溅射靶及其制造方法技术

本发明专利技术的溅射靶包含Al和Sc的合金、且以25原子％～50原子％含有Sc，其中氧含量为2000质量ppm以下、维氏硬度Hv的偏差为20％以下。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】溅射靶及其制造方法
本专利技术涉及一种包含Al和Sc的合金、且适合用于形成压电性材料等的薄膜的溅射靶及其制造方法，特别是提出了可有助于提高通过溅射形成的压电性材料的压电特性的技术。
技术介绍
在便携式电话等无线通信设备中，使用被称作SAW器件的压电性材料的滤波器。SAW器件是利用沿压电性材料表面传播的弹性表面波(SAW：SurfaceAcousticWave(表面声波))，通过必需的频率，滤除不需要的频率，由于损失低、具有优异的特性、同时能够实现小型化、薄型化而广泛普及。另一方面，SAW器件在频率变高时配线宽度会变窄，加工工艺变得困难，因此为了应对近年来的电波的高频率带化，使用被称作FBAR器件的压电薄膜谐振器(FBAR：FilmBulkAcousticResonator(薄膜体声波谐振器))来代替SAW器件。在该谐振器中，除了使用氮化铝压电薄膜以外，有时会使用钪铝氮化物压电薄膜。该压电薄膜可以通过溅射铝合金来形成。作为形成这样的压电薄膜的溅射中所使用的溅射靶，有包含铝合金的靶，所述铝合金为在铝中添加了铜、钛、铪和钯等中的至少一种的铝合金、或者如专利文献1等所记载的添加了钪、钇和镧系元素中的至少一种的铝合金。其中，根据非专利文献1，含有钪的铝合金特别是在钪含量处于规定范围内时具有高压电常数，能够发挥优异的压电特性(特别是参照Fig.3)，由此认为：含有钪的铝合金的溅射靶对上述压电薄膜的形成有效。这里，在专利文献2中，关于通过使用这样的钪铝合金对基板进行溅射的溅射制造钪铝氮化物的方法进行了记载。而且，还记载着：作为该溅射中使用的靶，以金属铝和金属钪为原料，利用真空熔解法制作Sc0.42Al0.58合金靶。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开2015－96647号公报；专利文献2：日本特开2012－12673号公报；非专利文献非专利文献1：加藤等7人,EnhancementofPiezoelectricResponseinScandiumAluminumNitrideAlloyThinFilmspreparedbyDualReactiveCo-Sputtering”,Densotechnicalreview,Denso株式会社,2012年,第17卷,第202－207页。
技术实现思路
技术问题然而，在利用如上所述的压电薄膜获得良好的压电特性时，需要减少用于形成该压电薄膜的溅射靶中所含的氧或碳。然而，由于钪等稀土类金属和氧非常活跃，因此特别是在利用雾化法制造包含铝和钪的合金的溅射靶时，氧含量会变得极高而达到1.0质量％左右。因此，利用现有的溅射靶，无法提高压电薄膜的压电特性。针对这种情况，认为不利用专利文献1中提出的雾化法、而是利用熔解法来制造溅射靶，从而可以降低溅射靶的氧含量。然而，在熔解法中，由于无法选定像粉末法那样的起始原料(微粒、雾化粉等)，因此利用熔解法制造的含有较多量的钪的溅射靶存在着以下问题：靶整体在硬度上产生偏差，在溅射时等会发生开裂。在专利文献2中，记载着利用真空熔解法制作钪铝合金的溅射靶，但在真空熔解法中，由于难以均匀控制钪的组成，因此若不是小径靶，则无法获得所期望的特性。本专利技术以解决现有溅射靶中的上述问题为课题，其目的在于：提供一种可以确保所需的靶硬度、同时可有助于提高通过溅射形成的压电性材料的压电特性的溅射靶及其制造方法。解决问题的方案专利技术人着眼于：通过利用熔解法进行制造，可以减少溅射靶的氧含量，并进行了深入研究，结果获得了如下的新见解：在惰性气体环境下实施规定的熔解法，对通过该熔解法得到的作为靶原材料的铸锭进行锻造，从而能够显著降低所制造的溅射靶的硬度的偏差。由此发现：通过采用熔解法，可以降低氧含量，同时还能够制造在用于溅射时等开裂的可能性足够低的溅射靶。在该见解下，本专利技术的溅射靶包含Al和Sc的合金，且以25原子％～50原子％含有Sc，其中氧含量为2000质量ppm以下、维氏硬度(Hv)的偏差为20％以下。在本专利技术的溅射靶中，氧含量优选为1000质量ppm以下。另外，在本专利技术的溅射靶中，维氏硬度(Hv)的偏差优选为5％以下。本专利技术的溅射靶优选碳含量为1000质量ppm以下、进一步为500质量ppm以下。在本专利技术的溅射靶中，可以包含选自Al－Sc相、Al2－Sc相和Al3－Sc相中的至少1相。本专利技术的溅射靶可以进一步以总计0.1质量％以下含有选自Li、Na、K、Fe、Co和Ni中的至少一种元素。另外，本专利技术的溅射靶的制造方法包括以下工序：熔解工序，在惰性气体或真空环境下，将Al原料和氧含量为3000质量ppm以下的Sc原料一同熔解，得到含有25原子％～50原子％的Sc的Al和Sc的合金铸锭；以及锻造工序，对上述铸锭施加压力进行塑性加工。在该制造方法中，优选在熔解工序中使用氧含量为100质量ppm～3000质量ppm的Sc原料。另外，在该制造方法中，优选将锻造工序中的塑性加工的加工率设为50％～95％。而且，在锻造工序中，优选在将上述铸锭加热至500℃～1200℃的状态下进行塑性加工。专利技术效果根据本专利技术，可以获得硬度的偏差小、并且氧含量低的溅射靶。由此，溅射时开裂的可能性小，可以有效使用，同时在进行形成压电性材料的薄膜的溅射的情况下，可有助于提高该压电性材料的压电特性。附图说明图1(a)是实施例1的铸锭的组织的电子显微镜SEM图像，图1(b)是实施例1的靶的组织的电子显微镜SEM图像。图2(a)和(b)分别是图1(a)和(b)的放大图像。图3(a)是实施例2的铸锭的组织的电子显微镜SEM图像，图3(b)是实施例2的靶的组织的电子显微镜SEM图像。图4(a)和(b)分别是图3(a)和(b)的放大图像。图5(a)是实施例3的铸锭的组织的电子显微镜SEM图像，图5(b)是实施例3的靶的组织的电子显微镜SEM图像。图6(a)和(b)分别是图5(a)和(b)的放大图像。具体实施方式下面，对本专利技术的实施方式进行详细说明。本专利技术的一实施方式的溅射靶包含Al和Sc的合金，其中以25原子％～50原子％含有Sc，氧含量为2000质量ppm以下，维氏硬度的偏差为20％以下。溅射靶通常是形成圆板状等平板状，除此以外，也可以形成圆筒状等筒状等各种形状。(合金元素)上述溅射靶由铝(Al)和钪(Sc)的合金构成。在本专利技术中，以25原子％以上且50原子％以下包含Sc。由状态图可知：在该范围内时，AlSc合金形成Al－Sc相、Al2－Sc相和Al3－Sc相中的至少1相、通常是其中的两相。当Sc的含量少时会出现Al相，另一方面，当Sc的含量多时会出现Al－Sc2相和/或Sc相。具体而言，Sc的含量例如可以设为25原子％以上且不足33原子％、或者33原子％以上且50原子％以下。由状态图可知：Sc的含量为25原子％以上且不足33原子％时，AlSc合金往往会形成Al－Sc相和Al2－Sc相，而当Sc的含量为33原子％以上且50原子％以下时，AlSc合金往往会形成Al2－Sc相和Al3－Sc相。作为铝和钪的金属间化合物，优选存在Al－Sc相和/或Al2－Sc相。是否存在这样的相，可以通过X射线衍射(XRD)等进行确认。溅射靶除了含有Al和Sc、以及氧、氮、碳这样的气体成分以外，有时还含有作为杂质的选自Li、Na、K、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种溅射靶，其特征在于，包含Al和Sc的合金，且含有25原子％～50原子％的Sc，氧含量为2000质量ppm以下，维氏硬度Hv的偏差为20％以下。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.06.07 JP 2016-1139451.一种溅射靶，其特征在于，包含Al和Sc的合金，且含有25原子％～50原子％的Sc，氧含量为2000质量ppm以下，维氏硬度Hv的偏差为20％以下。2.根据权利要求1所述的溅射靶，其中，氧含量为1000质量ppm以下。3.根据权利要求1或2所述的溅射靶，其中，维氏硬度Hv的偏差为5％以下。4.根据权利要求1～3中任一项所述的溅射靶，其中，碳含量为1000质量ppm以下。5.根据权利要求1～4中任一项所述的溅射靶，其中，所述溅射靶包含选自Al－Sc相、Al2－Sc相和Al3－Sc相中的至少1相。6.根据权利要求1～5中任一项所述的溅射靶，其中，所述溅射靶还包含以总计0.1...

【专利技术属性】
技术研发人员：守井泰士，小井土由将，
申请(专利权)人：JX金属株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP