JPS6280918A - 透明導電膜の製造方法 - Google Patents

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】 〈産業上の利用分野〉 この発明は、透明導電膜の製造方法に関する。

ざらに詳細には、ガラス、高分子材料等で形成された光
透過性基板上に、透明導電膜を形成する方法に関する。

〈従来の技術および発明が解決しようとする問題点〉 従来、液晶ディスプレイ、エレクトロルミネッセンスデ
ィスプレイ、エレクトロクロミックディスプレイ等の表
示素子、或いは太陽電池等の光電変換素子の窓電極材料
として、透明導電膜が利用されている。

この透明導電膜としては、光透過性基板上に、金、銀、
白金、パラジウム等の貴金属ｉｓを形成したものと、酸
化インジウム、酸化第二スズ、酸化インジウム・スズ（
ＩＴＯ）、ｌ化カドミウム・スズ（ＣＴＯ）等の酸化物
半導体１膜を形成したものが挙げられる。

このうち、貴金属薄膜による透明導電膜は、光透過性が
やや劣るものの、面抵抗が１００Ω／口（Ω／口は単位
平方センチメートル当たりの面抵抗を意味する）以下の
ものが容易に得られ、また電磁シールド効果も有する等
の優れた特性を有する。これに対し゛て、酸化物半導体
薄膜による透明導電膜は、貴金属薄膜より面抵抗は劣る
が（通常１００Ω／口以上）、光透過性は８５〜９０％
と優れた特性を有する。一般的には、要求特性に応じて
適宜材料が選定されており、現在量も広（利用されてい
るのは、後者の酸化物半導体薄膜によるものである。

これらの酸化物半導体簿膜を導′ｆＲ層としたちのは、
前述のように面抵抗がやや高いので、面抵抗を下げる目
的で、例えば、酸化インジウムには酸化第二スズを、酸
化第二スズには酸化カドミウムをそれぞれドーピングす
る方法が行なわれている。

また、これら異種酸化物半導体をドーピングする方法以
外に、酸化インジウム、酸化第二スズ等の酸化物半導体
膜中にフッ素をドーピングする方法も行なわれている。

このうち、低面抵抗の膜が比較的容易に得られるという
理由から、酸化インジウム系の材料が一般的に用いられ
るが、酸化イン°ジウムは、他の透明導電膜材料と比較
して材料コスト（ケミカルコスト）がかなり轟くつくと
いう問題がある。

そこで、最近では、安価な酸化亜鉛を用いて物理気相蒸
着法或いは化学気相蒸着法により膜形成する方法も検討
されている。しかしながら、この方法によれば、酸化イ
ンジウム系の材料を用いた場合よりも光透過性がやや劣
るとともに、面抵抗も高（、液晶表示素子の電極や、太
陽電池等の光電変換素子の窓電極のように、特に低面抵
抗が要求される用途には使用し難いという問題がある。

一方、酸化第二スズ等の酸化物半導体膜にフッ素をドー
ピングする方法については、物理気相蒸着法または化学
気相蒸着法Ｊ用いられ、例えば、物理気相蒸着法である
イオンブレーティング法で行なう場合、四フフ化炭素（
ＣＦ４）等の含フツ素系炭化水素ガスを含有する混合ガ
ス雰囲気下にプラズマを発生させて蒸着を行うのが一般
的であるが、ドーパントであるフッ素の膜内濃度および
分布を制御する必要性から、混合ガス中の含フツ素系炭
化水素ガスの混合比および分圧を逐次制御しながら膜形
成を行なう必要があり、工業的に実施する際の問題点と
なっている。また、含フツ素系炭化水素ガスは、コスト
的にやや高価である点も問題とされている。

く目的〉 この発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、低
面抵抗の透明導電膜を容易かつコスト安価に製造できる
方法を提供することを目的とする。

く問題点を解決するための手段および作用〉上記目的を
達成するためのこの発明の透明導電膜の製造方法として
は、光透過性基板上に、フッ化アルミニウムがドーピン
グされた酸化亜鉛膜を形成することを特徴としている。

即ち、この発明は、物理気相蒸着法等の薄膜形成法によ
り、フッ化アルミニウムがドーピングされた酸化亜鉛膜
を形成した場合、酸化亜鉛単独の膜では達成できなかっ
た光透過性と面抵抗の両面において優れた特性を発揮す
る透明導電膜を得ることができることを見い出し、かが
る知見に基いてなされたものである。

具体的には、ガラスまたはプラスチックフィルム等の高
分子材料による成形体上に、物理気相蒸着法等のｓｉ形
成法により、フッ化アルミニウムがドーピングされた酸
化亜鉛のＦＩＪＩｇＩを形成するものであり、上記薄膜
形成法としては、スパッタリング法、イオンブレーティ
ング法、真空蒸着法等も採用することができる。

上記の製造方法において、酸化亜鉛膜内のフッ化アルミ
ニウムのドーピング量としては、特に限定を要しないが
、酸化亜鉛に対して、１〜２０重量％の範囲が特に望ま
しい。

また、フッ化アルミニウムをドーピングした酸化亜鉛膜
の膜厚は、用途に応じて適宜選択すればよく、例えば、
ＲＦスパッタリング法を用いて、５ｆｆｆｆｊ％のフッ
化アルミニウムをドーピングした膜厚２００ＯＡの酸化
亜鉛膜を、形成すると、その面抵抗は２１０Ω／口のも
のが得られる。なお、フッ化アルミニウムをドーピング
しない酸化亜鉛膜単独の場合の面抵抗は１ｏ５Ω／口で
あり、フッ化アルミニウムをドーピングすることにより
、導電性を大幅に低減させることができる。

このように、フッ化アルミニウムをドーピングした酸化
亜鉛膜により透明導電膜を形成する場合には、酸化イン
ジウム等のコストの高い材料を用いる必要がないととも
に、フッ素源としてコストの高い含フツ素系炭化水素を
用いる必要もないので、コスト的に有利となる。しがも
、雰囲気ガスの微妙なコントロールを要することなく容
易に透明導電膜を形成することができる。

〈実施例１〉 ガラス基板上に以下の条件でフッ化アルミニウムをドー
ピングした酸化亜鉛膜による透明導電膜を形成した。

■基板　　　　　　厚み０．５Ｍ 可視光透過度９２％ ■使用装置　　　　ＲＦスパッタリング装装置ツタ−ゲ
ット　　Ｚｎ　Ｏ／Ａ　Ｉ　Ｆ３−９７／３（重層比）
ホットプレス後 焼結 ■ＲＦ投入電力　　２００Ｗ ■使用ガス　　　　Ａｒガス ガス圧６．　ＯＸ　１０’Ｔｏｒｒ ■膜厚　　　　　　２５０ＯＡ （多重反射形干浮顕微鏡で測定） この結果、４００〜８００ｎｍの波長の可視光に対して
（以下同様）光透過度が８２％以上、面抵抗が４８２Ω
／口の透明導電膜が得られた。

〈実施例２〉 ガラス基板上に以下の条件でフッ化アルミニウムをドー
ピングした酸化亜鉛膜による透明導電膜を形成した。

■基板　　　　　　厚み０．５ｍｍ 可視光透過度９２％ ■使用装置　　　　ＲＦマグネトロンスパッタリング装
置 ■ターゲット　　　　Ｚｎ　Ｏ／Ａ　Ｉ　Ｆ３−９５１
５（重量比）ホットプレス後 焼結 ■ＲＦ投入電力　　１５０Ｗ ■使用ガス　　　　Ａｒガス ガス圧１　、　ＯＸ　１０’Ｔｏｒｒ ■膜厚　　　　　　２００ＯＡ この結果、光透過度が８０％以上、面抵抗が１８０Ω／
口の透明導電膜が得られた。

〈実施例３〉 ガラス基板上に以下の条件でフッ化アルミニウムをドー
ピングした酸化亜鉛膜による透明導電膜を形成した。

■基板　　　　　　厚み０．５ｍｍ 可視光透過度９２％ ■使用袋ｆａ　　　　　ＲＦイオンブレーティング装置 ■ターゲット　　　Ｚｎ　Ｏ／Ａ　Ｉ　Ｆ３＝９０／１
０（重量比）粉末を混合後ペ レット状に成形し焼結 ■ＲＦ投入電力　　２００Ｗ ■使用ガス　　　　Ａｒと０２の混合ガス（Ａ　ｒ１０
２＝８０／２Ｇ　） ガス圧５．　ＯＸ　１０’Ｔｏｒｒ ■膜厚　　　　　　１５００Ａ この結果、光透過度が７５〜８０％、面抵抗が１３００
Ω／口の透明導電膜が得られた。

〈実施例４〉 ポリエステルフィルム基板上に以下の条件でフッ化アル
ミニウムをドーピングした酸化亜鉛膜による透明導電膜
を形成した。

■基板　　　　　　厚み１０（１ｍ 可視光透過度９０％ ■使用装置　　　　　ＲＦマグネトロンスパッタリング
装置 ■ターゲット　　　　Ｚｎ　Ｏ／Ａ　Ｉ　Ｆ３＝９５１
５（重量比）ホットプレス後 焼結 ■ＲＦ投入電力　　１００Ｗ ■使用ガス　　　　Ａｒガス ガス圧８．　Ｑｘ　１０’Ｔｏｒｒ ■膜厚　　　　　　１０００Ａ この結果、光透過度が８３％以上、面抵抗が６７００／
口の透明導電膜が得られた。

く比較例１〉 ターゲットとして酸化亜鉛焼結体を使用し、他の条件と
して実施例１と同一の条件で酸化亜鉛膜を形成したとこ
ろ、光透過度が７０〜７５％、面抵抗が８Ｘ１０’Ω／
口であった。

く比較例２〉 ターゲットとして酸化亜鉛焼結体を使用し、他の条件と
して実施例２と同一の条件で酸化亜鉛膜を形成したとこ
ろ、光透過度が７０〜８０％、面抵抗が１．０Ｘ１０４
Ω／口であった。

く比較例３〉 ターゲットとして酸化亜鉛焼結体を使用し、他の条件と
して実施例３と同一の条件で酸化亜鉛膜を形成したとこ
ろ、光透過度が８０％以上、面抵抗が１．０Ｘ１０１Ω
／口であった。

以上により、フッ化アルミニウムをドーピングした酸化
亜鉛膜による透明導Ｔ＠膜は、良好な光透過性を発揮す
るとともに、面抵抗の低減化を達成できることが明白で
ある。

〈発明の効果〉 以上のように、この発明の透明導電膜の製造方法によれ
ば、コストの高い酸化インジウムや含フツ素系炭化水素
等を使用することなく低面抵抗の透明導電膜を製造でき
るとともに、雰囲気ガスの微妙なコント０−ルが不要で
、製造の容易化も図れるという特有の効果を奏する。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、光透過性基板上にフッ化アルミニウムがドーピング
   された酸化亜鉛膜を形成することを特徴とする透明導電
   膜の製造方法。