氧化物烧结体、其制造方法及溅射靶技术

本发明专利技术的目的在于，提供一种即使在高功率成膜时异常放电现象也少、没有靶裂纹的用于溅射靶的氧化物烧结体。一种氧化物烧结体，其具有锌、铝、钛及氧作为构成元素，其特征在于，在将锌、铝、钛的含量分别设为Zn、Al、Ti时，构成该烧结体的元素的原子比为Al/(Zn+Al+Ti)＝0.035～0.050Ti/(Zn+Al+Ti)＝0.05～0.20，该烧结体中以Zn2TiO4结晶相为母相的晶粒的平均粒径为5μm以下。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及以锌、铝、钛及氧为构成元素的氧化物烧结体及含有该烧结体而成的溅射靶。
技术介绍
近年来，在便携型显示器及建材玻璃中，采用高折射率膜来调整折射率。高折射率靶的代表例为氧化钛靶，但其电阻值极高，存在难以高批量地进行DC溅射的问题。对于该问题，公开了通过掺杂微量的掺杂剂而使比电阻降低，可进行DC放电的技术(例如，参照专利文献1)。但是，氧化钛系的氧化物材料还存在由于钛和氧的结合强度强，所以在溅射时不容易原子化，成膜速度极其慢的问题。另外，作为高折射率靶，也公开了由锌、铝、钛构成的复合氧化物烧结体(例如，参照专利文献2)。含有钛的氧化锌系靶在实现折射率2.0以上的高折射率的同时，能够获得很少发生击穿、具有稳定的DC放电性能的复合氧化物烧结体。但是，近年来，采用可施加高功率负荷的圆筒靶的技术等得到发展，施加目前未曾设想的高功率的成膜正成为主流。因此，对于即使施加高功率时也不会发生击穿及靶开裂、可进行稳定的DC放电的高折射率靶的需求提高。现有技术文献专利文献专利文献1：日本国特开2005-179129号公报专利文献2：日本国特开2009-298649号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的问题本专利技术的目的在于，提供一种用于溅射靶的氧化物烧结体，其即使在高功率成膜时也能够减少异常放电现象，且不发生靶开裂。用于解决问题的技术方案本专利技术人对在ZnO中添加了TiO2的高折射率复合氧化物的击穿现象及裂纹产生的原因进行了深入研究。其结果，查明由ZnO和TiO2形成的Zn2TiO4结晶相容易引起异常晶粒成长，作为一定尺寸以上的结晶在靶内部存在时，在施加高功率时蓄积极大的电荷，引起激烈的异常放电。另外，判明了一定尺寸以上的Zn2TiO4结晶相也会对烧结体的强度产生影响。在异常晶粒成长的Zn2TiO4结晶相的组织附近，部分晶界强度降低，使作为靶整体的强度降低，在击穿的同时成为靶开裂的原因。基于此，本专利技术发现了通过抑制Zn2TiO4相的异常晶粒成长，防止施加高功率时发生击穿及靶开裂的氧化物烧结体。即，本专利技术提供一种氧化物烧结体，(1)一种氧化物烧结体，其具有锌、铝、钛及氧作为构成元素，其特征在于，在将锌、铝、钛的含量分别设为Zn、Al、Ti时，构成该烧结体的元素的原子比为：Al/(Zn+Al+Ti)＝0.035～0.050Ti/(Zn+Al+Ti)＝0.05～0.20，该氧化物烧结体中，以Zn2TiO4结晶相为母相的晶粒的平均粒径为5μm以下。(2)如(1)所述的氧化物烧结体，其特征在于，在所述氧化物烧结体中不存在粒径超过20μm的以Zn2TiO4结晶相为母相的晶粒。(3)如(1)或(2)所述的氧化物烧结体，其特征在于，在所述氧化物烧结体的X射线衍射中，不存在氧化铝相的衍射峰。(4)如(1)～(3)中任一项所述的氧化物烧结体，其特征在于，相对密度为98％以上。(5)如(1)～(4)中任一项所述的氧化物烧结体，其特征在于，抗折强度为150MPa以上。(6)一种溅射靶，其特征在于，使用(1)～(5)中任一项所述的氧化物烧结体作为靶材。(7)一种薄膜，其特征在于，使用(6)所述的溅射靶利用溅射法进行成膜。(8)一种氧化物烧结体的制造方法，其特征在于，将氧化锌粉末、氧化钛粉末及BET比表面积为10m2/g以上的氧化铝粉末作为原料粉末进行混合，使得将锌、铝、钛的含量分别设为Zn、Al、Ti时元素的原子比为Al/(Zn+Al+Ti)＝0.035～0.050Ti/(Zn+Al+Ti)＝0.05～0.20，成形后，对所得到的成形体进行烧结。(9)如(8)所述的氧化物烧结体的制造方法，其特征在于，在大气或非活性气体气氛下以1300℃以下的温度进行烧结。具体实施方式下面，详细地说明本专利技术。本专利技术的氧化物烧结体具有锌、铝、钛及氧作为构成元素，其特征在于，在将锌、铝、钛的含量分别设为Zn、Al、Ti时，构成该烧结体的元素的原子比为：Al/(Zn+Al+Ti)＝0.035～0.050Ti/(Zn+Al+Ti)＝0.05～0.20，该烧结体中，以Zn2TiO4结晶相为母相的晶粒的平均粒径为5μm以下。本专利技术的氧化物烧结体，其特征在于，具有锌、铝及钛作为构成元素。锌是用于确保氧化物烧结体的导电性的物质，钛是用于使通过溅射得到的膜获得所希望的高折射率的物质。绝缘性高的氧化钛相与氧化锌形成复合氧化物相即Zn2TiO4相，在氧化物烧结体中不含有氧化钛相。进而，通过添加铝而提高导电性，本专利技术的氧化物烧结体可进行稳定的DC放电。本专利技术的特征在于，在将锌、铝、钛的含量分别设为Zn、Al、Ti时，构成烧结体的元素的原子比Al/(Zn+Al+Ti)为0.035～0.050、Ti/(Zn+Al+Ti)＝0.05～0.20。只要为这种组成范围，就能够抑制由氧化钛和氧化锌而形成的Zn2TiO4相的异常晶粒成长。Al/(Zn+Al+Ti)为0.035～0.050，优选0.037～0.046。在Al/(Zn+Al+Ti)低于0.035时，难以抑制Zn2TiO4相的异常晶粒成长，在Al/(Zn+Al+Ti)超过0.050时，不能与氧化锌相固溶置换的铝会作为绝缘性氧化铝及其复合氧化物在烧结体晶界析出，烧结体的电阻率变高。另外，Ti/(Zn+Al+Ti)为0.05～0.20，优选0.05～0.19。在Ti/(Zn+Al+Ti)低于0.05时，溅射所得的膜的折射率降低，在Ti/(Zn+Al+Ti)超过0.20时，烧结体的电阻率急剧增加，不能进行稳定的DC放电。本专利技术的氧化物烧结体主要由以ZnO相为母相的晶粒、和以Zn2TiO4相为母相的晶粒构成，但是，在氧化物烧结体中，在ZnO相和Zn2TiO4相的粒径存在差别时，晶界部分的强度变得不平衡，有可能成为耐热冲击性弱的烧结体，因此，以Zn2TiO4相为母相的晶粒的平均粒径优选为5μm以下，更优选3.5μm以下。进而，更优选不存在粒径超过20μm的以Zn2TiO4结晶相为母相的晶粒，特别优选不存在粒径超过10μm的以Zn2TiO4结晶相为母相的晶粒。另外，在本专利技术中，在所得的氧化物烧结体的X射线衍射中，优选不存在相当于氧化铝的衍射峰。这是因为绝缘体的氧化铝成为溅射时击穿的原因。在本专利技术中，通过使用BET比表面积为10m2/g以上的氧化铝粉末，能够将烧结温度设为较的低温，由于无法在ZnO相中固溶的过量氧化铝的再凝集、粒成长得到抑制，所以未出现氧化铝的X射线衍射峰。本专利技术的氧化物烧结体的相对密度优选98％以上。这是因为在相对密度低于98％时，存在击穿发生的频率变高的倾向。进而，为了进行稳定的DC放电，本专利技术的氧化物烧结体优选体电阻为10Ωcm以下，更优选1Ωcm以下，进一步优选0.1Ωcm以下。另外，本专利技术的氧化物烧结体优选抗折强度为150MPa以上，更优选180MPa以上。如果抗折强度为150MPa以上，则即使进行抛光加工也不会发生裂纹，成品率高，因此生产性好。进而，即使在溅射中用于施加高功率的圆筒形溅射靶的情况下，也不易产生裂纹的问题。需要说明的是，对靶施加的负荷以施加功率除以靶的刻蚀面积所得的电力密度(W/cm2)进行标准化。通常，生产中一般电力密度为1～2.5W/cm2左右，但是，在本专利技术中，即本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氧化物烧结体，其具有锌、铝、钛及氧作为构成元素，其中，在将锌、铝、钛的含量分别设为Zn、Al、Ti时，构成该烧结体的元素的原子比为：Al/(Zn+Al+Ti)＝0.035～0.050Ti/(Zn+Al+Ti)＝0.05～0.20，该烧结体中，以Zn2TiO4结晶相为母相的晶粒的平均粒径为5μm以下。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.07.31 JP 2014-1566081.一种氧化物烧结体，其具有锌、铝、钛及氧作为构成元素，其中，在将锌、铝、钛的含量分别设为Zn、Al、Ti时，构成该烧结体的元素的原子比为：Al/(Zn+Al+Ti)＝0.035～0.050Ti/(Zn+Al+Ti)＝0.05～0.20，该烧结体中，以Zn2TiO4结晶相为母相的晶粒的平均粒径为5μm以下。2.如权利要求1所述的氧化物烧结体，其中，在所述氧化物烧结体中不存在粒径超过20μm的以Zn2TiO4结晶相为母相的晶粒。3.如权利要求1或2所述的氧化物烧结体，其中，在所述氧化物烧结体的X射线衍射中，不存在氧化铝相的衍射峰。4.如权利要求1～3中任一项所述的氧化物烧结体，其相对密...

【专利技术属性】
技术研发人员：尾身健治，伊藤谦一，内海健太郎，
申请(专利权)人：东曹株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP