專利名稱：一種制備包含第一相和第二相的氧化物濺射靶的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種制備包含第一相和第二相的氧化物濺射靶的方法，其中第一相包 含第一金屬和第二金屬的氧化物，且第二相包含金屬。本發(fā)明還涉及一種包含第一相和第二相的氧化物濺射靶，其中第一相包含第一金 屬和第二金屬的氧化物，且第二相包含金屬。
背景技術：
在過去的幾十年里，磁控濺射已經成為沉積薄涂層如金屬涂層或陶瓷涂層的廣為 人知的技術。濺射技術典型地用于施加于沉積光學涂層。透明導電氧化物如銦錫氧化物(ITO) 成為重要的一類光學涂層，這是由于它們結合了導電性和光學透明性。施加范圍從平板顯 示器、智能窗、觸摸面板、電致發(fā)光燈到EMI屏蔽施加。ITO涂層可以通過反應濺射金屬銦錫合金靶或者通過非反應濺射或偽(pseudo) 反應濺射由陶瓷氧化物靶獲得。反應濺射金屬銦錫合金靶的缺點在于，需要精確的反應氣體控制系統(tǒng)以能夠使所 需的化學計量均勻沉積于基底上方并且保證該方法在一段時間里是穩(wěn)定的(滯后效應)。 US 2007/0141536公開了一種用于反應濺射方法的金屬靶。通過在金屬靶中加入一定量的 氧化物使滯后效應得到了限制。另一方面，用氧化物靶進行濺射具有的缺點是，在濺射靶表面的腐蝕部分形成球 結(nodule)。這些球結被認為是銦和/或錫的較低水平的氧化物。在濺射過程中，球結的數(shù)量和尺寸增加并且它們逐漸擴散到靶的表面上方。由于 球結的電導率較低，因此可能發(fā)生異常放電(電弧放電)，從而導致不穩(wěn)定的濺射過程以及 沉積涂層中的缺陷。US 5，480，532公開了一種通過熱等靜壓銦氧化物-錫氧化物制備的氧化性 (OXidic)靶。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種避免現(xiàn)有技術中的問題的制備氧化物濺射靶的方法。本發(fā)明的另一個目的是提供一種包含氧化性相和金屬性相的濺射靶。本發(fā)明的又一個目的是提供一種具有提高的電導率和熱導率的濺射靶以使濺射 靶能夠在高能量水平使用。根據本發(fā)明的第一方面，提供一種制備氧化物濺射靶的方法。該方法包含如下步 驟-提供靶座；-通過同時噴射至少一種氧化物和至少一種金屬在所述靶座上施加可濺射材料的 外層，所述外層包含第一相和第二相，所述第一相包含至少第一金屬和第二金屬的氧化物；所述第二相包含處于其金屬性相形式的金屬；其中所述處于其金屬性相形式的金屬形成設 置于所述第一相的氧化物之中或之間的不連續(xù)體積(volume)。在優(yōu)選實施方案中，第二相由處于其金屬性相形式的金屬組成。優(yōu)選地，外層包含0. l-20wt%的處于其金屬性相形式的金屬。更優(yōu)選地，外層包 含l-15wt%的處于其金屬性相形式的金屬或外層包含l-10wt%的處于其金屬性相形式的金屬 O最優(yōu)選地，外層包含0. l-5wt%的處于其金屬性相形式的金屬，例如2-5wt%或 3-5wt %，外層的余量為所述氧化物。在優(yōu)選實施方案中，金屬性相的金屬由第一相的氧化物的第一金屬組成。在可替 代的實施方案中，金屬性相的金屬由第一相的氧化物的第二金屬組成。外層第一相是氧化性相，而第二相是金屬性相。就本發(fā)明的目的而言，“氧化性相”是指任何包含氧化物的相。“金屬性相”是指任何由金屬構成或者包含金屬的相。如上所述，處于其金屬性相形式的金屬形成設置于所述氧化物(處于其氧化性相 形式)的體積之中或之間的不連續(xù)體積。優(yōu)選地，處于其金屬性相形式的金屬完全被氧化 物所包圍。這意味著在外層中存在兩種獨立的相，盡管在兩種相之間可存在晶界和/或互擴 散層。晶界是其中兩種相相遇的界面?；U散層是其中兩種相相互擴散的層。然而，根據 本發(fā)明的互擴散層具有被限制在幾個原子層的厚度。第一金屬A和第二金屬B的任何氧化物均可以考慮作為氧化物。就本發(fā)明的目的 而言，第一金屬A和第二金屬B的氧化物是指第一金屬的氧化物和第二金屬的氧化物的任 何混合物(AxOy和BxOy)和任何化學計量的或非化學計量的具有通式AxByOzW復合氧化物。例如，銦錫氧化物是指銦氧化物(InxOy)和錫氧化物(SnxOy)如In2O3和SnA的任 何混合物以及化學計量或非化學計量的具有式^xSnyOz的復合氧化物。原則上，任何金屬均可考慮作為第一相(即氧化性相)的氧化物的第一金屬或第 二金屬。優(yōu)選地，第一金屬和第二金屬選自元素周期表中的IIa族元素、元素周期表中的 nb族元素、元素周期表中的IIIa族元素元素、元素周期表中的IVa族元素、鈦、鈮、鉭、鉬和 銻。最優(yōu)選地，第一和/或第二金屬包含鎂、鈣、鈦、鈮、鉭、鉬、鋅、鎘、硼、鋁、鎵、銦、鍺、錫和 鋪。第一金屬優(yōu)選地選鎂、鈣、鈦、鋅、鎘、鎵、銦和錫。第二金屬優(yōu)選地選自鎂、鈣、鈦、鈮、鉭、鉬、鋅、鎘、硼、鋁、鎵、銦、鍺、錫和銻。第一金屬和第二金屬的優(yōu)選氧化物包含銦錫氧化物如L4Sn3O12、銦鋅氧化物、鎘 錫氧化物、鋅錫氧化物如SiSnO3和Si2SnO4、鋅銦氧化物如Zn2In2O5和Si3In2O6、鋅鋁氧化物、 鎂銦氧化物如MgIn2O4、鎵銦氧化物如^JnO3和(Galn)203。金屬性相的金屬優(yōu)選地選自元素周期表中的IIa族元素、元素周期表中的nb族 元素、元素周期表中的IIIa族元素、元素周期表中的IVa族元素、以及鈦、鈮、鉭、鉬和銻。元素周期表中IIa族、nb族、IIIa族和IV族中的優(yōu)選元素是鎂、鈣、鋅、鎘、硼、 鋁、鎵、銦、鍺和錫。其它優(yōu)選的金屬性相的金屬是鈮。
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第一相(氧化性相)和第二相(金屬性相)的優(yōu)選組合是-銦錫氧化物作為氧化性相，且銦作為金屬性相；-銦錫氧化物作為氧化性相，且錫作為金屬性相；-銦錫氧化物作為氧化性相，且鋅作為金屬性相。根據本發(fā)明的濺射靶的靶座可以具有任何形狀。優(yōu)選的靶座是平面狀靶座或管狀 靶座。在施加可濺射材料的外層之前優(yōu)選在靶座上施加粘結層?，F(xiàn)有技術中已知的任何 粘結層都可以考慮作為粘接層。優(yōu)選的粘接層包含金屬或金屬合金。根據本發(fā)明的第二方面，提供一種濺射靶。濺射靶包含靶座和在靶座上施加的可 濺射材料的外層。外層包含至少第一相和第二相。第一相包含至少第一金屬和第二金屬的 氧化物；第二相包含處于其金屬性相形式的金屬。處于其金屬性相形式的金屬由此在所述 第一相的氧化物之中或之間形成不連續(xù)的體積。 優(yōu)選地，外層包含0. l-20wt %的處于其金屬性相形式的金屬。更優(yōu)選地，外層包含 l-15wt%的處于其金屬性相形式的金屬，或外層包含l-10wt%的處于其金屬性相形式的金
jM ο最優(yōu)選地，外層包含0. l-5wt%的處于其金屬性相形式的金屬，例如2-5wt%或 3-5wt %，外層的余量為所述氧化物。在優(yōu)選實施方案中，金屬性相的金屬由氧化性相的氧化物的第一金屬或氧化性相 的氧化物的第二金屬組成。根據本發(fā)明的濺射靶的靶座可以具有任何形狀。優(yōu)選的靶座是平面狀靶座或管狀 靶座。根據本發(fā)明的濺射靶的一個優(yōu)點在于，在這種靶的濺射過程中避免了靶球結的形 成。此外，根據本發(fā)明的濺射靶具有提高的電導率和熱導率從而使這些濺射靶能夠用 于高能量水平。


現(xiàn)在，結合附圖對本發(fā)明做更詳細的說明，其中-圖1是根據本發(fā)明的濺射靶的第一實施方案的橫截面；-圖2是根據本發(fā)明的濺射靶的第二實施方案的橫截面。
具體實施例方式參見附圖1，示出了根據本發(fā)明的濺射靶的橫截面。外層12施加于靶座14上。外 層包含第一相16和第二相18。第一相16是氧化性相。第二相18是金屬性相。第一相16包含至少第一金屬和第二金屬的氧化物，如銦錫氧化物。在優(yōu)選實施方 案中，氧化性相包含具有板條狀(splat-like)組織的氧化物體積。第二相18包含金屬。第二相18的金屬優(yōu)選是第一相16的氧化物的第一金屬或 第一相16的氧化物的第二金屬?？商娲?，第二相18的金屬包含第一相的第一金屬或第 二金屬以外的金屬。
在優(yōu)選實施方案中，可濺射材料的外層包含作為第一相(氧化性相)的銦錫氧化 物和作為第二相(金屬性相)的錫。第二相18的金屬形成設置于第一相16的氧化物體積之間的不連續(xù)體積。圖2顯示了根據本發(fā)明的濺射靶的可替代實施方案的橫截面。外層22施加于靶 座對上。外層包含第一相26和第二相觀。第一相沈是氧化性相。第二相觀是金屬性 相。處于其金屬性相形式的金屬觀形成設置于氧化性相沈的氧化物中的不連續(xù)體 積。
權利要求
1.一種制備氧化物濺射靶的方法，所述方法包括如下步驟-提供靶座；-通過同時噴射至少一種氧化物和至少一種金屬在所述靶座上施加可濺射材料的外 層，所述的外層包含第一相和第二相，所述第一相包含至少第一金屬和第二金屬的氧化物， 所述第二相包含處于其金屬性相形式的金屬，其中處于其金屬性相形式的所述金屬形成設 置于所述第一相的所述氧化物之中或之間的不連續(xù)體積，所述外層包含0. l-20wt%的處于 其金屬性相形式的金屬。
2.根據權利要求1所述的方法，其中所述外層包含0.l-5wt%的處于其金屬性相形式 的金屬，所述外層的余量為氧化物。
3.根據權利要求1或2所述的方法，其中所述第二相的所述金屬由所述氧化物的所述 第一金屬或所述氧化物的所述第二金屬組成。
4.根據上述任一權利要求所述的方法，其中所述氧化物的所述第一金屬和/或所述氧 化物的所述第二金屬選自元素周期表中的IIa族元素、元素周期表中的nb族元素、元素周 期表中的IIIa族元素、元素周期表中的IVa族元素、鈦、鈮、鉭、鉬和銻。
5.根據上述任一權利要求所述的方法，其中所述氧化物的所述第一金屬選自鎂、鈣、 鈦、鋅、鎘、鎵、銦和錫。
6.根據上述任一權利要求所述的方法，其中所述氧化物的所述第二金屬選自鎂、鈣、 鈦、鈮、鉭、鉬、鋅、鎘、硼、鋁、鎵、銦、鍺、錫和銻。
7.根據上述任一權利要求所述的方法，其中所述氧化物選自銦錫氧化物、銦鋅氧化物、 鎘錫氧化物、鋅錫氧化物、鋅銦氧化物、鋅鋁氧化物、鎂銦氧化物和鎵銦氧化物。
8.根據上述任一權利要求所述的方法，其中所述金屬相的所述金屬選自元素周期表中 的IIa族元素、元素周期表中的nb族元素、元素周期表中的IIIa族元素、元素周期表中的 IVa族元素、鈦、鈮、鉭、鉬和銻。
9.根據上述任一權利要求所述的方法，其中所述靶座包含平面狀或管狀的靶座。
10.根據上述任一權利要求所述的方法，其中所述方法還包含在施加可濺射材料的所 述外層之前在所述靶座上施加粘結層的步驟。
11.一種包含靶座和可濺射材料外層的氧化物濺射靶，所述可濺射材料的外層通過同 時噴射至少一種氧化物和至少一種金屬獲得，所述外層包含第一相和第二相，所述第一相 包含至少第一金屬和第二金屬的氧化物，所述第二相包含處于其金屬性相形式的金屬，其 中處于其金屬性相形式的所述金屬形成設置于所述第一相的所述氧化物之中或之間的不 連續(xù)體積，所述外層包含0. l-20wt%的處于其金屬性相形式的金屬。
12.根據權利要求11所述的氧化物濺射靶，其中所述外層包含0.l-5wt%的處于其金 屬性相形式的金屬，所述外層的余量為氧化物。
13.根據權利要求11或12所述的氧化物濺射靶，其中所述第二相的所述金屬由所述氧 化物的所述第一金屬或所述氧化物的所述第二金屬組成。
14.根據權利要求11-13中任一權利要求所述的氧化物濺射靶，根據任一前述權利要 求所述的方法，其中所述氧化物的所述第一金屬和/或所述氧化物的所述二金屬選自元素 周期表中的IIa族元素、元素周期表中的nb族元素、元素周期表中的IIIa族元素、元素周 期表中的IVa族元素、鈦、鈮、鉭、鉬和銻。
15.根據權利要求11-14中任一項所述的方法，其中所述靶座包含平面狀或管狀的靶座。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種制備氧化物濺射靶的方法。所述方法包括如下步驟提供靶座；通過同時噴射至少一種氧化物和至少一種金屬在所述靶座上施加可濺射材料的外層。所述可濺射材料的外層包含第一相和第二相。所述第一相包含至少第一金屬和第二金屬的氧化物；所述第二相包含處于其金屬性相形式的金屬。處于其金屬性相形式的所述金屬形成設置于所述第一相的氧化物之中或之間的不連續(xù)體積。所述外層包含0.1-20wt％的處于其金屬性相形式的金屬。本發(fā)明還涉及氧化物濺射靶。
文檔編號C23C14/34GK102089455SQ200980126264
公開日2011年6月8日 申請日期2009年7月7日 優(yōu)先權日2008年7月8日
發(fā)明者H·德爾呂, J·梵霍爾斯比克, N·J·M·卡爾瓦霍, W·德波謝爾 申請人:貝卡爾特先進涂層公司