JP2000108244A

JP2000108244A - 透明導電膜とその製造方法および透明導電膜付き基体

Info

Publication number: JP2000108244A
Application number: JP10282950A
Authority: JP
Inventors: Itaru Yasui; 至安井; Masayuki Kamei; 雅之亀井; Naoaki Taga; 直昭多賀
Original assignee: Asahi Glass Co Ltd
Current assignee: AGC Inc
Priority date: 1998-10-05
Filing date: 1998-10-05
Publication date: 2000-04-18

Abstract

(57)【要約】【課題】高透過率で膜の表面に凹凸が少ない低比抵抗の
透明導電膜とその製造方法および透明導電膜付き基体の
提供。【解決手段】基体上に、ＺｎＯを含む膜と、該ＺｎＯを
含む膜の上に直接設けられたＩｎおよび／またはＳｎの
酸化物を含む膜とからなる透明導電膜であって、前記Ｚ
ｎＯを含む膜の幾何学的膜厚が１〜１５０ｎｍであるこ
とを特徴とする透明導電膜その製造方法および透明導電
膜付き基体。

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とその製
造方法および透明導電膜付き基体に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より液晶表示体、無機・有機ＥＬ、
太陽電池等の電極材料として透明導電膜が利用されてお
り、この透明導電膜には、金、白金、銀、銅、パラジウ
ム、アルミニウム等の金属薄膜と、結晶質の酸化インジ
ウム、酸化亜鉛、酸化錫および、これらの混合体等の非
晶質の酸化物半導体薄膜がある。

【０００３】金属薄膜は低い基板温度で容易に比抵抗の
低い膜を作製できるが、高い透過率を得るためには膜厚
を薄くしなければならず、機械・化学的強度が劣る欠点
がある。一方、酸化物半導体薄膜は、優れた透光性と膜
強度を有しており導電性も良いことから実用的であり、
広く応用されている。

【０００４】なかでもＩＴＯ（インジウムと錫の複合酸
化物）膜は、電気抵抗が低く、透明電極としては最も広
く使われている。ＩＴＯを電極材料として用いる場合、
一般には他材料と積層して用いられるが、電気抵抗が低
いＩＴＯ膜を得るために結晶質の膜を用いると、結晶質
ゆえに表面に凹凸が生じ、積層時に密着性や電界分布の
ばらつき原因となって、積層素子の性能に悪影響を及ぼ
す。

【０００５】これに対して従来は、電気特性は劣るが平
坦な膜が得られやすい非晶質膜を作製しその厚みを増す
ことで電気特性を維持しながら平坦化に対応したり、成
膜後にアニール処理を行うことで平坦なままで結晶化す
ることで低抵抗化を実現したり（例えば特開平９−１８
５０６２）、結晶質の膜を成膜後に表面を機械研磨する
ことで対応してきた。しかし、非晶質膜のアニールや機
械研磨による平坦化はコスト面で不利となるうえに、厚
みを増すことでの低抵抗化はコストの上昇と透過率の低
下を招く。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、高透過率で
膜の表面に凹凸が少ない低比抵抗の透明導電膜とその製
造方法および透明導電膜付き基体の提供を目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、基体上に、Ｚ
ｎＯを含む膜と、該ＺｎＯを含む膜の上に直接設けられ
たＩｎおよび／またはＳｎの酸化物を含む膜（以下、Ｉ
ｎ、Ｓｎ等酸化物膜という）とが設けられてなる透明導
電膜であって、前記ＺｎＯを含む膜の幾何学的膜厚が１
〜１５０ｎｍであることを特徴とする透明導電膜とその
製造方法を提供する。

【０００８】ＺｎＯを含む膜は、ＺｎＯ膜またはＺｎＯ
を主成分とする膜が好ましい。特に、Ａｌ、Ｇａ、Ｉ
ｎ、Ｔｌ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｓｂ、ＰおよびＡ
ｓからなる群から選ばれる元素の１種以上が、Ｚｎに対
して０．１〜３０原子％の割合で添加された膜が好まし
い。これらの元素の添加によりＺｎＯ単体よりもキャリ
ア密度を容易に増やすことができ、導電性が向上する。
特に、１０原子％以下であることが好ましい。また、特
に、Ｇａ、Ａｌが添加されたＺｎＯ膜が好ましい。これ
らの元素は他の元素よりも効率的にキャリア密度を増大
させ、導電性が特に向上する。

【０００９】ＺｎＯを含む膜の幾何学的膜厚は、１〜１
５０ｎｍであることが重要である。１５０ｎｍ超の膜厚
を用いた場合には、ＺｎＯを含む膜表面の幾何学的凹凸
が影響しＩｎ、Ｓｎ等酸化物膜の表面の凹凸が増大しや
すい。特に、１〜８０ｎｍであることが好ましい。８０
ｎｍ未満ではＩｎ、Ｓｎ等酸化物膜の表面の凹凸増大へ
の影響が極めて少ないためである。

【００１０】Ｉｎ、Ｓｎ等酸化物膜は、Ｉｎの酸化物
膜、Ｓｎの酸化物膜、Ｉｎの酸化物を主成分とする膜、
Ｓｎの酸化物を主成分とする膜などが挙げられる。特
に、Ｉｎを含みかつＧｅ、Ｓｉ、Ｐｂ、Ａｓ、Ｐ、Ｓ
ｂ、ＦおよびＳｎからなる群から選ばれる元素の１種以
上が、Ｉｎに対して０．１〜３０原子％の割合で添加さ
れた酸化物膜が好ましい。これらの元素の添加により、
Ｉｎおよび／またはＳｎの酸化物のみからなる膜よりも
キャリア密度を容易に増やすことができ、導電性が向上
する。特に、１０原子％以下であることが好ましい。ま
た、特に、Ｓｎ、Ｆが添加されたＩｎの酸化物膜が好ま
しい。Ｓｎ、Ｆは他の元素よりも効率的にキャリア密度
を増大させ、導電性が特に向上する。

【００１１】本発明の透明導電膜は、例えば、基体上
に、ＺｎＯを含む膜を幾何学的膜厚１〜１５０ｎｍで形
成し、次いで該ＺｎＯを含む膜の上に直接、Ｉｎおよび
／またはＳｎの酸化物を含む膜を形成することにより得
られる。ＺｎＯを含む膜の形成方法としては、特に限定
されず、スパッタ法、イオンプレーティング法、蒸着
法、ＣＶＤ法などが挙げられる。Ｉｎ、Ｓｎ等酸化物膜
の形成方法も特に限定されず、スパッタ法、イオンプレ
ーティング法、蒸着法、ＣＶＤ法などが挙げられる。

【００１２】本発明において用いる基体としては、所望
の膜表面の凹凸の程度と同程度の平滑な表面を有する基
体であれば特に限定されず、ガラス基板、プラスチック
基板、無機材料基板などが挙げられる。特に、ガラス基
板、プラスチック基板を用いることが好ましい。結晶性
の基板を用いた場合には、基板と膜の相互作用が生じや
すく、膜表面の平滑性に悪影響を及ぼすことが有りう
る。

【００１３】本発明は、また、前記透明導電膜が形成さ
れた透明導電膜付き基体を提供する。本発明の透明導電
膜付き基体は、各種電極基板として好適であり、特に、
有機ＥＬ用電極として好適である。

【００１４】

【実施例】表１に例１〜１０の膜構成を示す。例１〜６
は実施例に相当し、例７〜１０は比較例に相当する。な
お、表１における「−」はＺｎＯを含む膜を基体上に直
接設けなかった意である。

【００１５】いずれの例においても、成膜方法としては
ＤＣマグネトロンスパッタ法を用い、以下の手順で成膜
を行った。まず、真空チャンバ内を５×１０^-6Ｔｏｒｒ
の圧力まで排気した後、酸素の圧力が３×１０^-4Ｔｏｒ
ｒ、アルゴンと酸素の圧力の和が５×１０^-3Ｔｏｒｒに
なるようにガスを導入した。次に１８０℃に加熱した基
板上にスパッタ法によってＺｎＯ膜を作製し、その上に
ＩＴＯ膜（ターゲットにおけるＳｎ添加量はＩｎに対し
て１０原子％）を作製した。

【００１６】例１〜５では、基板としてガラス基板を用
い、例６では、プラスチック（ポリエチレンテレフタレ
ート）基板を用いた。また、例２ではＡｌを（Ｚｎに対
して５原子％）ドープしたＺｎＯ膜を、例３、４、５、
６ではＧａを（Ｚｎに対して５原子％）ドープしたＺｎ
Ｏ膜を用いた。

【００１７】例５では、１）ＺｎＯ膜を１０ｎｍ作製
し、その上に２）ＩＴＯ膜を４０ｎｍ作製し、さらにそ
の上に３）ＺｎＯ膜を１０ｎｍ作製し、その上に４）Ｉ
ＴＯ膜を４０ｎｍ作製した。なお、表１においては、
３）と４）の膜の膜厚を（）で示した。

【００１８】例７、８として例１と同様な手順でガラス
基板上に直接ＩＴＯ膜をそれぞれ１００ｎｍ、４５０ｎ
ｍ作製した。また例９として例３と同様の手順で、ガラ
ス基板上にＧａをドープしたＺｎＯ膜を１８０ｎｍ作製
し、その上にＩＴＯ膜を２７０ｎｍ作製した。さらに例
１０として、ガラス基板上にＩＴＯ膜を９０ｎｍ作製
し、その上にＧａをドープしたＺｎＯ膜を１０ｎｍ作製
した。

【００１９】例１〜１０の透明導電膜付き基体の電気特
性をｖａｎｄｅｒｐａｕｗ法で評価した結果と、水
平方向７６０ｎｍにおける表面の凹凸の最大格差をＳＴ
Ｍによって評価した結果（凹凸最大格差）、ならびに波
長５５０ｎｍでの透過率測定結果（透過率）を表２に示
す。膜厚は、タリステップ法を用いて計測した。

【００２０】例１〜６では、同膜厚で基体の上にＺｎＯ
を含む膜を用いない例と比較して、いずれも低抵抗で膜
表面の凹凸が小さい透明導電膜付き基体が得られた。例
４と例９との比較からわかるように、ＺｎＯを含む膜の
膜厚は１５０ｎｍ以下であることが凹凸の小さな表面の
膜を得るうえで重要である。

【００２１】また、例５の結果から基体の上にＺｎＯを
含む膜を作製し、その上にＩｎおよび／またはＳｎの酸
化物膜を作製する際に、Ｉｎおよび／またはＳｎの酸化
物膜の他にさらにＺｎＯを含む膜をさらに設けても、同
様の効果が得られることがわかる。

【００２２】一方、例７と例１０を比べると両者にほと
んど違いがないことから、基体の上にＺｎＯを含む膜が
ない場合には、効果がないことがわかる。また、例３と
例６の比較で電気特性や凹凸の程度に違いがないことか
ら、基体としてはガラスを用いてもプラスチックを用い
ても同様の効果が得られることがわかる。

【００２３】次に、例２と例７で得られた透明導電膜付
き基体を電極とした有機ＥＬ素子の発光寿命の評価をそ
れぞれ行った。評価方法としては、初期発光強度５００
ｃｄが半減する時間を測定することで行った。その結
果、例７の透明導電膜付き基体を用いた場合には、寿命
は５００時間であったのに対して、例２の透明導電膜付
き基体を用いた場合には５０００時間経過しても４００
ｃｄ以上の発光が安定して得られた。

【００２４】

【表１】

【００２５】

【表２】

【００２６】

【発明の効果】本発明によれば、従来の透明導電膜と同
等の透過率を有し、従来の透明導電膜よりも低抵抗でか
つ表面の凹凸が少ない透明導電膜を得ることができる。
また本発明の透明導電膜を積層素子の電極として用いる
ことで、素子の寿命が延びるなどの効果が得られる。ま
た、本発明の透明導電膜付き基体は各種表示デバイス、
太陽電池、等の透明電極や発熱膜、停電防止膜、熱線反
射膜、選択透過膜等、広い分野で用いうる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 3K007 AB00 AB03 CA01 CA05 CB01 DA02 DB00 DC01 DC02 FA01 4F100 AA04B AA05C AA17B AA17C AA19B AA20B AA20C AA25B AA28B AA28C AA29C AA30B AA30C AA33C AT00A BA03 BA07 BA10A BA10C BA13 EH662 GB48 GB90 JB01B JG01 JG01B JG01C JK15 JN01 JN01C YY00B YY00C

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基体上に、ＺｎＯを含む膜と、該ＺｎＯを
含む膜の上に直接設けられたＩｎおよび／またはＳｎの
酸化物を含む膜とが設けられてなる透明導電膜であっ
て、前記ＺｎＯを含む膜の幾何学的膜厚が１〜１５０ｎ
ｍであることを特徴とする透明導電膜。
【請求項２】前記ＺｎＯを含む膜は、Ａｌ、Ｇａ、Ｉ
ｎ、Ｔｌ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｓｂ、ＰおよびＡ
ｓからなる群から選ばれる元素の１種以上が、Ｚｎに対
して０．１〜３０原子％の割合で添加された膜である請
求項１に記載の透明導電膜。
【請求項３】Ｉｎおよび／またはＳｎの酸化物を含む膜
は、Ｉｎを含み、かつＧｅ、Ｓｉ、Ｐｂ、Ａｓ、Ｐ、Ｓ
ｂ、ＦおよびＳｎからなる群から選ばれる元素の１種以
上が、Ｉｎに対して０．１〜３０原子％の割合で添加さ
れた膜である請求項１または２に記載の透明導電膜。
【請求項４】前記ＺｎＯを含む膜の幾何学的膜厚が１〜
８０ｎｍである請求項１、２または３に記載の透明導電
膜。
【請求項５】基体上に請求項１、２、３または４に記載
の透明導電膜が形成された透明導電膜付き基体。
【請求項６】基体上に、ＺｎＯを含む膜を幾何学的膜厚
１〜１５０ｎｍで形成し、次いで該ＺｎＯを含む膜の上
に直接、Ｉｎおよび／またはＳｎの酸化物を含む膜を形
成することを特徴とする透明導電膜の製造方法。