KR20220082407A - 저반사율의 박막을 형성하는 금속 산화물 소결체 및 이를 이용한 스퍼터링 타겟 - Google Patents

저반사율의 박막을 형성하는 금속 산화물 소결체 및 이를 이용한 스퍼터링 타겟 Download PDF

Info

Publication number
KR20220082407A
KR20220082407A KR1020200172288A KR20200172288A KR20220082407A KR 20220082407 A KR20220082407 A KR 20220082407A KR 1020200172288 A KR1020200172288 A KR 1020200172288A KR 20200172288 A KR20200172288 A KR 20200172288A KR 20220082407 A KR20220082407 A KR 20220082407A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
moo
sintered body
thin film
weight
powder
Prior art date
Application number
KR1020200172288A
Other languages
English (en)
Inventor
이승이
이효원
양승호
박재성
황병진
장봉중
Original Assignee
엘티메탈 주식회사
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 엘티메탈 주식회사 filed Critical 엘티메탈 주식회사
Priority to KR1020200172288A priority Critical patent/KR20220082407A/ko
Publication of KR20220082407A publication Critical patent/KR20220082407A/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/495—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on vanadium, niobium, tantalum, molybdenum or tungsten oxides or solid solutions thereof with other oxides, e.g. vanadates, niobates, tantalates, molybdates or tungstates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/64—Burning or sintering processes
    • 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
    • C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
    • C23C14/08—Oxides
    • 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
    • C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
    • C23C14/08—Oxides
    • C23C14/083—Oxides of refractory metals or yttrium
    • 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
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3231—Refractory metal oxides, their mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof
    • C04B2235/3232—Titanium oxides or titanates, e.g. rutile or anatase
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3231—Refractory metal oxides, their mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof
    • C04B2235/3251—Niobium oxides, niobates, tantalum oxides, tantalates, or oxide-forming salts thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3231—Refractory metal oxides, their mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof
    • C04B2235/3256—Molybdenum oxides, molybdates or oxide forming salts thereof, e.g. cadmium molybdate
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3293—Tin oxides, stannates or oxide forming salts thereof, e.g. indium tin oxide [ITO]

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)

Abstract

본 발명은 금속 산화물 소결체와 관련된다. 본 발명은 실시예로 MoO2와 MoO3를 포함하는 몰리브덴 산화물 80~90중량% 및 Nb2O5, TiO2, SnO2 중 하나의 성분 10%~20%가 혼합되어 이루어지고, 상기 몰리브덴 산화물에서 MoO2의 함량은 몰리브덴 산화물 중 80~90%인 금속 산화물 소결체를 제시한다.

Description

저반사율의 박막을 형성하는 금속 산화물 소결체 및 이를 이용한 스퍼터링 타겟{Metal oxide sintered body forming a thin film with low reflectivity and sputtering target comprising the same}
본 발명은 금속 산화물 소결체에 관한 것으로서, 상세하게는 몰리브덴 산화물을 주된 성분으로 하여 저반사 특성을 가지는 금속 산화물 소결체 및 이를 이용한 스퍼터링 타겟에 관한 것이다.
일반적으로 평판 디스플레이(flat panel display; "FPD"), 터치 스크린 패널, 태양 전지, 발광 다이오드(light emitting diode; "LED"), 유기 발광 다이오드(organic light emitting diode; "OLED")에 저반사율의 도전성 박막이 사용되고 있다.
이에 대한 소재로서 산화인듐-산화주석(In2O3-SnO2)("ITO")이 대표적이며 ITO 조성물은 가시광선 투과도와 전기 전도율이 높은 도전성 박막을 형성하는 데 사용된다.
이러한 ITO 조성물은 우수한 저반사율 성능을 가지기는 하지만, 경제성이 떨어지기 때문에 산화인듐의 전부 또는 일부를 대체하는 소재들에 대한 연구가 계속되고 있다.
대한민국 공개특허 제10-2008-0058390호 (2008.06.25)
본 발명은 몰리브덴 산화물을 주된 성분으로 하고 저반사 특성을 가지는 금속 산화물 소결체 및 이러한 금속 산화물 소결체를 이용하여 금속 산화물 박막을 증착할 수 있는 스퍼터링 타겟을 제시한다.
그 외 본 발명의 세부적인 목적은 이하에 기재되는 구체적인 내용을 통하여 이 기술분야의 전문가나 연구자에게 자명하게 파악되고 이해될 것이다.
위 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 실시예로, MoO2와 MoO3를 포함하는 몰리브덴 산화물 80~90중량% 및 Nb2O5, TiO2, SnO2 중 하나의 성분 10~20중량%가 혼합되어 이루어지고, 상기 몰리브덴 산화물에서 MoO2의 함량은 몰리브덴 산화물 중 80~90중량%인 금속 산화물 소결체를 제시한다.
여기에서 상기 금속 산화물 소결체는, 비저항이 1x10-2 Ωcm이하이고, 소결밀도는 95% 이상일 수 있다.
한편 위 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 실시예로, MoO2와 MoO3를 포함하는 몰리브덴 산화물 80~90중량% 및 Nb2O5, TiO2, SnO2 중 하나의 성분 10~20중량%가 혼합되어 이루어지고, 상기 몰리브덴 산화물에서 MoO2의 함량은 몰리브덴 산화물 중 80~90%인 산화물 소결체가 백킹플레이트에 접합되어 이루어지는 스퍼터링 타겟을 제시한다.
여기에서 상기 스퍼터링 타겟은, 스퍼터링에 의한 박막 형성 후 550nm 파장에 대한 박막의 광 반사율이 7% 이하일 수 있다.
또한 위 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 실시예로, MoO2 분말, MoO3 분말 및 M 분말을 준비하고 MoO2/MoO3의 중량% 비율을 4~9가 되도록 하고, 각 성분의 중량% 비율 (MoO2+MoO3+M)/(MoO2+MoO3)을 1.11~1.25가 되도록 하여 혼합하는 제1단계, 상기 제1단계를 마친 혼합 분말을 700~750℃에서 1~3시간 유지하며 소결하는 제2단계, 상기 제2단계를 마친 소결체의 상면과 하면이 매끄럽도록 가공하는 제3단계 및 상기 제3단계를 마친 소결체를 백킹플레이트에 본딩하는 제4단계를 포함하는 스퍼터링 타겟의 제조방법을 제시한다.
여기에서, (MoO2+MoO3+M)/(MoO2+MoO3)의 분자와 분모의 MoO2의 양과 MoO3의 양은 각각 서로 동일하고, M은 Nb2O5, TiO2, SnO2 중 하나의 성분이다.
본 발명의 실시예에 따른 금속 산화물 소결체는, 스퍼터링 타겟으로 사용하여 박막을 형성하였을 때 형성된 박막이 우수한 전도성 및 저반사 특성을 가진다. 이에 따라 디스플레이 장치 등의 투명 전도성 막으로 적용이 가능하다.
그 외 본 발명의 효과들은 이하에 기재되는 구체적인 내용을 통하여, 또는 본 발명을 실시하는 과정 중에 이 기술분야의 전문가나 연구자에게 자명하게 파악되고 이해될 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 금속 산화물 소결체를 이용하여 스퍼터링 타겟을 제조하는 방법을 나타내는 순서도.
상술한 본 발명의 특징 및 효과는 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 금속 산화물 소결체 및 이를 포함하는 스퍼터링 타겟에 대해 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 본 명세서에서는 서로 다른 실시예라도 동일유사한 구성에 대해서는 동일유사한 참조번호를 부여하고, 그 설명은 처음 설명으로 갈음한다.
본 발명의 실시예에 따른 금속 산화물 소결체는 MoO2와 MoO3를 포함하는 몰리브덴 산화물 80~90중량% 및 Nb2O5, TiO2, SnO2 중 하나의 성분 10~20중량%가 혼합되어 이루어진다. 또한 몰리브덴 산화물에서 MoO2의 함량은 몰리브덴 산화물 100중량% 중에서 80~90중량%이다. 한편 이를 MoO2/MoO3 중량% 비율로 나타내면 4~9가 된다.
이와 같이 이루어진 금속 산화물 소결체는 비저항이 낮고 타겟 재료로 사용하여 박막을 형성하였을 경우 형성된 박막이 저반사 특성을 가진다.
이하, 각 성분에 대하여 상세하게 설명한다.
몰리브덴 산화물은 예를 들면 MoO2, MoO3, MoO4와 같이 몰리브덴에 산소가 결합된 형태를 가지는 성분이다. 이 중 본 실시예에서는 MoO2와 MoO3을 사용하고 있다.
또한 몰리브덴 산화물의 비율은 금속 산화물 소결체 전체에서 80중량% 이상을 차지한다. 이에 따라 박막으로 증착시 저반사 특성을 가진다.
한편 몰리브덴 산화물을 이루는 MoO2와 MoO3의 전체 함량 100중량%에 있어서 MoO2가 50~94.1중량%의 함량을 가지고 MoO3는 5.9~50중량%의 함량을 가질 수 있다. MoO2 함량이 50중량% 미만일 경우 상대적으로 MoO3의 양이 많아져서 소결밀도가 낮게 나오고 박막으로 증착시 화학안정성 또한 좋지 않다. 한편 MoO2의 함량이 94.1중량%를 초과하는 경우, MoO2 함량이 많아짐에 따라 소결밀도는 높게 나올 수 있지만 타겟 강도가 낮아져서 타겟 내에 균열이 발생할 수 있다.
이때 후술하는 첨가성분을 추가할 때에는 MoO2와 MoO3의 전체 함량 100중량%에 대하여 MoO2가 80~90중량%의 함량을 가지고 MoO3는 10~20중량%의 함량을 가질 수 있다. 이는 내화학성과 내열성을 높이기 위한 첨가성분이 포함되었을 때에 다소 낮은 온도의 소결온도(700~750℃)에서도 생성된 소결체가 우수한 소결밀도를 갖고 이러한 소결체로 형성한 박막이 우수한 저반사 특성을 갖게 하기 위함이다.
한편 첨가성분으로서 Nb2O5, TiO2, SnO2 중 하나의 조성이 10~20중량% 첨가된다. 이들 첨가성분에 의해 몰리브덴 산화물의 내화학성 및 내열성 특성을 높일 수 있다. 이하의 설명에서는 Nb2O5, TiO2, SnO2 중 하나의 성분을 기호화 하여 M으로 표시한다.
상술한 바와 같은 조성으로 소결체와 타겟을 제조할 수 있으며 이하에서는 이에 대하여 설명한다.
본 발명의 실시예에 따른 금속 산화물 타겟 제조 방법은, 재료분말을 혼합하는 제1단계(S10), 혼합된 재료분말을 소결하는 제2단계(S20), 재료분말이 소결된 소결체를 가공하는 제3단계(S30) 및 소결체를 백킹플레이트에 본딩하여 타겟을 완성하는 제4단계(S40)를 포함하여 이루어진다.
먼저 제1단계에서는, MoO2와 MoO3로 이루어진 몰리브덴 산화물 분말 80~90중량%에 Nb2O5, TiO2, SnO2 분말 중 하나(M)를 10~20중량% 첨가한 후 혼합한다. 이때 몰리브덴 산화물 분말에서 MoO2의 비율은 80~90중량%(MoO2/MoO3의 중량% 비율 4~9) 내에서 선택할 수 있다.
한편 이에 따른 각 분말의 (MoO2+MoO3+M)/(MoO2+MoO3) 중량% 비율은 1.11~1.25가 된다. 여기에서 MoO2의 함량과 MoO3의 함량은 분자와 분모에서 각각 동일하다. 혼합된 분말은 지르코니아 볼을 이용하여 건식 볼밀 공정을 수행한다. 지르코니아 볼은 분말량의 1~3배로 칭량할 수 있고, 볼밀은 100~300rpm으로 7~9시간 동안 수행할 수 있다. 건식 볼밀을 완료한 후에 채질하여 분말 혼합을 완료할 수 있다.
다음으로 제2단계에서는, 혼합된 분말을 소결하기 위하여 카본 몰드 내부와 하부 펀치에 카본 시트를 0.1~0.5mm로 감싸고 혼합된 분말을 100~300g을 장입할 수 있다. 분말을 장입한 후에 카본 시트를 덮고 상부 펀치를 설치한다.
이와 같은 과정을 통해 소결 몰드의 준비가 완료되면 핫프레스에 소결 몰드를 장입하고 소결 과정을 수행할 수 있다. 소결시 승온속도는 2~10℃/분으로 하고, 최고 열처리 온도는 700~750℃에서 1~3시간으로 유지할 수 있다. 승온 및 유지 온도에서의 압력은 20~50MPa로 유지할 수 있다.
다음으로 제3단계에서는 소결체를 꺼내고 가공한다. 구체적으로는 소결체를 꺼낸 후에 타겟 상하부에 카본 시트를 제거한 다음 타겟의 표면을 연마 가공한다. 카본 시트를 제거하기 위하여 상하부에 각 1mm 이상 가공을 할 수 있다.
다음으로 제4단계에서는 가공된 소결체를 백킹플레이트에 본딩한다. 접착제로는 인듐을 사용할 수 있고, 본딩율은 95%이상이 되도록 함이 바람직하다.
이와 같은 과정을 통해 금속 산화물 타겟을 제조할 수 있다. 제조된 타겟의 타겟밀도는 96% 이상이 되도록 함이 바람직하다.
이와 같이 제조된 타겟을 이용하여 스퍼터링에 의해 금속 산화물 박막을 형성(증착)할 수 있다. 스퍼터링은 DC 스퍼터(Sputter)를 이용하여 수행할 수 있다.
이러한 박막은 박막 트랜지스터의 게이트층, 소스층 및 드레인층으로 이용될 수 있다. 또한 이러한 박막 트랜지스터는 OLED TV, 모바일폰, 태블릿 등의 디스플레이 장치에 사용될 수 있다.
구체적인 예로서 본 발명의 실시예에 따른 금속 산화물 박막은 게이트층 하부의 저반사층으로 사용될 수 있다. 이와 같은 용도의 박막은 기판의 반사율을 낮추고 게이트 전극의 접착성을 향상시킨다.
여기에서 기판은 유리기판, 금속기판, 플라스틱 기판, 플라스틱 필름 등 통상의 디스플레이 소자 공정에서 사용 가능한 다양한 기판 중 어느 하나일 수 있다. 구체적으로 기판은 OLED TV, 모바일폰, 태블릿에 있어서 투명하게 이루어진 전면패널일 수 있다. 한편 게이트 전극은 구리, 은 등의 일반적인 전극 물질로 형성될 수 있다.
박막 증착은 DC 스퍼터의 전력밀도(Power density)를 1.0~2.0w/cm2하고 아르곤 가스(Ar Gas) 분위기에서 상온에서 실시할 수 있다. 이때 금속 산화물 박막 두께는 300~500Å으로 할 수 있다. 또한 금속 산화물 박막 위에는 구리(Cu) 박막이 증착될 수 있다. 이때 구리 박막은 3000~6000Å의 두께로 증착될 수 있다.
한편 반사율의 측정은 금속 산화물 박막이 형성된 기판면에서 측정할 수 있고 550nm 파장에 대한 광 반사율을 측정한다. 이때 광 반사율은 7% 이하임이 바람직하다.
다음으로 본 발명의 금속 산화물 소결체를 제조하는 실시예에 대하여 상세하게 설명한다. 하기 실시예는 본 발명의 한 형태를 예시하는 것에 불과할 뿐이며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 의해 제한되는 것은 아니다.
[실시예 1]
MoO2/MoO3 중량% 비율이 6.72이고 (MoO2+MoO3+Nb2O5)/(MoO2+MoO3)의 중량% 비율이 1.176이 되도록 MoO2, MoO3, Nb2O5 분말을 계량한다. 분말 계량 후에 1L 플라스틱 통에 넣고 알루미나 볼을 분말량의 3배수로 넣는다. 알루미나 볼은 3~10mm 볼을 사용한다. 분말과 볼의 투입이 완료되면 볼밀 기계에서 170~230rpm으로 8시간 동안 건식 혼합을 실시한다. 수득한 건식 분말을 핫프레스(Hot Press)로 가압 소결을 한다. 핫프레스 내부의 진공 조건은 10-1 torr로 하고, 승온속도는 3~7℃, 최고 온도는 700~750℃, 유지시간은 1~3시간으로 하여 소결을 진행한 후 노냉을 수행함으로써 소결체를 얻었다. 이렇게 얻어진 소결체의 소결 밀도는 96.3%이고, 비저항은 2.763x10-4 Ωcm로 측정되었다.
[실시예 2]
MoO2/MoO3 중량% 비율이 6.72이고 (MoO2+MoO3+TiO2)/(MoO2+MoO3)의 중량% 비율이 1.176이 되도록 MoO2, MoO3, TiO2분말을 계량을 한다. 분말 계량 후에 1L 플라스틱 통에 넣고 알루미나 볼을 분말량의 3배수로 넣는다. 알루미나 볼은 3~10mm 볼을 사용한다. 분말과 볼의 투입이 완료되면 볼밀 기계에서 170~230rpm에서 8시간 동안 건식 혼합을 실시한다. 수득한 건식 분말을 핫프레스(Hot Press)로 가압 소결을 한다. 핫프레스 내부 진공 조건은 10-1 torr로 하고, 승온속도는 3~7℃, 최고 온도는 700~750℃, 유지시간은 1~3시간으로 하여 소결을 진행한 후 노냉을 수행함으로써 소결체를 얻었다. 이렇게 얻어진 소결체의 소결 밀도가 97.1%이고, 비저항은 3.925x10-4 Ωcm로 측정되었다.
[실시예 3]
MoO2/MoO3 중량% 비율이 6.72이고 (MoO2+MoO3+SnO2)/(MoO2+MoO3)의 중량% 비율이 1.176이 되도록 MoO2, MoO3, SnO2 분말을 계량한다. 분말 계량 후에 1L 플라스틱 통에 넣고 알루미나 볼을 분말량의 3배수로 넣는다. 알루미나 볼은 3~10mm 볼을 사용한다. 분말과 볼의 투입이 완료되면 볼밀 기계에서 170~230rpm에서 8시간 동안 건식 혼합을 실시한다. 수득한 건식 분말을 핫프레스(Hot Press)로 가압 소결을 한다. 핫프레스 내부 진공 조건은 10-1 torr로 하고, 승온속도는 3~7℃, 최고 온도는 700~750℃, 유지시간은 1~3시간으로 하여 소결을 진행한 후 노냉을 수행함으로써 소결체를 얻었다. 이렇게 얻어진 소결체는 소결 밀도가 96.3%이고, 비저항은 1.655x10-4 Ωcm로 측정되었다.
[비교예]
MoO2/MoO3 중량% 비율이 6.7이고 첨가되는 성분(M)이 없어 (MoO2+MoO3+M)/(MoO2+MoO3)의 중량% 비율이 1이 되도록 MoO2, MoO3 분말을 계량한다. 분말 계량 후에 1L 플라스틱 통에 넣고 알루미나 볼을 분말량의 3배수로 넣는다. 알루미나 볼은 3~10mm 볼을 사용한다. 분말과 볼의 투입이 완료되면 볼밀 기계에서 170~230rpm에서 8시간 동안 건식 혼합을 실시한다. 수득한 건식 분말을 핫프레스(Hot Press)로 가압 소결을 한다. 핫프레스 내부의 진공 조건은 10-1 torr로 하고, 승온속도는 3~7℃, 최고 온도는 700~750℃, 유지시간은 1~3시간으로 하여 소결을 진행한 후 노냉을 수행함으로써 소결체를 얻었다. 이렇게 얻어진 소결체는 소결 밀도가 96.1%이고, 비저항은 5.861x10-4 Ωcm로 측정되었다.
상술한 실시예와 비교예의 금속 산화물 소결체를 타겟 재료로 하여 박막을 형성한 후 박막의 반사율을 측정하였다.
박막은 상술한 실시예와 비교예의 소결체로 만들어진 각 타겟을 DC스퍼터를 이용하여 전력밀도(Power density)는 0.5~3.6w/cm2로 하고 아르곤 가스 분위기에서 투명한 글래스 기판 위에 증착하여 형성하였다. 이때 박막두께는 350Å이었다.
추가로 이러한 박막 위에 전극을 형성하였다. 전극은 구리 타겟을 DC스퍼터를 이용하여 전력밀도(Power density)는 0.5~3.6w/cm2로 하고 아르곤 가스 분위기에서 형성하였으며, 박막두께는 6000Å으로 하였다.
이러한 상태에서 글래스 기판 면에서 박막의 반사율을 측정하였고, 이에 따른 결과를 표 1에 정리하였다.
소결체 성분 MoO2/MoO3 (MoO2+MoO3+M)/(MoO2+MoO3) 소결밀도(%) 비저항(Ωcm) 박막반사율(%)
실시예1 MoO2+MoO3+Nb2O5 6.72 1.176 96.3 2.763x10-4 6.92
실시예2 MoO2+MoO3+TiO2 6.72 1.176 97.1 3.925x10-4 7
실시예3 MoO2+MoO3+SnO2 6.72 1.176 96.3 1.655x10-4 4.4
비교예 MoO2+MoO3 6.7 1 96.1 5.861x10-4 9.17
실시예와 비교예 모두에서 기준치에 해당하는 비저항 1x10-2 Ωcm이하, 타겟밀도는 95% 이상을 만족하였다. 다만, 박막의 반사율은 실시예의 경우 7 이하로서 9를 상회하는 비교예보다 우수함을 확인할 수 있었다.
앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (5)

  1. MoO2와 MoO3를 포함하는 몰리브덴 산화물 80~90중량% 및
    Nb2O5, TiO2, SnO2 중 하나의 성분 10~20중량%가 혼합되어 이루어지고,
    상기 몰리브덴 산화물에서 MoO2의 함량은 몰리브덴 산화물 중 80~90중량%인 금속 산화물 소결체.
  2. 제1항에 있어서,
    비저항은 1x10-2 Ωcm이하이고, 소결밀도는 95% 이상인 것을 특징으로 하는 금속 산화물 소결체.
  3. MoO2와 MoO3를 포함하는 몰리브덴 산화물 80~90중량% 및
    Nb2O5, TiO2, SnO2 중 하나의 성분 10~20중량%가 혼합되어 이루어지고,
    상기 몰리브덴 산화물에서 MoO2의 함량은 몰리브덴 산화물 중 80~90%인 산화물 소결체가 백킹플레이트에 접합되어 이루어지는 스퍼터링 타겟.
  4. 제3항에 있어서,
    스퍼터링에 의한 박막 형성 후 550nm 파장에 대한 박막의 광 반사율이 7% 이하인 것을 특징으로 하는 스퍼터링 타겟.
  5. MoO2 분말, MoO3 분말 및 M 분말을 준비하고 MoO2/MoO3의 중량% 비율을 4~9가 되도록 하고, 각 성분의 중량% 비율 (MoO2+MoO3+M)/(MoO2+MoO3)을 1.11~1.25가 되도록 하여 혼합하는 제1단계,
    상기 제1단계를 마친 혼합 분말을 700~750℃에서 1~3시간 유지하며 소결하는 제2단계,
    상기 제2단계를 마친 소결체의 상면과 하면이 매끄럽도록 가공하는 제3단계 및
    상기 제3단계를 마친 소결체를 백킹플레이트에 본딩하는 제4단계
    를 포함하는 스퍼터링 타겟의 제조방법.
    (여기에서, (MoO2+MoO3+M)/(MoO2+MoO3)의 분자와 분모의 MoO2의 양과 MoO3의 양은 각각 서로 동일하고, M은 Nb2O5, TiO2, SnO2 중 하나의 성분임.)
KR1020200172288A 2020-12-10 2020-12-10 저반사율의 박막을 형성하는 금속 산화물 소결체 및 이를 이용한 스퍼터링 타겟 KR20220082407A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200172288A KR20220082407A (ko) 2020-12-10 2020-12-10 저반사율의 박막을 형성하는 금속 산화물 소결체 및 이를 이용한 스퍼터링 타겟

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200172288A KR20220082407A (ko) 2020-12-10 2020-12-10 저반사율의 박막을 형성하는 금속 산화물 소결체 및 이를 이용한 스퍼터링 타겟

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20220082407A true KR20220082407A (ko) 2022-06-17

Family

ID=82268879

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200172288A KR20220082407A (ko) 2020-12-10 2020-12-10 저반사율의 박막을 형성하는 금속 산화물 소결체 및 이를 이용한 스퍼터링 타겟

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20220082407A (ko)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20080058390A (ko) 2005-09-29 2008-06-25 에이치. 씨. 스타아크 아이앤씨 스퍼터링 타겟, 저항률이 낮은 투명 전도 필름, 이러한필름의 제조 방법 및 이에 사용하기 위한 조성물

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20080058390A (ko) 2005-09-29 2008-06-25 에이치. 씨. 스타아크 아이앤씨 스퍼터링 타겟, 저항률이 낮은 투명 전도 필름, 이러한필름의 제조 방법 및 이에 사용하기 위한 조성물

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101511231B1 (ko) 투명도전막과 그 제조방법 및 투명도전성 기재, 발광디바이스
JP4816137B2 (ja) 透明導電膜及び透明導電性基材
EP1720175B1 (en) Transparent conductive film and transparent conductive base material utilizing the same
TW200307757A (en) Transparent conductive thin film, process for producing the same, sintered target for producing the same, and transparent, electroconductive substrate for display panel, and organic electroluminescence device
JP2007314364A (ja) 酸化物焼結体、ターゲット、及びそれを用いて得られる酸化物透明導電膜ならびにその製造方法
JPWO2007142330A1 (ja) 透明導電膜およびその製造方法、ならびにその製造に使用されるスパッタリングターゲット
Yu et al. Investigation of low resistance transparent F-doped SnO2/Cu bi-layer films for flexible electronics
JP4770310B2 (ja) 透明導電膜、透明導電性基材ならびに酸化物焼結体
KR20220082407A (ko) 저반사율의 박막을 형성하는 금속 산화물 소결체 및 이를 이용한 스퍼터링 타겟
KR20080068228A (ko) 투명 도전 산화막, 이의 제조방법, 인듐-주석 복합 산화물,및 소결체
KR102315308B1 (ko) 몰리브덴 산화물을 주된 성분으로 하는 금속 산화물 소결체 및 이를 포함하는 스퍼터링 타겟
KR102315283B1 (ko) 몰리브덴 산화물을 주된 성분으로 하는 금속 산화물 박막 및 이러한 박막이 형성된 박막트랜지스터와 디스플레이 장치
KR102646917B1 (ko) 몰리브덴 산화물계 소결체, 상기 소결체를 이용한 박막, 상기 박막을 포함하는 박막트랜지스터 및 디스플레이 장치
JP5327282B2 (ja) 透明導電膜製造用焼結体ターゲット
JP5430251B2 (ja) 透明電極付き基板および透明電極付き基板の製造方法
KR20230049562A (ko) 몰리브덴 산화물계 소결체, 상기 소결체를 이용한 박막, 상기 박막을 포함하는 박막트랜지스터 및 디스플레이 장치
TWI839845B (zh) 氧化鉬基燒結體、濺鍍靶材、使用燒結體的氧化物薄膜、包含薄膜的薄膜電晶體及顯示裝置
JP2012158825A (ja) 酸化亜鉛系透明導電膜形成材料、その製造方法、それを用いたターゲット、酸化亜鉛系透明導電膜の形成方法および透明導電性基板
KR101627331B1 (ko) 투명도전성 박막 조성물, 이를 이용한 투명도전성 박막 형성방법 및 투명도전성 박막
WO2022124460A1 (ko) 몰리브덴 산화물을 주된 성분으로 하는 금속 산화물 소결체 및 이를 포함하는 스퍼터링 타겟{metal oxide sintered body containing molybdenum oxide as the main component and sputtering target comprising the same}
TW201536564A (zh) 透明導電性層合體、透明導電性層合體的製造方法、及使用透明導電性層合體所成之電子裝置
KR101900820B1 (ko) 투명도전성 박막 조성물, 이를 이용한 투명도전성 박막 형성방법 및 투명도전성 박막
KR20120072237A (ko) 투명전극용 인듐-갈륨-실리콘-아연 산화물계 조성물
KR20230053774A (ko) 몰리브덴 산화물계 소결체, 이를 포함하는 스퍼터링 타겟 및 산화물 박막
KR101597294B1 (ko) 투명도전성 박막 조성물, 이를 이용한 투명도전성 박막 형성방법