[发明专利]氧化铌溅射靶、其制造方法及氧化铌膜

说明书

技术领域

本发明涉及一种由直流(DC)溅射对具有高折射率的氧化铌膜进行成膜时所适用的氧化铌溅射靶、其制造方法、及使用氧化铌溅射靶成膜的氧化铌膜。

本申请主张基于2013年2月26日于日本申请的专利申请2013-035575号及2014年2月10日于日本申请的专利申请2014-23246号的优先权，并将其内容援用于此。

背景技术

近年来，从节能、资源的有效利用或环境污染的防止等面来看，直接将太阳光转换成电能的太阳能电池受到关注并进行开发。在此，作为光电转换材料，已知有不使用硅，而使用由有机色素敏化的氧化物半导体的太阳能电池。在光电转换材料用氧化物半导体中，使用吸附有光谱敏化色素的金属氧化物半导体，作为该金属氧化物，例如已知使用氧化铌(例如参考专利文献1～3)。

另一方面，作为氧化铌膜的光学应用，除了薄膜太阳能电池，还涉及从单层的热反射玻璃或防反射膜开始，进一步以特定波长的光选择性地反射或透射的光谱特性优异的方式设计的多层膜系的防反射涂层、增反射涂层、干涉滤光片、偏光膜等多个领域。并且，还研究通过在多层膜的一部分上夹住透明导电膜或金属、导电性陶瓷等具有导电性或热反射等各种功能的膜，来作为具有抗静电或热反射、切断电磁波等功能的多层膜。

在形成该氧化铌膜时，在薄膜太阳能电池、平板显示器等的制造中，需要大面积基板的情况较多，使用溅射成膜法。而且，在溅射成膜法中，也尤其利用直流放电的DC溅射法最适合大面积的成膜。然而，通过DC溅射法对高折射率的氧化铌膜进行成膜时，使用将具有导电性的金属铌溅射靶在含氧的气氛下溅射的反应性溅射。但是，由该方法获得的薄膜的成膜速度极慢，因此存在生产率差，成本高之类的制造上的大问题。

因此，提出有将市售的高纯度的Nb₂O₅粉末填充于碳制的热压用模具内，在氩气气氛中，在1100℃～1400℃范围的温度下保持1小时，并通过进行热压而获得的烧结体来制造氧化铌溅射靶(例如参考专利文献4)。该氧化铌溅射靶虽然由氧化铌构成，但由于该氧化铌比化学计量成分稍微氧缺损，因此其比电阻为0.45Ωcm以下，可通过DC溅射法进行成膜。

并且，由氧化铌烧结体构成的溅射靶在通过热压来制作时，该热压的加压方向仅为单轴方向，且在惰性气体气氛中进行，因此若要获得大面积的成形体，则存在所填充的惰性气体的量增加,制造成本变高的缺点，而且，由于氧化铌烧结体的相对密度低到90％左右，在作为溅射靶使用时，存在难以得到稳定的放电，容易发生龟裂或破损，无法长期使用，且生产率下降的问题。

作为解决该问题的一例，提出有对99.9重量％以上、相对密度为90％以上及平均结晶粒径为5～20μm的氧化铌进行热压的由氧化铌烧结体构成的溅射靶(例如参考专利文献5)。并且，作为另一例，提出有对还原型氧化物进行等离子喷镀而形成的氧化物溅射靶(例如参考专利文献6)。这些溅射靶均具有导电性，且表面电阻值较低，因此与一般的反应性DC溅射相比，成膜速度高，适合DC溅射。

专利文献1：日本特开2000-113913号公报(A)

专利文献2：日本特开2003-123853号公报(A)

专利文献3：日本特开2010-271720号公报(A)

专利文献4：日本特开2005-256175号公报(A)

专利文献5：日本特开2002-338354号公报(A)

专利文献6：日本特开2003-98340号公报(A)

然而，在上述专利文献4中提出的氧化铌溅射靶中，由于使用无氧缺损的氧化铌(Nb₂O₅)原料粉直接进行热压，因此烧结体的表面部分被还原而成为氧缺损状态的氧化铌(Nb₂O_5-X)，但还原反应没有进行至靶内部，在靶内部有可能残留有未被还原的氧化铌(Nb₂O₅)。

例如想要制造尺寸为直径超过100mm、厚度超过5mm的溅射靶时，虽然靶表面部分被还原，但随着进入靶的内部，残留有未还原的无导电性的氧化铌(Nb₂O₅)。若用该溅射靶进行溅射，则在表面部分的还原部上可进行DC溅射。但是，若随着溅射的进行，向靶内部挖进，则由于无导电性的未还原部露出于表面，存在导致DC溅射停止的问题。