[发明专利]管状溅射靶

说明书

技术领域

本发明涉及一种管状溅射靶，其具有载体管和布置在该载体管上的铟基溅射材料。

背景技术

铟管靶用来(例如)涂覆基于CuInGaS₂或CuInGaSe₂的薄层光伏电池所用的CuInGa吸收体层。铟溅射通常伴随着在溅射靶的表面上形成针状组织，这导致溅射速率不同，由此导致产生作为晶粒取向的函数的厚度不均匀的层(M.Weigert，The Challenge of CIGS Sputtering，Heraeus Thin Film Materials No.11，April 2008)。

迄今，已经通过(例如)EP 1186682B1中所描述的简单铸造工艺制备了相应的管靶。由于在CIGS应用中需要使用非常纯(99.99％至99.999％)的金属，因此所述溅射靶具有非常粗的组织结构，而这可能会导致产生上文所提及的问题。

发明内容

本发明的目的在于改进已知的溅射靶，从而获得均匀的溅射速率和厚度均匀的层。

该目的是通过独立权利要求的特征实现的。从属权利要求则限定了有利的实施方案。本发明的特色尤其是通过具有载体管和布置在所述载体管上的铟基溅射材料的管状溅射靶来体现的，所述管状溅射靶的特征在于，所述溅射材料具有平均晶粒尺寸小于1mm的显微组织，该平均晶粒尺寸是以该溅射材料的溅射粗糙化表面(sputtering-roughened surface)上的晶粒的平均直径测量得到的。

作为选择方案，所述溅射材料可以包含选自由锡和锌组成的组中的至少一种金属。特别是，所述溅射材料包含最多1重量％的铜成分和/或镓成分。此外，有利的是，所述显微组织的平均晶粒尺寸小于500μm，优选小于200μm。此外，有利的是，所述溅射材料的液相线温度不大于350℃。

此外，有利的是，所述溅射材料的所述平均晶粒尺寸是在其厚度方向上、从所述靶的表面至所述载体管以上至少1mm处进行径向测量而确定的。在这种情况下以及以下所述的有关的相应具体测量中，至少1mm的距离是指，从所述载体管的外表面起测量的距离，或者从布置在载体管与溅射材料之间的层(例如助粘剂层、焊料层)(如果使用的话)的外表面起测量的距离，其中，所述距离是沿径向向外测量的距离。

优选的是，所述溅射材料中金属的纯度为至少99.99％，更优选为99.999％。在另一个有利的实施方案中，所述溅射材料至少在与所述载体管的面向所述溅射材料的表面相距大于1mm的距离处具有均匀的显微组织。

有利的是，至少90％的所述晶粒的尺寸在所述平均晶粒尺寸的+/-70％范围内，优选为在所述平均晶粒尺寸的+/-50％的范围内。具体而言，有利的是，所述溅射材料的显微组织中的晶粒各自具有最小直径和最大直径，其中，大多数(majority)晶粒的最大直径与最小直径之比为大于1.5，优选为大于2，特别是大于3。就此而言，合适的是，至少大多数晶粒具有偏离球状的形状。就此而言，所述形状可以是在一个或多个方向上变平或变弯、或者以任何其他方式变形的球的形状。

有利的是，所述溅射材料的密度为理论密度的至少90％，特别是为理论密度的至少95％。此外，有利的是，所述溅射材料的单个晶粒在表面上通过氧化物层而钝化。优选的是，相对于全部溅射材料，所述溅射材料的氧含量可以在50ppm至500ppm的范围内，更优选在70ppm至300ppm的范围内。

所述载体管可以由非磁性材料制成，优选由非磁性钢合金制成，其中，所述载体管的材料优选为非磁性钢合金，并且所述溅射材料的铁含量比所述溅射材料的起始材料中的铁含量高出不大于5ppm，优选高出不大于1ppm，这是在与所述载体管相距1mm的最小距离处测量的，或者是在与可能布置在溅射材料和载体管之间的助粘剂层相距1mm的最小距离处测量的。

所述溅射靶的长度可以优选为至少500mm。

根据本发明，所述溅射靶可以用于直接或以多步法来沉积光伏吸收体层，或者用于通过反应溅射来沉积氧化物层。

总体上，本发明能够提供由铟(In)或In合金制成的高纯度管靶(纯度为99.99％至99.999％)，该管靶的晶粒尺寸精细并且密度高。此外，可以选择氧含量，使得一方面在溅射过程中不会在阴极打火花(产生电弧)，或者不会形成或提取针状物，另一方面，在以任何方式产生电弧的情况中，靶材料也不会立即大面积熔融。这样就能得到优异的起始材料与可使用靶材之比。

因此，本发明的溅射靶可以优选包括以下特征中的一种或多种：