TWI818210B - 氧化銦鋅錫濺鍍靶材及其導電膜 - Google Patents

氧化銦鋅錫濺鍍靶材及其導電膜 Download PDF

Info

Publication number
TWI818210B
TWI818210B TW109142041A TW109142041A TWI818210B TW I818210 B TWI818210 B TW I818210B TW 109142041 A TW109142041 A TW 109142041A TW 109142041 A TW109142041 A TW 109142041A TW I818210 B TWI818210 B TW I818210B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
tin oxide
indium zinc
zinc tin
conductive film
sputtering target
Prior art date
Application number
TW109142041A
Other languages
English (en)
Other versions
TW202223124A (zh
Inventor
陳勝育
劉硯鳴
謝承諺
簡毓蒼
黃聖涵
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 TW109142041A priority Critical patent/TWI818210B/zh
Priority to CN202011577933.9A priority patent/CN114574820A/zh
Priority to JP2021060634A priority patent/JP2022086970A/ja
Priority to KR1020210158329A priority patent/KR20220076318A/ko
Publication of TW202223124A publication Critical patent/TW202223124A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI818210B publication Critical patent/TWI818210B/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
    • C23C14/22Coating 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
    • C23C14/3414Metallurgical or chemical aspects of target preparation, e.g. casting, powder metallurgy
    • 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
    • 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
    • C23C14/086Oxides of zinc, germanium, cadmium, indium, tin, thallium or bismuth
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
  • Conductive Materials (AREA)
  • Manufacturing Of Electric Cables (AREA)

Abstract

本發明提供一種氧化銦鋅錫濺鍍靶材,其是由In、Zn、Sn及O所構成之一燒結體。該燒結體是由一In 2O 3結晶相與一Zn 3In 2O 6結晶相所構成;其中,以In、Zn及Sn為100 at%計,In含量是介於77 at%至90 at%間,且Zn/In是大於0.05。

Description

氧化銦鋅錫濺鍍靶材及其導電膜
本發明是有關於一種濺鍍靶材,特別是指一種氧化銦鋅錫濺鍍靶材及其導電膜。
氧化銦錫(indium tin oxide;簡稱ITO)是由In-Sn-O所組成的透明導電性氧化物(transparent conductive oxide;簡稱TCO)。一般商用的氧化銦錫(ITO)薄膜基於其在130nm的膜厚下具備有低電阻率(resistivity;1.89×10-4Ω-cm)以及高穿透率(波長於550nm條件下約為93.9%)等優異的特性,因而廣泛地應用於顯示器、太陽能電池、發光二極體(LED)與有機發光二極體(OLED)等電子裝置相關產業,以作為前述各種電子裝置的透明電極來使用。ITO薄膜在前述相關產業中所慣用的成膜技術手段,多半是採用濺鍍法(sputtering)來完成。然而,基於ITO薄膜的結晶溫度僅約150℃至200℃間,一旦應用於前述各種電子裝置之製作過程中所處的製程環境溫度大於ITO薄膜的結晶溫度時,則ITO薄膜便轉變成結晶結構,因而不利於應用在可撓性電子裝置相關技術 產業。
此外,隨著消費性電子產品快速的發展,現代人使用手機和電腦螢幕時間過長,而導致諸多眼睛的疾病,因此研究具備能過濾藍光的顯示裝置,亦成為顯示器領域中的重點。
中華民國第I437115證書號發明專利案(以下稱前案1)公開一種濺鍍靶材,其是由氧化銦(In2O3)粉末、氧化錫(SnO2)粉末與氧化鋅(ZnO)粉末所構成的一燒結體(sintered body);前案1所載技術內容提到,當Zn原子含量大於Sn原子含量時,經濺鍍法所形成的氧化物金屬薄膜在非結晶狀態時的電阻率介於3.9×10-4Ω-cm至4.9×10-4Ω-cm間,兼具優良的蝕刻特性及透光率,可用於取代ITO薄膜。雖然經前案1之濺鍍靶材所濺鍍而得的氧化物金屬薄膜能兼具優良的蝕刻特性及透光率;然而,對於其金屬氧化物薄膜的可撓性及過濾藍光之特性並未提出任何測試結果。
經上述說明可知,改良用於濺鍍TCO薄膜之氧化銦鋅錫濺鍍靶材的組成,以令其靶材經濺鍍法所製得的TCO薄膜除了能滿足業界對電阻率的需求外,更能滿足可撓性電子裝置及顯示裝置對過濾藍光之特性等相關技術產業的需求,是本案所屬技術領域中的相關技術人員有待突破的課題。
因此,本發明的第一目的,即在提供一種有利於提升鍍 膜可撓性的氧化銦鋅錫濺鍍靶材。
於是,本發明之氧化銦鋅錫濺鍍靶材,是由In、Zn、Sn及O所構成之一燒結體。該燒結體是由一In2O3結晶相與一Zn3In2O6結晶相所構成;其中,以In、Zn及Sn為100at%計,In含量是介於77at%至90at%間,且Zn/In是大於0.05。
此外,發明的第二目的,即在提供一種可撓性佳且電阻率低的氧化銦鋅錫導電膜。
於是,本發明之氧化銦鋅錫導電膜,是一具有可撓性的薄膜,且該氧化銦鋅錫導電膜具有一小於10×10-4Ω-cm的電阻率。
本發明的功效在於:控制該氧化銦鋅錫濺鍍靶材之燒結體內具有足夠的Zn含量(Zn/In大於0.05),以使其燒結體內是由In2O3結晶相與Zn3In2O6結晶相所構成,從而透過能提高鍍膜韌性與延展性的Zn3In2O6結晶相,使經該氧化銦鋅錫濺鍍靶材所鍍製而得的導電膜具有可撓性,以供可撓性電子裝置相關技術產業所應用。
本發明的其他的特徵及功效,將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現,其中:圖1是一X光繞射(X-ray diffraction,以下簡稱XRD)圖,說 明本發明之氧化銦鋅錫濺鍍靶材的一具體例2(E2)的晶體結構;圖2是一XRD圖,說明本發明之氧化銦鋅錫濺鍍靶材的一具體例3(E3)的晶體結構;圖3是一XRD圖,說明本發明之氧化銦鋅錫濺鍍靶材的一具體例4(E4)的晶體結構;圖4是一XRD圖,說明本發明之氧化銦鋅錫濺鍍靶材的一比較例1(CE1)的晶體結構;圖5是一光學顯微鏡(optical microscope;以下簡稱OM)影像,說明經本發明該具體例3(E3)之濺鍍靶材所鍍製而得的導電膜在退火後經靜態凹折後所得的OM影像;圖6是一OM影像圖,說明經本發明之一比較例3(CE3)之濺鍍靶材所鍍製而得的導電膜在退火後經靜態凹折後所得的OM影像;圖7是一電阻率變化(△R;%)對循環凹折次數曲線圖,說明經本發明該具體例3(E3)之氧化銦鋅錫濺鍍靶材所鍍製而得的導電膜之電阻率變化;及圖8是一穿透率對波長曲線圖,說明經本發明該等具體例(E2、E3、E4)與比較例3(CE3)之濺鍍靶材所鍍製而得的導電膜在不同波長下的穿透率。
本發明之氧化銦鋅錫濺鍍靶材的一實施例,是由In、Zn、Sn及O所構成之一燒結體。該燒結體是由一In2O3結晶相與一Zn3In2O6結晶相所構成;其中,以In、Zn及Sn為100at%計,In含量是介於77at%至90at%間,且Zn/In是大於0.05。
首先,此處須補充說明的是,經申請人長年來對TCO濺鍍靶材之製程的研究與開發經驗所得,為提供經該實施例之濺鍍靶材所鍍製而得的導電膜具備有供可撓性電子裝置相關技術產業應用的性質,則濺鍍靶材本質上需具備有充分量且能提高鍍膜韌性及延展性的Zn3In2O6結晶相。因此,如前所述,申請人擬以In、Zn及Sn為100at%計,控制Zn/In是大於0.05。較佳地,Zn含量是介於6.5at%至19at%間。
具體來說,本發明該實施例之氧化銦鋅錫濺鍍靶材的燒結體,是由In2O3粉末、ZnO粉末與SnO2粉末所燒結而成。因此,由燒結製程的角度來說,以該燒結體的總重計,In2O3粉末含量是介於84wt%至92wt%間,且ZnO粉末含量是介於3wt%至12wt%間。
另一方面須說明的是,當該燒結體中的Sn含量過高時,將導致該燒結體中因產生不必要的第三相(即,Zn2SnO4結晶相)從而拉高該燒結體的體電阻率。因此,有鑑於前述問題,申請人擬以 In、Zn及Sn為100at%計,控制該燒結體中的Sn含量,使In/Sn大於20,以藉此確保有限的Sn原子得以完全地固溶在In2O3結晶相中,並避免在該燒結體中產生提高其體電阻率的第三相。
更佳地,該Zn3In2O6結晶相估該燒結體的1.5%至7%。
較佳地,該燒結體的相對密度大於99%,且該燒結體的體電阻率小於18×10-4Ω-cm。
再更佳地,該Zn3In2O6結晶相估該燒結體的2%至5%,且該燒結體的體電阻率小於14×10-4Ω-cm。
此外,本發明之氧化銦鋅錫導電膜的一實施例,是一具有可撓性的薄膜,且該氧化銦鋅錫導電膜具有一小於10×10-4Ω-cm的電阻率。詳細地說,本發明該實施例之氧化銦鋅錫導電膜是經由前述實施例之氧化銦鋅錫濺鍍靶材所鍍製而得。
較佳地,該氧化銦鋅錫導電膜的電阻率小於5×10-4Ω-cm。
較佳地,對薄膜厚度介於90nm至130nm間的該實施例之氧化銦鋅錫導電膜施予一曲率半徑小於3mm之20萬次循環凹折後所得的一電阻率變化(△R),是介於1.0%至10%間。
此外,值得一提的是,本發明該實施例之氧化銦鋅錫導電膜於大於等於120nm之薄膜厚度且在一介於415nm至455nm的波段間的平均穿透率是小於85%。詳細地說,前述415nm至455 nm的波段屬於不利於人體眼部的有害藍光。因此,即便是將本發明該實施例之氧化銦鋅錫導電膜應用於可撓性顯示器的透明電極層使用時,其在前述有害藍光波段的平均穿透率小於85%是有利於人體抵抗藍光的傷害。
<靶材的製法>
<具體例1(E1)>
本發明氧化銦鋅錫濺鍍靶材之一具體例1(E1)的製法,依序包括一初階濕式球磨(ball milling)程序、一進階濕式球磨程序、一造粒(granulating)程序、一模造成形(molding)程序與一燒結(sintering)程序。
該初階濕式球磨程序是以該具體例1(E1)之氧化銦鋅錫濺鍍靶材的一燒結體的總重計,於一球磨機(圖未示)內混入84.0wt%的In2O3粉末、12.0wt%的ZnO粉末與4.0wt%的SnO2粉末,以及一定量之用以與前述粉末進行初階濕式球磨的氧化鋯(ZrO2)球以進行該初階濕式球磨,並在球磨過程中於該球磨機內繼續混入分散劑與純水使該等粉末均勻分散地受該等氧化鋯球所研磨,從而形成一含有平均粒徑小於1μm之該等粉末的低黏度漿料。在本發明該具體例1(E1)之氧化銦鋅錫濺鍍靶材的製法中,In2O3粉末、ZnO粉末與SnO2粉末的純度皆大於3N(99.9%)。
該進階濕式球磨程序是在該低黏度漿料中添加一適量的 黏結劑以令該等粉末繼續均勻地受該等氧化鋯球所研磨,並在過濾出該等氧化鋯球後形成一高黏度漿料。
該造粒程序是透過一噴霧造粒機令該高黏度漿料進行粉末乾燥從而形成大量且直徑小於100μm的造粒粉。
該模造成形程序是將該等造粒粉填入一尺寸為20cm×15cm×0.6cm的模具(圖未示)內密封後並對該經密封後的模具提供一冷均壓(cold isostatic press;簡稱CIP),以令該等造粒粉於該模具內成形為一生坯(green body)。
該燒結程序是將該生坯置於一引入有氧氣的燒結爐中,以1450℃燒結該生坯15小時,從而製得本發明該具體例1(E1)之燒結體。由該具體例1(E1)之燒結體的總重為100wt%經換算,以本發明該具體例1(E1)之In、Zn及Sn為100at%計,In、Zn與Sn含量各為77.67at%、18.92at%與3.41at%,且In/Sn與Zn/In各為22.78與0.24。本發明該具體例1(E1)之具體組成與相關分析數據是經彙整於以下表1.中。
<具體例2(E2)>
本發明氧化銦鋅錫濺鍍靶材之一具體例2(E2)的製法,大致上是相同於該具體例1(E1),其不同處是在於,In2O3粉末、ZnO粉末與SnO2粉末各為85.0wt%、10.9wt%與4.1wt%;此外,由該具體例2(E2)之燒結體的總重為100wt%經換算,以該具體例 2(E2)之In、Zn及Sn為100at%計,In、Zn與Sn含量各為79.17at%、17.32at%與3.52at%,且In/Sn與Zn/In各為22.49與0.22(見以下表1.)。
<具體例3(E3)>
本發明氧化銦鋅錫濺鍍靶材之一具體例3(E3)的製法,大致上是相同於該具體例1(E1),其不同處是在於,In2O3粉末、ZnO粉末與SnO2粉末各為89.0wt%、6.9wt%與4.1wt%;此外,由該具體例3(E3)之燒結體的總重為100wt%經換算,以該具體例3(E3)之In、Zn及Sn為100at%計,In、Zn與Sn含量各為85.13at%、11.26at%與3.61at%,且In/Sn與Zn/In各為23.58與0.13(見以下表1.)。
<具體例4(E4)>
本發明氧化銦鋅錫濺鍍靶材之一具體例4(E4)的製法,大致上是相同於該具體例1(E1),其不同處是在於,In2O3粉末、ZnO粉末與SnO2粉末各為92.0wt%、3.9wt%與4.1wt%;此外,由該具體例4(E4)之燒結體的總重為100wt%經換算,以該具體例4(E4)之In、Zn及Sn為100at%計,In、Zn與Sn含量各為89.82at%、6.50at%與3.69at%,且In/Sn與Zn/In各為24.34與0.07(見以下表1.)。
<比較例1(CE1)>
本發明氧化銦鋅錫濺鍍靶材之一比較例1(CE1)的製法,大致上是相同於該具體例1(E1),其不同處是在於,In2O3粉末、ZnO粉末與SnO2粉末各為95.0wt%、0.9wt%與4.1wt%;此外,由該比較例1(CE1)之燒結體的總重為100wt%經換算,以該比較例1(CE1)之In、Zn及Sn為100at%計,In、Zn與Sn含量各為94.70at%、1.53at%與3.76at%,且In/Sn與Zn/In各為25.19與0.02(見以下表1.)。
<比較例2(CE2)>
本發明氧化銦鋅錫濺鍍靶材之一比較例2(CE2)的製法,大致上是相同於該具體例1(E1),其不同處是在於,In2O3粉末、ZnO粉末與SnO2粉末各為90.0wt%、5.0wt%與5.0wt%;此外,由該比較例1(CE1)之燒結體的總重為100wt%經換算,以該比較例2(CE2)之In、Zn及Sn為100at%計,In、Zn與Sn含量各為87.27at%、8.27at%與4.46at%,且In/Sn與Zn/In各為19.57與0.09(見以下表1.)。
又,本發明為了進一步與商用的TCO濺鍍靶材所鍍製而得的ITO膜比較其可撓性與抗藍光的相關測試。申請人更提供一商用氧化銦錫(ITO)濺鍍靶材作為本發明之一比較例3(CE3)。具體來說,本發明該比較例3(CE3)之氧化銦錫(ITO)濺鍍靶材是由90wt%的In2O3粉末與10wt%的SnO2粉末經燒結而成的一燒結體。
<氧化銦鋅錫導電膜的製法>
本發明之氧化銦鋅錫導電膜的具體例(E1、E2、E3與E4)及比較例(CE1、CE2與CE3)是分別透過枚葉式直流濺鍍系統(DC cluster sputtering system),經實施一直流濺鍍法所鍍製而得。具體來說,前述枚葉式直流濺鍍系統是配置有複數真空腔體,且各真空腔體內設置有一靶源機構;其中,本發明該等具體例(E1、E2、E3與E4)與該等比較例(CE1、CE2與CE3)的濺鍍靶材是分別組裝於各自所對應的真空腔體內的靶源機構上。在實施各直流濺鍍法的過程中,複數尺寸皆為10cm×10cm×0.7cm的玻璃基板是分別設置在各自所對應之真空腔體內的一基板載座上,且各玻璃基板上貼有一可撓性基板,以令各玻璃基板上的可撓性基板至各自所對應之濺鍍靶材的一距離是介於7cm至8cm間,並維持各真空腔體具有一介於2mTorr至8mTorr間的工作壓力(working pressure),以使各濺鍍靶材在一3W/cm2的靶材功率下於各自所對應之可撓性基板上鍍製出各具體例與各比較例之導電膜。在本發明之導電膜的各具體例(E1、E2、E3與E4)與各比較例(CE1、CE2與CE3)中,皆有兩個試片,其中一者為90nm的膜厚,其中另一者為130nm的膜厚。此外,適用於前述可撓性基板可以是由聚乙烯醇(PVA)、聚酯(PET)或聚醯亞胺(PI)等聚合物所構成,前述聚合物並非本發明之技術重點,於此不再多加贅述。
<濺鍍靶材之燒結體與導電薄膜的分析數據>
本發明該具體例2(E2)、具體例3(E3)與具體例4(E4)之氧化銦鋅錫濺鍍靶材經In2O3立方晶相的XRD資料檔(即,第06-0416號JCPDS卡)比對可知,在該具體例2(E2)、該具體例3(E3)與該具體例4(E4)之XRD圖(分別見圖1、圖2與圖3)中於兩倍繞射角分別為近21.5度、近30.6度與近35.5度等處皆對應顯示有(211)晶面、(222)晶面與(400)晶面等歸屬於In2O3結晶相的繞射訊號峰,且經Zn3In2O6六方晶相的XRD資料檔(即,第20-1439號JCPDS卡)比對可知,在XRD圖中於兩倍繞射角分別為近25.1度、近31.5度與近34.2度等處,亦皆對應顯示有(00012)晶面、(00015)晶面與(1017)晶面等屬於Zn3In2O6結晶相的繞射訊號峰。證實本發明該等具體例(E2、E3與E4)之燒結體皆是由In2O3結晶相與Zn3In2O6結晶相所構成。反觀該比較例1(CE1)之氧化銦鋅錫濺鍍靶材的XRD圖(見圖4),則只是顯示有歸屬於In2O3結晶相的繞射訊號峰,缺少Zn3In2O6結晶相的繞射訊號峰。比較該等具體例(E2、E3與E4)與該比較例1(CE1)之XRD圖初步可推測,經該等具體例(E2、E3與E4)之氧化銦鋅錫濺鍍靶材所鍍製而得的導電膜的可撓性理應相對高於經該比較例1(CE1)之氧化銦鋅錫濺鍍靶材所鍍製而得的導電膜。關於前述氧化銦鋅錫導電膜之可撓性測試結果,容後說明。
此處須說明的是,申請人為避免過量的分析數據導致本案說明書篇幅過於冗長。因此,本發明該等具體例與該等比較例之濺鍍靶材的相關晶體結構分析並未一一列舉,擬將該等具體例(E1、E2、E3、E4)與該等比較例(CE1與CE2)之燒結體中的In2O3結晶相與Zn3In2O6結晶相、其Zn3In2O6結晶相估各燒結體百分比、各燒結體之體電阻率及各燒結體之相對密度等相關分析結果,彙整於下列表1.中。
本發明之濺鍍靶材之相對密度是以阿基米德法先量測各具體例與各比較例之濺鍍靶材的視密度(Apparent Density;簡稱Da)後,並經
Figure 109142041-A0305-02-0014-6
×100%計算而得;其中,Dt為各具體例與各比較例之濺鍍靶材的理論密度。
經表1.顯示可知,本發明各具體例之燒結體皆是由In2O3結晶相與Zn3In2O6結晶相所構成,且該等具體例之Zn3In2O6結晶相估各自所對應之燒結體的量,則是隨著Zn含量的下降自6.8%下降至1.70%。初步可推,經各具體例之濺鍍靶材所鍍製而得的導電膜可撓性亦隨Zn含量的下降而逐漸降低(此分析數據容後說明)。又,表1.亦顯示出本發明該等具體例之燒結體的相對密度皆大於99%。
反觀顯示於表1.中的該等比較例,該比較例1(CE1)之燒 結體內雖含有Zn原子;然而,其燒結體內則是因Zn原子含量不足(即,Zn/In小於0.05)導致缺乏Zn3In2O6結晶相,可推測經該比較例1(CE1)之濺鍍靶材所鍍製而得的導電膜應難以適用於可撓性電子裝置相關產業(此分析數據亦容後說明)。又,該比較例2(CE2)之燒結體中雖可藉由Zn原子以形成Zn3In2O6結晶相。然而,該比較例2(CE2)卻也因為Sn含量過多(即,In/Sn小於20),導致Sn原子無法完全固溶於In2O3結晶相並形成有令其燒結體之體電阻率提升的Zn2SnO4結晶相,以致於該比較例2(CE2)之燒結體中的Zn3In2O6結晶相只估有該燒結體的1.2%。關於該等具體例與比較例之體電阻率等分析數據,容後說明。
本發明該等具體例與該等比較例(CE1與CE2)之燒結體的體電阻率,是分別經由型號為Napson-RT-70的四點探針量測儀而得。經表1.顯示的量測結果可知,該比較例2(CE2)之燒結體的體電阻率已高達22×10-4Ω-cm。反觀本發明該等具體例之燒結體的體電阻率,雖然各燒結體內的Zn3In2O6結晶相會提升其體電阻率;然而,各具體例之燒結體的體電阻率仍可維持在小於18×10-4Ω-cm。
本發明該等具體例與該等比較例(CE1與CE2)之氧化銦鋅錫導電膜的薄膜電阻率,是分別經由型號為CDE-ResMap的四點探針量測儀而得。經表1.顯示的量測結果可知,本發明該等具體 例在130nm膜厚時的薄膜電阻率皆可維持在9.5×10-4Ω-cm以下。反觀該比較例2(CE2)之薄膜電阻率,已提升至9.8×10-4Ω-cm。
進一步探究本發明該等具體例與該等比較例之氧化銦鋅錫導電膜的可撓性檢測,其可分為靜態凹折與動態凹折兩種可撓性檢測。詳細地說,所謂的靜態凹折,對膜厚為120nm的各氧化銦鋅錫導電膜施予一小於2mm之曲率半徑的凹折持續240小時後,透過OM觀察其氧化銦鋅錫導電膜中的裂痕;其中,靜態凹折還被區分成退火前與退火後兩個分析數據,且前述退火條件是以150℃以上的溫度對各導電膜施予退火處理。又,所謂的動態凹折,則是對薄膜厚度分別為130nm與90nm的各氧化銦鋅錫導電膜施予一小於3mm之曲率半徑之20萬次的循環凹折後,並利用前述CDE-ResMap四點探針量測儀量測其動態凹折前後的電阻率變化(△R)。此處所言之電阻率變化(△R)是由
Figure 109142041-A0305-02-0016-5
×100%計算而得;其中,R f 為動態凹折後的電阻率,R 0為動態凹折前的電阻率。
由表1.顯示的量測結果可知,該等具體例之導電膜在退火前實施靜態凹折後,皆未顯示有任何裂痕。反觀該比較例1(CE1)之導電膜於退火前實施靜態凹折後,則是呈現出明顯的裂痕,此證實了前述推測;也就是,經該比較例1(CE1)之濺鍍靶材所鍍製而得的氧化銦鋅錫導電膜的可撓性,確實基於其濺鍍靶材燒結體內缺 乏Zn3In2O6結晶相而影響導電膜的可撓性,以致於該比較例1(CE1)之導電膜難以堪用於可撓性電子裝置相關產業。
再由表1.顯示可知,該等具體例之導電膜在退火後實施靜態凹折後,該等具體例(E1、E2、E3)皆未顯示裂痕[亦可見圖5,顯示有該具體例3(E3)之退火前的靜態凹折後的OM圖],僅有該具體例4(E4)顯示出些微的裂痕,該具體例4(E4)之些微裂痕主因在於,該具體例4(E4)之濺鍍靶材的燒結體中所估的Zn3In2O6結晶相已降低至1.70%。此外,該比較例2(CE2)之導電膜在退火後實施靜態凹折,也顯示有些微的裂痕,且前述些微裂痕洽可證實前面所推測的結果。又,由圖6顯示可知,該比較例3(CE3)之導電膜在退火後實施靜態凹折,則明顯顯示有可撓性電子裝置相關產業所不樂見的裂痕,此結果應出自該比較例3(CE3)之濺鍍靶材內未含有Zn導致其靶材之燒結體未能在燒結過程中形成Zn3In2O6結晶相所致。
配合參閱圖7與表1.以進一步就本發明該等具體例與比較例(CE1、CE2)之導電膜的動態凹折檢測結果來深究其電阻率變化(△R)。本發明該等具體例在90nm膜厚下經動態凹折後的電阻率變化(△R)最高僅為2.5%,在130nm膜厚下經動態凹折後的電阻率變化(△R)最高則是9.5%,且兩種膜厚條件下的電阻率變化皆是呈現出隨著Zn3In2O6結晶相估其燒結體的百分比的下降而提 升;再者,該比較例2(CE2)在膜厚各為130nm與90nm條件下經動態凹折後的電阻率變化(△R)更已分別高達15.6%與13.7%,也證實了前面對該等具體例與該等比較例之導電膜在可撓性上的推論。
Figure 109142041-A0305-02-0018-4
Figure 109142041-A0305-02-0019-2
A 厚度130nm時。 B 薄膜厚度130nm的動態凹折 C 薄膜厚度90nm的動態凹折。
由圖8顯示並配合參閱以下表2.可知,本發明該等具體例(E2、E3、E4)除了在可見光波段(400nm至800nm)及太陽能相關應用領域的波段(400nm至1000nm)的平均穿透率皆趨近90%左右外,其在有害藍光波段(415nm至455nm)的平均穿透率更趨近或低於80%,經換算其有害藍光平均穿透率所得到的有害藍光阻絕效率也趨近或高於20%。反觀該比較例3(CE3)在可見光波段(400nm至800nm)及太陽能相關應用領域的波段(400nm至1000nm)的平均穿透率雖然皆趨近90%;然而,其在有害藍光波段(415nm至455nm)的平均穿透率卻高達87.5%,經換算其有害藍光平均穿透率所得到的有害藍光阻絕效率僅12.5%。因此,比較該等具體例(E2、E3、E4)與該比較例3(CE3),本發明該等具體例(E2、E3、 E4)之氧化銦鋅錫導電膜更有利於人體抵抗藍光的傷害。
Figure 109142041-A0305-02-0020-1
整合前述各具體例與比較例的分析數據的詳細說明可知,本發明該等具體例之氧化銦鋅錫濺鍍靶材的燒結體一方面是控制該等具體例之燒結體內有充分的Zn含量(Zn/In大於0.05),以使各燒結體內配置有能提高鍍膜韌性的Zn3In2O6結晶相。另一方面,也確保有限量的Sn原子(In/Sn大於20)能夠完全地固溶在In2O3結晶相中,以藉此避免各燒結體中產生提升其體電阻率的第三相(即,Zn2SnO4結晶相)。因此,各具體例之燒結體中的Zn3In2O6結晶相可估1.7%至6.8%,且其體電阻率皆可達18×10-4Ω-cm以下。此外,也基於各具體例之燒結體中估據有足夠量的Zn3In2O6結晶相,因而經該等具體例之濺鍍靶材所鍍製而得的導電膜經動態凹折後,其90nm膜厚所得到的電阻率變化(△R)可低於2.5×10-4Ω-cm,且130nm膜厚所得到的電阻率變化(△R)可低於9.5×10-4Ω-cm,有利於可撓性電子相關產業作為TCO膜使用。再者,該等具體例(E2、E3、E4)之導電膜於有害藍光波段的平均穿透率皆趨近或低於80%,對於有害藍光的阻絕效果最低為19.6%,最高可達24.8%,其作為可 撓性顯示裝置的TCO膜使用,有利於人體抵抗藍光的傷害。
綜上所述,本發明氧化銦鋅錫濺鍍靶材及其導電膜有利於應用在可撓性電子裝置相關技術產業,故確實能達成本發明的目的。
惟以上所述者,僅為本發明的實施例而已,當不能以此限定本發明實施的範圍,凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作的簡單的等效變化與修飾,皆仍屬本發明專利涵蓋的範圍內。

Claims (9)

  1. 一種氧化銦鋅錫濺鍍靶材,是由In、Zn、Sn及O所構成之一燒結體:該燒結體是由一In2O3結晶相與一Zn3In2O6結晶相所構成;其中,以In、Zn及Sn為100at%計,In含量是介於77at%至90at%間,且Zn/In是大於0.05,In/Sn是大於20。
  2. 如請求項1所述的氧化銦鋅錫濺鍍靶材,其中,Zn含量是介於6.5at%至19at%間。
  3. 如請求項1所述的氧化銦鋅錫濺鍍靶材,其中,該Zn3In2O6結晶相佔該燒結體的1.5%至7%。
  4. 如請求項3所述的氧化銦鋅錫濺鍍靶材,其中,該燒結體的相對密度大於99%,且該燒結體的體電阻率小於18×10-4Ω-cm。
  5. 如請求項3所述的氧化銦鋅錫濺鍍靶材,其中,該Zn3In2O6結晶相佔該燒結體的2%至5%,且該燒結體的體電阻率小於14×10-4Ω-cm。
  6. 一種氧化銦鋅錫導電膜,是一經請求項1至5任一請求項所述之氧化銦鋅錫濺鍍靶材濺鍍而得並具有可撓性的薄膜,且該氧化銦鋅錫導電膜具有一小於10×10-4Ω-cm的電阻率。
  7. 如請求項6所述的氧化銦鋅錫導電膜,其中,該氧化銦鋅錫導電膜的電阻率小於5×10-4Ω-cm。
  8. 如請求項6所述的氧化銦鋅錫導電膜,其中,對薄膜厚度介於90nm至130nm間的氧化銦鋅錫導電膜施予一曲率半徑小於3mm之20萬次循環凹折後所得的一電阻率變化,是介於1.0%至10%間。
  9. 如請求項6所述的氧化銦鋅錫導電膜,其中,該氧化銦鋅錫導電膜於大於等於120nm之薄膜厚度且在一介於415nm至455nm的波段間的平均穿透率是小於85%。
TW109142041A 2020-11-30 2020-11-30 氧化銦鋅錫濺鍍靶材及其導電膜 TWI818210B (zh)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW109142041A TWI818210B (zh) 2020-11-30 2020-11-30 氧化銦鋅錫濺鍍靶材及其導電膜
CN202011577933.9A CN114574820A (zh) 2020-11-30 2020-12-28 氧化铟锌锡溅镀靶材及其导电膜
JP2021060634A JP2022086970A (ja) 2020-11-30 2021-03-31 酸化インジウム亜鉛スズスパッタリングターゲット材及びそれにより形成される酸化インジウム亜鉛スズ導電膜
KR1020210158329A KR20220076318A (ko) 2020-11-30 2021-11-17 산화 인듐 아연 주석 스퍼터링 타겟재 및 그것에 의해 형성되는 산화 인듐 아연 주석 도전막

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW109142041A TWI818210B (zh) 2020-11-30 2020-11-30 氧化銦鋅錫濺鍍靶材及其導電膜

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW202223124A TW202223124A (zh) 2022-06-16
TWI818210B true TWI818210B (zh) 2023-10-11

Family

ID=81768018

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW109142041A TWI818210B (zh) 2020-11-30 2020-11-30 氧化銦鋅錫濺鍍靶材及其導電膜

Country Status (4)

Country Link
JP (1) JP2022086970A (zh)
KR (1) KR20220076318A (zh)
CN (1) CN114574820A (zh)
TW (1) TWI818210B (zh)

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW437115B (en) 1999-02-24 2001-05-28 Su Kai San Battery packs control system
CN1316057C (zh) * 1999-05-10 2007-05-16 日矿金属株式会社 溅射靶
KR100575387B1 (ko) * 2003-08-28 2006-05-03 요업기술원 열전재료 조성물 및 그 제조방법과 이를 포함하는 열전소자
KR101314946B1 (ko) * 2005-09-27 2013-10-04 이데미쓰 고산 가부시키가이샤 스퍼터링 타겟, 투명 도전막 및 터치 패널용 투명 전극
CN103232234A (zh) * 2013-04-28 2013-08-07 西南交通大学 一种高致密低电阻ito靶材的微波掺杂烧结方法
JP6078189B1 (ja) * 2016-03-31 2017-02-08 Jx金属株式会社 Izo焼結体スパッタリングターゲット及びその製造方法
JP6159867B1 (ja) * 2016-12-22 2017-07-05 Jx金属株式会社 透明導電膜形成用ターゲット、透明導電膜形成用ターゲットの製造方法及び透明導電膜の製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
TW202223124A (zh) 2022-06-16
JP2022086970A (ja) 2022-06-09
KR20220076318A (ko) 2022-06-08
CN114574820A (zh) 2022-06-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4850378B2 (ja) スパッタリングターゲット、透明導電性酸化物、およびスパッタリングターゲットの製造方法
TWI400346B (zh) Sputtering target, transparent conductive film and touch panel with transparent electrode
JP4960244B2 (ja) 酸化物材料、及びスパッタリングターゲット
TWI572731B (zh) Transparent oxide film and method for producing the same
JP4560149B2 (ja) 透明導電材料、透明導電ガラス及び透明導電フィルム
TWI525060B (zh) An oxide sintered body, a sputtering target, a thin film, and an oxide sintered body
KR101294986B1 (ko) InㆍSm 산화물계 스퍼터링 타깃
JPH06318406A (ja) 導電性透明基材およびその製造方法
EP1431414A1 (en) Sputtering target and transparent electroconductive film
TWI564250B (zh) Oxide sintered body, sputtering target and oxide film
Zhang et al. Preparation and characterization of transparent conducting ZnO: W films by DC magnetron sputtering
JP2015030896A (ja) スパッタリングターゲット及び酸化物透明導電膜
TWI818210B (zh) 氧化銦鋅錫濺鍍靶材及其導電膜
Kavei et al. Evaluation of surface roughness and nanostructure of indium tin oxide (ITO) films by atomic force microscopy
CN105481352A (zh) 氧化物烧结体、氧化物溅射靶和导电性氧化物薄膜以及氧化物烧结体的制造方法
JPH07333438A (ja) 導電性偏光板およびその製造方法
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
CN115418618A (zh) 一种氧化铟锡锌靶材、氧化物薄膜及其制备方法
TWI819633B (zh) 氧化銦鈦鋅濺鍍靶材、其薄膜及其製法
JP2012106880A (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、および酸化亜鉛系透明導電膜の形成方法
KR20060132351A (ko) 산화 아연 계 투명 전도성 산화물 박막의 제조 방법
JP2012140673A (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、および酸化亜鉛系透明導電膜の形成方法
KR102646917B1 (ko) 몰리브덴 산화물계 소결체, 상기 소결체를 이용한 박막, 상기 박막을 포함하는 박막트랜지스터 및 디스플레이 장치
JP2012140696A (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、および酸化亜鉛系透明導電膜の形成方法
Xiao et al. Effect of negative bias on photoelectric properties of NiO thin films prepared by magnetron sputtering