有する粒子とZnTi型類似構造を有する粒子のメインピーク(311)面の回折強度の合計をI(x+y)、ZnTiO型類似構造の(210)面の回折強度をIx(210)とすると、下式により算出することができる。
=Ix(210)×(100/45)
=I(x+y)−A
なおZnTi型類似構造を有する粒子には、類似した構造のZnTiO型類似構造を有する粒子が含有されていても良い。
Also, since the main peak (311) plane of the ZnTiO 3 type similar structure and the main peak (311) plane of the Zn 2 Ti 3 O 8 type similar structure are diffracted at very close angles and are difficult to confirm individually, Using the peak of the (210) plane of a ZnTiO 3 type similar structure that is easy to confirm and its relative intensity in ICDD, A x and A y are determined as follows. That is, the sum of the diffraction intensities of the main peak (311) planes of the particles having a ZnTiO 3 type-like structure and the particles having a Zn 2 Ti 3 O 8 type-like structure is I (x + y) , and the ZnTiO 3 type-like structure (210) If the diffraction intensity of the surface is I x (210) , it can be calculated by the following equation.
A x = I x (210) × (100/45)
A y = I (x + y ) -A x
The particles having a Zn 2 Ti 3 O 8 type similar structure may contain particles having a similar structure with a Zn 2 TiO 4 type.

本発明の複合酸化物焼結体には、元素Mの酸化物粒子および酸化チタン粒子が存在しないものが好ましい。これにより、スパッタリング中の異常放電を一層抑制することが可能となる。   The composite oxide sintered body of the present invention preferably has no element M oxide particles and no titanium oxide particles. Thereby, it is possible to further suppress abnormal discharge during sputtering.

ここで、元素Mの酸化物とは酸化アルミニウム及び/または酸化ガリウムをいう。また元素Mの酸化物粒子や酸化チタン粒子を含まないとは、XRDで元素Mの酸化物粒子や酸化チタン粒子に帰属される回折パターンが確認されないことをいう。   Here, the oxide of the element M refers to aluminum oxide and / or gallium oxide. Moreover, the fact that the oxide particles and titanium oxide particles of the element M are not included means that a diffraction pattern attributed to the oxide particles and titanium oxide particles of the element M is not confirmed by XRD.

元素Mはアルミニウム及び/又はガリウムであるが、少なくとも本発明の焼結体中にアルミニウムが存在することが好ましい。この理由は、アルミニウムは取扱性が良好でかつ原料が安価であり、生産性に問題がなく、またその焼結体をターゲットとして用いたときに得られる膜の赤外領域の光透過率や耐久性を一層向上させることが可能となるからである。   The element M is aluminum and / or gallium, but it is preferable that aluminum is present at least in the sintered body of the present invention. The reason for this is that aluminum has good handleability and inexpensive raw materials, has no problem in productivity, and has a light transmittance and durability in the infrared region of the film obtained when the sintered body is used as a target. This is because the performance can be further improved.

特に、アルミニウムとガリウムの原子比は、
Al/(Al+Ga)=0.005〜1
であることがより好ましい。これにより、その焼結体をターゲットとして用いたときに得られる膜の赤外領域の光透過率や耐久性をより一層向上させることが可能となる。
In particular, the atomic ratio of aluminum to gallium is
Al / (Al + Ga) = 0.005-1
It is more preferable that Thereby, it becomes possible to further improve the light transmittance and durability of the film obtained when the sintered body is used as a target.

本発明の複合酸化物焼結体の相対密度は80%以上であることが好ましい。このような相対密度とすることにより、その焼結体をターゲットとして用いたときに得られる膜は赤外領域で高い光透過性を示し、かつ耐久性に優れた酸化物透明導電膜を得ることができ、またスパッタリング中の異常放電現象を抑制し、かつスパッタリング中にターゲットの破損等を生じずに安定した成膜が可能となる。   The relative density of the composite oxide sintered body of the present invention is preferably 80% or more. By using such a relative density, a film obtained when the sintered body is used as a target exhibits a high light transmittance in the infrared region, and an oxide transparent conductive film excellent in durability is obtained. In addition, the abnormal discharge phenomenon during sputtering can be suppressed, and stable film formation can be achieved without causing damage to the target during sputtering.

なお本発明の複合酸化物焼結体の相対密度は、以下のように算出されるものである。すなわち、複合酸化物焼結体中のZn、Al、Ga及びTiを、それぞれ、ZnO、Al、Ga及びTiOとして換算して重量比率を求める。その重量比率を、それぞれa(%)、b(%)、c(%)及びd(%)とする。次に、それぞれの真密度ZnO:5.68g/cm、Al:3.99g/cm、Ga:5.88g/cm、TiO:4.2g/cmを用いて、理論密度A(g/cm)を以下のように算出する。
A=(a+b+c+d)/((a/5.68)+(b/3.99)+(c/5.88)+(d/4.2))
複合酸化物焼結体の焼結密度B(g/cm)は、JIS−R1634−1998に準拠してアルキメデス法で測定する。
The relative density of the composite oxide sintered body of the present invention is calculated as follows. That is, Zn, Al, Ga, and Ti in the composite oxide sintered body are converted into ZnO, Al 2 O 3 , Ga 2 O 3, and TiO 2 , respectively, and the weight ratio is obtained. The weight ratios are a (%), b (%), c (%), and d (%), respectively. Next, each of the true density ZnO: 5.68g / cm 3, Al 2 O 3: 3.99g / cm 3, Ga 2 O 3: 5.88g / cm 3, TiO 2: a 4.2 g / cm 3 The theoretical density A (g / cm 3 ) is calculated as follows.
A = (a + b + c + d) / ((a / 5.68) + (b / 3.99) + (c / 5.88) + (d / 4.2))
The sintered density B (g / cm 3 ) of the composite oxide sintered body is measured by Archimedes method in accordance with JIS-R1634-1998.

相対密度(%)は、算術的に求めた理論密度A(g/cm)に対する焼結密度B(g/cm)の相対値として、下式により求める。
相対密度(%)=(B/A)×100
次に、本発明の複合酸化物焼結体の製造方法について説明する。本発明の複合酸化物焼結体の製造方法は、(1)亜鉛化合物の粉末とそれ以外の化合物粉末を所定の原子比となるように混合して成形用粉末を調整する工程、(2)当該成形用の粉末を成形して成形体を作製する工程、(3)当該成形体を焼成して焼結体を作製する工程、とを含む。
The relative density (%) is obtained by the following equation as a relative value of the sintered density B (g / cm 3 ) with respect to the theoretical density A (g / cm 3 ) obtained mathematically.
Relative density (%) = (B / A) × 100
Next, a method for producing the composite oxide sintered body of the present invention will be described. The method for producing a composite oxide sintered body according to the present invention includes (1) a step of adjusting a molding powder by mixing a zinc compound powder and other compound powder so as to have a predetermined atomic ratio, (2) A step of forming the molding powder to produce a molded body, and (3) a step of firing the molded body to produce a sintered body.

(1)粉末調整工程
各元素の原料粉末は特に限定されるものではなく、例えば、金属酸化物粉末、金属水酸化物粉末、塩化物、硝酸塩、炭酸塩等の金属塩粉末、金属アルコキシド等を用いることが可能であるが、取扱性を考慮すると金属酸化物粉末が好ましい。なお、本発明においては、金属酸化物粉末以外を用いた場合に、粉末をあらかじめ大気中等の酸化性雰囲気で加熱処理等を施して金属酸化物粉末として用いても同様の効果を奏するが、加熱処理等の操作が工程に含まれ煩雑となるため、原料粉末として金属酸化物粉末を用いることが好ましい。
(1) Powder adjustment process The raw material powder of each element is not particularly limited. For example, metal oxide powder, metal hydroxide powder, metal salt powder such as chloride, nitrate, carbonate, metal alkoxide, etc. Although it is possible to use, metal oxide powder is preferable in consideration of handling properties. In the present invention, when a powder other than the metal oxide powder is used, the same effect can be obtained even if the powder is subjected to a heat treatment in an oxidizing atmosphere such as the air in advance and used as the metal oxide powder. Since operations such as treatment are involved in the process and become complicated, it is preferable to use a metal oxide powder as the raw material powder.

以下、原料粉末に金属酸化物粉末を用いた場合を中心に説明する。原料粉末の金属酸化物粉末の粒径は、微細である方が混合状態の均質性、焼結性に優れる。そのため通常は1次粒子径として10μm以下の粉末が好ましく用いられ、特に1μm以下の粉末が好ましく用いられる。亜鉛以外の他の元素の粉末は、酸化亜鉛粉末の1次粒子径よりも小さい1次粒子径を有する酸化物粉末を用いることが好ましい。酸化亜鉛粉末の1次粒子径の方が小さいまたは同等であると、混合状態の均質性が劣る恐れがある。   Hereinafter, the case where metal oxide powder is used as the raw material powder will be mainly described. The finer the particle size of the metal oxide powder of the raw material powder, the better the homogeneity and sinterability of the mixed state. Therefore, normally, a powder having a primary particle diameter of 10 μm or less is preferably used, and a powder having a particle diameter of 1 μm or less is particularly preferably used. As the powder of elements other than zinc, it is preferable to use an oxide powder having a primary particle size smaller than the primary particle size of the zinc oxide powder. If the primary particle diameter of the zinc oxide powder is smaller or equivalent, the homogeneity of the mixed state may be inferior.

また平均粒径については、酸化亜鉛粉末の平均粒径が亜鉛以外の他の金属酸化物粉末の平均粒径よりも大きいことが好ましい。これにより、原料粉末を均質に混合することができ、微細な平均粒径を有する粒子からなる本発明の複合酸化物焼結体を得ることができる。   Regarding the average particle size, it is preferable that the average particle size of the zinc oxide powder is larger than the average particle size of the metal oxide powder other than zinc. Thereby, raw material powder can be mixed homogeneously and the complex oxide sintered compact of this invention which consists of particle | grains which have a fine average particle diameter can be obtained.

さらに、酸化亜鉛粉末と亜鉛以外の金属酸化物粉末のBET比表面積は、取扱性を考慮すると3〜20m/gであることが好ましく、これにより本発明の複合酸化物焼結体を得ることが容易となる。BET値が3m/gよりも小さい粉末の場合は、粉砕処理を行ってBET値が3〜20m/gの粉末としてから用いることが好ましい。またBET値が20m/gよりも大きい粉末を使用することも可能であるが、粉末が嵩高くなるため、取り扱い性を改善するためにあらかじめ粉末の圧密処理等を行うことが好ましい。 Further, the BET specific surface area of the zinc oxide powder and the metal oxide powder other than zinc is preferably 3 to 20 m 2 / g in view of handling properties, thereby obtaining the composite oxide sintered body of the present invention. Becomes easy. If BET value is less powder than 3m 2 / g, BET value by performing the pulverization treatment is preferably used after a powder of 3 to 20 m 2 / g. It is also possible to use a powder having a BET value larger than 20 m 2 / g. However, since the powder becomes bulky, it is preferable to perform a powder compaction process or the like in advance in order to improve handleability.

また、酸化亜鉛粉末及び亜鉛以外の金属酸化物粉末(即ちアルミニウム、ガリウム、チタンの各酸化物粉末)のBET比表面積から求められる比表面積径をそれぞれDbz、Dba、Dbg、Dbtとし、それぞれの粉末の平均粒径をDsz、Dsa、Dsg、DstとしたときのDsz/Dbz、Dsa/Dba、Dsg/Dbg、Dst/Dbtの値がそれぞれ1以上50未満であることが好ましい。このような粉末特性であることにより、本発明の複合酸化物焼結体を好適に得ることができる。ここで比表面積径は、各粉末の1次粒子を球形と仮定し、下式により求めることができる。式中、SはBET比表面積(単位はm/g)を示す。
bz=6/(S×5.68)
ba=6/(S×3.99)
bg=6/(S×5.88)
bt=6/(S×4.2)
なおそれぞれの粉末の平均粒径は、COULTER LS130(COULTER ELECTRONICS社製)を用い、蒸留水中、液体モジュールで測定した。測定値は体積基準である。
The specific surface area diameters determined from the BET specific surface areas of the zinc oxide powder and metal oxide powders other than zinc (that is, oxide powders of aluminum, gallium, and titanium) are D bz , D ba , D bg , and D bt , respectively. The values of D sz / D bz , D sa / D ba , D sg / D bg , and D st / D bt when the average particle diameter of each powder is D sz , D sa , D sg , D st It is preferable that each is 1 or more and less than 50. Due to such powder characteristics, the composite oxide sintered body of the present invention can be suitably obtained. Here, the specific surface area diameter can be obtained by the following equation assuming that the primary particles of each powder are spherical. In the formula, S represents a BET specific surface area (unit: m 2 / g).
D bz = 6 / (S × 5.68)
D ba = 6 / (S × 3.99)
D bg = 6 / (S × 5.88)
D bt = 6 / (S × 4.2)
In addition, the average particle diameter of each powder was measured with a liquid module in distilled water using COULTER LS130 (manufactured by COULTER ELECTRONICS). Measurements are volume based.

これらの粉末の混合方法は特に限定されるものではないが、ジルコニア、アルミナ、ナイロン樹脂等のボールやビーズを用いた乾式、湿式のメディア撹拌型ミルやメディアレスの容器回転式混合、機械撹拌式混合等の混合方法が例示される。具体的には、ボールミル、ビーズミル、アトライタ、振動ミル、遊星ミル、ジェットミル、V型混合機、パドル式混合機、二軸遊星撹拌式混合機等が挙げられる。   The mixing method of these powders is not particularly limited, but dry, wet media agitation type mills using media such as zirconia, alumina, nylon resin, and balls and beads, medialess container rotary mixing, mechanical agitation types Examples of the mixing method include mixing. Specific examples include a ball mill, a bead mill, an attritor, a vibration mill, a planetary mill, a jet mill, a V-type mixer, a paddle mixer, and a twin-shaft planetary agitation mixer.

また、粉末の混合と同時に粉砕が行われるが、粉砕後の粉末粒径は微細であるほど好ましく、特に湿式法で行うと混合の均質性、高分散化、微細化が簡便に、かつ好適に行えるのでより一層好ましい。このとき、ボールミルやビーズミル、アトライタ、振動ミル、遊星ミル、ジェットミル等を湿式法で行った場合には、粉砕後のスラリーを乾燥する必要がある。この乾燥方法は特に限定されるものではないが、例えば、濾過乾燥、流動層乾燥、噴霧乾燥等が例示できる。   In addition, the pulverization is performed simultaneously with the mixing of the powder. The finer the particle size of the powder after the pulverization is, the more preferable, especially when the wet method is used. Since it can do, it is much more preferable. At this time, when a ball mill, a bead mill, an attritor, a vibration mill, a planetary mill, a jet mill or the like is performed by a wet method, the pulverized slurry needs to be dried. This drying method is not particularly limited, and examples thereof include filtration drying, fluidized bed drying, and spray drying.

なお、酸化物以外の粉末を混合する場合は、混合後に500〜1200℃で仮焼し、得られた仮焼粉末を粉砕して用いることが好ましい。これにより、次の成形工程で成形、焼成した場合の割れ、欠け等の破損を一層抑制することができる。   In addition, when mixing powder other than an oxide, it is preferable to calcine at 500-1200 degreeC after mixing, and to grind and use the obtained calcined powder. Thereby, breakage, such as a crack at the time of shaping | molding and baking at the next shaping | molding process, a chip | tip, can be suppressed further.

各原料粉末の純度は、通常99%以上、好ましくは99.9%以上、より好ましくは99.99%以上である。純度が低いと、不純物により、本発明の複合酸化物焼結体を用いたスパッタリングターゲットで形成された透明導電膜の特性に悪影響が出る恐れあるからである。   The purity of each raw material powder is usually 99% or higher, preferably 99.9% or higher, more preferably 99.99% or higher. This is because if the purity is low, impurities may adversely affect the characteristics of the transparent conductive film formed by the sputtering target using the composite oxide sintered body of the present invention.

これらの原料の配合は、得られる複合酸化物焼結体を構成する元素の原子比に反映されるため、亜鉛、元素M、チタンの原子比が、
(M+Ti)/(Zn+M+Ti)=0.004〜0.06
M/(Zn+M+Ti)=0.002〜0.058
Ti/(Zn+M+Ti)=0.002〜0.058
となるように原料を混合する。
Since the blending of these raw materials is reflected in the atomic ratio of the elements constituting the obtained composite oxide sintered body, the atomic ratio of zinc, element M, and titanium is
(M + Ti) / (Zn + M + Ti) = 0.004 to 0.06
M / (Zn + M + Ti) = 0.002 to 0.058
Ti / (Zn + M + Ti) = 0.002 to 0.058
The raw materials are mixed so that

このようにして得られた混合粉末(仮焼した場合には仮焼した混合粉末)は成形前に造粒することが好ましい。これにより、成形時の流動性を高めることが可能となり、生産性に優れる。造粒方法は、特に限定されるものではないが、噴霧乾燥造粒、転動造粒等を例示することができ、通常、平均粒径が数μm〜1000μmの造粒粉末として使用される。   The mixed powder thus obtained (or calcined mixed powder if calcined) is preferably granulated before molding. Thereby, it becomes possible to improve the fluidity | liquidity at the time of shaping | molding, and it is excellent in productivity. Although the granulation method is not particularly limited, spray drying granulation, tumbling granulation and the like can be exemplified, and it is usually used as a granulated powder having an average particle size of several μm to 1000 μm.

(2)成形工程
成形方法は、金属酸化物の混合粉末(仮焼した場合には仮焼した混合粉末)を目的とした形状に成形できれば特に限定されるものではない。プレス成形法、鋳込成形法、射出成形法等が例示できる。成形圧力はクラック等の発生がなく、取り扱いが可能な成形体が得られれば特に限定されるものではないが、比較的高い成形圧力で、例えばプレス成形の場合、500kg/cm〜3.0ton/cmで成形すると、本発明の複合酸化物焼結体において、元素Mの酸化物粒子や酸化チタン粒子が存在しないものが得られやすく、また相対密度80%以上のものが得られやすい。また成形密度は可能な限り高めた方が好ましい。そのために冷間静水圧(CIP)成形等の方法を用いることも可能である。なお、成形処理に際しては、ポリビニルアルコール、アクリル系ポリマー、メチルセルロース、ワックス類、オレイン酸等の成形助剤を用いても良い。
(2) Molding step The molding method is not particularly limited as long as the metal oxide mixed powder (or calcined mixed powder if calcined) can be molded into a target shape. Examples thereof include a press molding method, a cast molding method, and an injection molding method. The molding pressure is not particularly limited as long as a molded body that does not generate cracks and can be handled is obtained, but at a relatively high molding pressure, for example, in the case of press molding, 500 kg / cm 2 to 3.0 ton. When molded at / cm 2 , the composite oxide sintered body of the present invention is easily obtained without the element M oxide particles and titanium oxide particles, and with a relative density of 80% or more. Further, it is preferable to increase the molding density as much as possible. Therefore, it is also possible to use a method such as cold isostatic pressing (CIP) molding. In the molding treatment, molding aids such as polyvinyl alcohol, acrylic polymer, methyl cellulose, waxes, oleic acid and the like may be used.

(3)焼成工程
次に得られた成形体を600〜1500℃で焼成する。この温度範囲で焼成することにより、微細な平均粒径を有する粒子から成る複合酸化物焼結体を得ることが可能である。特に酸化亜鉛系複合酸化物特有の揮発消失が抑制され、かつ焼結密度を高められる点から、焼成温度は800〜1400℃の範囲がより好ましい。また焼成温度を800〜1400℃とすると、元素Mの酸化物粒子や酸化チタン粒子が存在しないものが得られやすく、また相対密度80%以上のものが得られやすい。
(3) Firing step Next, the obtained molded body is fired at 600 to 1500 ° C. By firing in this temperature range, it is possible to obtain a composite oxide sintered body composed of particles having a fine average particle diameter. In particular, the firing temperature is more preferably in the range of 800 to 1400 ° C. from the viewpoint that the volatilization disappearance unique to the zinc oxide-based composite oxide is suppressed and the sintered density can be increased. Further, when the firing temperature is 800 to 1400 ° C., it is easy to obtain those in which the oxide particles of element M and titanium oxide particles are not present, and it is easy to obtain those having a relative density of 80% or more.

また成形時に成形助剤を用いた場合には、加熱時の割れ等の破損を防止する観点から、焼成前に脱脂工程を付加することが好ましい。   When a molding aid is used during molding, it is preferable to add a degreasing step before firing from the viewpoint of preventing breakage such as cracks during heating.

本発明によれば、複合酸化物焼結体を構成する粒子の平均粒径を前記のように制御することにより、高い焼結密度が得られ、ターゲットとして用いたときにスパッタリング中の異常放電現象を著しく抑制することが可能である。   According to the present invention, by controlling the average particle size of the particles constituting the composite oxide sintered body as described above, a high sintered density can be obtained, and an abnormal discharge phenomenon during sputtering when used as a target. Can be remarkably suppressed.

焼成時間は特に限定されるものではなく、焼成温度との兼ね合いにもよるが、通常1〜48時間である。好ましくは3〜24時間である。これは、本発明の複合酸化物焼結体中の均質性を確保するためであり、24時間より長時間の保持でも均質性を確保することは可能であるが、生産性への影響を考慮すると24時間以下で十分である。さらに微細な平均粒径を有する粒子から成る複合酸化物焼結体を得るためには3〜10時間であることが特に好ましい。   The firing time is not particularly limited, but is usually 1 to 48 hours, although depending on the balance with the firing temperature. Preferably it is 3 to 24 hours. This is to ensure the homogeneity in the composite oxide sintered body of the present invention, and it is possible to ensure the homogeneity even if it is maintained for a longer time than 24 hours, but the influence on the productivity is considered. Then 24 hours or less is sufficient. Further, in order to obtain a composite oxide sintered body composed of particles having a fine average particle diameter, it is particularly preferably 3 to 10 hours.

昇温速度は特に限定されるものではないが、800℃以上の温度域では50℃/h以下であることがより好ましい。これは、本発明の複合酸化物焼結体中の均質性を確保するためである。   The rate of temperature increase is not particularly limited, but is more preferably 50 ° C./h or less in the temperature range of 800 ° C. or higher. This is to ensure homogeneity in the composite oxide sintered body of the present invention.

焼成雰囲気は特に限定されるものではないが、例えば、大気中、酸素中、不活性ガス雰囲気中等が適宜選択されるが、大気よりも低酸素濃度の雰囲気とすることがより好ましい。これは、本発明の複合酸化物焼結体中に酸素欠陥を導入しやすくなり、そのため、複合酸化物焼結体の抵抗率が低下して異常放電を一層低減することが可能となるためである。また、焼成時の圧力も特に限定されるものではなく、常圧以外に加圧、減圧状態での焼成も可能である。熱間静水圧(HIP)法での焼成も可能である。   Although the firing atmosphere is not particularly limited, for example, the atmosphere, oxygen, inert gas atmosphere, and the like are appropriately selected, but an atmosphere having a lower oxygen concentration than the atmosphere is more preferable. This is because oxygen defects are easily introduced into the composite oxide sintered body of the present invention, and therefore, the resistivity of the composite oxide sintered body is reduced and abnormal discharge can be further reduced. is there. Moreover, the pressure at the time of baking is not specifically limited, In addition to a normal pressure, baking in a pressurization and pressure reduction state is also possible. Firing by a hot isostatic pressure (HIP) method is also possible.

なお、(2)成形工程と(3)焼成工程を同時に行うこともできる。即ち、粉末調整工程で調整した粉末を成形用の型に充填して焼成するホットプレス法や、同粉末を高温で溶融、噴射して所定の形状とする方法等により作製することも可能である。   In addition, (2) shaping | molding process and (3) baking process can also be performed simultaneously. That is, it can be produced by a hot press method in which the powder adjusted in the powder adjustment step is filled in a mold and fired, or a method in which the powder is melted and sprayed at a high temperature to obtain a predetermined shape. .

(スパッタリングターゲット)
本発明のスパッタリングターゲットは、前記の複合酸化物焼結体からなることを特徴とする。このようなスパッタリングターゲットを用いたスパッタリングによって成膜された酸化物透明導電膜は、抵抗率が低く、可視光領域だけでなく赤外領域においても光透過性に優れ、さらに耐久性にも優れる。また、このようなスパッタリングターゲットは、成膜時の放電特性に優れ、異常放電が抑制され安定した成膜を可能とする。
(Sputtering target)
The sputtering target of the present invention is characterized by comprising the above complex oxide sintered body. An oxide transparent conductive film formed by sputtering using such a sputtering target has low resistivity, excellent light transmittance not only in the visible light region but also in the infrared region, and also excellent durability. Further, such a sputtering target has excellent discharge characteristics during film formation, and abnormal film formation is suppressed and stable film formation is possible.

本発明においては、複合酸化物焼結体をそのままスパッタリングターゲットとして用いても良く、複合酸化物焼結体を所定の形状に加工してスパッタリングターゲットとして用いても良い。   In the present invention, the composite oxide sintered body may be used as it is as a sputtering target, or the composite oxide sintered body may be processed into a predetermined shape and used as a sputtering target.

スパッタリングターゲットは、スパッタリング面の表面粗さが中心線平均粗さ(Ra)で3μm以下であることが好ましく、2μm以下であることがより好ましい。これにより、成膜時の異常放電の回数を一層抑制することが可能となり、安定した成膜を可能とする。中心線平均粗さは、複合酸化物焼結体のスパッタリング面を番手を変えた砥石等で機械加工する方法、サンドブラスト等で噴射加工する方法等により調整することが可能である。また中心線平均粗さは、例えば測定面を表面性状測定装置で評価することにより求めることができる。   In the sputtering target, the surface roughness of the sputtering surface is preferably 3 μm or less, more preferably 2 μm or less, in terms of centerline average roughness (Ra). As a result, the number of abnormal discharges during film formation can be further suppressed, and stable film formation is possible. The centerline average roughness can be adjusted by a method of machining the sputtering surface of the composite oxide sintered body with a grindstone or the like having a different count, a method of spraying with a sandblast, or the like. The center line average roughness can be determined by, for example, evaluating the measurement surface with a surface texture measuring device.

(酸化物透明導電膜)
本発明の酸化物透明導電膜は、例えば上記スパッタリングターゲットを用いたスパッタリングにより製造することができる。
(Oxide transparent conductive film)
The oxide transparent conductive film of the present invention can be produced, for example, by sputtering using the above sputtering target.

本発明の酸化物透明導電膜は、膜を構成する元素の原子比が前述のように特定の値を有するものであり、この範囲とすることにより、抵抗率が低く、可視光域だけでなく赤外領域においても光透過性に優れ、かつ耐久性に優れる膜となる。   The oxide transparent conductive film of the present invention is such that the atomic ratio of the elements constituting the film has a specific value as described above, and by setting this range, the resistivity is low, not only in the visible light range. Even in the infrared region, the film has excellent light transmittance and excellent durability.

特に、(M+Ti)/(Zn+M+Ti)は好ましくは0.005〜0.055であり、更に好ましくは0.01〜0.05である。またM/(Zn+M+Ti)は好ましくは0.003〜0.04である。更にTi/(Zn+M+Ti)は好ましくは0.003〜0.04である。   In particular, (M + Ti) / (Zn + M + Ti) is preferably 0.005 to 0.055, and more preferably 0.01 to 0.05. M / (Zn + M + Ti) is preferably 0.003 to 0.04. Further, Ti / (Zn + M + Ti) is preferably 0.003 to 0.04.

なお、本発明の酸化物透明導電膜において、不可避的な微量の不純物の混入は問わない。   In addition, in the oxide transparent conductive film of this invention, inevitable mixing of a trace amount of impurities does not ask | require.

また本発明の酸化物透明導電膜は、Cuを線源とするXRDの2Θ=30〜40°の範囲内に検出される回折ピークが、六方晶系ウルツ型構造に帰属される(100)面、(002)面、(101)面の少なくとも1つの面の回折ピークであり、これにより、抵抗率が低く、可視光域だけでなく赤外領域においても光透過性に優れ、かつ耐久性に優れる膜となる。   Further, in the transparent oxide conductive film of the present invention, the diffraction peak detected in the XRD range of 2Θ = 30-40 ° with Cu as the radiation source is attributed to the hexagonal wurtzite structure (100) plane. , A diffraction peak of at least one of the (002) plane and the (101) plane, which has a low resistivity, excellent light transmittance not only in the visible light region but also in the infrared region, and durability. Excellent film.

本発明の酸化物透明導電膜は、Cuを線源とするXRDの2Θ=30〜40°の範囲内に検出される回折ピークに元素Mの酸化物相および酸化チタン相の回折ピークが存在しないことが好ましい。このような膜は、本発明のターゲットを用いたスパッタリングにより得られる。このような膜とすることにより、抵抗率が低く、可視光域だけでなく赤外領域においても光透過性に優れ、かつ耐久性に優れる膜となる。   In the transparent oxide conductive film of the present invention, the diffraction peak of element M oxide phase and titanium oxide phase does not exist in the diffraction peak detected in the range of 2Θ = 30-40 ° of XRD using Cu as a radiation source. It is preferable. Such a film is obtained by sputtering using the target of the present invention. By setting it as such a film | membrane, it becomes a film | membrane which is low in resistivity, is excellent in light transmittance not only in the visible light region but also in the infrared region, and is excellent in durability.

本発明の酸化物透明導電膜は、Cuを線源とするXRDの2Θ=30〜40°の範囲内に検出される回折ピークにおいて、六方晶系ウルツ型構造に帰属される(100)面、(002)面、(101)面の回折ピークの積分強度をそれぞれI(100)、I(002)、I(101)としたときに、
(002)/(I(100)+I(002)+I(101))≧0.9
であることが一層好ましい。この範囲を下回ると、抵抗が増加し、耐久性が悪化することがあるので好ましくない。この範囲の上限は1で、X線的に(002)面の回折ピークのみが観察されていることを示している。このような膜は、膜を構成する元素の原子比を
(M+Ti)/(Zn+M+Ti)=0.005〜0.055
とすることにより得ることができ、具体的には、そのような元素の原子比を有する焼結体からなるターゲットを用いて、スパッタリングにより得ることができる。
The oxide transparent conductive film of the present invention has a (100) plane attributed to a hexagonal wurtzite structure at a diffraction peak detected in the range of 2Θ = 30-40 ° of XRD using Cu as a radiation source, When the integrated intensities of diffraction peaks on the (002) plane and (101) plane are I (100) , I (002) and I (101) , respectively.
I (002) / (I (100) + I (002) + I (101) ) ≧ 0.9
It is more preferable that Below this range, resistance increases and durability may deteriorate, which is not preferable. The upper limit of this range is 1, indicating that only the diffraction peak of the (002) plane is observed in X-ray. Such a film has an atomic ratio of elements constituting the film of (M + Ti) / (Zn + M + Ti) = 0.005 to 0.055.
Specifically, it can be obtained by sputtering using a target made of a sintered body having such an atomic ratio of elements.

なお、本発明の酸化物透明導電膜を製造する際のスパッタリング法としては、DCスパッタリング法、RFスパッタリング法、ACスパッタリング法、DCマグネトロンスパッタリング法、RFマグネトロンスパッタリング法、イオンビームスパッタリング法等を適宜選択することができ、これらの中、大面積に均一に、かつ高速成膜可能な点でDCマグネトロンスパッタリング法、RFマグネトロンスパッタリング法が好ましい。   As a sputtering method for producing the oxide transparent conductive film of the present invention, a DC sputtering method, an RF sputtering method, an AC sputtering method, a DC magnetron sputtering method, an RF magnetron sputtering method, an ion beam sputtering method, or the like is appropriately selected. Among these, the DC magnetron sputtering method and the RF magnetron sputtering method are preferable because they can be uniformly formed in a large area and can be formed at high speed.

スパッタリング時に用いられる基材の温度は特に限定されるものではないが、その基材の耐熱性に影響される。例えば、無アルカリガラスを基材とした場合は通常250℃以下、樹脂製のフィルムを基材とした場合は、通常150℃以下が好ましい。もちろん、石英、セラミックス、金属等の耐熱性に優れた基材を用いる場合には、それ以上の温度で成膜することも可能である。   Although the temperature of the base material used at the time of sputtering is not specifically limited, it is influenced by the heat resistance of the base material. For example, when alkali-free glass is used as a base material, it is usually preferably 250 ° C. or lower, and when a resin film is used as a base material, 150 ° C. or lower is usually preferable. Of course, when using a substrate having excellent heat resistance such as quartz, ceramics, metal, etc., it is possible to form a film at a temperature higher than that.

スパッタリング時の雰囲気ガスは、通常、不活性ガス、例えばアルゴンガスを用いる。必要に応じて、酸素ガス、窒素ガス、水素ガス等を用いてもよい。   As the atmospheric gas during sputtering, an inert gas, for example, an argon gas is usually used. If necessary, oxygen gas, nitrogen gas, hydrogen gas or the like may be used.

本発明の複合酸化物焼結体は、スパッタリングターゲットとして用いることができる。そして、そのターゲットを用いてスパッタリングすることにより、スパッタリング中の異常放電を抑止しながら、本発明の酸化物透明導電膜を製造することができる。本発明の酸化物透明導電膜は、可視光域ばかりでなく赤外領域の光透過性に優れ、かつ耐久性に優れる膜である。このため、例えば太陽電池に用いることによって、従来では不可能であった赤外領域の太陽光エネルギーを高い効率で利用することができるようになり、光電変換効率の高い太陽電池を提供することができる。なお、ここで言う太陽電池とは、単結晶シリコン、多結晶シリコン、アモルファスシリコンを用いたシリコン系太陽電池、CuInSe、Cu(In、Ga)Se、GaAs、CdTeなどの化合物系太陽電池、さらに色素増感型太陽電池等の酸化物透明導電膜を用いる太陽電池を例示できる。 The complex oxide sintered body of the present invention can be used as a sputtering target. And the oxide transparent conductive film of this invention can be manufactured, suppressing the abnormal discharge during sputtering by sputtering using the target. The transparent oxide conductive film of the present invention is a film that is excellent not only in the visible light region but also in the infrared region and has excellent durability. For this reason, for example, by using it for a solar cell, solar energy in the infrared region, which has been impossible in the past, can be used with high efficiency, and a solar cell with high photoelectric conversion efficiency can be provided. it can. The solar cell referred to here is a silicon solar cell using single crystal silicon, polycrystalline silicon, amorphous silicon, a compound solar cell such as CuInSe 2 , Cu (In, Ga) Se 2 , GaAs, CdTe, Furthermore, the solar cell using oxide transparent conductive films, such as a dye-sensitized solar cell, can be illustrated.

本発明を実施例と比較例により具体的に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。   The present invention will be specifically described with reference to examples and comparative examples, but the present invention is not limited thereto.

用いた原料粉末の物性は以下の通りである。
酸化亜鉛粉末:純度99.8%、BET比表面積4m/g、平均粒径Dsz2.4μm。
酸化アルミニウム粉末:純度99.99%、BET比表面積14m/g、平均粒径Dsa1.6μm。
酸化ガリウム粉末:純度99.99%、BET比表面積8m/g、平均粒径Dsg1.8μm。
酸化チタン粉末:純度99.9%、BET比表面積6.5m/g、平均粒径Dst2.2μm。
The physical properties of the raw material powder used are as follows.
Zinc oxide powder: purity 99.8%, BET specific surface area 4 m 2 / g, average particle diameter D sz 2.4 μm.
Aluminum oxide powder: purity 99.99%, BET specific surface area 14 m 2 / g, average particle diameter D sa 1.6 μm.
Gallium oxide powder: purity 99.99%, BET specific surface area 8 m 2 / g, average particle diameter D sg 1.8 μm.
Titanium oxide powder: purity 99.9%, BET specific surface area 6.5 m 2 / g, average particle diameter D st 2.2 μm.

なお原料粉末は以下のようにして評価した。
(BET比表面積)
MONOSORB(米国QUANTACHROME社製)を用い、BET式1点法により測定した。
(粉末の平均粒径)
COULTER LS130(COULTER ELECTRONICS社製)を用い、蒸留水中、液体モジュールで測定した。測定値は体積基準である。
The raw material powder was evaluated as follows.
(BET specific surface area)
MONOSORB (manufactured by QUANTACHROME, USA) was used, and measurement was performed by the BET one-point method.
(Average particle size of powder)
Using COULTER LS130 (manufactured by COULTER ELECTRONICS), it was measured with distilled water in a liquid module. Measurements are volume based.

(実施例1)
亜鉛、アルミニウム、チタンの原子数の比が表に記載の値となるように、酸化亜鉛粉末、酸化アルミニウム粉末及び酸化チタン粉末を湿式ビーズミルで混合、粉砕し、乾燥した後、直径150mmの金型に充填し、300kg/cmで一軸成形し、次いで3.0ton/cmでCIP成形した。得られた成形体を昇温速度50℃/h、降温速度100℃/h、焼成温度1100℃、保持時間3時間、窒素中の条件で焼成して、複合酸化物焼結体を得た。
(実施例2)
亜鉛、アルミニウム、チタンの原子数の比が表に記載の値となるようにし、かつ焼成温度を1200℃とした以外は実施例1と同様にして複合酸化物焼結体を得た。
(実施例3)
亜鉛、アルミニウム、チタンの原子数の比が表に記載の値となるようにし、かつ焼成温度を1400℃とした以外は実施例1と同様にして複合酸化物焼結体を得た。
Example 1
After the zinc oxide powder, aluminum oxide powder and titanium oxide powder are mixed, pulverized and dried in a wet bead mill so that the ratio of the number of atoms of zinc, aluminum and titanium is the value described in the table, a mold having a diameter of 150 mm And uniaxially molded at 300 kg / cm 2 and then CIP molded at 3.0 ton / cm 2 . The obtained molded body was fired under the conditions of a temperature rising rate of 50 ° C./h, a temperature falling rate of 100 ° C./h, a firing temperature of 1100 ° C., a holding time of 3 hours and in nitrogen to obtain a composite oxide sintered body.
(Example 2)
A composite oxide sintered body was obtained in the same manner as in Example 1 except that the ratio of the number of atoms of zinc, aluminum, and titanium was the values described in the table, and the firing temperature was 1200 ° C.
(Example 3)
A composite oxide sintered body was obtained in the same manner as in Example 1 except that the ratio of the number of atoms of zinc, aluminum, and titanium was as shown in the table, and the firing temperature was 1400 ° C.

(実施例4)
亜鉛、アルミニウム、チタンの原子数の比が表に記載の値となるようにし、かつ焼成温度を1300℃とした以外は実施例1と同様にして複合酸化物焼結体を得た。
(実施例5)
亜鉛、アルミニウム、チタンの原子数の比が表に記載の値となるようにし、かつ焼成温度を1200℃とした以外は実施例1と同様にして複合酸化物焼結体を得た。
(実施例6)
亜鉛、アルミニウム、チタンの原子数の比が表に記載の値となるようにし、かつ焼成温度を1300℃、大気中とした以外は実施例1と同様にして複合酸化物焼結体を得た。
(実施例7)
亜鉛、アルミニウム、チタンの原子数の比が表に記載の値となるようにし、かつ焼成温度を1400℃とした以外は実施例1と同様にして複合酸化物焼結体を得た。
Example 4
A composite oxide sintered body was obtained in the same manner as in Example 1 except that the ratio of the number of atoms of zinc, aluminum, and titanium was as shown in the table, and the firing temperature was 1300 ° C.
(Example 5)
A composite oxide sintered body was obtained in the same manner as in Example 1 except that the ratio of the number of atoms of zinc, aluminum, and titanium was the values described in the table, and the firing temperature was 1200 ° C.
(Example 6)
A composite oxide sintered body was obtained in the same manner as in Example 1 except that the ratio of the number of atoms of zinc, aluminum, and titanium was the values described in the table, and the firing temperature was 1300 ° C. in the air. .
(Example 7)
A composite oxide sintered body was obtained in the same manner as in Example 1 except that the ratio of the number of atoms of zinc, aluminum, and titanium was as shown in the table, and the firing temperature was 1400 ° C.

(実施例8〜10)
亜鉛、アルミニウム、ガリウム、チタンの原子数の比が表に記載の値となるように酸化亜鉛粉末、酸化アルミニウム粉末、酸化ガリウム粉末及び酸化チタン粉末を湿式ビーズミルで混合、粉砕し、乾燥した後、直径150mmの金型に充填し、300kg/cmで一軸成形し、次いで3.0ton/cmでCIP成形した。得られた成形体を昇温速度50℃/h、降温速度100℃/h、焼成温度1200℃、保持時間3時間、窒素中の条件で焼成して、複合酸化物焼結体を得た。
(Examples 8 to 10)
Zinc oxide powder, aluminum oxide powder, gallium oxide powder and titanium oxide powder are mixed in a wet bead mill, pulverized and dried so that the ratio of the number of atoms of zinc, aluminum, gallium and titanium is the value shown in the table. A mold having a diameter of 150 mm was filled, uniaxially molded at 300 kg / cm 2 , and then CIP molded at 3.0 ton / cm 2 . The obtained molded body was fired under the conditions of a temperature rising rate of 50 ° C./h, a temperature falling rate of 100 ° C./h, a firing temperature of 1200 ° C., a holding time of 3 hours, and nitrogen to obtain a composite oxide sintered body.

(実施例11)
亜鉛、ガリウム、チタンの原子数の比が表に記載の値となるように、酸化亜鉛粉末、酸化ガリウム粉末及び酸化チタン粉末を湿式ビーズミルで混合、粉砕し、乾燥した後、直径150mmの金型に充填し、300kg/cmで一軸成形し、次いで3.0ton/cmでCIP成形した。得られた成形体を昇温速度50℃/h、降温速度100℃/h、焼成温度1200℃、保持時間3時間、窒素中の条件で焼成して、複合酸化物焼結体を得た。
(実施例12)
亜鉛、ガリウム、チタンの原子数の比が表に記載の値となるようにし、かつ焼成温度1300℃とした以外は実施例11と同様にして、複合酸化物焼結体を得た。
(実施例13)
亜鉛、アルミニウム、チタンの原子数の比が表に記載の値となるようにし、かつ焼成温度1200℃とした以外は実施例1と同様にして、複合酸化物焼結体を得た。
(Example 11)
A zinc oxide powder, a gallium oxide powder and a titanium oxide powder are mixed, pulverized and dried by a wet bead mill so that the ratio of the number of atoms of zinc, gallium and titanium is the value shown in the table, and then a mold having a diameter of 150 mm And uniaxially molded at 300 kg / cm 2 and then CIP molded at 3.0 ton / cm 2 . The obtained molded body was fired under the conditions of a temperature rising rate of 50 ° C./h, a temperature falling rate of 100 ° C./h, a firing temperature of 1200 ° C., a holding time of 3 hours, and nitrogen to obtain a composite oxide sintered body.
(Example 12)
A composite oxide sintered body was obtained in the same manner as in Example 11 except that the ratio of the number of atoms of zinc, gallium, and titanium was the values described in the table, and the firing temperature was 1300 ° C.
(Example 13)
A composite oxide sintered body was obtained in the same manner as in Example 1 except that the ratio of the number of atoms of zinc, aluminum, and titanium was as shown in the table and the firing temperature was 1200 ° C.

(実施例14)
亜鉛、アルミニウム、チタンの原子数の比が表に記載の値となるようにし、かつ焼成温度1200℃、大気中とした以外は実施例1と同様にして、複合酸化物焼結体を得た。
(実施例15、16)
亜鉛、アルミニウム、チタンの原子数の比が表に記載の値となるようにし、かつ焼成温度1200℃とした以外は実施例1と同様にして、複合酸化物焼結体を得た。
(実施例17)
亜鉛、アルミニウム、チタンの原子数の比が表に記載の値となるようにし、かつ焼成温度1000℃とした以外は実施例1と同様にして、複合酸化物焼結体を得た。
(実施例18)
亜鉛、アルミニウム、チタンの原子数の比が表に記載の値となるようにした以外は実施例1と同様にして、複合酸化物焼結体を得た。
(Example 14)
A composite oxide sintered body was obtained in the same manner as in Example 1 except that the ratio of the number of atoms of zinc, aluminum, and titanium was the values described in the table, and the firing temperature was 1200 ° C. and in the air. .
(Examples 15 and 16)
A composite oxide sintered body was obtained in the same manner as in Example 1 except that the ratio of the number of atoms of zinc, aluminum, and titanium was as shown in the table and the firing temperature was 1200 ° C.
(Example 17)
A composite oxide sintered body was obtained in the same manner as in Example 1 except that the ratio of the number of atoms of zinc, aluminum, and titanium was set to the values shown in the table, and the firing temperature was 1000 ° C.
(Example 18)
A composite oxide sintered body was obtained in the same manner as in Example 1 except that the ratio of the number of atoms of zinc, aluminum, and titanium was the value described in the table.

(比較例1)
酸化亜鉛粉末を湿式ビーズミルで混合、粉砕し、乾燥した後、直径150mmの金型に充填し、300kg/cmで一軸成形し、次いで3.0ton/cmでCIP成形した。得られた成形体を昇温速度50℃/h、降温速度100℃/h、焼成温度1100℃、保持時間3時間、窒素中の条件で焼成して、複合酸化物焼結体を得た。
(比較例2〜4)
亜鉛、アルミニウムの原子数の比が表に記載の値となるように、酸化亜鉛粉末と酸化アルミニウム粉末を湿式ビーズミルで混合、粉砕し、乾燥した後、直径150mmの金型に充填し、300kg/cmで一軸成形し、次いで3.0ton/cmでCIP成形した。得られた成形体を昇温速度50℃/h、降温速度100℃/h、焼成温度1300℃、保持時間3時間、窒素中の条件で焼成して、複合酸化物焼結体を得た。
(Comparative Example 1)
The zinc oxide powder was mixed and pulverized with a wet bead mill, dried, filled into a 150 mm diameter mold, uniaxially molded at 300 kg / cm 2 , and then CIP molded at 3.0 ton / cm 2 . The obtained molded body was fired under the conditions of a temperature rising rate of 50 ° C./h, a temperature falling rate of 100 ° C./h, a firing temperature of 1100 ° C., a holding time of 3 hours and in nitrogen to obtain a composite oxide sintered body.
(Comparative Examples 2 to 4)
Zinc oxide powder and aluminum oxide powder were mixed, pulverized and dried in a wet bead mill so that the ratio of the number of atoms of zinc and aluminum would be the value shown in the table, and then filled into a 150 mm diameter mold, 300 kg / Uniaxial molding was performed at cm 2 , and then CIP molding was performed at 3.0 ton / cm 2 . The obtained molded body was fired under the conditions of a temperature rising rate of 50 ° C./h, a temperature falling rate of 100 ° C./h, a firing temperature of 1300 ° C., a holding time of 3 hours, and nitrogen to obtain a composite oxide sintered body.

(比較例5)
亜鉛、チタンの原子数の比が表に記載の値となるように、酸化亜鉛粉末と酸化チタン粉末を湿式ビーズミルで混合、粉砕し、乾燥した後、直径150mmの金型に充填し、300kg/cmで一軸成形し、次いで3.0ton/cmでCIP成形した。得られた成形体を昇温速度50℃/h、降温速度100℃/h、焼成温度1400℃、保持時間3時間、窒素中の条件で焼成して、複合酸化物焼結体を得た。
(比較例6〜7)
亜鉛、アルミニウム、チタンの原子数の比が表に記載の値となるようにし、かつ焼成温度1400℃とした以外は実施例1と同様にして、複合酸化物焼結体を得た。
(比較例8)
亜鉛、アルミニウム、チタンの原子数の比が表に記載の値となるようにし、かつ焼成温度1500℃、保持時間8時間とした以外は実施例1と同様にして、複合酸化物焼結体を得た。
(Comparative Example 5)
The zinc oxide powder and the titanium oxide powder were mixed, pulverized and dried by a wet bead mill so that the ratio of the number of atoms of zinc and titanium was as shown in the table, and then filled in a mold having a diameter of 150 mm. Uniaxial molding was performed at cm 2 , and then CIP molding was performed at 3.0 ton / cm 2 . The obtained molded body was fired under conditions of a temperature rising rate of 50 ° C./h, a temperature falling rate of 100 ° C./h, a firing temperature of 1400 ° C., a holding time of 3 hours in nitrogen, and a composite oxide sintered body was obtained.
(Comparative Examples 6-7)
A composite oxide sintered body was obtained in the same manner as in Example 1 except that the ratio of the number of atoms of zinc, aluminum, and titanium was the values described in the table, and the firing temperature was 1400 ° C.
(Comparative Example 8)
A composite oxide sintered body was prepared in the same manner as in Example 1 except that the ratio of the number of atoms of zinc, aluminum, and titanium was as shown in the table, and the firing temperature was 1500 ° C. and the holding time was 8 hours. Obtained.

複合酸化物焼結体の評価
得られた複合酸化物焼結体の特性は以下のようにして評価した。
(複合酸化物焼結体の相対密度)
複合酸化物焼結体の相対密度は、前述のようにして求めた。
(複合酸化物焼結体の平均粒径)
複合酸化物焼結体を構成する六方晶系ウルツ型構造を有する粒子とZnTiO型類似構造及び/またはZnTi型類似構造を有する粒子の平均粒径は、前述のようにして求めた。ただし、走査電子顕微鏡を用いて観察写真を得、平均粒径は各粒子500個から求めた。
(X線回折試験)
測定条件は以下の通りである。
・X線源 :CuKα
・パワー :40kV、40mA
・走査速度 :1°/分。
Evaluation of Composite Oxide Sintered Body Properties of the obtained composite oxide sintered body were evaluated as follows.
(Relative density of composite oxide sintered body)
The relative density of the composite oxide sintered body was determined as described above.
(Average particle size of composite oxide sintered body)
The average particle diameter of particles having a particle and ZnTiO 3 type similar structure having a hexagonal wurtzite structure of the composite oxide sintered body and / or Zn 2 Ti 3 O 8 type similar structure, as described above Asked. However, an observation photograph was obtained using a scanning electron microscope, and the average particle diameter was determined from 500 particles.
(X-ray diffraction test)
The measurement conditions are as follows.
-X-ray source: CuKα
・ Power: 40kV, 40mA
-Scanning speed: 1 ° / min.

ターゲットの作製
得られた複合酸化物焼結体を4インチφサイズに加工し、ターゲットのスパッタリング面となる面は、平面研削盤とダイヤモンド砥石を用い、砥石の番手を変えることにより、中心線平均粗さを調整し、ターゲットを作製した。
(ターゲットのスパッタリング面の表面粗さ)
スパッタリングターゲットのスパッタリング面を測定面とし、表面性状測定装置(ミツトヨ社製、SV−3100)で評価し、中心線平均粗さを求めた。
Preparation of target The obtained complex oxide sintered body is processed into a 4 inch φ size, and the surface to be the sputtering surface of the target is a center line average by using a surface grinder and a diamond grindstone, and changing the number of the grindstone. The roughness was adjusted to produce a target.
(Surface roughness of the sputtering surface of the target)
The sputtering surface of the sputtering target was used as the measurement surface, and evaluation was performed with a surface texture measuring device (SV-3100, manufactured by Mitutoyo Corporation) to determine the centerline average roughness.

(ターゲットの放電特性の評価)
下記スパッタリング条件下で1時間当たりに生じた異常放電回数を算出した。
スパッタリング条件
・装置 :DCマグネトロンスパッタリング装置(アルバック社製)
・磁界強度 :1000Gauss(ターゲット直上、水平成分)
・基板温度 :室温(約25℃)
・到達真空度 :5×10−5Pa
・スパッタリングガス :アルゴン
・スパッタリングガス圧:0.5Pa
・DCパワー :300W
・スパッタリング時間 :30時間。
(Evaluation of target discharge characteristics)
The number of abnormal discharges that occurred per hour under the following sputtering conditions was calculated.
Sputtering conditions and equipment: DC magnetron sputtering equipment (manufactured by ULVAC)
Magnetic field strength: 1000 Gauss (directly above the target, horizontal component)
・ Substrate temperature: Room temperature (about 25 ℃)
・ Achieved vacuum: 5 × 10 −5 Pa
・ Sputtering gas: Argon ・ Sputtering gas pressure: 0.5 Pa
・ DC power: 300W
Sputtering time: 30 hours.

酸化物透明導電膜の作製
作製したスパッタリングターゲットを用いてDCマグネトロンスパッタリング法により下記の条件で成膜して、酸化物透明導電膜を得た。
スパッタリング条件
・装置 :DCマグネトロンスパッタリング装置(アルバック社製)
・磁界強度 :1000Gauss(ターゲット直上、水平成分)
・基板温度 :200℃
・到達真空度 :5×10−5Pa
・スパッタリングガス :アルゴン
・スパッタリングガス圧:0.5Pa
・DCパワー :300W
・膜厚 :1000nm
・使用基板 :無アルカリガラス(コーニング社製#1737ガラス)、厚さ0.7mm。
Production of Transparent Oxide Conductive Film Using the produced sputtering target, a film was formed by the DC magnetron sputtering method under the following conditions to obtain an oxide transparent conductive film.
Sputtering conditions and equipment: DC magnetron sputtering equipment (manufactured by ULVAC)
Magnetic field strength: 1000 Gauss (directly above the target, horizontal component)
-Substrate temperature: 200 ° C
・ Achieved vacuum: 5 × 10 −5 Pa
・ Sputtering gas: Argon ・ Sputtering gas pressure: 0.5 Pa
・ DC power: 300W
-Film thickness: 1000 nm
-Substrate used: Alkali-free glass (Corning # 1737 glass), thickness 0.7 mm.

得られた薄膜の特性は以下のようにして測定した。
(薄膜の組成)
ICP発光分光分析装置(セイコーインスツルメンツ社製)を用いて、ICP発光分光分析法により定量を行った。
(X線回折試験)
測定条件は以下の通りである。
・X線源 :CuKα
・パワー :40kV、40mA
・走査速度 :1°/分。
The properties of the obtained thin film were measured as follows.
(Thin film composition)
Quantification was performed by ICP emission spectroscopy using an ICP emission spectrometer (Seiko Instruments Inc.).
(X-ray diffraction test)
The measurement conditions are as follows.
-X-ray source: CuKα
・ Power: 40kV, 40mA
-Scanning speed: 1 ° / min.

(薄膜の透過率)
基板を含めた光透過率を分光光度計U−4100(日立製作所製)を用いて波長240nmから2600nmの範囲で測定し、波長400nmから800nmの透過率の平均値を可視光域の透過率、波長800nmから1200nmの透過率の平均値を赤外領域の透過率とした。
(薄膜の耐久性)
薄膜試料を温度85℃、相対湿度85%の環境に連続的に曝し、抵抗率の変化を観察した。このとき、試験前後の抵抗率をそれぞれA、Bとしたときに、(B−A)/Aの値を%単位で求めて耐久性の指標とした。通常、この値は試験時間とともに増加傾向にあり、値が小さいほど耐久性が優れていることを示している。
(薄膜の抵抗率)
薄膜の抵抗率は、HL5500(日本バイオ・ラッド ラボラトリーズ社製)を用いて測定した。
(Thin film transmittance)
The light transmittance including the substrate is measured in the wavelength range of 240 nm to 2600 nm using a spectrophotometer U-4100 (manufactured by Hitachi, Ltd.), and the average value of the transmittance from the wavelength of 400 nm to 800 nm is measured as the transmittance in the visible light range, The average value of the transmittance from a wavelength of 800 nm to 1200 nm was defined as the transmittance in the infrared region.
(Durability of thin film)
The thin film sample was continuously exposed to an environment at a temperature of 85 ° C. and a relative humidity of 85%, and the change in resistivity was observed. At this time, when the resistivity before and after the test was A and B, respectively, the value of (B−A) / A was obtained in% units and used as an index of durability. Usually, this value tends to increase with the test time, and the smaller the value, the better the durability.
(Resistivity of thin film)
The resistivity of the thin film was measured using HL5500 (manufactured by Nippon Bio-Rad Laboratories).

結果を表1〜3に示す。   The results are shown in Tables 1-3.

Figure 0005585046
Figure 0005585046

Figure 0005585046
Figure 0005585046

Figure 0005585046
表中、○は「回折ピーク有」、×は「回折ピーク無」をそれぞれ示す。
Figure 0005585046
In the table, ◯ indicates “with diffraction peak” and × indicates “without diffraction peak”.

Claims (7)

主として亜鉛、元素M(Mはアルミニウム及び/またはガリウム)、チタン及び酸素から構成される複合酸化物焼結体において、当該焼結体を構成する元素の原子比が、
(M+Ti)/(Zn+M+Ti)=0.004〜0.06
M/(Zn+M+Ti)=0.002〜0.058
Ti/(Zn+M+Ti)=0.002〜0.058
であり、当該焼結体が
・平均粒径が20μm以下の六方晶系ウルツ型構造を有する粒子、及び
・平均粒径が5μm以下のZnTiO型類似構造及び/またはZnTi型類似構造を有する粒子、
からなることを特徴とする、相対密度が80%以上である複合酸化物焼結体。
In a composite oxide sintered body mainly composed of zinc, element M (M is aluminum and / or gallium), titanium and oxygen, the atomic ratio of the elements constituting the sintered body is
(M + Ti) / (Zn + M + Ti) = 0.004 to 0.06
M / (Zn + M + Ti) = 0.002 to 0.058
Ti / (Zn + M + Ti) = 0.002 to 0.058
The sintered body is a particle having a hexagonal wurtzite structure having an average particle diameter of 20 μm or less, and a ZnTiO 3 type similar structure and / or Zn 2 Ti 3 O 8 type having an average particle diameter of 5 μm or less. Particles having a similar structure,
A composite oxide sintered body having a relative density of 80% or more .
当該焼結体中に、元素Mの酸化物粒子および酸化チタン粒子が存在しない、請求項1に記載の複合酸化物焼結体。 The composite oxide sintered body according to claim 1, wherein the oxide particles and titanium oxide particles of the element M are not present in the sintered body. 請求項1または2に記載の複合酸化物焼結体からなることを特徴とする、スパッタリングターゲット。 Characterized by comprising the composite oxide sintered body according to claim 1 or 2, the sputtering target. スパッタリング面の中心線平均粗さRaが3μm以下である、請求項に記載のスパッタングターゲット。 The sputtering target according to claim 3 , wherein the center line average roughness Ra of the sputtering surface is 3 μm or less. 請求項またはに記載のスパッタリングターゲットを用いることを特徴とする、酸化物透明導電膜の製造方法。 The manufacturing method of the oxide transparent conductive film characterized by using the sputtering target of Claim 3 or 4 . 主として亜鉛、元素M(Mはアルミニウム及び/またはガリウム)、チタン及び酸素から構成される酸化物透明導電膜において、当該膜を構成する元素の原子比が、
(M+Ti)/(Zn+M+Ti)=0.004〜0.06
M/(Zn+M+Ti)=0.002〜0.058
Ti/(Zn+M+Ti)=0.002〜0.058
であり、Cuを線源とするX線回折パターンの2Θ=30〜40°の範囲内に検出される回折ピークが、六方晶系ウルツ型構造に帰属される(100)面、(002)面、および(101)面の少なくとも1つの面の回折ピークであり、前記回折ピークにおいて、六方晶系ウルツ型構造に帰属される(100)面、(002)面、(101)面の回折ピークの積分強度をそれぞれI (100) 、I (002) 、I (101) としたときに、
(002) /(I (100) +I (002) +I (101) )≧0.9
であることを特徴とする、酸化物透明導電膜。
In an oxide transparent conductive film mainly composed of zinc, element M (M is aluminum and / or gallium), titanium and oxygen, the atomic ratio of the elements constituting the film is
(M + Ti) / (Zn + M + Ti) = 0.004 to 0.06
M / (Zn + M + Ti) = 0.002 to 0.058
Ti / (Zn + M + Ti) = 0.002 to 0.058
And a diffraction peak detected in the range of 2Θ = 30-40 ° of an X-ray diffraction pattern using Cu as a radiation source is attributed to a hexagonal wurtzite structure (100) plane, (002) plane , and (101) Ri diffraction peak der of at least one side of the face, in the diffraction peaks attributed to the hexagonal wurtzite type structure (100) plane, (002) plane, the diffraction peak of the (101) plane When the integrated intensities are I (100) , I (002) and I (101) respectively,
I (002) / (I (100) + I (002) + I (101) ) ≧ 0.9
An oxide transparent conductive film, characterized in that
Cuを線源とするX線回折パターンの2Θ=30〜40°の範囲内に検出される回折ピークに、元素Mの酸化物相および酸化チタン相の回折ピークが存在しない、請求項に記載の酸化物透明導電膜。 A diffraction peak detected the Cu in the range of 2 [Theta] = 30 to 40 ° in X-ray diffraction pattern of a radiation source, there is no diffraction peak of the oxide phase and titanium oxide phases of the elements M, claim 6 Oxide transparent conductive film.
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