KR101093509B1 - 비정질 산화물 반도체막용 금속산화물 타겟 및 그 제조방법 - Google Patents

비정질 산화물 반도체막용 금속산화물 타겟 및 그 제조방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101093509B1
KR101093509B1 KR1020080137757A KR20080137757A KR101093509B1 KR 101093509 B1 KR101093509 B1 KR 101093509B1 KR 1020080137757 A KR1020080137757 A KR 1020080137757A KR 20080137757 A KR20080137757 A KR 20080137757A KR 101093509 B1 KR101093509 B1 KR 101093509B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
metal
target
oxide
metal oxide
zinc
Prior art date
Application number
KR1020080137757A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20100079320A (ko
Inventor
박장우
김상희
Original Assignee
주식회사 나노신소재
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 나노신소재 filed Critical 주식회사 나노신소재
Priority to KR1020080137757A priority Critical patent/KR101093509B1/ko
Publication of KR20100079320A publication Critical patent/KR20100079320A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101093509B1 publication Critical patent/KR101093509B1/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34—Sputtering
    • C23C14/3407—Cathode assembly for sputtering apparatus, e.g. Target
    • C23C14/3414—Metallurgical or chemical aspects of target preparation, e.g. casting, powder metallurgy

Abstract

본 발명은 스퍼터링법으로 비정질 산화물 반도체막을 형성하는 때에 타겟의 치밀구조로 인해 이상방전의 발생이 적고, 생성된 반도체막의 균질성이 우수한 스퍼터링 타겟에 관한 것으로, 스퍼터링 타겟은 산화인듐(In2O3), 산화아연(ZnO), 및 ⅢA족, ⅢB족 및 ⅣA족으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상의 제3금속산화물로 이루어지고, 전체 금속원소중의 인듐(In)금속의 원자비가 0.1~0.6, 아연(Zn)금속의 원자비가 0.1~0.75, 제3금속의 원자비가 0.02~0.35인 금속 복합 산화물 타겟에 관한 것이다.
비정질 산화물막, 산화물 반도체막, 타겟, 스퍼터링

Description

비정질 산화물 반도체막용 금속산화물 타겟 및 그 제조방법{METALOXIDE TARGET FOR AMORPHOUS OXIDE SEMICONDUCTOR LAYER AND METHOD FOR PREPARING THE SAME}
본 발명은 비정질 투명 산화물 반도체막 형성에 사용되는 복합 금속 산화물 타겟에 관한 것이다. 구체적으로 비정질 투명 산화물 반도체막 형성시 타겟의 치밀구조로 인하여 이상방전의 발생이 적고, 생성된 막의 균질성이 우수한 복합 금속 산화물 타겟 및 그 제조방법에 관한 것이다. 상기 복합 금속 산화물 타겟으로 형성된 비정질 산화물 반도체막은 캐리어의 이동도가 높고, 높은 투과율을 보이기 때문에 액정표시장치(LCD), 전계발광표시장치(ELD; electroluminescence display), 전기영동방식표시장치(EPD; electrophoretic display)등의 스위칭(switching)소자, 구동회로소자등의 용도로 사용될 수 있다.
비정질 투명 산화물 반도체막은 스퍼터링(Sputtering)법이나 기타 방법을 통해 제조된다. 특히, 스퍼터링법은 증기압이 낮은 재료의 성막이나 막 두께를 정밀하게 제어할 필요가 있는 경우에 효과적이며, 조작이 매우 간단하고 편리하여 널리 이용되고 있다. 스퍼터링법으로 박막을 제조함에 있어서는 박막의 원료인 타 겟(Target)을 사용한다. 타겟은 성막에 의해 박막을 구성하는 금속 원소를 포함하는 고체로서 금속, 금속 산화물, 금속 질화물, 금속 탄화물(metal carbide) 등의 소결체가 사용되거나, 경우에 따라서는 단결정(single crystal)이 사용된다.
비정질 투명 산화물 반도체막의 제조에 사용되고 있는 산화물 타겟으로는 산화아연계로 산화아연(ZnO)타겟, 산화주석이 첨가된 산화아연(ZTO)타겟이 있으며, 산화인듐계로 산화아연이 첨가된 IZO(Indium Zinc Oxide)타겟, 산화아연과 산화주석이 첨가된 IZTO(Indium Zinc Tin Oxide)타겟과 산화갈륨과 산화아연이 첨가된 IGZO(Indium Gallium Zinc Oxide)타겟 등을 들 수 있다.
상기 타겟들 중에 특히 몰비로 In:Ga:Zn=1:1:1의 조성을 갖는 IGZO타겟으로 비정질 산화물 반도체막을 형성할 경우 비정질 실리콘(amorphous silicon)막 보다 매우 우수한 특성을 나타낸다고 알려져 있다.
상기 In:Ga:Zn=1:1:1(몰비)의 조성을 갖는 IGZO타겟을 제조하기 위해서는 고가의 희귀금속인 인듐과 갈륨의 사용이 필수적으로 수반되어 타겟의 제조비용에 큰 영향을 주고 있다. 이에 본 발명자들은 고가인 갈륨을 사용하지 않거나 그 사용량을 최소화하는 방법을 찾고자 하였다.
또한 종래 산화물계 타겟 제조방법은, 서로 다른 3 종류 이상의 산화물 분말, 예를 들어 산화인듐과 산화아연 그리고 산화갈륨 분말을 정량 혼합한 다음, 물을 매체로 하여 습식 분쇄 한 후, 분쇄된 분말을 건조 및 여과하고 바인더를 첨가하여 목적하는 타겟 형상의 성형체를 제조하고 상기 성형체를 대기 또는 산소분위기에서 고온 소결하는 것이다. 그러나 상기 제조방법은 소결과정에서 상분리(산화물이 서로 분리)가 일어나 균질하지 못하고 치밀하지 못하다는 문제점이 있다. 이에 따라, 스퍼터링 시 타겟에 크랙(crack)이나 단괴(nodule)가 발생되어 균질막 형성이 어렵다는 문제점이 있다.
이에 본 발명자들은 상기 투명 비정질 산화물 반도체막용 스퍼터링 타겟을 제조함에 있어서, 단일상이나 또는 균질상 산화물분말을 합성한 후 사용함으로써 소결과정에서의 상분리가 방지되어 소량의 갈륨을 사용하더라도 반도체 특성이 우수한 산화물 타겟을 제공하고자 하였다. 또한 본 발명자들은 갈륨성분을 사용하지 않고 갈륨대신 다른 원소를 함유하는 반도체 박막제조용 새로운 조성의 스퍼터링타겟을 제공하고자 하였다.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명은 산화인듐(In2O3), 산화아연(ZnO), 및 ⅢA족, ⅢB족 및 ⅣA족으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상의 제3금속산화물로 이루어지고, 전체 금속원소중의 인듐(In)금속의 원자비가 0.1~0.6, 아연(Zn)금속의 원자비가 0.1~0.75, 제3금속의 원자비가 0.02~0.35이며, 상기 제3금속 중 갈륨의 원자비는 전체 금속원소 중 0~0.2 미만인 타겟을 제공한다.
본 발명은 상기 복합 금속 산화물 타겟의 소결밀도가 이론밀도의 95%이상인 복합 금속 산화물 타겟을 제공한다
또한 본 발명은 상기 복합 금속 산화물 타겟으로부터 스퍼터링 방법에 의해 형성되는 비정질 금속 산화물 반도체막을 제공한다.
또한 본 발명은 상기 복합 금속 산화물 타겟이 서로 다른 3종류의 이상의 금속염으로부터 공침법을 이용하여 단일상이나 또는 균질상 산화물로 합성됨으로써, 소결과정에서의 상분리가 방지되어 치밀구조를 갖는 복합 금속 산화물 타겟을 제공한다.
본 발명은 상기 공침법이
a) 서로 다른 3종류 이상의 금속염이 포함된 용액을 제조하는 단계,
b) 상기 금속염 용액에 알칼리를 첨가하여 금속 수산화물을 공침시키는 단계,
c) 침전물을 분리하고 건조시키는 단계,
d) 열처리하고 상기 열처리된 분말을 분쇄하는 단계,
e) 소정 형상의 타겟 성형체를 제조하는 단계, 및
f) 성형체를 소결하고 냉각하는 단계를 포함하는 것인 복합 금속 산화물 타겟을 제공한다.
본 발명의 스퍼터링 타겟은 이론밀도의 95%이상의 값을 보이며 스퍼터링시 비정상적인 방전이나 균열, 그리고 단괴(nodule) 발생이 방지되는 효과를 갖는다. 본 발명의 복합 금속 산화물 타겟으로 형성된 비정질 산화물 반도체막은 캐리어의 이동도가 높고, 높은 투과율을 보이기 때문에 액정표시장치(LCD), 전계발광표시장치(ELD; electroluminescence display), 전기영동방식표시장치(EPD; electrophoretic display)등의 스위칭(switching)소자, 구동회로소자등의 용도로 사용될 수 있는 효과가 있다.
이하 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명의 복합 금속 산화물 타겟에서 전체 금속 원소중 인듐(In)금속의 원자비는 0.1~0.6인 것으로, 상기 원자비가 0.1미만이면 산화물 반도체막을 형성하였을 때 캐리어 이동도가 저하될 우려가 있고, 0.6초과일 경우에는 산화인듐 고유의 저항이 낮아 반도체막으로서 적당치가 못하다. 상기 인듐 금속의 원자비는 바람직하게는 0.1~0.5이다.
전체 금속 원소 중 아연(Zn)금속의 원자비는 0.1~0.75인 것으로, 원자비가 0.1 미만인 경우 산화물 반도체막이 결정화가 되고, 0.75초과의 경우 얻어진 산화물 반도체막의 내마모성 및 열안정성의 문제가 발생되어 전압(V) 시프트(shift)가 커지는 단점이 있다.
전체 금속 원소 중 ⅢA족, ⅢB족 및 ⅣA족으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 1종 또는 2종 이상의 제3금속산화물의 원자비는 0.02~0.35인 것으로 하며, 상기 원자비가 0.02미만이면 저항이 너무 낮아 반도체막으로 적당하지 못하다는 단점이 있고 0.35 초과인 경우 고가의 제3금속의 사용량이 많아져서 경제적이 않다는 단점이 있다. 특히 본 발명은 제3금속중 갈륨을 사용하지 않거나 전체 금속원소 대비 원자비를 0.2 미만으로 제어하며, 바람직하게는 갈륨을 사용하지 않거나 0.02 내지 0.15로 제어한다.
본 발명의 제3금속으로 바람직하게는 스칸듐(Sc), 이트륨(Y), 란타늄(La), 티타늄(Ti), 지르코늄(Zr), 하프늄(Hf), 알루미늄(Al), 갈륨(Ga)등이다.
본 발명의 복합 금속 산화물 타겟은 고가의 희귀금속인 갈륨을 사용하지 않거나 줄여도 반도체로서 이용이 가능하도록 해주고 있다.
본 발명의 복합 금속 산화물 타겟은 성분 금속의 산화물분말을 혼합하여 제조하거나 공침법을 통하여 합성분말을 사용할 수 있으며 특히 갈륨성분을 사용시에는 공침법을 통하여 소량의 갈륨으로 우수한 반도체 특성을 보이는 균일상의 타겟을 제조한다.
이하 공침법을 예로 들어 본 발명의 타겟의 제조방법을 설명한다.
먼저 서로 다른 3종류 이상의 금속염이 포함된 용액을 제조한다. 이때, 상기 금속염은 금속 전구체로서 무기염 및 유기염 등으로부터 선택될 수 있다. 예를 들어, 상기 금속염 용액은 서로 다른 3종류 이상의 금속염을 포함하되, 인듐(In) 또는 아연(Zn)으로부터 선택된 모체로서의 금속염과, ⅢA족, ⅢB족 및 ⅣA족으로부터 선택된 하나 이상의 금속염, 바람직하게는 스칸듐(Sc), 이트륨(Y), 란타늄(La), 티타늄(Ti), 지르코늄(Zr), 하프늄(Hf), 알루미늄(Al), 갈륨(Ga)등에서 선택된 하나 이상의 금속염을 포함한다.
이때, 모체가 되는 금속염은, 예를 들어 인듐계로서 질화인듐, 염화인듐, 황화인듐, 아연계로서 질화아연, 염화아연, 황화아연 등의 무기염을 사용할 수 있으며, 또한 인듐 알콕사이드나 아연 알콕사이드 등의 유기염을 사용할 수 있다. 또한, ⅢA족, ⅢB족 및 ⅣA족에서 선택되는 금속의 염은 질화스칸듐, 염화스칸듐, 황화스칸듐, 질화이트륨, 염화이트륨, 황화이트륨, 질화란타늄, 염화란타늄, 황화란타늄, 질화티타늄, 염화티타늄, 황화티타늄, 질화지르코늄, 질화하프늄, 질화알루미늄, 염화알루미늄, 황화알루미늄, 질화갈륨, 염화갈륨, 황화갈륨 등으로부터 선택된 하나 또는 둘 이상을 혼합하여 사용할 수 있다.
위와 같이, 서로 다른 3종류 이상의 금속염이 포함된 용액을 제조한 다음에는 상기 용액에 pH 1 ~ 4가 되도록 pH 조절제를 첨가하여 30 ~ 80℃에서 5 ~ 20시간 동안 교반하여 금속염 용액을 얻는다. 상기 금속염 용액에 알칼리(NH4OH, 알칼리 금속 또는 알칼리토금속의 수산화물 수용액 등)를 첨가하여 pH 7 ~ 10이 되도록 하여 금속 수산화물 침전물을 얻는다. 이러한 공침 반응에 의해 서로 다른 3이상의 금속이 합성된 복합체가 얻어진다. 즉, 서로 다른 3이상의 금속염이 공존하는 조건에서 침전(공침)되어, 침전물은 3이상의 금속이 합성된 구조를 갖는다. 합성된 침전물 입자는 100㎚ 이하의 균일한 입도 분포를 갖는다.
위와 같이 침전물(셋 이상의 금속이 합성된 금속 수산화물 침전물)을 얻은 다음에는 필터프레스나 원심분리기 등을 이용하여 침전물을 여과 분리한다. 그리고 분리된 침전물을 초순수 또는 알코올 등을 이용하여 세척한 다음, 열풍 건조 등의 방법으로 건조시킨다.
상기와 같이 건조 공정을 진행한 다음에는 500 ~ 800℃의 온도로 열처리(하소)한다. 금속 수산화물 분말은 상기 열처리에 의해 금속 산화물 분말로 형성된다. 이와 같은 열처리를 통하여 얻어진 금속 산화물 분말은, 평균 입경이 1.0 ~ 10.0㎛인 분포를 가진다. 다음으로, 상기 열처리된 분말을 분쇄한다. 분쇄는 습식 볼 분쇄 등의 방법으로 진행할 수 있으며, 이러한 분쇄를 통하여 치밀도가 더 우수한 타겟을 제조할 수 있다.
위와 같이, 분쇄 공정을 진행한 다음에는 소정 형상의 타겟 성형체를 제조한다. 이때, 분쇄된 분말에 성형보조제(바인더)를 첨가하여 입자 표면에 코팅시킨 후, 건조를 진행하는 공정(분말 가공 공정)을 진행할 수 있다. 이와 같은 분말 가공 공정을 진행한 경우, 성형 밀도 및 소결 밀도를 증대시킬 수 있다.
상기와 같이 성형체를 제조한 후에는 상기 성형체를 소결한다. 상기 소결은, 소결로 내부의 산소농도를 대기 중의 산소농도보다 높게 유지하여 소결한다. 소결은 소결로 내부온도 1250 ~ 1550℃에서 10 ~ 20시간 동안 유지하여 진행하는 것이 좋다. 이때, 소결로 내의 온도를 1.0 ~ 1.5℃/min의 속도로 승온하여 상기 온도범위가 되도록 하는 것이 좋다.
상기와 같은 방법으로 소결을 진행한 다음에는 얻어진 소결체를 냉각한다. 상기 냉각은, 소결체가 소결로 내에 장입된 상태에서 진행하고 실온까지 20~40시간의 충분한 시간을 주면서 서서히 냉각시킨다.
이상에서 설명한 본 발명의 제조방법에 따르면, 공침법에 의해 100㎚ 이하의 균일한 입도 분포를 가지는 초미세 합성 분말이 형성되고, 상기 초미세 합성 분말은 높은 소결 구동력을 가지게 되어 치밀화가 우수한 고밀도의 타겟(산화물 소결체)을 제조할 수 있다. 구체적으로, 아르키메데스법에 의해 측정되는 이론밀도의 95% 이상, 바람직하게는 98% 이상의 밀도를 가지는 타겟을 제조할 수 있다.
본 발명은 공침에 의해 합성된 후에 소결되어 고온에 의한 상분리가 일어나지 않아 증착(스퍼터링) 시 크랙(crack)이나 단괴(nodule)가 발생되지 않으며 균일한 박막을 형성시킨다.
본 발명에 따른 타겟은 비정질 투명 반도체 산화물 재료로 유용하게 사용된다. 또한, 본 발명에 따른 타겟은 스퍼터링(Sputtering)법이나 이온 플라즈마법 등의 증착 방법을 통해 기판 상에 성막되어 투명 산화물 반도체막으로 제조될 수 있다. 본 발명에 따른 타겟은 열적 및 화학적으로 안정하여 높은 DC 전력을 이용하는 DC 스퍼터링법에 유용하게 적용된다. 본 발명에 따른 타겟은 DC 스퍼터링법에 의한 고전압의 인가 시에도 비정상 방전과 균열 발생, 그리고 단괴(nodule) 발 생이 방지된다. 이에 따라, 본 발명에 따른 타겟은 성막속도, 생산성 및 제조비용 등에서 유리한 장점을 가지는 DC 스퍼터링법을 유용하게 적용할 수 있어, 저비용의 투명 금속 산화물 반도체막 및 이를 포함하는 제품을 생산할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예 및 비교예를 예시한다. 하기의 실시예는 본 발명의 이해를 돕도록 하기 위해 제공되는 것일 뿐, 이에 의해 본 발명의 기술적 범위가 한정되는 것은 아니다.
[실시예 1]
질산인듐(In(NO3)3) 용액에 전체금속중의 아연(Zn)과 지르코늄(Zr)의 함량이 원자비로 [Zn]/[[In]+[Zn]+[Zr]=0.48, [Zr]/[[In]+[Zn]+[Zr]]=0.04이 되도록 질산아연(Zn(NO3)2)과 질산지르코늄(Zr(NO3)2) 용액을 혼합하고, 초순수를 첨가하여 50℃에서 12시간 교반하여 pH가 3.2인 In/Zn/Zr 혼합염 용액을 얻었다. 다음으로, 상기 혼합염 용액에 NH4OH 수용액을 첨가하여 pH 10이 되도록 한 후, 40℃에서 20시간 반응시켜 In-Zn-Zr-OH 합성 수산화물 침전물을 제조하였다. 상기 침전물을 여과 분리하고 초순수로 3회 세척한 다음, 120℃의 열풍으로 건조하였다. 건조된 분말은 70 ~ 150㎚의 균일한 입도 분포를 가짐을 알 수 있었다. 다음으로, 상기 건조 분말을 전기로에 투입하여 800℃의 온도로 2시간 동안 열처리(하소)하여 In-Zn-Zr-O 합성 복합산화물 분말을 얻었다. 이와 같이 열처리되어 얻어진 In-Zn-Zr-O 합성 복합산화물 분말은 20㎛ 이하의 미립자로서, 1 ~ 10㎛의 균일한 입도 분포를 가짐을 알 수 있었다. 또한, 상기 In-Zn-Zr-O 합성 산화물 분말을 BET법에 의한 비표면적을 측정한 결과 12㎡/g임을 알 수 있었다.
다음으로, 상기 In-Zn-Zr-O 합성 산화물 분말을 포트에 넣고, 물을 매체로 하여 습식 볼 밀 분쇄하였다. 이때, 파쇄 매체는 YTZ 볼을 사용하였고, 분쇄 시 바인더(폴리비닐알코올)를 포트에 함께 첨가하여 분쇄/혼합하였으며, 분쇄/혼합은 20시간 동안 진행하였다. 20시간 동안 분쇄한 결과, 분말은 0.5 ~ 1.0㎛의 평균 입도 분포를 가짐을 알 수 있었으며, 90% 이상이 1.0㎛ 이하의 입도 분포를 가짐을 알 수 있었다. 이후, 상기 혼합 슬러리를 분무 건조시켜 70 ~ 90㎛의 구형의 분말을 수득하였으며, CIP를 사용하여 2.5ton/㎠의 압력을 가하여 150mmX150mmX10mmT의 성형체를 제조하였다. 이후, 성형체를 최고온도가 1550℃인 전기로에 투입한 다음, 1.2℃/mim의 승온속도로 승온하여 상기 온도에 도달하게 한 후, 12시간 동안 유지하여 소결하였다. 이때, 전기로는 내부 체적 1㎥당 400ℓ의 산소를 공급하여 전기로 내부를 산소분위기로 유지하였고, 이후 냉각을 실시하되, 체적 1㎥당 200ℓ의 순수공기를 전기로 내에 투입하여 방냉하였다. 상기와 같은 공정을 통해 얻어진 소결체로부터 연삭과 컷팅 가공공정을 통해 스퍼터링 타겟을 제조하였다.
위와 같이 제조된 타겟(소결체)에 대하여, ICP(Inductively Coupled Plasma)를 이용하여 원소분석을 한 결과
[In]/[[In]+[Zn]+[Zr]]=0.4796, [Zn]/[[In]+[Zn]+[Zr]]=0.4774,
[Zr]/[[In]+[Zn]+[Zr]]=0.0431 값을 보이고 있으며, 밀도를 측정한 결과 이 론 밀도의 98.9%에 해당하는 6.500g/㎤을 보였으며, 벌크저항을 측정한 결과 6.52 x 10-4 Ωㆍ㎝임을 알 수 있었다.
[실시예 2]
질산인듐(In(NO3)3) 용액에 전체금속중의 아연(Zn)과 지르코늄(Zr)의 함량이 원자비로 [Zn]/[[In]+[Zn]+[Zr]]=0.465, [Zr]/[[In]+[Zn]+[Zr]]=0.07이 되도록 질산아연(Zn(NO3)2)과 질산이트륨(Zr(NO3)2) 용액을 혼합하여 공침반응을 실시하였으며, 이 후 공정은 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하여 분말 및 스퍼터링 타겟을 얻었다. 이와 같이 제조된 타겟(소결체)에 대하여, ICP를 이용하여 원소분석을 한 결과
[In]/[[In]+[Zn]+[Zr]]=0.4669, [Zn]/[[In]+[Zn]+[Zr]]=0.4634,
[Zr]/[[In]+[Zn]+[Zr]]=0.0697 값을 보이고 있으며, 밀도를 측정한 결과 이론 밀도의 99.2%에 해당하는 6.503g/㎤을 보였으며, 벌크저항을 측정한 결과 7.49 x 10-4 Ωㆍ㎝임을 알 수 있었다.
[실시예 3]
전체금속중의 인듐(In)과 아연(Zn), 갈륨(Ga), 알루미늄(Al)의 함량이 원자비로 [In]/[[In]+[Zn]+[Ga]+[Al]]=0.4, [Zn]/[[In]+[Zn]+[Ga]+[Al]]=0.45, [Ga]/[[In]+[Zn]+[Ga]+[Al]]=0.1, [Al]/[[In]+[Zn]+[Ga]+[Al]]=0.05 이 되도록 질산인듐(In(NO3)3)과 질산아연(Zn(NO3)2), 질산갈륨(Ga(NO3)3), 질산알루미늄(Al(NO3)3) 용액을 혼합하고, 초순수를 첨가하여 50℃에서 12시간 교반하여 pH가 3.9인 In/Zn/Ga/Al 혼합염 용액을 얻고, 이후 실시예1과 동일한 방법으로 실시하여 분말과 성형체를 얻었으며, 1350℃ 산소분위기하에 12시간 가열하여 스퍼터링 타겟을 얻었다. 이와 같이 제조된 타겟(소결체)에 대하여, ICP를 이용하여 원소분석을 한 결과
[In]/[[In]+[Zn]+[Ga]+[Al]]=0.3978, [Zn]/[[In]+[Zn]+[Ga]+[Al]]=0.4521,
[Ga]/[[In]+[Zn]+[Ga]+[Al]]=0.099, [Al]/[[In]+[Zn]+[Ga]+[Al]]=0.0506 값을 보이고 있으며, 밀도를 측정한 결과 이론 밀도의 98.5%에 해당하는 6.328g/㎤을 얻었으며, 타겟의 벌크저항을 측정한 결과 8.62 x 10-4 Ωㆍ㎝임을 알 수 있었다.
[실시예 4]
전체금속중의 인듐(In)과 아연(Zn), 갈륨(Ga), 티타늄(Ti)의 함량이 원자비로 [In]/[[In]+[Zn]+[Ga]+[Ti]]=0.4, [Zn]/[[In]+[Zn]+[Ga]+[Ti]]=0.4, [Ga]/[[In]+[Zn]+[Ga]+[Ti]]=0.144, [Ti]/[[In]+[Zn]+[Ga]+[Ti]]=0.056이 되도록 질산인듐(In(NO3)3)과 질산아연(Zn(NO3)2), 질산갈륨(Ga(NO3)3). 염화티탄(TiCl2)용액을 혼합하고, 초순수를 첨가하여 50℃에서 12시간 교반하여 pH가 3.5인 In/Zn/Ga/Ti 혼합염 용액을 얻고, 이후 실시예1과 동일한 방법으로 실시하여 분말 과 성형체를 얻었으며, 1350℃ 산소분위기하에 12시간 가열하여 스퍼터링 타겟을 얻었다. 이와 같이 제조된 타겟(소결체)에 대하여, ICP를 이용하여 원소분석을 한 결과
[In]/[[In]+[Zn]+[Ga]+[Ti]]=0.3964, [Zn]/[[In]+[Zn]+[Ga]+[Ti]]=0.4004,
[Ga]/[[In]+[Zn]+[Ga]+[Ti]]=0.1474, [Ti]/[[In]+[Zn]+[Ga]+[Ti]]=0.0558값을 보이고 있으며, 밀도를 측정한 결과 1350℃에서 이론 밀도의 99.2%에 해당하는 6.35g/㎤을 보였으며, 타겟의 벌크저항을 측정한 결과 9.17 x 10-4 Ωㆍ㎝임을 알 수 있었다.
[실시예 5]
산화물 각각 순도 99.99%이상인 산화인듐(In2O3) 53중량%와 산화갈륨(Ga2O3) 9중량%, 그리고 산화아연(ZnO) 35.5중량%와 산화알루미늄(Al2O3) 2.5중량%를 혼합하여 습식볼밀을 실시하였으며, 이때, 파쇄 매체는 순도 99.5%이상인 고순도 알루미나(Al2O3)볼을 사용하였고, 분쇄/혼합은 42시간 동안 진행하여 0.5 ~ 1.0㎛의 평균 입도 분포를 가짐을 알 수 있었다. 이후 공정은 실시예 3과 동일하게 진행하였다.
이와 같이 제조된 타겟(소결체)에 대하여, ICP를 이용하여 원소분석을 한 결과,
[In]/[[In]+[Zn]+[Ga]+[Al]]=0.3923, [Zn]/[[In]+[Zn]+[Ga]+[Al]]=0.4540,
[Ga]/[[In]+[Zn]+[Ga]+[Al]]=0.1010, [Al]/[[In]+[Zn]+[Ga]+[Al]]=0.0527 값 을 보이고 있으며, 밀도를 측정한 결과 이론 밀도의 96.4%에 해당하는 6.18g/㎤을 얻었으며, 타겟의 벌크저항을 측정한 결과 3.68 x 10-3 Ωㆍ㎝임을 알 수 있었다.
[비교예 1]
산화물 각각 순도 99.99%이상인 산화인듐(In2O3) 45중량%와 산화아연(ZnO) 15중량%, 그리고 산화지르코늄(ZrO2) 40중량%를 혼합하여 습식볼밀을 실시하였으며, 이때, 파쇄 매체는 순도 99.5%이상인 고순도 알루미나(Al2O3)볼을 사용하였고, 분쇄/혼합은 25시간 동안 진행하여 0.5 ~ 1.0㎛의 평균 입도 분포를 가짐을 알 수 있었다. 이후 공정은 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하여 스퍼터링 타겟을 얻었다. 이와 같이 제조된 타겟(소결체)에 대하여, ICP를 이용하여 원소분석을 한 결과
[In]/[[In]+[Zn]+[Zr]]=0.3835, [Zn]/[[In]+[Zn]+[Zr]]=0.2305,
[Zr]/[[In]+[Zn]+[Zr]]=0.3859 값을 보이고 있으며, 밀도를 측정한 결과 이론 밀도의 91%에 해당하는 5.88g/㎤을 보였으며, 벌크저항을 측정한 결과 5.16 x 10-2 Ωㆍ㎝임을 알 수 있었다.
이상의 결과를 하기 [표 1]에 나타내었다.
Figure 112008090829819-pat00001
상기 [표 1]에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 타겟의 경우 고밀도를 가짐을 알 수 있으며, DC 스퍼터를 이용한 막질이 우수한 스퍼터링 타겟을 제조할 수 있다.
[시험예 1] 실시예 3 및 실시예 4의 타겟으로 반도체막 제조
실시예 3 및 실시예 4에서 제조한 타겟(100mmX100mmX7mmT)을 배킹 플레이트에 본딩하고, DC 스퍼터 장치에 장착하여 0.35Pa의 Ar gas 분위기하에서 150W로 성막을 하였고 그 결과를 도 2 및 도 3에 나타냈었다. 도 2 및 도 3에 의하면 본 발명의 타겟으로부터 우수한 산화물 반도체막이 형성됨을 알 수 있다.
도 1은 공침법에 의하여 본발명의 타겟을 제조하는 방법을 도시한 개략도이다.
도 2는 실시예 3에서 제조된 타겟을 이용한 산화물 반도체막의 특성을 보여준다.
도 3은 실시예 4에서 제조된 타겟을 이용한 산화물 반도체막의 특성을 보여준다.

Claims (6)

  1. 산화인듐(In2O3), 산화아연(ZnO) 및 1종 또는 2종 이상의 제3금속산화물로 이루어지고,
    상기 제3금속산화물에 포함되는 제3금속은 스칸듐, 이트륨, 티타늄 또는 지르코늄이고,
    전체 금속원소 중의 인듐(In)금속의 원자비가 0.1~0.6, 아연(Zn)금속의 원자비가 0.1~0.75, 제3금속의 원자비가 0.02~0.35인 복합 금속 산화물 타겟.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 복합 금속 산화물 타겟이 서로 다른 3종류의 이상의 금속염으로부터 공침법을 이용하여 단일상이나 또는 균질상 산화물로 합성된 복합 금속 산화물 타겟.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 공침법은
    a) 서로 다른 3종류 이상의 금속염이 포함된 용액을 제조하는 단계,
    b) 상기 금속염 용액에 알칼리를 첨가하여 금속 수산화물을 공침시키는 단계,
    c) 침전물을 분리하고 건조시키는 단계,
    d) 열처리하고 상기 열처리된 분말을 분쇄하는 단계,
    e) 소정 형상의 타겟 성형체를 제조하는 단계, 및
    f) 성형체를 소결하고 냉각하는 단계를 포함하는 것인 복합 금속 산화물 타겟.
  5. 청구항 1, 청구항 3 또는 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복합 금속 산화물 타겟의 소결밀도가 이론밀도의 95%이상인 복합 금속 산화물 타겟.
  6. 청구항 1의 복합 금속 산화물 타겟으로부터 스퍼터링 방법에 의해 형성되는 비정질 금속 산화물 반도체막.
KR1020080137757A 2008-12-31 2008-12-31 비정질 산화물 반도체막용 금속산화물 타겟 및 그 제조방법 KR101093509B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020080137757A KR101093509B1 (ko) 2008-12-31 2008-12-31 비정질 산화물 반도체막용 금속산화물 타겟 및 그 제조방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020080137757A KR101093509B1 (ko) 2008-12-31 2008-12-31 비정질 산화물 반도체막용 금속산화물 타겟 및 그 제조방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20100079320A KR20100079320A (ko) 2010-07-08
KR101093509B1 true KR101093509B1 (ko) 2011-12-13

Family

ID=42640429

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020080137757A KR101093509B1 (ko) 2008-12-31 2008-12-31 비정질 산화물 반도체막용 금속산화물 타겟 및 그 제조방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101093509B1 (ko)

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Appl. Phys. Lett., vol.85 (2004), pp.1993-1995
J. Mat. Chem., vol.15 (2005), pp.3514-3518

Also Published As

Publication number Publication date
KR20100079320A (ko) 2010-07-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5143410B2 (ja) スパッタリングターゲットの製造方法
TWI403463B (zh) In-Ga-Zn-O sputtering target
Tachiwaki et al. Novel synthesis of Y3Al5O12 (YAG) leading to transparent ceramics
TWI506153B (zh) Sputtering target and the use of its thin film transistor
KR101658256B1 (ko) 복합 산화물 소결체 및 그것으로 이루어지는 스퍼터링 타겟
TWI555867B (zh) Sputtering target
Suvaci et al. Processing of textured zinc oxide varistors via templated grain growth
KR20090091755A (ko) 스퍼터링 타겟 및 산화물 반도체막
TWI433823B (zh) 複合氧化物燒結體、複合氧化物燒結體之製造方法、濺鍍靶材及薄膜之製造方法
KR101859787B1 (ko) 복합 산화물 소결체 및 그 제조방법, 스퍼터링 타겟 및 산화물 투명 도전막 및 그 제조방법
JPH06340468A (ja) 結晶配向性酸化亜鉛焼結体
JP2010024087A (ja) 酸化物焼結体の製造方法、酸化物焼結体、スパッタリングタ−ゲット、酸化物薄膜、薄膜トランジスタの製造方法及び半導体装置
Li et al. Co-precipitation synthesis and two-step sintering of YAG powders for transparent ceramics
Patschger et al. Piezoelectric glass-ceramics produced via oriented growth of Sr 2 TiSi 2 O 8 fresnoite: thermal annealing of surface modified quenched glasses
JP5381844B2 (ja) Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ系複合酸化物焼結体およびその製造方法
Zhang et al. Enhanced piezoelectric properties in textured NaNbO3–BaTiO3–SrZrO3 ceramics by templated grain growth
KR102115629B1 (ko) 복합 산화물 소결체 및 산화물 투명 도전막
KR100891952B1 (ko) 투명 도전막용 산화물계 타겟 및 그 제조방법, 그리고산화물계 투명 도전막
KR102353563B1 (ko) 산화물 소결체, 스퍼터링용 타겟, 및 그것을 이용하여 얻어지는 산화물 반도체 박막
JP5998712B2 (ja) Ｉｇｚｏ焼結体、及びスパッタリングターゲット並びに酸化物膜
JP5206716B2 (ja) Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ系複合酸化物焼結体およびその製造方法
KR101093509B1 (ko) 비정질 산화물 반도체막용 금속산화물 타겟 및 그 제조방법
JP6287327B2 (ja) 酸化物焼結体及び酸化物透明導電膜
KR101056948B1 (ko) 알루미늄을 포함하는 비정질 산화물막용 금속산화물 타겟 및 그 제조방법
EP1422316A1 (en) Method for cleaning reaction container and film deposition system

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
J201 Request for trial against refusal decision
AMND Amendment
B701 Decision to grant
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20141201

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20151006

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20161117

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20171120

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20181102

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20191118

Year of fee payment: 9