TWI719820B - 銦鋯氧化物靶材及其製法及銦鋯氧化物薄膜 - Google Patents

銦鋯氧化物靶材及其製法及銦鋯氧化物薄膜 Download PDF

Info

Publication number
TWI719820B
TWI719820B TW109103107A TW109103107A TWI719820B TW I719820 B TWI719820 B TW I719820B TW 109103107 A TW109103107 A TW 109103107A TW 109103107 A TW109103107 A TW 109103107A TW I719820 B TWI719820 B TW I719820B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
indium
zirconium oxide
oxide target
target material
equal
Prior art date
Application number
TW109103107A
Other languages
English (en)
Other versions
TW202130605A (zh
Inventor
柯伯賢
謝承諺
簡毓蒼
劉硯鳴
Original Assignee
光洋應用材料科技股份有限公司
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 光洋應用材料科技股份有限公司 filed Critical 光洋應用材料科技股份有限公司
Priority to TW109103107A priority Critical patent/TWI719820B/zh
Priority to CN202010101489.7A priority patent/CN113201714A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI719820B publication Critical patent/TWI719820B/zh
Publication of TW202130605A publication Critical patent/TW202130605A/zh

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING 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
    • C23CCOATING 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
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/06Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
    • C23C14/08Oxides
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING 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
    • C23CCOATING 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
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34Sputtering
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING 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
    • C23CCOATING 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
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34Sputtering
    • C23C14/3407Cathode assembly for sputtering apparatus, e.g. Target
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3231Refractory metal oxides, their mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof
    • C04B2235/3244Zirconium oxides, zirconates, hafnium oxides, hafnates, or oxide-forming salts thereof
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3286Gallium oxides, gallates, indium oxides, indates, thallium oxides, thallates or oxide forming salts thereof, e.g. zinc gallate
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C04CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04BLIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/50Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
    • C04B2235/54Particle size related information
    • C04B2235/5418Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof
    • C04B2235/5445Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof submicron sized, i.e. from 0,1 to 1 micron

Abstract

本創作提供一種銦鋯氧化物靶材,其包含銦、鋯及氧,其中鋯原子數相對於銦及鋯之原子總數的比值係大於或等於0.18且小於或等於0.40,且該銦鋯氧化物靶材的平均體電阻率係大於或等於8×10 -3歐姆-公分且小於或等於5×10 -2歐姆-公分。以此銦鋯氧化物靶材濺鍍形成之銦鋯氧化物薄膜的片電阻值係大於或等於1×10 7歐姆/單位面積且小於或等於1×10 10歐姆/單位面積,此高片電阻值的銦鋯氧化物薄膜可應用於內嵌式觸控面板。

Description

銦鋯氧化物靶材及其製法及銦鋯氧化物薄膜
本創作關於一種氧化物靶材及其所濺鍍而成之氧化物薄膜,尤指一種銦鋯氧化物靶材及其所濺鍍而成之銦鋯氧化物薄膜。
在內嵌式觸控面板中,觸控效果的好壞取決於顯示面板上之薄膜的特性。通常,會在元件中設置一層高電阻薄膜,該層薄膜需具備片電阻值為107歐姆/單位面積(Ω/sq)至1010Ω/sq的高電阻特性,方具抗干擾與防靜電的功能,以實現良好的圖像顯示與觸控功能。
高電阻薄膜的成膜方式可分為旋轉塗佈及物理氣相沉積(PVD)兩種。旋轉塗佈法多搭配溶膠及凝膠(sol-gel)法在基板上形成高電阻薄膜,此方法雖可得到大面積、成本低及產率高的高電阻薄膜,但大部分的塗液在塗佈期間損耗且不適合應用於大尺寸的基板,因此旋轉塗佈法現已被物理氣相沉積法取代。物理氣相沉積法可較佳地控制薄膜厚度,且所製成的薄膜硬度高及附著力佳,因此廣泛應用於高電阻薄膜的製造。
然而,目前的內嵌式觸控面板尚未完全導入以物理氣相沉積製程製作之抗干擾與抗靜電薄膜,主要是因為利用物理氣相沉積製備高電阻薄膜 仍存在透光率偏低以及耐候性較差的問題。以上缺點皆導致內嵌式觸控面板的觸控效果不甚理想,從而限制了內嵌式觸控面板的發展。
為克服先前技術所面臨之問題,本創作之主要目的在於提供一種氧化物靶材,其所濺鍍形成的氧化物薄膜具有高電阻及高透光率的特性。
為達成前述目的,本創作提供一種銦鋯氧化物靶材,其包含銦、鋯及氧,其中鋯之原子數相對於銦及鋯之原子總數的比值係大於或等於0.18且小於或等於0.40,且該銦鋯氧化物靶材的平均體電阻率係大於或等於8×10-3歐姆-公分(Ω-cm)且小於或等於5×10-2Ω-cm。
以此銦鋯氧化物靶材濺鍍形成之銦鋯氧化物薄膜的片電阻值係大於或等於1×107Ω/sq且小於或等於1×1010Ω/sq,此高電阻的銦鋯氧化物薄膜可適用於內嵌式觸控面板之抗干擾及防靜電的薄膜。
較佳的,該銦鋯氧化物靶材中鋯之原子數相對於銦及鋯之原子總數的比值係大於或等於0.22且小於或等於0.35。
較佳的,所述銦鋯氧化物靶材的體電阻率不均勻度小於1.5%;更佳的,所述銦鋯氧化物靶材的體電阻率不均勻度小於或等於1.2%。
依據本創作,所述銦鋯氧化物靶材的相對密度為大於98%,較佳的,所述銦鋯氧化物靶材的相對密度為大於99%。於此,銦鋯氧化物靶材之相對密度的大小可作為判斷銦鋯氧化物靶材結構之緻密性的指標。當一銦鋯氧化物靶材的相對密度越高,表示其結構越緻密;而當一銦鋯氧化物靶材的相對密度越低,則代表其結構越鬆散。
依據本創作,所述銦鋯氧化物靶材之X光繞射(XRD)光譜中的繞射峰皆可對應於三氧化二銦(In2O3)標準品和二氧化鋯(ZrO2)標準品的繞射峰。
依據本創作,所述銦鋯氧化物靶材的組成包含In2O3與ZrO2,且兩者均勻地分布於銦鋯氧化物靶材中。
依據本創作,所述銦鋯氧化物靶材之XRD光譜中2θ在30°至32°之間具有In2O3的繞射峰及ZrO2的繞射峰,且In2O3之繞射峰的強度相對於ZrO2之繞射峰的強度之比值為0.7至4.0;較佳的,在上述區間In2O3之繞射峰的強度相對於ZrO2之繞射峰的強度之比值為0.9至3.5;更佳的,在上述區間In2O3之繞射峰的強度相對於ZrO2之繞射峰的強度之比值為1.0至3.1。據此,當所述In2O3之繞射峰的強度相對於ZrO2之繞射峰的強度之比值小於0.7時,表示ZrO2繞射峰的強度已大於In2O3繞射峰的強度,且以此銦鋯氧化物靶材濺鍍形成之銦鋯氧化物薄膜的片電阻值會有很明顯的躍昇。
依據本創作,隨著鋯含量增加,所述銦鋯氧化物靶材中對應於ZrO2之繞射峰的強度亦逐漸增加。
依據本創作,所述銦鋯氧化物靶材的平均晶粒粒徑尺寸小於5微米(μm),表示所述銦鋯氧化物靶材中的晶粒並無顯著粗化。較佳的,所述銦鋯氧化物靶材的平均晶粒粒徑尺寸大於1μm且小於5μm。
依據本創作,前述銦鋯氧化物靶材之製造方法包含:將銦的氧化物粉末及鋯的氧化物粉末混合並進行噴霧造粒,其中該造粒粉末中鋯之原子數相對於銦及鋯之原子總數的比值係大於或等於0.18且小於或等於0.40;將該造粒粉末進行預成型,得到一靶胚;再將該靶胚於1500℃至1600℃下燒結5小時至10小時,以獲得該銦鋯氧化物靶材。
依據本創作,該造粒粉末的粒徑為大於或等於100μm。較佳的,所述造粒粉末的粒徑大於或等於100μm且小於或等於300μm。
本創作另提供一種銦鋯氧化物薄膜,其包含銦、鋯及氧,其中鋯之原子數相對於銦及鋯之原子總數的比值係大於或等於0.18且小於或等於0.40,且該銦鋯氧化物薄膜的片電阻值係大於或等於1×107Ω/sq且小於或等於1×1010Ω/sq。所述銦鋯氧化物薄膜係由如前所述之銦鋯氧化物靶材所濺鍍而成。
依據本創作,前述銦鋯氧化物薄膜於波長550奈米(nm)的透光率為大於94%。
依據本創作,所述銦鋯氧化物薄膜具有高電阻及高透光率的特性,可適用於內嵌式觸控面板,以強化觸控功能並實現圖像顯示與觸控功能的良好結合。
圖1係實施例1之銦鋯氧化物靶材之掃描式電子顯微鏡(SEM)金相圖。
圖2係實施例2之銦鋯氧化物靶材之SEM金相圖。
圖3係比較例2之銦鋯氧化物靶材之SEM金相圖。
圖4係實施例1之銦鋯氧化物靶材之XRD光譜與In2O3標準品和ZrO2標準品之XRD光譜的比對結果。
圖5係實施例2之銦鋯氧化物靶材之XRD光譜與In2O3標準品和ZrO2標準品之XRD光譜的比對結果。
圖6係比較例2之銦鋯氧化物靶材之XRD光譜與In2O3標準品和ZrO2標準品之XRD光譜的比對結果。
為驗證銦鋯氧化物靶材之組成對其濺鍍而成之銦鋯氧化物薄膜之片電阻值及透光率的影響,以下將藉由具體實施例及比較例說明本創作之實施方式,熟習此技藝者可經由本說明書之內容輕易地了解本創作所能達成之優點與功效,並且於不悖離本創作之精神下進行各種修飾與變更,以施行或應用本創作之內容。
實施例1至3:銦鋯氧化物靶材
首先,將適量的純度高於3N(99.9%)之三氧化二銦(In2O3)粉末及純度高於3N之二氧化鋯(ZrO2)粉末與水混合成一漿料(漿料中的固含量控制於40%至65%),再使用氧化鋯磨球持續進行4小時至10小時的濕式球磨,使前述二種氧化物粉末均勻混合以得到一混合粉末,且其平均粒徑(D50)小於1μm,藉此提升粉末分散性,避免發生成分不均的問題。於此,若成分混合不均易導致成分偏析、局部氧化物聚集與金相異常等,致使銦鋯氧化物靶材的體電阻率產生分區差異性,高體電阻率的區域在濺鍍過程期間易帶電、產生電弧而導致異常放電。
於此,經前述混合比例,實施例1至3之鋯的原子數相對於銦及鋯之原子總數的比值係如下表1所示。於下表1中,鋯之原子數相對於銦及鋯之原子總數的比值係以Zr/(In+Zr)示之。
接著,將前述混合粉末透過黏結劑使粉末間具黏結性,攪拌使其均勻混合後接續以噴霧造粒機進行粉末乾燥,以形成直徑大於100μm的造粒粉末。於此,利用噴霧造粒步驟能提升造粒粉末的流動性,於填粉成型步驟確保造粒粉末均勻填充於模具處,以利受壓成型,並藉此提升所填充之粉末的密度。
之後,取適量造粒粉末填於選定模具內,並施予150公斤/平方公分(kg/cm2)至300kg/cm2之壓力,以單軸加壓方式成型得到靶胚。於此,若加壓成型步驟所設定之面壓過小時,靶胚成型不易且緻密性低;而若面壓過大時,則有靶胚層裂抑或能源耗費等疑慮。接續轉以冷均壓成型,以提升靶胚受壓均勻性。
最後,於氧氣氛下、於1500℃至1600℃下燒結5小時,確保製得之銦鋯氧化物靶材能符合電阻率特性及相對密度之要求。於此,燒結的溫度過低抑或持溫時間過短易致使燒結驅動力不足與反應緻密化時間不夠,而溫度過高或持溫時間過長則導致銦鋯氧化物靶材晶粒成長過大而使強度弱化。
比較例1至2:銦鋯氧化物靶材
比較例1至2係大致上採用如同實施例1至3所述之方法製作銦鋯氧化物靶材,其不同之處在於:
(1)比較例1至2的金屬氧化物粉末比例不同。於此,經前述混合比例,比較例1至2之鋯的原子數相對於銦及鋯之原子總數的比值亦如下表1所示。
(2)將比較例1之造粒粉末的直徑調整為在50μm與80μm之間,並將比較例2之造粒粉末的直徑調整為50μm以下。
(3)此外,為了避免晶粒成長過大,將燒結時間調整為3小時。
Figure 109103107-A0305-02-0007-1
Figure 109103107-A0305-02-0008-2
試驗例1:相對密度
本試驗例以實施例1至3和比較例1至2之銦鋯氧化物靶材為待測樣品,以阿基米德法量測各待測樣品的視密度(Apparent Density;Da)。首先,將各待測樣品烘乾使其空孔內的水分蒸發,並量測各待測樣品乾燥之重量(Wa)。接著,將各待測樣品分別置於蒸餾水內煮沸以去除各待測樣品之空孔內殘留的空氣,並使蒸餾水充滿各待測樣品的空孔,冷卻靜置後將各待測樣品自蒸餾水中取出,擦拭其表面蒸餾水後量測各待測樣品的濕重(Ww)。最後,以懸吊法秤取各待測樣品於蒸餾水中的懸浮重(Ws)。然後,依計算式[視密度(Da)=Wa÷(Ww-Ws)]計算得到各待測樣品的視密度(Da)。本發明之銦鋯氧化物之理論密度為6.824克/立方公分(g/cm3),依算式[相對密度(DR)=視密度(Da)/理論密度×100%]計算得到各待測樣品的相對密度(DR)。
試驗例2:平均體電阻率
本試驗例以實施例1至3和比較例1至2之銦鋯氧化物靶材為待測樣品,使用四點探針電阻率測試儀(廠牌:Napson,型號:RT-70)測量各待測樣品的體電阻率。各待測樣品先以號數400的砂紙研磨表面以得一量測平整面。接著,將四點探針電阻率測試儀設定成體模式(bulk mode),並將電流與電壓設定成自動檢測。之後,四點探針電阻率測試儀在單一量測面上可作十字型移動並下壓探針使針尖同步接觸量測面以讀取測定值,於此,各待測樣品測 得30筆量測數值,再取其平均值作為其平均體電阻率。各待測樣品的分析結果列於上表1中。
試驗例3:體電阻率不均勻度
本試驗例以實施例1至3和比較例1至2之銦鋯氧化物靶材為待測樣品,將各待測樣品的橫截面由上至下先區分為五個區域,再使用四點探針電阻率測試儀(廠牌:Napson,型號:RT-70)分別就前述五個區域各測量得一測量值,依體電阻率不均勻度(%)=(五區域中最大體電阻率-五區域中最小體電阻率)÷五區域體電阻率平均值的兩倍×100%之公式[(R最大值-R最小值)/(2×R平均值)×100%],計算得到各待測樣品的體電阻率不均勻度。各待測樣品的分析結果列於上表1中。
試驗例4:平均晶粒粒徑尺寸
本試驗例以實施例1至3和比較例1至2之銦鋯氧化物靶材為待測樣品,以各待測樣品於2K倍率下觀察所拍攝得到的SEM金相圖進行分析,於各金相圖上分別繪製四條截線,其中二條截線為該金相圖之對角線,另外兩條截線分別平行於長邊之中心線及平行於短邊之中心線,四條截線於金相圖上呈米字型排列。
接著,以此抽樣統計四條截線上的晶粒總數,因晶粒在空間中之非等相性,即使四條截線的其中一條已計算過某一顆晶粒,當該等截線中的其他截線亦貫穿同一顆晶粒時,該同一顆晶粒仍列入計算。統計各截線上的晶粒總數後,再將各截線於待測樣品上的實際長度(即金相圖上的截線長度參照比例尺乘以一放大比例)除以晶粒總數得到各截線上之晶粒粒徑尺寸。然後,以前述計算得到各截線上的晶粒粒徑尺寸的數據計算所有截線之平均晶粒粒徑尺寸,各待測樣品分別採三張金相圖的平均值為各待測樣品的平均晶粒粒徑尺寸。各待測樣品的分析結果列於上表1中。
試驗例5:X光繞射分析
本試驗例以實施例1至3和比較例1至2之銦鋯氧化物靶材為待測樣品。首先,使用掃描式電子顯微鏡(SEM)觀察各待測樣品的金相圖。圖1及圖2係實施例1及實施例2之銦鋯氧化物靶材的SEM金相圖,從圖1及圖2觀察到實施例1及實施例2之銦鋯氧化物靶材僅有兩相、且該兩相均勻地分布。圖3係比較例2之銦鋯氧化物靶材的SEM金相圖,從圖3亦觀察到比較例2之銦鋯氧化物靶材亦僅由兩相所構成。
接著,再使用X光繞射儀(廠牌:Rigaku,型號:Ultima IV),並以每分鐘2.4°的速度掃描、繞射角度由2θ為20°掃描至2θ為80°的掃描條件進行各待測樣品的晶體結構分析,並將各待測樣品所量測的X光繞射光譜與粉末繞射標準聯合委員會(Joint Committee on Powder Diffraction Standard,JCPDS)之In2O3標準品(編號06-0416)及ZrO2標準品(編號50-1089)的粉末繞射資料檔(Powder Diffraction File,PDF)進行比對,比對結果如圖4至圖6所示。
圖4、圖5和圖6分別係實施例1、實施例2和比較例2之銦鋯氧化物靶材之XRD光譜與In2O3標準品和ZrO2標準品之XRD光譜的比對結果。從圖4及圖5觀察到實施例1及實施例2之銦鋯氧化物靶材的所有繞射峰皆可對應於In2O3標準品和ZrO2標準品的繞射峰,表示實施例1及實施例2之銦鋯氧化物靶材僅由In2O3及ZrO2此兩相所構成。此外,亦觀察到隨著鋯含量增加,對應於ZrO2之繞射峰的強度逐漸增加。從圖6觀察到比較例2之銦鋯氧化物靶材皆亦由In2O3及ZrO2此兩相所構成,且當鋯含量增加至41at%時,對應於ZrO2之繞射峰的強度已高過右側對應於In2O3之繞射峰的強度。
進一步探討圖4至圖6中2θ在30°至32°之間繞射峰的強度變化。實施例1、實施例2和比較例2之銦鋯氧化物靶材之XRD光譜在此區間可觀察到 In2O3的繞射峰和ZrO2的繞射峰,由In2O3之繞射峰的強度除以ZrO2之繞射峰的強度得到In2O3之繞射峰的強度相對於ZrO2之繞射峰的強度之比值(簡稱In2O3/ZrO2的繞射峰強度之比值),將結果記錄於上表1。
綜合上表1之實驗結果可知,當銦鋯氧化物靶材中鋯之原子數相對於銦及鋯之原子總數的比值控制在0.18至0.40時,此種銦鋯氧化物靶材(例如實施例1至3)的相對密度皆大於99%、平均晶粒粒徑尺寸皆小於5μm;且在銦鋯氧化物靶材中僅具有In2O3相及ZrO2相,其XRD光譜中2θ在30°至32°之間In2O3/ZrO2的繞射峰強度之比值可落在0.7至4.0。此外,實施例1至3之銦鋯氧化物靶材的平均體電阻率在8×10-3Ω-cm與5×10-2Ω-cm之間,且體電阻率不均勻度大於或等於0.5%且小於或等於1.2%。
反觀比較例1,當銦鋯氧化物靶材中鋯之原子數相對於銦及鋯之原子總數的比值低於0.18時,比較例1之銦鋯氧化物靶材的平均體電阻率未達8×10-3Ω-cm且體電阻率不均勻度已超過1.2%。再觀比較例2,當銦鋯氧化物靶材中鋯之原子數相對於銦及鋯之原子總數的比值高於0.40時,比較例2之銦鋯氧化物靶材的平均體電阻率超過5×10-2Ω-cm且相對密度低於99%;此外,從圖3的SEM金相圖亦可觀察到,比較例2的銦鋯氧化物靶材明顯存在孔洞,致使其相對密度較低。
實施例4至6、比較例3至4:銦鋯氧化物薄膜
實施例4至6及比較例3至4之銦鋯氧化物薄膜係分別選用實施例1至3及比較例1至2之銦鋯氧化物靶材,採用直流濺鍍法,於50標準毫升每分鐘(standard cubic centimeter per minute,sccm)的氬氣和1.2sccm的氧氣流量下,以能量密度2瓦/平方公分(W/cm2)的濺鍍功率和3毫托(mTorr)的工作壓力,在25℃之玻璃基板上濺鍍形成厚度為15nm之銦鋯氧化物薄膜。
試驗例6:片電阻值
本試驗例使用片電阻量測儀(廠牌:CDE,型號:ResMap 178),透過機台於固定探針壓力下導入電流並同步偵測電壓,分別量測實施例4至6及比較例3至4之銦鋯氧化物薄膜的片電阻值(sheet resistance,單位:歐姆/單位面積(Ω/sq)),其量測結果係如上表1所示。
試驗例7:透光率
本試驗例以實施例4至6和比較例3至4之銦鋯氧化物薄膜為待測樣品,使用近紅外光分光量測儀(廠牌:Jasco,型號:V-670)分別量測各待測樣品的透光率,其中量測的波長區間為190nm至2700nm,並以可見光550nm之透光率為各待測樣品的透光率量測結果,其結果如上表1所示。
綜合上表1之實驗結果可知,當選用本創作之實施例1至3的銦鋯氧化物靶材時,由於實施例1至3之銦鋯氧化物靶材的平均體電阻率控制在8×10-3Ω-cm與5×10-2Ω-cm之間,故其經濺鍍形成之實施例4至6的銦鋯氧化物薄膜的片電阻值在1×107Ω/sq與1×1010Ω/sq之間,且波長550nm的透光率皆大於94%。
反觀比較例3,當選用比較例1之銦鋯氧化物靶材進行濺鍍時,其經濺鍍形成之比較例3的銦鋯氧化物薄膜的片電阻值小於1×107Ω/sq且波長550nm的透光率未達94%。再觀比較例4,當選用比較例2之銦鋯氧化物靶材進行濺鍍時,其經濺鍍形成之比較例4之銦鋯氧化物薄膜的片電阻值過高,已超過1×1010Ω/sq。
試驗例8:耐候性
為了驗證控制銦鋯氧化物靶材的組成(Zr/(In+Zr))能使濺鍍形成之銦鋯氧化物薄膜具耐候性,故以實施例2的銦鋯氧化物靶材進行如下試驗:採用直流濺鍍法,將實施例2的銦鋯氧化物靶材於50sccm的氬氣流量和不同的氧氣流量(0.6sccm及0.9sccm)下,以能量密度2W/cm2的濺鍍功率和3mTorr的工作壓力,分別在室溫及60℃之玻璃基板上濺鍍形成厚度為15nm之銦 鋯氧化物薄膜,並將各銦鋯氧化物薄膜於可見光550nm的透光率及初始片電阻值記錄於下表2。於此,初始片電阻值於下表2中以「片電阻值0h」表示。
接著將上述銦鋯氧化物薄膜放置於恆溫恆濕試驗機(廠牌:泰琪科技,型號:HRMB-80)內,溫度設定為85℃,濕度設定為85%,經228小時後測量其片電阻值並記錄於下表2,以「片電阻值228h」表示。
Figure 109103107-A0305-02-0013-3
由上表2的實驗結果可知,實施例2的銦鋯氧化物靶材於不同的氧分壓下在不同溫度的玻璃基板上所濺鍍形成的銦鋯氧化物薄膜,其於550nm可見光的透光率皆高於94%,且片電阻值皆在1×108Ω/sq與1×1010Ω/sq之間。此外,各銦鋯氧化物薄膜在置放228小時後,片電阻值的變化亦在一個等級以內但仍控制在1×108Ω/sq與1×1010Ω/sq之間。上述實驗結果顯示實施例2的銦鋯氧 化物靶材於各種條件下製成的銦鋯氧化物薄膜除了具優異的透光率及片電阻值之外,更具極佳的耐候性。
綜合上述實驗結果,藉由控制銦鋯氧化物靶材之組成,本創作除了可獲得相對密度高及體電阻率不均勻度低之銦鋯氧化物靶材,還能將用其濺鍍而成之銦鋯氧化物薄膜的片電阻值控制在適當的範圍內。此外,上述銦鋯氧化物薄膜更具有高透光率,使該銦鋯氧化物薄膜可應用於內嵌式觸控面板。

Claims (12)

  1. 一種銦鋯氧化物靶材,其包含銦、鋯及氧,其中鋯之原子數相對於銦及鋯之原子總數的比值係大於或等於0.18且小於或等於0.40,該銦鋯氧化物靶材的平均體電阻率係大於或等於8×10-3歐姆-公分且小於或等於5×10-2歐姆-公分,且該銦鋯氧化物靶材的體電阻率不均勻度小於1.5%。
  2. 如請求項1所述之銦鋯氧化物靶材,其中該鋯之原子數相對於銦及鋯之原子總數的比值係大於或等於0.22且小於或等於0.35。
  3. 如請求項1或2所述之銦鋯氧化物靶材,其中該銦鋯氧化物靶材的相對密度為大於98%。
  4. 如請求項3所述之銦鋯氧化物靶材,其中該銦鋯氧化物靶材的相對密度為大於99%。
  5. 如請求項1或2所述之銦鋯氧化物靶材,其中該銦鋯氧化物靶材的平均晶粒粒徑尺寸為小於5微米。
  6. 如請求項1或2所述之銦鋯氧化物靶材,其中該銦鋯氧化物靶材的X光繞射光譜中2θ在30°至32°之間具有三氧化二銦的繞射峰及二氧化鋯的繞射峰,且該三氧化二銦的繞射峰之強度相對於該二氧化鋯的繞射峰之強度的比值為0.7至4.0。
  7. 如請求項2所述之銦鋯氧化物靶材,其中該銦鋯氧化物靶材的體電阻率不均勻度小於或等於1.2%。
  8. 一種製造如請求項1至7中任一項所述之銦鋯氧化物靶材的方法,包含下列步驟:(1)將銦的氧化物粉末及鋯的氧化物粉末混合並進行噴霧造粒,得到造粒粉末,其中該造粒粉末中鋯之原子數相對於銦及鋯之原子總數的比值係大於或等於0.18且小於或等於0.40; (2)將該造粒粉末進行預成型,得到一靶胚;及(3)將該靶胚於1500℃至1600℃下燒結5小時至10小時,以獲得該銦鋯氧化物靶材。
  9. 如請求項8所述之方法,其中該造粒粉末的粒徑為大於或等於100微米。
  10. 一種銦鋯氧化物薄膜,其包含銦、鋯及氧,其中鋯之原子數相對於銦及鋯之原子總數的比值係大於或等於0.18且小於或等於0.40,且該銦鋯氧化物薄膜的片電阻值係大於或等於1×107歐姆/單位面積且小於或等於1×1010歐姆/單位面積。
  11. 如請求項10所述之銦鋯氧化物薄膜,其於波長550奈米的透光率為大於94%。
  12. 如請求項10或11所述之銦鋯氧化物薄膜,其中該銦鋯氧化物薄膜係由如請求項1至7中任一項所述之銦鋯氧化物靶材所濺鍍而成。
TW109103107A 2020-01-31 2020-01-31 銦鋯氧化物靶材及其製法及銦鋯氧化物薄膜 TWI719820B (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW109103107A TWI719820B (zh) 2020-01-31 2020-01-31 銦鋯氧化物靶材及其製法及銦鋯氧化物薄膜
CN202010101489.7A CN113201714A (zh) 2020-01-31 2020-02-19 铟锆氧化物靶材及其制法及铟锆氧化物薄膜

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW109103107A TWI719820B (zh) 2020-01-31 2020-01-31 銦鋯氧化物靶材及其製法及銦鋯氧化物薄膜

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TWI719820B true TWI719820B (zh) 2021-02-21
TW202130605A TW202130605A (zh) 2021-08-16

Family

ID=75746007

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW109103107A TWI719820B (zh) 2020-01-31 2020-01-31 銦鋯氧化物靶材及其製法及銦鋯氧化物薄膜

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN113201714A (zh)
TW (1) TWI719820B (zh)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW201934786A (zh) * 2018-02-08 2019-09-01 日商三菱綜合材料股份有限公司 氧化物濺鍍靶及氧化物濺鍍靶之製造方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101349676B1 (ko) * 2008-02-26 2014-01-10 삼성코닝정밀소재 주식회사 산화인듐아연계 스퍼터링 타겟 및 그 제조 방법
US8771557B2 (en) * 2009-10-06 2014-07-08 Jx Nippon Mining & Metals Corporation Indium oxide sintered compact, indium oxide transparent conductive film, and manufacturing method of indium oxide transparent conductive film
JP5977893B2 (ja) * 2013-12-27 2016-08-24 出光興産株式会社 酸化物焼結体、その製造方法及びスパッタリングターゲット
KR20180056746A (ko) * 2015-12-25 2018-05-29 가부시키가이샤 아루박 산화물 소결체 스퍼터링 타겟 및 그 제조 방법

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW201934786A (zh) * 2018-02-08 2019-09-01 日商三菱綜合材料股份有限公司 氧化物濺鍍靶及氧化物濺鍍靶之製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN113201714A (zh) 2021-08-03
TW202130605A (zh) 2021-08-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3746094B2 (ja) ターゲットおよびその製造方法
CN102089257B (zh) 复合氧化物烧结体、复合氧化物烧结体的制造方法、溅射靶及薄膜的制造方法
TWI740216B (zh) 銦錫鎳氧化物靶材及其製造方法
TWI700382B (zh) 氧化物薄膜及用以製造該薄膜之濺鍍靶用氧化物燒結體
CN102906050B (zh) 氧化锌烧结体料片及其制造方法
TWI594970B (zh) ITO sputtering target and manufacturing method thereof, and manufacturing method of ITO transparent conductive film and ITO transparent conductive film
CN100551871C (zh) 氧化物烧结体及其制造方法,以及溅射靶及透明导电膜
JP2010506811A (ja) 透明な導電性被膜のための酸化チタンベースのスパッタリングターゲット、係る被膜の製造方法及び該導電性被膜に使用するための組成物
CN105272210A (zh) 高透节能玻璃用tzo半导体材料的制备方法
TWI719820B (zh) 銦鋯氧化物靶材及其製法及銦鋯氧化物薄膜
TWI616424B (zh) Oxide sintered body, oxide sputtering target, and oxide film
BE1021021B1 (nl) SPUTTERTARGET UIT (Ga) Zn Sn-OXIDE
JP4918738B2 (ja) Itoスパッタリングターゲットおよびその製造方法
KR20070096017A (ko) SnO₂계 스퍼터링 타깃 및 그 제조 방법
JP2007314812A (ja) スパッタリングターゲットおよび成膜方法
CN103540895A (zh) 溅射靶材及氧化金属薄膜
JP2008057045A (ja) 酸化物焼結体スパッタリングターゲット
JP4917725B2 (ja) 透明導電膜およびその製造方法並びにその用途
JP2005194594A (ja) スパッタリングターゲットおよびその製造方法
TWI736503B (zh) 銦鋯矽氧化物靶材及其製法及銦鋯矽氧化物薄膜
JP2002030429A (ja) Itoスパッタリングターゲットおよびその製造方法
JP2010508443A (ja) 酸化錫ベースのスパッタリングターゲット、低い抵抗性の透明な導電性被膜、係る被膜の製造方法及び該導電性被膜に使用するための組成物
JP4524577B2 (ja) 透明導電膜およびスパッタリングターゲット
TWI819633B (zh) 氧化銦鈦鋅濺鍍靶材、其薄膜及其製法
JP2000169219A (ja) 金属酸化物焼結体およびその用途