TWI653208B - Oxide sputtering target - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種可抑制由於氧化物濺鍍靶材在焊接作業步驟或濺鍍步驟中的熱操作所產生的破裂的氧化物濺鍍靶材。一種氧化物濺鍍靶材,其金屬成分具有含有20原子%~50原子%的Sn、剩餘部分包含Zn及不可避免的雜質的組成,22℃~400℃下的彎曲斷裂應變率為0.24%以上,或200℃下的抗彎強度為130MPa以上,較佳為相對密度的平均值為98.5%以上,更佳為相對密度的偏差為0.3%以下。

Description

氧化物濺鍍靶材
本發明是有關於一種氧化物濺鍍靶材,其是用以形成驅動例如大型液晶顯示器或有機電致發光(electroluminescence,EL)顯示器等的薄膜電晶體的氧化物半導體層。
於先前,在藉由薄膜電晶體(thin-film transistor,以下稱為「TFT」)驅動的方式的液晶顯示器或有機EL顯示器等顯示裝置中,主流是在TFT的通道層中採用非晶質矽膜或結晶質矽膜。而且,隨著顯示器的高精細化的要求,作為TFT的通道層中所使用的材料,開始關注氧化物半導體。例如,在專利文獻1中所揭示的包含銦(In)、鎵(Ga)、鋅(Zn)、氧(O)的氧化物半導體膜(以下稱為「I-G-Z-O薄膜」)具有優異的TFT特性而開始實用化。該I-G-Z-O薄膜中所含的In或Ga是在日本被指定為稀有金屬儲備對象礦種的稀少且昂貴的金屬。
因此,作為並不含有所述I-G-Z-O薄膜中所含的In或Ga的氧化物半導體膜,開始關注Zn-Sn-O系氧化物半導體膜(以下稱為「ZTO薄膜」)。而且,該ZTO薄膜可藉由使用濺鍍靶的濺鍍法而進行成膜。該濺鍍法是使離子或原子或者簇(cluster)與濺鍍靶表面碰撞,削去該物質的表面(或使其飛濺),藉此使構成該物質的成分堆積於基板等的表面上而進行成膜的方法。
此處,ZTO薄膜是含有氧的薄膜,因此使用所謂的反應性濺鍍法,亦即在濺鍍法中,在含有氧的環境下進行成膜。該反應性濺鍍法是藉由在包含氬氣與氧氣的混合氣體的環境下進行濺鍍的方法,是一面使離子或原子或者簇與氧反應一面進行濺鍍,藉此而形成氧化物系薄膜的手法。
而且,該反應性濺鍍法中所使用的濺鍍靶是在藉由焊料將氧化物濺鍍靶材焊接於背板(backing plate)上的狀態下而使用,所述氧化物濺鍍靶材包含具有與所述ZTO薄膜的成分組成近似的成分組成的ZTO系氧化物燒結體。
例如,在專利文獻1中,作為包含ZTO系氧化物燒結體的氧化物濺鍍靶材,提出了如下方法:將氧化鋅粉末及氧化錫粉末與純水、有機黏合劑、分散劑加以混合而形成漿料,對該漿料進行乾燥及造粒而獲得造粒粉,對該造粒粉進行加壓成形而獲得成形體,對該成形體進行焙燒而獲得燒結體。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本專利特開2013-36073號公報
根據本發明者的研究,確認藉由所述專利文獻1中所揭示的方法而製造的包含ZTO系氧化物燒結體的氧化物濺鍍靶材存在如下情況:在焊接於背板上時產生破裂,或在濺鍍時產生破裂。
本發明的目的在於解決所述課題,提供在焊接於背板上或濺鍍時難以產生破裂的氧化物濺鍍靶材。
本發明者對所述課題進行了研究,結果查明在氧化物濺鍍靶上所產生的破裂是由於製造步驟或使用步驟中的熱操作所引起的,發現藉由使氧化物濺鍍靶的特定溫度下的彎曲斷裂應變率及/或抗彎強度為規定值以上可解決該問題,從而達成本發明。
亦即,本發明是一種氧化物濺鍍靶材,金屬成分具有含有20原子%~50原子%的Sn、剩餘部分包含Zn及不可避免的雜質的組成,22℃~400℃下的彎曲斷裂應變率為0.24%以上。
而且,本發明的氧化物濺鍍靶材較佳為200℃下的彎曲斷裂應變率為0.25%以上。
而且,本發明的氧化物濺鍍靶材的金屬成分具有含有20原子%~50原子%的Sn、剩餘部分包含Zn及不可避免的雜質的組成,200℃下的抗彎強度為130MPa以上。
而且,本發明的氧化物濺鍍靶材較佳為300℃下的抗彎強度為130MPa以上。
本發明的氧化物濺鍍靶材較佳為相對於金屬成分全體而言,含有合計為0.005原子%~4.000原子%的Al、Si、Ga、Mo及W中的一種以上。
本發明的氧化物濺鍍靶材較佳為相對密度的平均值為98.5%以上。而且,更佳為相對密度的偏差[(最大值-最小值)/平均 值]×100(%)為0.3%以下。
本發明的氧化物濺鍍靶材即使處於受到焊接於背板上時或濺鍍時的高溫負荷的狀態,亦可抑制破裂。藉此,本發明成為在大型液晶顯示器或有機EL顯示器等的製造步驟中的TFT的通道層的形成中有用的技術。
i、ii、iii、iv、v‧‧‧部位
圖1是本發明例1的各溫度下的彎曲斷裂應變率與熱膨脹率的關係圖。
圖2是本發明例2的各溫度下的彎曲斷裂應變率與熱膨脹率的關係圖。
圖3是比較例的各溫度下的彎曲斷裂應變率與熱膨脹率的關係圖。
圖4是表示氧化物濺鍍靶材的溫度與抗彎強度的關係的圖。
圖5是表示氧化物濺鍍靶材的密度的測定部位的圖。
圖6是本發明例3的各溫度下的彎曲斷裂應變率與熱膨脹率的關係圖。
圖7是本發明例4的各溫度下的彎曲斷裂應變率與熱膨脹率的關係圖。
圖8是本發明例5的各溫度下的彎曲斷裂應變率與熱膨脹率的關係圖。
圖9是表示氧化物濺鍍靶材的溫度與抗彎強度的關係的圖。
本發明的氧化物濺鍍靶材的22℃~400℃下的彎曲斷裂應變率為0.24%以上。如上所述,氧化物濺鍍靶材通常以藉由焊料而焊接於背板上的狀態而使用。此處,於焊接步驟中,經由熔融的In而將加熱的氧化物濺鍍靶材及背板接合。此時,將氧化物濺鍍靶材、背板及In分別加熱至22℃~400℃下的溫度。因此,氧化物濺鍍靶材受到高溫負荷。
另一方面,在利用濺鍍法的ZTO薄膜的形成中,由於投入高功率而長時間地濺鍍,氧化物濺鍍靶材在濺鍍中亦受到200℃以上的高溫負荷。
本發明的氧化物濺鍍靶材使22℃~400℃下的彎曲斷裂應變率為0.24%以上。藉此,本發明的氧化物濺鍍靶材可抑制由於所述焊接於背板上時或濺鍍時的高溫負荷而產生的破裂。而且,在濺鍍法中,存在由於成膜條件而於高溫下投入功率變大的情況,因此更佳為200℃下的彎曲斷裂應變率為0.25%以上。
此處,本發明中所謂的「彎曲斷裂應變率」是JIS K7171中所定義的材料斷裂時的彎曲應變率。該彎曲斷裂應變率可對自氧化物濺鍍靶材所採取的試片,進行3點彎曲試驗,測定直至試片斷裂的撓曲量,代入至式(1)中而算出。此處,εfB是彎曲斷裂應變率、sB是直至斷裂為止的撓曲量、h是試片的厚度、L是支點間距離。例如,在200℃的環境下進行測定時,在試驗機中安裝恆 溫槽,在將試片加熱保持為200℃的狀態下進行測定。
在本發明的氧化物濺鍍靶材中規定22℃~400℃下的彎曲斷裂應變率εfB的原因在於:所述焊接於背板上時或濺鍍中賦予氧化物濺鍍靶材的溫度為22℃~400℃的範圍。而且,此時的本發明的氧化物濺鍍靶材的22℃~400℃下的熱膨脹率可以22℃為基準而設為0.00%~0.30%的範圍。
本發明的氧化物濺鍍靶材藉由將200℃下的抗彎強度設為130MPa以上,可抑制由於所述焊接於背板上時或濺鍍時的高溫負荷而產生的破裂。而且,在濺鍍法中存在由於成膜條件而變得更高溫的情況,因此更佳為300℃下的抗彎強度為130MPa以上。
另外,本發明中所謂的「抗彎強度」是在以20mm的間隔而設置的兩個支撐物上放置試片,於中央部抵接壓頭的狀態下,以0.5mm/min的移動速度緩緩施加負載,測定斷裂時的負載。
本發明的氧化物濺鍍靶材包含Zn、Sn、O(氧),具體而言是相對於金屬成分全體而言,含有20原子%~50原子%的Sn,剩餘部分包含Zn及不可避免的雜質的氧化物燒結體。而且, 在本發明中,藉由使Zn為50原子%以上,可抑制SnO2變得過剩,使燒結性提高,從而使氧化物濺鍍靶材的密度提高。
在本發明中,藉由使Sn為20原子%以上,可抑制由於蒸汽壓高的ZnO蒸發而產生的空孔,從而使氧化物濺鍍靶材的密度提高。另一方面,藉由使Sn為50原子%以下,可抑制SnO2變得過剩,使燒結性提高,從而使氧化物濺鍍靶材的密度提高。另外,Sn以原子%計而言較佳為20≦Sn≦40,更佳為25≦Sn≦35。
而且,藉由使Zn為80原子%以下,可抑制由於蒸汽壓高的ZnO蒸發而產生的空孔,從而使氧化物濺鍍靶材的密度提高。Zn以原子%計而言較佳為50≦Zn≦80,更佳為65≦Zn≦75。
本發明的氧化物濺鍍靶材較佳為相對於金屬成分全體而言,含有合計為0.005原子%~4.000原子%的Al、Si、Ga、Mo及W中的一種以上。此時,本發明的氧化物濺鍍靶材,將為金屬成分的Zn及/或Sn的一部分,在合計為0.005原子%~4.000原子%的範圍內置換為Al、Si、Ga、Mo及W中的一種以上。
該些元素中,Al、Ga、Mo、W是對於控制載子的遷移率或防止光劣化而言有用的元素。而且,Si是對於使燒結性提高而言有用的元素。
本發明的氧化物濺鍍靶材較佳為相對密度的平均值為98.5%以上。藉此可抑制在濺鍍時產生異常放電,獲得穩定的放電,由此可使所形成的ZTO薄膜的膜質提高,除此以外亦可抑制結核(nodule)的產生。
而且,本發明的氧化物濺鍍靶材更佳為使相對密度的偏差[(最大值-最小值)/平均值]×100(%)為0.3%以下。藉此可抑制氧化物濺鍍靶材的機械加工時的破裂或缺損的產生。
本發明中的氧化物濺鍍靶材的相對密度是指以百分率表示藉由阿基米德定律而測定的氧化物濺鍍靶材的容積密度(bulk density)除以其理論密度而所得的值。此處,理論密度使用藉由根據組成比而獲得的質量比所算出的加權平均值。
再者,作為測定位置,例如在如圖5所示的圓板狀的氧化物濺鍍靶材的情況下,設為相當於氧化物濺鍍靶材的外周部的部位i~部位iv、相當於中央部的部位v,合計5處。而且,在長方形等矩形的氧化物濺鍍靶材的情況下,設為相當於氧化物濺鍍靶材的角部的4個部位、相當於中央部的部位,合計5處。而且,在本發明中,採用該5處的相對密度值的平均值。
以下,對本發明的氧化物濺鍍靶材的製造方法的一例加以說明。
本發明的氧化物濺鍍靶材例如可藉由如下方式而獲得:將ZnO粉末、SnO2粉末與純水、分散劑加以混合而製成漿料,使該漿料乾燥後製作造粒粉,對該造粒粉進行預燒而製作預燒粉末。 繼而,將該預燒粉末濕式壓碎後,藉由注漿成形(slip casting)而製作成形體,經過脫脂而在常壓下進行焙燒。
較佳為將用以製作所述預燒粉末的造粒粉的預燒溫度設定為1000℃~1200℃。藉由使預燒溫度為1000℃以上,可使ZnO粉末 與SnO2粉末的反應充分地進行。另一方面,藉由使預燒溫度為1200℃以下,可維持適度的粉末粒徑,藉此可獲得緻密的氧化物濺鍍靶材。
較佳為將常壓下的焙燒溫度設定為1300℃~1500℃。藉由使焙燒溫度為1300℃以上,可促進燒結,獲得緻密的氧化物濺鍍靶材。藉此,本發明的氧化物濺鍍靶材即使在受到高的負載的狀態下,亦可抑制破裂。另一方面,藉由使焙燒溫度為1500℃以下,可抑制ZnO粉末蒸發,從而可獲得緻密的氧化物濺鍍靶材。
焙燒時的最高溫度的保持時間若為10小時以上,則焙燒所致的緻密化提升,若超過50小時,則ZnO的蒸發變多,密度降低。因此,為了獲得本發明的氧化物濺鍍靶材,較佳為將保持時間設為10小時~50小時。
以下,對本發明的氧化物濺鍍靶材的製造方法的其他例加以說明。
本發明的氧化物濺鍍靶材例如亦可藉由如下方式而獲得:將ZnO粉末、SnO2粉末與純水、分散劑加以混合而製成漿料,使該漿料乾燥後,經過壓碎、造粒、脫脂而製作的造粒粉,對所述造粒粉進行加壓燒結。作為加壓燒結的方法,可應用熱壓、放電電漿燒結、熱均壓壓製等方法。其中,熱壓、放電電漿燒結可使燒結體的殘留應力變小,因此可防止氧化物濺鍍靶材的破裂,因此較佳。
較佳為將加壓燒結的燒結溫度設定為900℃~1100℃。 藉由使燒結溫度為900℃以上,可促進燒結,可獲得緻密且具有高的彎曲斷裂應變率的氧化物濺鍍靶材。另一方面,藉由使燒結溫度為1100℃以下,可抑制ZnO粉末蒸發,除此以外可抑制SnO2粉末與加壓燒結用構件反應的還原反應。
較佳為將加壓燒結的加壓力設定為20MPa~40MPa。藉由使加壓力為20MPa以上,變得可緻密化,可獲得具有高的彎曲斷裂應變率的氧化物濺鍍靶材。另一方面,藉由使加壓力為40MPa以下,可抑制加壓燒結用構件產生破裂、或所得的氧化物濺鍍靶材產生破裂。
較佳為將加壓燒結的燒結時間設定為3小時~15小時。藉由使燒結時間為3小時以上,可充分進行燒結,可獲得緻密且具有高的彎曲斷裂應變率的氧化物濺鍍靶材。另一方面,藉由使燒結時間為15小時以下,可抑制製造效率降低。
[實施例1]
首先,以相對於金屬成分全體而言Sn成為30原子%、Zn成為70原子%的方式秤量平均粒徑(累積粒度分佈的D50)為0.70μm的ZnO粉末、平均粒徑(累積粒度分佈的D50)為1.85μm的SnO2粉末,將其投入至放入有規定量的純水與分散劑的攪拌容器內,加以混合而製成漿料,使該漿料乾燥後進行壓碎、造粒、脫脂,獲得平均粒徑(累積粒度分佈的D50)為45μm的造粒粉。
其次,將所述所獲得的造粒粉填充至碳製加壓容器中,設置於放電電漿燒結裝置的爐體內部,在950℃、40MPa、12小時的 條件下實施加壓燒結。在加壓燒結後自碳製加壓容器中取出,獲得燒結體。
使用金剛石研磨石對所獲得的燒結體實施利用平面研磨的板厚加工後,使用噴水式切斷機而製作厚度10mm×外徑100mm的成為本發明例1的氧化物濺鍍靶材。
而且,將所述所獲得的造粒粉填充至碳製加壓容器中,設置於熱壓裝置的爐體內部,在1050℃、40MPa、4小時的條件下實施加壓燒結。
使用金剛石研磨石對所獲得的燒結體實施利用平面研磨的板厚加工後,使用噴水式切斷機而製作厚度10mm×外徑100mm的成為本發明例2的氧化物濺鍍靶材。
作為比較例,如下所述地製作氧化物濺鍍靶材。首先,以相對於金屬成分全體而言Sn成為30原子%、Zn成為70原子%的方式秤量平均粒徑(累積粒度分佈的D50)為0.70μm的ZnO粉末、平均粒徑(累積粒度分佈的D50)為1.85μm的SnO2粉末30原子%,投入至放入有規定量的純水與分散劑的攪拌容器內,加以混合而製成漿料,使該漿料乾燥後進行壓碎、造粒、脫脂,獲得平均粒徑(累積粒度分佈的D50)為45μm的造粒粉。對該造粒粉進行濕式壓碎後,以所獲得的漿料藉由注漿成形製作成形體。
其次,在1550℃、4小時的條件下對所獲得的成形體進行常壓焙燒而獲得焙燒體。
使用金剛石研磨石對所獲得的焙燒體實施利用平面研磨的板厚加工後,使用噴水式切斷機而製作厚度10mm×外徑100mm的成為比較例的氧化物濺鍍靶材。
自所述所獲得的各燒結體及焙燒體分別切出3mm×4mm×40mm的彎曲試片,藉由所述測定方法而測定彎曲斷裂應變率。而且,自所述所獲得的各燒結體及焙燒體切出3mm×4mm×40mm的抗彎強度試片,測定抗彎強度。此時,在以20mm的間隔而設置的兩個支撐物上放置試片,於中央部抵接壓頭的狀態下,以0.5mm/min的移動速度緩緩施加負載,測定靜態斷裂時的負載。
將其結果表示於表1、表2及圖1~圖3中。根據表1、圖1及圖2的結果可確認本發明的氧化物濺鍍靶材的22℃~400℃的彎曲斷裂應變率為0.24%以上。而且,根據表2及圖4的結果可確認本發明的氧化物濺鍍靶材在22℃、100℃、200℃、300℃的任意溫度下的抗彎強度均為130MPa以上。
而且,在焊接於背板上時或濺鍍時所達到的22℃~400℃下,亦未發現彎曲斷裂應變率的較大程度的降低。而且,在焊接於背板上時或濺鍍時所達到的溫度200℃~300℃下,亦未發現抗彎強度的較大程度的降低。
其次,使用本發明例的氧化物濺鍍靶材而實施濺鍍測試。濺鍍是在Ar壓力為0.5Pa、直流(Direct Current,DC)功率為300W的條件下實施,累計時間為4小時。再者,本次為了進行濺鍍靶自身的評價,並非在反應性濺鍍而是在Ar環境下進行濺 鍍測試。
目視確認使用後的氧化物濺鍍靶材,結果並未確認到破裂。
另一方面,比較例的氧化物濺鍍靶材在22℃、100℃、200℃、300℃、400℃的所有溫度下,彎曲斷裂應變率均不足0.24%。而且,比較例的氧化物濺鍍靶材在22℃、100℃、200℃、300℃的所有溫度下,抗彎強度均不足130MPa。
其次,若使用比較例的氧化物濺鍍靶材而實施濺鍍,則確認自氧化物濺鍍靶材表面的大概中心部起,放射線狀地產生4根裂紋。
而且,自所述所獲得的各燒結體及焙燒體的相當於角部的4個部位的自邊緣起離開5mm的部位、相當於中央部的部位分別切出10mm×20mm×20mm的分析用試樣,測定各部位的眞密度,藉由所述方法算出相對密度與其偏差[(最大值-最小值)/平 均值]×100(%)。將其結果表示於表3及表4中。
根據表3及表4的結果可確認:本發明的氧化物濺鍍靶材在相當於外周部的部位i~部位iv、相當於中央部的部位v的5處進行密度測定,結果是在任意的部位中,相對密度均為98.5%以上,而且相對密度的偏差[(最大值-最小值)/平均值]×100(%)為0.3%以下。
另一方面,比較例的氧化物濺鍍靶材在相當於外周部的部位i~部位iv、相當於中央部的部位v的5處進行密度測定,結果是在任意的部位中,相對密度均不足98.5%。而且,相對密度的偏差[(最大值-最小值)/平均值]×100(%)最大為0.7%,大於本發明的氧化物濺鍍靶材的偏差。
[實施例2]
首先,以相對於金屬成分全體而言Sn成為30原子%、Zn成為70原子%的方式秤量平均粒徑(累積粒度分佈的D50)為0.70μm的ZnO粉末、平均粒徑(累積粒度分佈的D50)為1.85μm的SnO2粉末,投入至放入有規定量的純水與分散劑的攪拌容器後,加以混合而獲得漿料。對該漿料進行乾燥、造粒後,在1090℃下進行預焙燒,獲得預燒粉末。於該預燒粉末中,以相對於金屬成分全體而言Zn成為69.928原子%、Sn成為29.940原子%、Al成為0.132原子%的方式混合平均粒徑(累積粒度分佈的D50)為54.03μm的AZO(氧化鋅鋁)粉末,藉由濕式壓碎進行粒度調整,以使平均粒徑(累積粒度分佈的D50)成為1μm。
於所述濕式壓碎後,藉由注漿成形而獲得3枚長邊:830mm×短邊:250mm×厚度:16mm的成形體。
其次,將所獲得的各成形體在1400℃、17小時、20小時、或34小時、非還原性環境下進行常壓焙燒而獲得焙燒體。繼而,對該焙燒體進行機械加工而獲得長邊:750mm×短邊:220mm×厚度:14mm的成為本發明例3~本發明例5的氧化物濺鍍靶材。
自所述所獲得的各焙燒體切出3mm×4mm×40mm的彎曲試片,藉由所述測定方法而測定彎曲斷裂應變率。而且,自所述所獲得的各焙燒體切出3mm×4mm×40mm的抗彎強度試片,測定抗彎強度。此時,在以20mm的間隔而設置的兩個支撐物上放置試片,於中央部抵接壓頭的狀態下,以0.5mm/min的移動速度緩緩施加負載,測定靜態斷裂時的負載。
將其結果表示於表5、表6及圖6~圖9中。根據表5、圖6~圖8的結果可確認本發明的氧化物濺鍍靶材的22℃~400℃的彎曲斷裂應變率為0.24%以上。而且,根據表6及圖9的結果確認本發明的氧化物濺鍍靶材在200℃、300℃任一者的溫度下的抗彎強度均為130MPa以上。
而且,在焊接於背板上時或濺鍍時所達到的22℃~400℃下,亦未發現彎曲斷裂應變率的較大程度的降低。而且,在焊接於背板上時或濺鍍時所達到的溫度200℃~300℃下,亦未發現抗彎強度的較大程度的降低。
其次,使用本發明例的氧化物濺鍍靶材而實施濺鍍測試。濺鍍是在Ar壓力為0.5Pa、直流(Direct Current,DC)功率為300W的條件下實施,累計時間為4小時。再者,本次為了進行濺鍍靶自身的評價,並非在反應性濺鍍而是在Ar環境下進行濺鍍測試。
目視確認使用後的氧化物濺鍍靶材,結果並未確認到破裂。
而且,自所述所獲得的各焙燒體的相當於角部的4個距離其邊緣5mm的部位及相當於中央部的部位分別切出10mm×20mm×20mm的分析用試樣,測定各部位的眞密度,藉由所述方法算出相對密度與其偏差[(最大值-最小值)/平均值]×100(%)。將其結果表示於表7及表8中。
根據表7及表8的結果可確認:本發明的氧化物濺鍍靶材在相當於外周部的部位i~部位iv、相當於中央部的部位v的5處進行密度測定,結果是在任意的部位中,相對密度均為98.5%以上,而且相對密度的偏差[(最大值-最小值)/平均值]×100(%)為0.1%以下。

Claims (6)

  1. 一種氧化物濺鍍靶材,其特徵在於:金屬成分具有含有20原子%~50原子%的Sn、剩餘部分包含Zn及不可避免的雜質的組成,22℃~400℃下的彎曲斷裂應變率為0.24%以上,其中相對於金屬成分全體而言,含有合計為0.132原子%~4.000原子%的Al、Si、Ga、Mo及W中的一種以上。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的氧化物濺鍍靶材,其中,200℃的彎曲斷裂應變率為0.25%以上。
  3. 一種氧化物濺鍍靶材,其特徵在於:金屬成分具有含有20原子%~50原子%的Sn、剩餘部分包含Zn及不可避免的雜質的組成,200℃下的抗彎強度為130MPa以上,其中相對於金屬成分全體而言,含有合計為0.132原子%~4.000原子%的Al、Si、Ga、Mo及W中的一種以上。
  4. 如申請專利範圍第3項所述的氧化物濺鍍靶材,其中,300℃下的抗彎強度為130MPa以上。
  5. 如申請專利範圍第1項至第4項中任一項所述的氧化物濺鍍靶材,其中,相對密度的平均值為98.5%以上。
  6. 如申請專利範圍第5項所述的氧化物濺鍍靶材,其中,所述相對密度的偏差[(最大值-最小值)/平均值]×100(%)為0.3%以下。
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Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4846726B2 (ja) * 2005-09-20 2011-12-28 出光興産株式会社 スパッタリングターゲット、透明導電膜及び透明電極
JP5143410B2 (ja) * 2006-12-13 2013-02-13 出光興産株式会社 スパッタリングターゲットの製造方法
KR101254906B1 (ko) * 2008-12-12 2013-04-18 이데미쓰 고산 가부시키가이샤 복합 산화물 소결체 및 그것으로 이루어지는 스퍼터링 타겟
JP2012180248A (ja) * 2011-03-02 2012-09-20 Kobelco Kaken:Kk 酸化物焼結体およびスパッタリングターゲット
JP5686067B2 (ja) 2011-08-05 2015-03-18 住友金属鉱山株式会社 Zn−Sn−O系酸化物焼結体とその製造方法
JP6212869B2 (ja) * 2012-02-06 2017-10-18 三菱マテリアル株式会社 酸化物スパッタリングターゲット
JP5447743B1 (ja) * 2012-06-06 2014-03-19 日立金属株式会社 Fe−Co系合金スパッタリングターゲット材およびその製造方法

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