用于制造吸光层的溅射靶材制造技术

已知一种用于制造吸光层的溅射靶材，该靶材由一种靶材材料组成，该材料包含氧化物相并且相比较化学计量的组成具有减少的含氧量，为此，提供一种溅射靶材，该溅射靶材包含导电相并且避免充电和形成颗粒，根据本发明专利技术建议，靶材材料包含由钼组成的金属相(Mo相)，并且氧化物相包含氧化锌(ZnO相)和分子式为MNOn‑x的混合氧化物相，其中，M代表主要成分锌(Zn)，并且N代表至少一种副成分铌(Nb)和/或钛(Ti)，并且其中，x大于0并且n表示混合氧化物相的化学计量组成的氧原子数量。

Sputtering target for fabricating absorber

It is known that a sputtering target used for fabricating an absorbing layer consists of a target material which contains oxide phase and has a reduced oxygen content compared with stoichiometric composition. To this end, a sputtering target material is provided. The sputtering target material contains conductive phase and avoids charging and forming particles. According to the proposal of the invention, the target material contains a metal phase consisting of molybdenum.\uff08 The oxide phase contains zinc oxide (ZnO phase) and mixed oxide phase with molecular formula MNOn_x, in which M represents the main component zinc (Zn), and N represents at least one by-component niobium (Nb) and/or titanium (Ti), where x is greater than 0 and N represents the number of oxygen atoms in the stoichiometric composition of the mixed oxide phase.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于制造吸光层的溅射靶材
本专利技术涉及一种用于制造吸光层的溅射靶材，该溅射靶材由靶材材料组成，该材料包含氧化物相并且与化学计量组成相比具有减少的氧含量。吸光层用作单层或者用作层系统例如在太阳能热应用中用于吸热或者用作用于覆盖液晶显示的导体电路的所谓的“黑矩阵层”。这种层或者层系统例如通过借助于阴极溅射分离连续的层来产生。在此，原子或者化合物通过以高能离子(通常是稀有气体离子)照射而从固体(溅射靶材)溶解出并且过渡到气相中。处于气相中的原子或者分子最后通过凝结沉淀在位于溅射靶材附近的基体上并且在那里形成层。在太阳能吸收层中，层结构典型地包括至少一个金属陶瓷层和在其下的金属终止层，该金属终止层用作选择性反射器。内含到金属陶瓷层中的有传导能力的粒子或者金属粒子具有典型的5纳米到30纳米的直径。用在液晶显示中的“金属陶瓷层系统”经常具有吸收层，在该吸收层中，由金属相组成的部分嵌入在氧化基质中。为了在高质量情况下经济地溅射层，提供“直流电压溅射”或者“直流电流溅射”(直流溅射)。在此，在作为阴极插入的靶材与阳极(经常是设备外壳)之间施加直流电压。通过惰性气体原子的碰撞电离在排空的气体空间中形成低压等离子，该低压等离子的带正电的组成部分通过施加的直流电压作为持续的粒子流朝靶材的方向加速并且在冲击时从靶材冲出微粒，该微粒再次朝基体的方向运动并且在那里沉淀成层。直流电流溅射需要可导电的靶材材料，这是因为要不如此的话，靶材由于带电微粒的持续的电流而充电并且由此平衡直流电压场。这也适用于技术上相似的中频(MF)溅射，在该中频溅射中，两个溅射靶材相互以kHz周期接通成阴极和阳极。
技术介绍
层最终的结构通常通过湿法蚀刻或者干法蚀刻来实现。然而，金属陶瓷层系统难以腐蚀，因为，氧化物和内含的金属微粒需要不同的蚀刻剂。因此希望一种层结构，该层结构在可见光谱范围内表现高的吸收作用和低的反射，而该层结构可以不形成有毒物质并且同时在使用简单的稀释酸情况下无微粒残余地腐蚀。为此，专利文献提供不同的方法。文献DE102012112739A1和文献DE102012112742A1建议一种金属陶瓷层，该金属陶瓷层包含耐火金属和其氧化物。文献DE102013103679A1描述了特别有利的解决方案，该方案基于具有低于化学计量的氧含量和由钼组成的嵌入的金属微粒的氧化锌和氧化铌。在此，金属钼的份额处在25重量％与50重量％之间的范围，这按照剩余的层组成成分的密度通常与少于30％的金属钼相的体积百分比相对应。氧化物和具有高密度的金属微粒(例如钼)在靶材材料中均匀的分布证明为困难的，尤其当合金组成成分的微粒大小是不同的时候。然而，均匀分布对于稳定的溅射过程是相当重要的，尤其当单独相或者组分导电不良时，如这在许多氧化物情况中一样。不考虑此，不可能利用已知的解决方案可重现地保证靶材材料的所希望的导电性。因为足够的导电性大多仅能经由连续的金属相，例如钼相来实现。为此，导电相的最少需要的体积百分比为30％甚至更高，因为在其它情况下不会形成渗透网络。该最少份额适用于典型的金属相部分或导电微粒的尺寸(Abmessung)；该份额越高，该尺寸越小。例如在文献EP0852266A1中所描述的一种解决方案提供了利用导电性减少的氧化物相。溅射靶材由一种材料组成，该材料包含具有化学式为Mox的金属氧化物，其中M是选自钛(Ti)、铌(Nb)、钽(Ta)、钼(Mo)、钨(W)、锆(Zr)和铪(Hf)的金属。对于靶材材料TiO2和Nb2O5，一定的导电性通过相对于完全化学计量的氧化物减少含氧量来实现。对于TiO2适用：x＝1.93并且对于Nb2O5适用：4.996<x<4.93，其中，“x”限定缺氧度的大小，并且导电性随着减少的x值增加。靶材材料可以包含铬(Cr)、铈(Ce)、钇(Y)、硅(Si)、铝(Al)和硼(B)的完全氧化的氧化物添加剂。结果是在导电的基质和减少的Nb2O5或者TiO2中的不导电相。由此，靶材材料在渗透网络意义上来说是可导电的。文献WO2016/026590A1(由该文献已知根据这类的溅射靶材)描述用于制造部分吸收的层的溅射靶材，该溅射靶材由一种靶材材料制造，该靶材材料包含锡、锌、铟或者以氧化物或者低于化学的氧化物形式下的这些物质的混合物以及钼、钨或者这些物质的合金。为此补充，靶材材料可以包含选自以下组的金属，该组由铌、铪、钛、钽、钒、钇、锆、铝和这些物质的混合物组成，该金属作为氧化物或者低于化学计量的氧化物存在。
技术实现思路
技术目的然而已证明，对于溅射过程同时存在导电相和电绝缘相是不利的。电绝缘相充电并且导致非受控的放电(在文献中称作“电弧”)。电弧可以经由局部融化导致飞溅，这会对分离的层的特性产生负面作用。此外，也会由于电弧产生溅射靶材的局部过热和由此相关联的局部张力峰值，这会导致裂纹和形成微粒并且甚至会损坏溅射靶材。因此，本专利技术的目的在于提供一种溅射靶材，该溅射靶材包含导电相，可以良好地机械加工并且避免充电和形成微粒。
技术实现思路
概述该目的从开头提及类型的溅射靶材由此来实现，靶材材料包含由钼组成的金属相(钼相)，并且氧化物相包含氧化锌(氧化锌相)和分子式为MNOn-x的混合氧化物相，其中，M代表主要成分锌(Zn)，并且N代表至少一种副成分铌(Nb)和/或钛(Ti)，并且其中，x大于0并且n表示混和氧化物相的化学计量成分的氧原子数量。根据本专利技术的靶材材料包含金属钼相、由ZnO组成的相和具有低于化学计量的含氧量的混合氧化物相。全部这些相显示特殊的电特性。钼相是金属导电的；ZnO是具有大带隙的II-VI-半导体，并且混合氧化物相由于氧缺陷而导电。混合氧化物相的导电性取决于其低于化学计量的程度，即取决于x的值。接近化学计量适用于：x越大，导电性越高。混合氧化物相MNOn-x是氧化的，从而x的值始终小于1。混合氧化物相由锌和至少一种副成分组成，其包含铌和/或钛。已证明，副成分与锌相结合并且同时存在金属钼相易于低于化学计量并且引起靶材材料的足够的导电性。此外，已证明，钼从金属钼相可以扩散到由ZnO组成的相中，使得氧化锌相存在金属钼时可以良好导电。根据本专利技术的靶材材料由此尽可能避免同时存在导电相和电绝缘相。像这样避免电绝缘相在DC-溅射或者MC-溅射时的静电充电，并且由此也避免非受控放电和局部融化。这在使用根据本专利技术的溅射靶材用于产生层时在低电弧率情况下表现出少量融化喷溅以及低裂纹倾向。考虑到高导电性，混合氧化物相优选由Zn3Nb2O8-x和/或Zn2TiO4-x和/或ZnNb2O6-x组成。在混合氧化物相中典型和优选出现的还原度通过在理论上最大可能含氧量的80％与95％之间的含氧量来限定，然而也还可以在这之下；在上述总分子式中x因此代表在5％与20％之间的值(参考化学计量的含氧量)。在溅射靶材特别有利的实施方案中，混合氧化物相在靶材材料中形成具有一尺寸的相范围(Phasenbereiche)，该尺寸在横截面磨片中具有小于300μm2，优选小于200μm2的最大面积。相范围越小，静电充电的风险越小。通常，混合氧化物相首先在制造靶材材料的过程中，尤其在高温下压缩并且由此引起提升的烧结活动，该烧结活动正面影响靶材材料的压缩。靶材制造的起始物质微粒越小本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于制造吸光层的溅射靶材，该溅射靶材由一种靶材材料组成，该材料包含氧化物相并且相比较化学计量的组成具有减少的含氧量，其特征在于，所述靶材材料包含由钼组成的金属相(Mo相)，并且所述氧化物相包含氧化锌(ZnO相)和分子式为MNOn‑x的混合氧化物相，其中，M代表主要成分锌(Zn)，N代表至少一种副成分铌(Nb)和/或钛(Ti)，并且其中，x大于0并且n表示所述混合氧化物相的化学计量组成的氧原子数量。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.09.12 DE 102016117048.81.一种用于制造吸光层的溅射靶材，该溅射靶材由一种靶材材料组成，该材料包含氧化物相并且相比较化学计量的组成具有减少的含氧量，其特征在于，所述靶材材料包含由钼组成的金属相(Mo相)，并且所述氧化物相包含氧化锌(ZnO相)和分子式为MNOn-x的混合氧化物相，其中，M代表主要成分锌(Zn)，N代表至少一种副成分铌(Nb)和/或钛(Ti)，并且其中，x大于0并且n表示所述混合氧化物相的化学计量组成的氧原子数量。2.根据权利要求1所述的溅射靶材，其特征在于，所述混合氧化物相由Zn3Nb2O8-x和/或Zn2TiO4-x和/或ZnNb2O6-x组成。3.根据权利要求1或者2所述的溅射靶材，其特征在于，在所述靶材材料中，所述混合氧化物相形成具有一尺寸的相范围，该相范围在横截面磨片中具有小于300μm2，优选小于200μm2的最大面积。4.根据前述权利要求中任一项所述的溅射靶材，其特征在于，在所述靶材材料中，所述ZnO相形成具有一尺寸的相范围，该相范围在横截面磨片中具有小于100μm2的最大面积。5.根据前述权利要求中任一项所述的溅射靶材，其特征在于，在所述靶材材料中，所述ZnO相的体积百分比处在20％与85％之间的范围中。6.根据前述权利要求中任一项所述的溅射靶材，其特征在于，在所述靶材材料中，所述Mo相的体积百分比处在10％与3...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·施洛特，马库斯·舒尔特海斯，安德列亚斯·赫尔佐克，
申请(专利权)人：万腾荣先进材料德国有限责任公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE