專(zhuān)利名稱(chēng)：濺射靶制造方法及濺射靶的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于形成IGZO膜的濺射靶制造方法及濺射靶。
背景技術(shù)：
近幾年，隨著照片和視頻的高畫(huà)質(zhì)化，向光記錄介質(zhì)等記錄時(shí)的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)增加，要求記錄介質(zhì)的高容量化，作為高記錄容量的光記錄介質(zhì)已經(jīng)銷(xiāo)售有通過(guò)雙層記錄方式具有50GB容量的Blu-ray Disc (注冊(cè)商標(biāo))。對(duì)于該Blu-ray Disc (注冊(cè)商標(biāo))，期望今后也進(jìn)一步高容量化，正在積極展開(kāi)對(duì)基于記錄層多層化的高容量化的研究。作為構(gòu)成Blu-ray Disc (注冊(cè)商標(biāo))的介電保護(hù)膜用材料，需要成膜速度快，且 消光系數(shù)對(duì)405nm波長(zhǎng)的光較小的材料。作為那樣的材料，已知有ZSSO(ZnS-SiO2)或在ZSSO 添加導(dǎo)電性物質(zhì)的材料、ITO (SnO2 添加 In2O3)、IZO (In2O3-ZnO)、AZ0 (Al2O3 添加 ZnO)及GZO (Ga2O3 添力口 ZnO)等。ZSSO系材料的問(wèn)題在于若在金屬膜的旁邊成膜，則金屬由于硫磺而腐蝕。因此，需要在金屬膜與ZSSO膜之間設(shè)置防止硫磺移動(dòng)的界面層。并且，雖然ΙΤ0、IZO、AZO、GZO不存在腐蝕的問(wèn)題，但是在制作濺射靶時(shí)，均需要混合、造粒、成型、燒成這樣的多個(gè)工序。近幾年，作為顯示寬禁帶的氧化物半導(dǎo)體，IGZO (由ln203、Ga2O3及ZnO構(gòu)成的復(fù)合氧化物)受到矚目，期待對(duì)TFT (Thin film transistor)的應(yīng)用。由該IGZO構(gòu)成的派射靶能夠進(jìn)行直流磁控濺射，可期待較高的成膜速度。并且，由于其帶隙的寬度，消光系數(shù)即使對(duì)405nm波長(zhǎng)的光也較小，因而還作為構(gòu)成高記錄容量的光記錄介質(zhì)的膜而被期待。以往，該IGZO濺射靶的制造方法例如如專(zhuān)利文獻(xiàn)I 6所述，與上述的其他材料同樣地，需要混合、造粒、成型、燒成或混合、造粒、預(yù)燒結(jié)、粉碎、成型、燒成這樣的工序。專(zhuān)利文獻(xiàn)I :日本專(zhuān)利公開(kāi)2008-280216號(hào)公報(bào)專(zhuān)利文獻(xiàn)2 :日本專(zhuān)利公開(kāi)2008-214697號(hào)公報(bào)專(zhuān)利文獻(xiàn)3 :日本專(zhuān)利公開(kāi)2007-223849號(hào)公報(bào)專(zhuān)利文獻(xiàn)4 :日本專(zhuān)利公開(kāi)2008-163442號(hào)公報(bào)專(zhuān)利文獻(xiàn)5 :日本專(zhuān)利公開(kāi)2008-163441號(hào)公報(bào)專(zhuān)利文獻(xiàn)6 :日本專(zhuān)利公開(kāi)2008-144246號(hào)公報(bào)上述以往的技術(shù)中殘留有如下課題。即，上述以往的IGZO濺射靶制作法的問(wèn)題在于，需要混合、造粒、成型、燒成或混合、造粒、預(yù)燒結(jié)、粉碎、成型、燒成這樣的多個(gè)工序，生產(chǎn)率較差。并且，以上述以往的制作方法制作的IGZO濺射靶，其燒結(jié)引起晶粒長(zhǎng)得較大，且高密度的燒結(jié)體的平均結(jié)晶粒徑將近10 μ m，因此還有容易成為結(jié)節(jié)或異常放電的原因的不良情況。另一方面，雖然在熱壓等加壓燒結(jié)中能夠省略成型工序，但是IGZO若以1000°C以上的高溫對(duì)原料進(jìn)行熱壓，則存在由于熱壓中的還原作用導(dǎo)致作為濺射靶的構(gòu)成成分的金屬I(mǎi)n或金屬Ga熔析的問(wèn)題。并且，存在以低于1000°C的溫度則無(wú)法得到高密度的燒結(jié)體的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述課題而完成的，其目的在于提供一種無(wú)金屬熔析并能夠簡(jiǎn)化制造工序，且能夠得到高密度的IGZO濺射靶的制造方法。對(duì)IGZO的濺射靶進(jìn)行深入研究的結(jié)果，本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，通過(guò)預(yù)先調(diào)整作為原料的In2O3> Ga2O3及ZnO的比表面積，能夠以熱壓等加壓燒結(jié)制作高密度的IGZO濺射靶。從而，本發(fā)明是從上述見(jiàn)解所得到的，為了解決所述課題采用如下方案。即，本發(fā)明的濺射靶制造方法具有混合In2O3粉、Ga2O3粉及ZnO粉來(lái)制作混合粉末的工序；及加壓燒結(jié)該混合粉末的工序，將所述In2O3粉的比表面積設(shè)為A(m2/g)，所述Ga2O3粉的比表面積設(shè)為B(m2/g)，所述ZnO粉的比表面積設(shè)為C (m2/g)時(shí)，將各比表面積設(shè)定在10彡A彡30、13彡B彡30、C彡5且A/C彡2、B/C彡2的范圍，并將所述混合粉末的金屬成分組成比設(shè) 定為以原子比計(jì)為In:Ga:Zn=l I :X (O. 8彡X彡5)。該濺射靶制造方法中，將In2O3粉的比表面積設(shè)為A，Ga2O3粉的比表面積設(shè)為B，ZnO粉的比表面積設(shè)為C時(shí)，將各比表面積設(shè)定在10彡A彡30、13彡B彡30、C彡5且A/C彡2、B/C彡2的范圍，并將混合粉末的金屬成分組成比設(shè)定為以原子比計(jì)為In:Ga:Zn=l:l:X (O. 8 < X < 5)，由此無(wú)需CIP (冷等靜壓)等的成型，能夠縮短工序，并且通過(guò)控制原料粉末的比表面積能夠得到無(wú)金屬熔析的高密度濺射靶。而且，通過(guò)本發(fā)明的制造方法得到的濺射靶，其比電阻值為1Χ10_2Ω · cm以下，且結(jié)晶粒徑與以往的制作方法相比非常小，即使在較高的比功率中異常放電也較少，能夠穩(wěn)定地進(jìn)行直流磁控濺射。另夕卜，在A(yíng) < 10,B < 13,C < 5的范圍時(shí)，由于在粒子間產(chǎn)生的空穴較大且燒結(jié)時(shí)很難去除空穴，所以靶的密度不上升，在30 < A、30 < B的范圍時(shí)，由于一次粒子過(guò)小，易產(chǎn)生凝聚，成為粗大空穴或不均的原因。并且，在A(yíng)/C < 2、B/C < 2、X <0.8的范圍時(shí)，燒結(jié)時(shí)金屬?gòu)陌兄腥畚?。? < X的范圍時(shí)，所得到的膜無(wú)法滿(mǎn)足作為介電保護(hù)膜所需要的特性。本發(fā)明的濺射靶，通過(guò)上述本發(fā)明的制造方法制作。并且，本發(fā)明的濺射靶含有In、Ga及Zn的復(fù)合氧化物，且由通過(guò)X線(xiàn)衍射觀(guān)察到歸屬于所述復(fù)合氧化物的衍射峰，并且觀(guān)察不到歸屬于金屬I(mǎi)n的衍射峰的燒結(jié)體構(gòu)成，比電阻值為1Χ10_2Ω -cm以下，燒結(jié)體組織的平均粒徑為I μ m以下。S卩，這些濺射靶為通過(guò)上述本發(fā)明的制造方法制作的濺射靶，其含有In、Ga及Zn的復(fù)合氧化物，且由通過(guò)X線(xiàn)衍射觀(guān)察到歸屬于所述復(fù)合氧化物的衍射峰，并且觀(guān)察不到歸屬于金屬I(mǎi)n的衍射峰的燒結(jié)體構(gòu)成，比電阻值為1Χ10_2Ω -cm以下，燒結(jié)體組織的平均粒徑為I μ m以下，因此具有致密的組織，能夠以較高的成膜速度穩(wěn)定地濺射，并且能夠形成良好的IGZO膜作為構(gòu)成高記錄容量的光記錄介質(zhì)的膜。尤其，具有以往技術(shù)中難以制作的平均粒徑為I μ m以下的組織，因此能夠進(jìn)一步減少異常放電。另外，作為上述平均粒徑，優(yōu)選O. 5 μ m以下。并且，本發(fā)明的濺射靶，維氏硬度為480以上。該濺射靶中，由于維氏硬度為480以上，因此能夠有效地抑制濺射時(shí)產(chǎn)生的結(jié)節(jié)。根據(jù)本發(fā)明能夠得到以下效果。即，根據(jù)本發(fā)明所涉及的濺射靶制造方法，通過(guò)將各原料粉末的比表面積設(shè)定為上述條件，并且將成分組成比設(shè)定在上述范圍，能夠縮短制造工序而提高生產(chǎn)率，并且能夠得到無(wú)金屬熔析的高密度的濺射靶。由此，通過(guò)使用根據(jù)本發(fā)明的制造方法得到的濺射靶，能夠用直流磁控濺射以較高的成膜速度穩(wěn)定地形成IGZO膜，且適合作為制作構(gòu)成高記錄容量的光記錄介質(zhì)的介電保護(hù)膜的濺射靶。


圖I是表示本發(fā)明所涉及的濺射靶制造方法的比較例中制作的濺射靶的X線(xiàn)衍射(XRD)結(jié)果的圖表。圖2是表示本發(fā)明所涉及的濺射靶制造方法的實(shí)施例中制作的濺射靶的X線(xiàn)衍射(XRD)結(jié)果的圖表。
圖3是表示本發(fā)明所涉及的濺射靶制造方法的以往例中制作的濺射靶的X線(xiàn)衍射(XRD)結(jié)果的圖表。圖4是表示本發(fā)明所涉及的濺射靶制造方法的以往例中制作的濺射靶的X線(xiàn)衍射(XRD)結(jié)果的圖表。圖5是表示本發(fā)明所涉及的濺射靶制造方法的實(shí)施例中制作的濺射靶的X線(xiàn)衍射(XRD)結(jié)果的圖表。
具體實(shí)施例方式以下，說(shuō)明本發(fā)明的濺射靶制造方法的一實(shí)施方式。本實(shí)施方式的濺射靶制造方法是制作為濺射形成IGZO膜而使用的濺射靶的方法，具有混合In2O3粉、Ga2O3粉及ZnO粉來(lái)制作混合粉末的工序及加壓燒結(jié)該混合粉末的工序。該實(shí)施方式的制造方法中，將上述In2O3粉的比表面積設(shè)為A (m2/g)，上述Ga2O3粉的比表面積設(shè)為B (m2/g)，上述ZnO粉的比表面積設(shè)為C (m2/g)時(shí)，將各比表面積設(shè)定在10彡A彡30、13彡B彡30、C彡5且A/C彡2、B/C彡2的范圍，并且將混合粉末的金屬成分組成比設(shè)定為以原子比計(jì)為In:Ga:Zn=l:l:X (O. 8彡X彡5)。若對(duì)上述制造方法的一例進(jìn)行詳細(xì)敘述，則例如首先將各原料粉末氧化銦(化學(xué)式In2O3、純度3N、比表面積10m2/g)、氧化鎵(化學(xué)式=Ga2O3、純度4N、比表面積17m2/g)、及氧化鋅(化學(xué)式ZnO、純度3N、比表面積5m2/g)以含有金屬的比率成為In:Ga:Zn=l:l:X (O. 8彡X彡5)(原子比)的方式進(jìn)行稱(chēng)量。另外，比表面積通過(guò)BET法計(jì)
笪
ο將該稱(chēng)量的原料粉末和其3倍量(重量比)的氧化鋯珠(直徑5mm)放入塑料容器中，用球磨裝置濕式混合18小時(shí)。另外，此時(shí)的溶劑例如使用乙醇。接著，干燥所得到的混合粉末后，例如過(guò)孔徑500 μ m的篩，并以900 1200°C、100 600kgf/cm2的壓力在真空或惰性氣體氣氛中進(jìn)行I 10小時(shí)熱壓來(lái)作為濺射靶。例如，能夠以1000°C 1100°C、350kgf/cm2的壓力進(jìn)行3小時(shí)真空熱壓來(lái)得到濺射靶。這樣制作的濺射靶含有In、Ga及Zn的復(fù)合氧化物，且由通過(guò)X線(xiàn)衍射觀(guān)察到歸屬于所述復(fù)合氧化物的衍射峰，并且觀(guān)察不到歸屬于金屬I(mǎi)n的衍射峰的燒結(jié)體構(gòu)成，比電阻值為1Χ10_2Ω -cm以下，燒結(jié)體組織的平均粒徑為Iym以下。另外，組織的平均粒徑根據(jù)EBSP (電子背散射衍射圖像法)測(cè)定得到的ImageQuality Map的圖像使用JIS H0501切割法計(jì)算。并且，該濺射靶的維氏硬度(Hv)為480以上。如此，本實(shí)施方式的濺射靶制造方法中，將In2O3粉的比表面積設(shè)為A，Ga2O3粉的比表面積設(shè)為B，ZnO粉的比表面積為C時(shí)，將各比表面積設(shè)定在A(yíng)彡10、B彡13、C彡5且A/C彡2、B/C彡2的范圍，并將混合粉末的金屬成分組成比設(shè)定為以原子比計(jì)為In:Ga:Zn=l:l:X (O. 8 < X < 5)，由此無(wú)需CIP (冷等靜壓)等的成型，能夠縮短工序，并且通過(guò)控制原料粉末的比表面積能夠得到無(wú)金屬熔析的高密度的濺射靶。并且，通過(guò)本實(shí)施方式的制造方法得到的濺射靶，其比電阻值為1Χ10_2Ω · cm以下，且結(jié)晶粒徑與以往的制作方法相比非常小，即使在較高的比功率中異常放電也較少，能夠穩(wěn)定地進(jìn)行直流磁控濺射。即，該濺射靶中含有In、Ga及Zn的復(fù)合氧化物，且由通過(guò)X線(xiàn)衍射觀(guān)察到歸屬于所述復(fù)合氧化物的衍射峰，并且觀(guān)察不到歸屬于金屬I(mǎi)n的衍射峰的燒結(jié)體構(gòu)成，比電阻值為1Χ10_2Ω -cm以下，燒結(jié)體組織的平均粒徑為Iym以下，因此具有致密的組織而能夠以較高的成膜速度穩(wěn)定地進(jìn)行濺射，并且能夠形成良好的IGZO膜作為構(gòu)成高記錄容量的光記錄介質(zhì)的膜。尤其，具有以往的技術(shù)難以制作的平均粒徑為Iym以下的組織，因此能夠進(jìn)一步減少異常放電。并且，該濺射靶中，由于維氏硬度為480以上，因此能夠有效地抑制濺射時(shí)產(chǎn)生的結(jié)節(jié)。[實(shí)施例]說(shuō)明對(duì)根據(jù)上述本實(shí)施方式實(shí)際制作的濺射靶的實(shí)施例進(jìn)行的評(píng)價(jià)結(jié)果。另外，作為比較例，以脫離上述本實(shí)施方式的原料粉末的比表面積設(shè)定范圍的條件制作濺射靶，并且作為以往例，用CIP成型后，在氧氣氛中進(jìn)行燒成并燒結(jié)來(lái)制作濺射靶，并對(duì)這些也同樣地進(jìn)行了評(píng)價(jià)。[實(shí)施例I]將各原料粉末氧化銦(化學(xué)式=In2O3、純度3N、比表面積10m2/g)、氧化鎵(化學(xué)式=Ga2O3、純度4N、比表面積17m2/g)及氧化鋅(化學(xué)式ZnO、純度3N、比表面積5m2/g)以含有金屬的比率成為In:Ga:Zn=l 1:1 (原子比)的方式進(jìn)行稱(chēng)量。將該稱(chēng)量的原料粉末和其3倍量(重量比)的氧化鋯珠(直徑5_)放入塑料容器中，并用球磨裝置濕式混合18小時(shí)。另外，此時(shí)的溶劑中使用乙醇。接著，干燥所得到的混合粉末后，例如過(guò)孔徑500 μ m的篩，并以1050°C、350kgf/cm2的壓力下進(jìn)行3小時(shí)真空熱壓，得到實(shí)施例I的濺射靶。[實(shí)施例2 4、比較例I 8]除變更各原料粉末的比表面積和熱壓溫度以外，以與實(shí)施例I相同的方式得到實(shí)施例2 4、比較例I 8的濺射靶。< 評(píng)價(jià) >關(guān)于各實(shí)施例與比較例的濺射靶，確認(rèn)熱壓后有無(wú)金屬熔析，并求出相對(duì)密度。相對(duì)密度通過(guò)燒結(jié)體的體積密度除以理論密度來(lái)計(jì)算。有無(wú)金屬熔析根據(jù)X線(xiàn)衍射測(cè)定的結(jié)果是否能夠觀(guān)察到金屬的衍射峰來(lái)確認(rèn)。X射線(xiàn)衍射的測(cè)定條件如下。試料的準(zhǔn)備試料用SiC-Paper (grit 180)濕式研磨、干燥后作為測(cè)定試料。裝置理學(xué)電氣社制(RINT-Ultima/PC)，球管Cu，管電壓40kV，管電流40mA，掃描范圍(2 Θ ) 5° 90。，狹縫尺寸發(fā)散(DS) 2/3度、散射(SS) 2/3度、光接收(RS) O. 8mm，測(cè)定步長(zhǎng)以2 Θ為O. 02度，掃描速度每分鐘2次，試料臺(tái)旋轉(zhuǎn)速度30rpm，將評(píng)價(jià)結(jié)果示于表I。并且，將實(shí)施例I的濺射靶的X線(xiàn)衍射測(cè)定結(jié)果示于圖2，將比較例I的濺射靶的X線(xiàn)衍射測(cè)定結(jié)果示于圖I。
[表I]
權(quán)利要求
1.一種濺射靶制造方法，其特征在于，具有 混合In2O3粉、Ga2O3粉及ZnO粉來(lái)制作混合粉末的工序；及加壓燒結(jié)該混合粉末的工序，將所述In2O3粉的比表面積設(shè)為A且單位為m2/g，所述Ga2O3粉的比表面積設(shè)為B且單位為m2/g，所述ZnO粉的比表面積設(shè)為C且單位為m2/g時(shí)，將各比表面積設(shè)定在10彡A彡30、13彡B彡30、C彡5且A/C彡2、B/C彡2的范圍，并將所述混合粉末的金屬成分組成比設(shè)定為以原子比計(jì)為In:Ga:Zn=l:l:X，其中，O. 8彡X彡5。
2.一種濺射靶，其特征在于， 通過(guò)權(quán)利要求I所述的制造方法制造。
3.一種濺射靶，其特征在于， 含有In、Ga及Zn的復(fù)合氧化物，且由通過(guò)X線(xiàn)衍射觀(guān)察到歸屬于所述復(fù)合氧化物的衍射峰，并且觀(guān)察不到歸屬于金屬I(mǎi)n的衍射峰的燒結(jié)體構(gòu)成，比電阻值為1Χ10_2Ω -cm以下，燒結(jié)體組織的平均粒徑為I μ m以下。
4.如權(quán)利要求3所述的濺射靶，其特征在于， 維氏硬度為480以上。
全文摘要
本發(fā)明提供一種無(wú)金屬熔析并能夠簡(jiǎn)化制造工序，且能夠得到高密度的IGZO濺射靶的制造方法及濺射靶。本發(fā)明的濺射靶制造方法具有混合In2O3粉、Ga2O3粉及ZnO粉來(lái)制作混合粉末的工序；及加壓燒結(jié)該混合粉末的工序，將所述In2O3粉的比表面積設(shè)為A且其單位為m2/g，所述Ga2O3粉的比表面積設(shè)為B且其單位為m2/g，所述ZnO粉的比表面積設(shè)為C且其單位為m2/g時(shí)，將各比表面積設(shè)定在A(yíng)≥10、B≥13、C≥5且A/C≥2、B/C≥2的范圍，并將所述混合粉末的金屬成分組成比設(shè)定為以原子比計(jì)為In∶Ga∶Zn=1∶1∶X，其中，0.8≤X≤5。
文檔編號(hào)C23C14/34GK102959122SQ201180030499
公開(kāi)日2013年3月6日 申請(qǐng)日期2011年8月4日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月5日
發(fā)明者齋藤淳 申請(qǐng)人:三菱綜合材料株式會(huì)社