JPS5998407A - 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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JPS5998407A
JPS5998407A JP20915082A JP20915082A JPS5998407A JP S5998407 A JPS5998407 A JP S5998407A JP 20915082 A JP20915082 A JP 20915082A JP 20915082 A JP20915082 A JP 20915082A JP S5998407 A JPS5998407 A JP S5998407A
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JP
Japan
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film
transparent conductive
conductive film
transparent
oxygen
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Application number
JP20915082A
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English (en)
Inventor
笠間 幸太郎
勝 三井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hoya Corp
Original Assignee
Hoya Corp
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、反応性スパッタリング法により透明導電膜を
製造する方法に関する。
一般に、可視光領域で透明で、かつ導電性を有する透明
導電膜は、液晶ディスプレイ、ELディスプレイなどの
新しいディスプレイ方式における透明電極や、アモルフ
ァスシリコン太陽電池における透明電極として使用され
る他に、フォトマスクの帯電防止のための透明ガラス基
板上に形成して使用されている。
これ等の透明導電膜は、インジウム、スズ又はアンチモ
ンあるいはこれらの合金などから成る金属材料をターゲ
ットとして、アルゴンなどの不活性ガスと酸素ガスなど
の活性ガスを含む混合ガス中でスパッタリングする方法
により透明基板上に成膜される。この成膜時の透明導電
膜は、透明度が高いものの、抵抗値が可なり大きいため
、大気中にて熱処理することにより、抵抗値を小さくさ
せている。そして、スパッタリングにおける酸素ガス濃
度と成膜速度との関係は、酸素ガス濃度が小→大になる
にしたがって、成膜速度が大→小に移行するが、その場
合、ターゲット表面は酸素ガス濃度が小のとき未酸化膜
状態であるが、ある値を越えると急激に酸化が進行し高
抵抗の酸化膜となることから、従来のスパッタリング条
件としては、ターゲット表面に酸化膜が形成される直前
の状態で行われていた。しかしながら、この状態は、酸
素ガス濃度の微増に対して成膜速度が急激に減少するた
めに、スパッタリング条件の制御が困難であり、所望な
透明導電膜を成膜させる点で量産性に欠けていた。また
、このようなスパッタリングによって得た透明導電膜は
、大気中にて熱処理しても比抵抗を更に小さくすること
ができず、導電性の点で不満足なものであった。
本発明の目的は、以上の欠点を除去した透明導電膜の製
造方法を提供することであり、すなわち、第1の目的は
、スパッタリング条件の制御を容易にして量産性を向上
させた透明導電膜の製造方法を提供することであり、第
2の目的は、比抵抗が小さい透明導電膜の製造方法を提
供することである。
このような目的を達成させるため、本発明は、透明導電
膜用金属材料をターゲットとし、スパッタガスを不活性
ガスと酸素ガスを含む混合ガスにし、前記ターゲットの
表面に酸化層が形成される状態に前記酸素ガスの?11
度を設定して反応性スパッタリングにより前記金属材料
を透明基板上に成膜した後、不活性ガス雰囲気中で30
0〜500°Cにて熱処理することを特徴とする透明導
電膜の製造方法である。ここで、「透明導電膜用金属材
料」としてはインジウム、スズ、アンチモン等の金属材
料又はこれらの合金、「不活性ガス」としてはアルゴン
(Ar)、ネオン(Ne)、クリプトン(Kr)、キセ
ノン(Xe )などのガス、「透明基板」としてはソー
ダライムガラス、アルミノシリケートガラス、ボロンシ
リケートガラス、石英ガラス、サファイア等、「不活性
ガス雰囲気」としては前述した不活性ガスの他に窒素ガ
スが挙げられる。
第1図は酸素流量と成膜速度の関係を示す特性図テアリ
、横軸ハ酸素流ffi (SCCM : 5tan −
dar d  cubic  Centilllete
r  per  m1nite)、縦軸は成膜速度を表
わす。なお、不活性ガスとして流量70SCCMのアル
ゴンを使用し、曲線aはスパッタ電流l5p=0.7A
、曲線すはI 5p=1.5Aおよび曲線Cは[p=2
.5Aに設定している。
従来のスパッタリング条件は、前述したとおりターゲッ
ト表面に酸化膜が形成される直前の状態、すなわち、曲
線a、bおよびCにおいてそれぞれal、bl、および
C1の各点近傍にて成膜していたため、各点より僅かだ
け酸素流量が少なくなった場合、成膜速度が急激に増大
し、透明な膜から次色ぽい膜になって透過率が極端に低
下し、一方各点より僅かだけ酸素流量が多くなった場合
、透過率は変わらないものの、比抵抗が3桁程度高(な
ってしまう。したがって、従来のスパッタリング条件は
、各点における酸素ガス流量の許容量を極めて少なくし
なければならず、点a+  で±0゜58CCM程度、
点b1  で±O’、3SCCM程度、点CI で±0
.3SCCMより少なくしなければならない。このよう
な許容量を少な(することは、当然にして酸素ガス流量
のコントロールを制約させることになり、スパッタ電流
を大きくして成膜速度を高くしたくても、その成膜速度
は比較的許容量が多い点a1  での値(±0.5SC
CM)が限界であった。
一方、本発明では、酸素ガス濃度をターゲットの表面に
酸化層が形成される状態にて反応性スパッタリングによ
り成膜することから、a+、、blおよびC1の各点よ
り酸素ガス流量が多い領域、すなわち酸素ガス流量が点
a1 で17SCCM以上、点bl  で24secM
以上、点0+  r36sCCM以上であればよい。そ
して、曲線Cのようにスパッタ電流を大きくした場合、
点c1  の成膜速度は曲線aの点a1 のものよりも
約3倍速くすることができる。一方。本発明は被抵抗の
低減手段として、成膜後、不活性ガス雰囲気中で300
〜500℃にて熱処理する。
透明導電膜の電気伝導を左右する要因には、例えば酸化
インジウム中に含まれるスズ、酸化スズ中に含まれるア
ンチモンのような不純物の他に、酸素の空格子点の量、
粒子の大きさおよび結晶の配向性など様々なパラメータ
がある。本発、明は上記要因のうち、主に酸素の空格子
点の形成に際して、その量を均一かつ最適にして、比抵
抗の小さい透明導電膜を形成させる。この酸素の空格子
点は、ある温度で電気伝導に大きく寄与する。通常、こ
の温度は300〜500℃程度であるが、この温度で大
気中にて熱処理すると、膜の酸化が激しく進行するため
、酸素の空格子の発生を阻止することになり、大気中の
熱処理では、比抵抗を大巾に低減させることができない
。一方、本発明の熱処理は、不活性ガス雰囲気中で行わ
れることから、膜の酸化を阻止することになり、酸素の
空格子を適度に増やして、比抵抗を大巾に低減させるこ
とができる。
次に、本発明の詳細な説明する。
(実施例1) 反応性スパッタリング法によりターゲットとして1Qw
t%のスズを含むインジウム合金を使用し、アルゴンと
酸素のモル比が80 : 20%の混合ガスを導入し、
チャンバー内を3x 10−5torrに調整して、ス
パッタ電流1sp=0.7Aで透明なガラス基板(LE
−30+保谷硝子製ソーダライムガラス)上に透明導電
膜(膜厚1000A)を成膜した。なお、本例の酸素流
量対成膜速度の特性は、第1図の曲線a中の点aZに相
当する。成膜後の分光透過率は、波長550nmの光に
対して83%で、比抵抗は8xlO−”ΩCmであった
。成膜した透明ガラス基板を窒素ガス雰囲気中、400
℃で1時間熱処理することにより、前述した透過率は−
はとんど変化しなかったが、比抵抗については2X10
−”Ωcmまで低減させた。なお、窒素ガス雰囲気の代
わりに大気中で同温度同時間熱処理した場合には、比抵
抗は1x10うΩcmまでしか低減しなかった。本例の
酸化インジウムを主体とする膜における酸化スズの含有
比率は、酸化スズを4wt%よりも少なくしたり、50
wt%より多くした場合、いずれも透過率は変わらない
ものの、比抵抗が大きくなり、実用に供しなくなる。し
たがって、酸化インジウムを主体とする膜における酸化
スズ含有比率は4〜50wt%の範囲以内が好ましい。
(実施例2) 反応性スパッタリング法によりターゲットとして10w
t%のアンチモンを含むスズ合金を使用し、アルゴンと
酸素のモル比が30 : 70%の混合ガスを導入し、
チャンバー内を3x 10−3torrに調整し、スパ
ッタ電流2.5Aで透明基板(NA−40:保谷硝子製
アルミノシリケートガラス)上に透明導電膜(膜厚10
00人)を成膜した。なお、本例の酸素流量対成膜速度
の特性は、第1図に示した10wt%のスズを含むイン
ジウム合金をターゲットとして使用したものに変換すれ
ば、同図の曲線C中の点CZ に相当する。成膜後の分
光透過率は波長550nmの光に対して83%で、比抵
抗は10“6Ωcmのオーダーであった。この成膜した
透明ガラス基板をアルゴン雰囲気中、420℃で1時間
熱処理することにより、前述した透過率は2%低減した
が、比抵抗については3x10−3Ωcmまで低減させ
た。なお、大気中の同温度熱処理では2X10−”Ωc
mまでしか低減しなかった。本例の酸化スズを主体とす
る膜における酸化アンチモンの含有比率について、酸化
アンチモンを4wt%より少なくしたり、60wt%よ
り多くした場合、いずれも透過率はほとんど変わらない
が、比抵抗が大きくなり、実用に供しな(なる。したが
って、酸化スズを主体とする膜における酸化アンチモン
の含有比率は4〜6owt%の範囲以内が好ましい。
以上のとおり、本発明によれば、不活性ガス中の酸素ガ
ス濃度をターゲット表面に酸化層が形成される状態にて
反応性スパッタリングにより透明基板上に透明導電膜用
金属材料を成膜して、次いで不活性ガス雰囲気中で熱処
理することにより、スパッタリング条件の制御を容易に
して量産化を可能にし、しかも所望な透過率と比抵抗が
得られるから、透明導電膜の製造手段として非常に有効
である。
【図面の簡単な説明】
第1図は酸素流量と成膜速度の関係を示す特性図である
。 駿九*−1(SCCM) 憾  1  図 手  続  補  正  τ1)(自発)1、事イ′1
の表示  昭和57年特π′[願第2091!i0舅2
、発明の名称  透明導電膜の装造方法3、補正をづる
者 11(′1どの関係 Qh n’r出願人住所 車Ω都
力i ’li7区西新宿1丁I]13番12.3・Jノ
1’i0  l”F l−03(348) 1221ホ
 )7 万ラス 名称 :朱式会社 保 谷 硝 了 明η■1書の「発明の詳細な説明」の欄5、補正の内容 (1) 明(1じ1)第3頁第8行へ・第9行に「酸素
ガために、」と補正する。 (2) 明’flll FJ第6頁第17行に「被抵抗
」どあるを1゛比抵抗」と訂正ザる。 3) 明細書第8頁第5行〜第6行に「ソーダライムカ
ラス」とあるを[アルミノボロシリケート万ラス」と訂
正する。 以上

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1) 透明導電膜用金属材料をターゲットとし、スパ
    ッタガスを不活性ガスと酸素ガスを含む混合ガスにし、
    前記ターゲットの表面に酸化層が形成される状態に前記
    酸素ガスの濃度を設定して反応性スパッタリングにより
    前記金属材料を透明基板上に成膜した後、不活性ガス雰
    囲気中で300〜500℃にて熱処理することを特徴と
    する透明導電膜の製造方法。
  2. (2) 透明基板上の膜が4〜5Qwt%の酸化スズを
    含む酸化インジウムであることを特徴とする特許請求の
    範囲第1項記載の透明導電膜の製造方法。
  3. (3) 透明基板上の膜が4〜5Qwt%の酸化アンチ
    モンを含む酸化スズであることを特徴とする特許請求の
    範囲第1項記載の透明導電膜の製造方法。
JP20915082A 1982-11-29 1982-11-29 透明導電膜の製造方法 Pending JPS5998407A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003239069A (ja) * 2002-02-15 2003-08-27 Ulvac Japan Ltd 薄膜の製造方法及び装置

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS496168A (ja) * 1972-04-10 1974-01-19
JPS56130009A (en) * 1980-03-17 1981-10-12 Sharp Kk Method of producing transparent conductive film

Patent Citations (2)

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