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JPH0754132A - Ito焼結体及びスパッタリングターゲット - Google Patents

Ito焼結体及びスパッタリングターゲット

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JPH0754132A
JPH0754132A JP19938893A JP19938893A JPH0754132A JP H0754132 A JPH0754132 A JP H0754132A JP 19938893 A JP19938893 A JP 19938893A JP 19938893 A JP19938893 A JP 19938893A JP H0754132 A JPH0754132 A JP H0754132A
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JP
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sintered body
ito
tin oxide
indium oxide
target
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Nobuhiro Ogawa
展弘 小川
Kazuaki Yamamoto
和明 山本
Kimitaka Kuma
公貴 隈
Takashi Mori
隆 毛利
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Tosoh Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 【構成】 亜鉛、銅、アンチモン、チタン、ツリウ
ム、リチウム、マグネシウムの1種以上の元素を5〜5
000ppm含有する、密度90%〜100%のITO
焼結体。 【効果】 このITO焼結体からなるスパッタリン
グターゲットは、高温基板においても低温基板において
も極めて低抵抗で高透明な透明導電膜を与え、なおかつ
その成膜速度が速く、ターゲット表面の粒状生成物もな
く、ターゲットの割れ、ターゲットからの破損粒子の飛
散りもなく、極めて生産性に優れている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、スパッタリングターゲ
ットとして優れたITO焼結体に関するものである。
【0002】
【従来の技術】液晶を中心とする表示デバイスの発展に
伴い、透明導電膜の需要が増加しているなか、透明導電
膜は低抵抗、高透明性という点でITO(酸化インジウ
ム、酸化錫)膜が広く用いられている。ITO透明導電
膜の形成方法としては操作性の簡便さという点からスパ
ッタリング法が一般的であり、ITO焼結体からなるタ
ーゲットを用いたスパッタリング法が広く適用されてい
る。特に最近では液晶のカラー化、素子の微細化、アク
ティブマトリックス方式の採用に伴い、高性能なITO
透明導電膜が要求されている。
【0003】通常、ITO焼結体は、酸化インジウム粉
末と酸化錫粉末の混合粉末(ITO粉末)を加圧成型
後、焼結して製造されている。
【0004】ITO焼結体の原料として用いる酸化イン
ジウム粉末または酸化錫粉末の調製は、各々の金属水酸
化物、有機金属塩、無機金属塩やゾル、ゲル等を熱分解
したり、また、直接ITO粉末を調製する方法として
は、インジウムと錫との均一混合溶液に沈殿形成剤を添
加して共沈させた生成物(例えば、特開昭62−762
7、特開昭60−186416号公報等)や加水分解に
より生成した生成物(例えば、特開昭58−36925
号公報等)を加熱分解して製造する方法等が知られてい
る。
【0005】しかし、このような方法で得られた原料粉
末から得られた焼結体の密度は、いまだ十分な密度を有
することができず、ITO焼結体(酸化錫10%含有)
の理論密度である7.15g/cm3の65%程度のも
の(〜4.65g/cm3)であった。このような密度
の低いITO焼結体は、導電性が悪く、熱伝導性、抗折
力が低いため、これをスパッタリングターゲットとして
使用した場合、導電性、光透過性に優れた高性能なIT
O膜の成膜が極めて困難であったばかりか、ターゲット
表面の還元によるノジュールの発生、成膜速度が遅い等
スパッタ操作性が悪いという問題点を有していた。
【0006】このような問題を解決するために、高密度
なITO焼結体を得る方法が種々検討され、その一例と
して、ITO焼結体に焼結助剤としてSi、Ge等を添
加する方法が提案されている(例えば、特開昭61−1
36954号公報)。
【0007】しかしながら、高密度な焼結体を得るため
には、Si、Ge等の添加量を多くする必要があり、ま
た、このような焼結体からなるスパッタリングタヘゲッ
トから得られた透明導電膜中には、Si、Geが混入
し、低抵抗な膜を得ることが難しかった。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】したがって、導電性、
光透過性に優れたITO膜を与えることができ、ターゲ
ット表面の還元によるノジュールの発生や、ターゲット
の割れ、ターゲットからの破損微粒物の飛散りの問題が
ないITO焼結体が望まれていた。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記のよ
うな現状に鑑み鋭意検討を重ねた結果、酸化インジウム
および酸化錫からなる焼結体において、亜鉛、銅、アン
チモン、チタン、ツリウム、リチウム、マグネシウムか
ら選ばれた1種以上の元素を含有する焼結体が高い焼結
密度が達成できることを見出し、本発明を完成するに至
った。
【0010】以下、本発明を詳細に説明する。
【0011】本発明のITO焼結体は、亜鉛、銅、アン
チモン、チタン、ツリウム、リチウム、マグネシウムか
ら選ばれた1種以上の元素を含有する。これらの元素の
含有量としては、焼結体全量に対して総含有量が5〜5
000ppm、好ましくは10〜500ppm、特に好
ましくは、20〜200ppmである。添加量が5pp
m未満ではその効果が不十分であり、一方、5000p
pmをこえて加えてもその焼結密度向上の効果が飽和
し、経済的ではない。
【0012】本発明におけるITO焼結体中の錫の含有
量は、酸化錫換算で1〜20重量%、特に好ましくは2
〜15重量%である。
【0013】本発明のITO焼結体の密度は真密度の9
0%〜100%、このITO焼結体をスパッタリングタ
ーゲットとして用いて得られた膜の比抵抗は、1×10
-3Ωcm以下、特に5×10-5〜7×10-4Ωcmとな
る。このような低抵抗な膜が得られるのは、焼結体の抵
抗が低いため、消費電力が少なく、低い電圧で放電が可
能となり、プラズマ中で発生する負イオンによる膜への
ダメージが少なくなるからである。
【0014】また本発明のITO焼結体は焼結粒径が1
〜20μmであり、特に2〜20μmである。従来のI
TO焼結体の焼結粒径は、ホットプレスでは1μm未
満、酸素中加圧高温焼結では30μm以上である。焼結
粒径が1μm未満の小さい焼結体では成膜速度が遅く、
焼結体強度が弱いため、スパッタ中に割れたり、焼結体
が欠けたりして粒状物が膜に飛散るという問題を有して
いる。一方、焼結粒径が20μmをこえる焼結体は耐衝
撃性が小さいため割れ易く、さらに熱膨張係数が大きい
ため、スパッタ中にボンディング面からはく離したり、
割れたりし易い。次に、本発明の焼結体の製造方法に関
し、その一例を例示する。
【0015】本発明のITO焼結体は、酸化インジウ
ム、酸化錫と、亜鉛、銅、アンチモン、チタン、ツリウ
ム、リチウム、マグネシウムから選ばれた1種以上の元
素の化合物、例えば酸化物、塩等を混合、成型、焼結す
ることによって製造することができる。酸化インジウ
ム、酸化錫および上記の元素を含有する化合物の混合方
法は、特に限定しないが、例えば酸化インジウム、酸化
錫と該化合物とを混合後、熱処理すればよい。なお、本
発明は、酸化インジウムおよび/または酸化錫中に亜
鉛、銅、アンチモン、チタン、ツリウム、リチウム、マ
グネシウムから選ばれた1種以上の元素を不純物として
含有している場合を除くものではない。
【0016】他の方法として、インジウムおよび/また
は錫と該化合物との前駆体を共沈法等によって得た後、
熱処理する方法を例示することができる。
【0017】酸化インジウム、酸化錫と亜鉛、銅、アン
チモン、チタン、ツリウム、リチウム、マグネシウムか
ら選ばれた1種以上の元素とは混合状態でも、結合状態
でもよいが、特に亜鉛、銅、アンチモンは、酸化錫と結
合状態であることが好ましく、また、チタン、ツリウ
ム、リチウム、マグネシウムは、酸化インジウムと結合
状態であることが好ましい。結合状態とは、例えば固溶
状態等が例示でき、例えば酸化インジウムおよび/また
は酸化錫とこれら元素の化合物を600℃〜1800℃
で熱処理することにより達成される。
【0018】即ち、本発明では、亜鉛、銅、アンチモン
は酸化錫に固溶させた後、酸化インジウムと混合し、I
TOとすることが好ましく、チタン、ツリウム、リチウ
ム、マグネシウムは酸化インジウムに固溶させた後、酸
化錫と混合し、ITOとすることが好ましい。
【0019】酸化インジウム、酸化錫に対するこれら元
素の固溶量は、最終的に得られるITO焼結体中の含有
量がが5〜5000ppmになるよう調整する。
【0020】用いる酸化インジウムは特に限定されない
が、焼結性に優れた微細で均一な酸化インジウムである
ことが好ましい。例えば酸化インジウム粉末のBET表
面積は10m2/g以上であることが好ましい。
【0021】一方、用いる酸化錫は表面積が小さいこと
が好ましく、BET表面積が3m2/g以下、特に1m2
/g以下であることが好ましい。
【0022】酸化インジウム粉末、酸化錫粉末および亜
鉛、銅、アンチモン、チタン、ツリウム、リチウム、マ
グネシウムから選ばれた1種以上の元素からなる化合物
の混合方法は特に限定されず、ジルコニア、ウレタン樹
脂等のボールを用いたボールミル、振動ミル、或いはV
型ブレンダー、らいかい機等の湿式或いは乾式の混合方
法が例示される。
【0023】次に粉末を成型するが、成型方法は、目的
とした形状に合った成型方法を選べばよく、金型成型
法、鋳込み成型法等が挙げられるが特に限定されない。
【0024】焼結体の高密度化のために、成型体は冷間
静水圧プレスにて加圧処理することが好ましい。その時
の圧力は3〜5t/cm2程度でよく、必要に応じて処
理を2〜5回繰り返してもよい。
【0025】得られた成型体は1250〜1600℃、
特に好ましくは1350〜1500℃の温度で焼結す
る。焼結温度が1250℃未満の場合、密度が90%未
満のITO焼結体が得られたり、また、焼結温度が16
00℃を越える場合、焼結体粒子の異常な成長が生じる
ことがある。焼結時間は数時間〜数十時間、特に10時
間から30時間で十分である。焼結雰囲気は特に限定さ
れず、大気中、酸素中、不活性ガス中等で行えばよい。
【0026】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の亜鉛、銅、アンチモン、チタン、ツリウム、リチウ
ム、マグネシウムから選ばれた1種以上の元素を含有す
るITO焼結体からなるスパッタリングターゲットは、
加熱された高温基板においても加熱されていない低温基
板においても極めて低抵抗で高透明な透明導電膜を与
え、なおかつ、その成膜速度が速く、ターゲット表面の
粒状生成物もなく、ターゲットの割れ、ターゲットから
の破損粒子の飛散りもなく、極めて生産性に優れてい
る。
【0027】
【実施例】以下、実施例により本発明を更に具体的に説
明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【0028】実施例1 BET表面積1m2/gの酸化錫と亜鉛、銅、アンチモ
ンの各元素の酸化物とをそれぞれ混合後、大気中で加熱
し、酸化錫にこれら元素を固溶させた。これら元素を含
有した酸化錫と酸化インジウムとをさらに混合し、得ら
れた混合粉末を金型プレスした後、3ton/cm2
静水圧プレス処理し、酸素中、1500℃で24時間焼
結し、ITO焼結体を得た(酸化インジウム/酸化錫=
約90/10(重量比)、焼結粒径=9μm)。なお、
亜鉛、銅、アンチモンの添加量は、最終生成物であるI
TO焼結体中の各元素の含有量が50ppm、100p
pm、500ppmとなるようにした。これらの焼結体
の物性を表1に示す。
【0029】続いて、得られた焼結体をターゲットとし
て用い、表3に示すスパッタ条件にて、スパッタリング
成膜した結果をあわせて表1に示す。
【0030】実施例2 BET表面積20m2/gの酸化インジウムとチタン、
ツリウム、リチウム、マグネシウムの各元素の酸化物と
をそれぞれ混合後、大気中で加熱し、酸化インジウムの
これら元素を固溶させた。これら元素を含有した酸化イ
ンジウムと酸化錫とをさらに混合し、得られた混合粉末
を金型プレスした後、3ton/cm2で静水圧プレス
処理し、酸素中、1500℃で24時間焼結し、ITO
焼結体を得た(酸化インジウム/酸化錫=約90/10
(重量比)、焼結粒径=8μm)。なお、各元素の添加
量は、実施例1と同様に設定した。これらの焼結体の物
性を表2に示す。
【0031】続いて、得られた焼結体をターゲットとし
て用い、実施例1と同様のスパッタ条件にて、スパッタ
リング成膜した結果をあわせて表2に示す。
【0032】比較例 BET表面積20m2/gの酸化インジウムとBET表
面積1m2/gの酸化錫とを混合し、得られた混合粉末
を金型プレスした後、3ton/cm2で静水圧プレス
処理し、酸素中、1500℃で24時間焼結し、ITO
焼結体を得た (酸化インジウム/酸化錫=約90/1
0(重量比)、焼結粒径=7μm)。この物性を表2に
示す。
【0033】続いて、得られた焼結体をターゲットとし
て用い、実施例1と同様のスパッタ条件にて、スパッタ
リング成膜した結果をあわせて表2に示す。
【0034】
【表1】
【0035】
【表2】
【0036】
【表3】

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 酸化インジウムおよび酸化錫からなるI
    TO焼結体において、亜鉛、銅、アンチモン、チタン、
    ツリウム、リチウム、マグネシウムから選ばれた1種以
    上の元素を含有することを特徴とする密度90%〜10
    0%のITO焼結体。
  2. 【請求項2】 請求項1項の記載のITO焼結体からな
    るスパッタリングターゲット。
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