JPH0987833A - 透明導電膜の製造方法 - Google Patents

透明導電膜の製造方法

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JPH0987833A
JPH0987833A JP24802195A JP24802195A JPH0987833A JP H0987833 A JPH0987833 A JP H0987833A JP 24802195 A JP24802195 A JP 24802195A JP 24802195 A JP24802195 A JP 24802195A JP H0987833 A JPH0987833 A JP H0987833A
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JP
Japan
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film
target
conductive film
transparent conductive
regulated
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JP24802195A
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English (en)
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Masami Miyazaki
正美 宮崎
Kazuo Sato
一夫 佐藤
Akira Mitsui
彰 光井
Hiromichi Nishimura
啓道 西村
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AGC Inc
Original Assignee
Asahi Glass Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】低い基板温度での成膜においても、低比抵抗の
酸化亜鉛系透明導電膜が得られる透明導電膜の製造方法
の提供。 【解決手段】スパッタリング法により、酸化ガリウムを
含有し酸化亜鉛を主成分とする透明導電膜を製造するに
あたり、ターゲット表面における最大水平磁束密度を5
00〜1200ガウスとする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は透明導電膜の製造方
法に関する。
【0002】
【従来の技術】透明導電膜としては、アンチモンやフッ
素をドーパントとして含む酸化錫(SnO2 )、あるい
は、錫をドーパントとして含む酸化インジウム(IT
O)、酸化亜鉛等が知られている。
【0003】ITO膜は、低抵抗膜が容易に得られるこ
とから、主として液晶等の表示素子用電極として汎用さ
れている。しかし、インジウムが高価であることから、
低コスト化には限界がある。また、インジウムの資源埋
蔵量は、他の元素に比べて非常に少ないので、大幅な生
産量の増大は困難である。したがって、今後、表示素子
等の市場規模拡大に伴い透明導電膜の需要拡大が予想さ
れるが、原料であるインジウムの安定供給に問題があ
る。
【0004】一方、酸化亜鉛(ZnO)系の透明導電膜
は、原料がきわめて低価格であり、かつ、埋蔵量、生産
量ともにきわめて多く、資源枯渇や供給安定性の点で心
配がないという利点を有する。
【0005】近年、各種素子の軽量化への要望から、透
明導電膜付きプラスチック板の需要の伸びが期待され
る。プラスチック基板上へ成膜する場合、ITO膜はO
2 含有雰囲気で成膜するため基板へのダメージが大き
い。また、エッチングの際も強いエッチング溶液を使う
必要があるため基板が変質してしまう可能性がある。こ
れに対して、ZnO系膜は非酸化性雰囲気で成膜可能な
ので成膜時の基板のダメージは少ない。また、マイルド
な条件でエッチングできるため基板の変質を抑えうると
いうメリットがある。
【0006】しかし、ZnO系透明導電膜は、低抵抗膜
が得にくいという欠点がある。特に、プラスチック基板
上へ成膜する場合、基板の耐熱温度以下(約100℃)
で成膜しなければならないが、従来の方法では100℃
以下で5×10-4Ω・cm以下の低抵抗膜を得ることは
困難であった。ガラス基板上でも、特殊な成膜方法(基
板配置の工夫、非酸化性雰囲気中での高温加熱処理)で
は、2×10-4Ω・cm程度の低比抵抗膜が作製できる
ことが知られているが、通常の生産容易な方法では3×
10-4Ω・cm以下の低比抵抗膜を得ることは困難であ
った。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来技術が
有していた上記の欠点を解決し、低い基板温度での成膜
においても、低比抵抗の酸化亜鉛系透明導電膜が得られ
る透明導電膜の製造方法の提供を目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、マグネトロン
スパッタリング法により、酸化亜鉛を主成分とする透明
導電膜を製造する方法において、酸化ガリウムを含有す
る酸化亜鉛を主成分とするターゲットを用い、ターゲッ
ト表面における最大水平磁束密度を500〜1200ガ
ウスとすることを特徴とする透明導電膜の製造方法を提
供する。
【0009】本発明は、強磁場カソードを用いることに
より、歪の少ない低比抵抗Ga添加ZnO(以下GZO
と略す)膜が得られるという新規知見に基づくものであ
る。
【0010】本発明においては、ターゲット表面の最大
水平磁束密度が500ガウス以上となるような強磁場カ
ソードを用いる。500ガウスより低い場合は、低抵抗
化の効果が少なく、また、1200ガウスを超える場合
は、スパッタリングの面積が小さくなり、ターゲットの
有効利用率が低くなる。好ましくは、600〜800ガ
ウスである。
【0011】なお、このときの最大垂直磁束密度は、装
置によっても異なるが、800〜2000ガウスとなる
ようにすることが好ましい。
【0012】前記ターゲットの酸化ガリウムの含有割合
は、ガリウム(Ga)原子の割合に換算して、亜鉛(Z
n)原子に対し0.5〜12原子%が好ましい。
【0013】0.5原子%より少なくても、12原子%
より多くても、比抵抗が高くなるので好ましくない。よ
り好ましい酸化ガリウムの含有割合は、ガリウム(G
a)原子の割合に換算して、亜鉛(Zn)原子に対し
2.6〜8.7原子%であり、これを、Ga23 とZ
nOとの総和に対するGa23 の含有割合で表すと、
3.0〜10.0重量%となる。
【0014】本発明の透明導電膜には、Zn、Ga以外
の金属元素が本発明の目的を損わない範囲で含まれてい
ても支障ないが、なるべく少量にとどめることが望まし
い。
【0015】透明導電膜を形成する基体としては、ガラ
ス、プラスチック板、プラスチックフィルム等が挙げら
れる。
【0016】基体がソーダライムガラスのように、その
成分としてアルカリ金属を含む場合には、成膜時あるい
は熱処理時あるいは長期間の使用における基体から導電
膜へのアルカリ金属の拡散を防止するために、基体と透
明導電膜との間にSi、Al、Zr等の金属の酸化物を
主成分とする下地層を形成することが好ましい。スパッ
タリング雰囲気は、アルゴン(Ar)100%等の非酸
化性雰囲気が好ましい。O2 等を含んだ酸化性雰囲気中
では、膜や基板へのダメージが大きくなるので好ましく
ない。
【0017】図1に、Ga23 とZnOとの総和に対
するGa23 の含有割合(以下、単にGa23 の含
有割合という)が7.5重量%(Znに対するGaの含
有割合が6. 6原子%)であるZnOターゲットを用い
て成膜したGZO膜の比抵抗の基板温度依存性を示す。
【0018】ターゲット表面における最大水平磁束密度
が650ガウスとなる強磁場カソードを使用した方が、
300ガウスとなる強磁場カソードを使用した場合に比
べ、すべての基板温度領域において、得られるGZO膜
の比抵抗が低い。特に、基板温度が100℃以下の場合
には、その差が著しい。
【0019】次に、Ga23 の含有割合が7.5重量
%であるZnOターゲットを用いて、基板温度100℃
でGZO膜を成膜し、該GZO膜について、Cu−Kα
線を用いて測定した。その場合のX線回折パターンのZ
nO(002)回折線のピークプロファイルを図2に示
す。
【0020】ターゲット表面における最大水平磁束密度
が650ガウスとなる強磁場カソードを使用した方が、
300ガウスとなる強磁場カソードを使用した場合に比
べ、ZnO(002)ピークの位置が粉末ZnOの値
(34.44°)に近くなっている。すなわち、格子歪
が低減している。これは、強磁場化によりスパッタ電圧
が410Vから340Vへと低下していることも考えあ
わせると、カソードで反跳されるスパッタ粒子のエネル
ギーが低下し、膜へのダメージが低減したため、歪の少
ない低比抵抗膜が得られたと考えられる。実用上は、3
4.30°以上であることが好ましい。
【0021】なお、この膜のGa濃度をICP法(誘導
結合型発光分光法)により分析したところGaはZnに
対して6. 6原子%の含有量であり、ターゲット組成と
一致していた。
【0022】
【実施例】
[例1]真空チャンバー内を1×10-6Torr以下に
なるまで真空引きした後、直流マグネトロンスパッタリ
ング法により、ガラス基板上に、Arのみの1×10-2
Torrの雰囲気中で、Ga23 の含有割合が5.7
重量であるZnO(Znに対するGaの含有割合が5.
0原子%)焼結ターゲットを用いて、GZO膜を300
nm形成した。成膜中の基板温度は250℃、スパッタ
電力密度は、1.1W/cm2 であった。ターゲット表
面の最大水平磁束密度は650ガウスであった。得られ
た膜の比抵抗は2.2×10-4Ω・cmでありITO膜
と同等の良好な導電性が得られた。ZnO(002)回
折線のピーク位置は34.40°であった。
【0023】[例2]ターゲットとして、Ga23
含有割合が7.5重量%であるZnO(Znに対するG
aの含有割合が6. 6原子%)焼結ターゲットを用い、
基板温度を100℃とした以外は、例1と同様にしてG
ZO膜を形成した。得られた膜の比抵抗は2.9×10
-4Ω・cmであり、基板温度が100℃でも良好な導電
性が得られた。ZnO(002)回折線のピーク位置は
34.36°であった。
【0024】[例3]例2におけるガラス基板に代え
て、ポリカーボネート基板を用いた以外は例2と同様に
GZO膜を形成した。得られた膜の比抵抗は3.1×1
-4Ω・cmであり導電性は良好である。ZnO(00
2)回折線のピーク位置は34.34°であった。
【0025】[例4]基板温度を室温とした以外は、例
2と同様にしてGZO膜を形成した。得られた膜の比抵
抗は4.3×10-4Ω・cmであり、基板温度が室温で
も良好な導電性が得られた。ZnO(002)回折線の
ピーク位置は34.32°であった。
【0026】[例5(比較例)]ターゲット表面の最大
水平磁束密度を300ガウスとした以外は、例1と同様
にGZO膜を形成した。得られた膜の比抵抗は2.8×
10-4Ω・cmであり、ZnO(002)回折線のピー
ク位置は34.28°であった。
【0027】[例6(比較例)]ターゲット表面の最大
水平磁束密度を300ガウスとした以外は、例2と同様
にGZO膜を形成した。得られた膜の比抵抗は6.5×
10-4Ω・cmであり、ZnO(002)回折線のピー
ク位置は34.26°であった。
【0028】[例7(比較例)]ターゲット表面の最大
水平磁束密度を300ガウスとした以外は、例3と同様
にGZO膜を形成した。得られた膜の比抵抗は6.8×
10-4Ω・cmであり、ZnO(002)回折線のピー
ク位置は34.25°であった。
【0029】[例8(比較例)]ターゲットとして、A
23 とZnOとの総和に対するAl23 の含有割
合が3.1重量%であるAl23 添加ZnO(Znに
対するAlの含有割合が5. 0原子%)焼結ターゲット
を用いた以外は、例1と同様にして成膜し、Alドープ
ZnO膜を300nm形成した。得られた膜の比抵抗は
4.8×10-4Ω・cmであり、Ga添加に比べて2倍
以上であった。ZnO(002)回折線のピーク位置は
34.34°であった。
【0030】以上の例1〜8の結果を表1に示す。
【0031】
【表1】
【0032】
【発明の効果】本発明によれば、ITO膜と同等の低比
抵抗のZnO系透明導電膜を、低温で、かつ、安価で安
定供給できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】GZO膜の比抵抗の基板温度依存性を示す図
【図2】GZO膜のX線回折パターンのZnO(00
2)回折線のピークプロファイル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 西村 啓道 神奈川県横浜市神奈川区羽沢町1150番地 旭硝子株式会社中央研究所内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】マグネトロンスパッタリング法により、酸
    化亜鉛を主成分とする透明導電膜を製造する方法におい
    て、酸化ガリウムを含有する酸化亜鉛を主成分とするタ
    ーゲットを用い、ターゲット表面における最大水平磁束
    密度を500〜1200ガウスとすることを特徴とする
    透明導電膜の製造方法。
  2. 【請求項2】前記ターゲットの酸化ガリウムの含有割合
    が、ガリウム原子の割合に換算して、亜鉛原子に対し
    0.5〜12原子%であることを特徴とする請求項1記
    載の透明導電膜の製造方法。
JP24802195A 1995-09-26 1995-09-26 透明導電膜の製造方法 Pending JPH0987833A (ja)

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