(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化亜鉛粉末と窒化硼素粉末とが焼結されてなり、硼素量は０．０５〜１．０ｍａｓｓ％でなることを特徴とする酸化亜鉛系焼結体スパッタリングターゲット。
【請求項２】
窒素量が０．０１ｍａｓｓ％以下であることを特徴とする請求項１に記載の酸化亜鉛系焼結体スパッタリングターゲット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶ディスプレイや太陽電池などに用いられる透明導電膜をスパッタリング法で形成するための酸化亜鉛系焼結体ターゲットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
透明導電膜としては、一般には、酸化インジウムに錫（Ｓｎ）を添加したＩＴＯが主流であり、液晶ディスプレイ等のフラットパネルディスプレイで使用されている。しかし、ＩＴＯに含まれるインジウムは希少金属であり、インジウム原料の供給不安、高コストという問題がある。そのため、最近になり透明導電膜として酸化亜鉛系（ＺｎＯ系）透明導電膜が注目され、実用化に向けた研究が進んでいる。
また、ＩＴＯは可視光の透過率は高いが、近赤外光の透過率は低いため、近赤外光も発電に利用できる「ＣＩＳ系太陽電池」や「アモルファスＳｉとマイクロクリスタルＳｉの２層からなる太陽電池（タンデム型）」などでは、ＩＴＯを使用すると発電効率が低下するという問題がある。そこで、可視光の透過率がＩＴＯと同等で、近赤外光の透過率がＩＴＯより格段に高いＺｎＯ系透明導電膜が注目されている。
【０００３】
このようなＺｎＯ系透明導電膜は、発電した電力が透明導電膜を流れる際に発生するジュール熱を抑えて、発電した電力の損失を防ぐため、低抵抗化を目的としてアルミニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、硼素（Ｂ）などの添加元素が用いられている。
上記のＺｎＯ系透明導電膜は、通常、上記の添加元素を酸化物として酸化亜鉛と共に焼結したターゲットを用いてスパッタリングすることで得られている。
また、上記の添加元素の内、硼素（Ｂ）は、アルミニウムなどと比べて、近赤外領域における透過率の低下が少ないという利点があり、太陽電池の用途に対して特に注目されている。（例えば特許文献１参照）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１７５６１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した通り、硼素（Ｂ）は注目される元素であるが、酸化物として導入される場合、その融点の低さ（Ｂ２Ｏ３で４５０℃）が問題となっている。上記の特許文献１では、原料段階で酸化亜鉛（ＺｎＯ）と酸化硼素（Ｂ２Ｏ３）とを複合化させることで、焼結挙動を改善し、焼結体ターゲットの組織中の偏析や空孔の発生を防ぐ方法が提案されている。
このような複合化は良い手段ではあるが、複合化のための工数が掛かるという問題がある。
本発明の目的は、上記の酸化硼素粉末の使用時の問題を解決した、新しい酸化亜鉛系焼結体ターゲットを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者は、酸化硼素を出発原料とするのではなく、窒化硼素（ＢＮ）を硼素源として使用することにより、上記課題を解決できることを見いだし、本発明に到達した。
すなわち、本発明は酸化亜鉛粉末と窒化硼素粉末とが焼結されてなり、硼素量は０．０５〜１．０ｍａｓｓ％でなる酸化亜鉛系焼結体スパッタリングターゲットである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、高融点の窒化硼素の適用により、硼素を添加元素とする酸化亜鉛焼結体ターゲットにとって有効となる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明のターゲットのミクロ組織組織における元素分布の一例を示す図である。
【図２】本発明のターゲットのミクロ組織組織における元素分布の別の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
上述した通り、本発明の重要な特徴の一つは窒化硼素の適用にある。窒化硼素は融点２７００℃と、酸化亜鉛の融点１９７５℃よりも高温であり、また仮に空気中であっても１０００℃まで安定である。そのため、酸化亜鉛粉末と窒化硼素粉末とを焼結することで、酸化硼素粉末を硼素源とした場合に確認される低温域から液相が生じることが無く、健全な焼結体を得やすいという特徴がある。
また、本発明者の検討によれば、焼結された窒化硼素粉末を起源とする窒素は、焼結体中から低減・除去可能である。また窒素は、スパッタリング条件によっては、形成する薄膜中に導入されにくいという性質があり、ターゲットに残留しても酸化亜鉛系透明導電膜の特徴を損なうことはないと推定される。
【００１０】
本発明において透明導電膜を目的とするターゲットの場合、硼素の含有量が薄膜抵抗値と透明性に影響するため、必要な抵抗値と透明性に応じて窒化硼素量を調整しておくことが望ましい。これら両方の性質を満足する値として硼素量は０．０５〜１．０ｍａｓｓ％とする。
また、焼結体中の窒素量は、典型的には０．０１ｍａｓｓ％以下、さらには０．００５ｍａｓｓ％以下とすることができる。
【００１１】
上述した本発明のターゲットは、例えば酸化亜鉛粉末と窒化硼素粉末とを混合し、温度範囲１０００〜１２００℃の窒素雰囲気で焼結することより得ることができる。
【実施例】
【００１２】
以下の実施例で本発明を更に詳しく説明する。ただし、本発明は、以下に述べる実施例に限定されるものではない。
ＢＥＴ値４ｍ２／ｇの酸化亜鉛（ＺｎＯ）粉末と平均径１０μｍの窒化硼素（ＢＮ）粉末を、硼素（Ｂ）の含有量が０．３ｍａｓｓ％になるように秤量した後、純水を加えてスラリーを作製した。このスラリーを２０時間ボールミルで混合した後に、鋳込み成形を行った。この成形体を大気中で８００℃×２時間の熱処理を行い、さらに常圧の窒素ガス雰囲気にした炉内で１０００℃〜１２００℃×２時間の焼結を行って、ターゲットとなる焼結体を得た。
得られた焼結体の窒素（Ｎ）含有量を測定した結果を表１に示す。
【００１３】
【表１】
0005472702.tif 000002
【００１４】
表１に示すとおり、１０００℃から１２００℃の焼結温度範囲においては、硼素含有量は全て０．３ｍａｓｓ％であり、原料の混合時に添加した硼素量が維持されていた。  一方、窒素含有量は、１０００℃では有る程度の残留が確認されるが、１０５０℃以上では、０．０１ｍａｓｓ％以下まで低減されていることが確認され、窒化硼素の分解が進んでいることが推定された。
次に焼結体中の元素の挙動を確認すべく、電子線マイクロアナライザ（ＥＰＭＡ）により元素分布を測定した。典型例として試料番号２及び試料番号４の硼素（Ｂ）と窒素（Ｎ）の測定例をそれぞれ図１および図２に示す。
【００１５】
１０５０℃で焼結した例である図１を見ると、硼素と窒素は焼結体組織中に分布し、その存在位置は、ほぼ同じである。一方、１２００℃と高温側で焼結した例である図２を見ると、窒素の存在領域は確認されるが、硼素との位置関係が不明瞭になってきている。このことから、高温側で窒化硼素の分解が更に進んでいることが推定された。また、図示しないが、酸素は硼素の存在位置に極めて濃化する傾向が確認され、特に１２００℃では硼素の存在位置に強く濃化していることが確認されている。このことは、窒化硼素を焼結することの作用として、酸化亜鉛からの酸素乖離作用があることが類推され、焼結体全体の酸素量を減じて酸素欠乏状態を形成する必要がある場合に有効と考えられる。
【図１】
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【図２】
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