JP2000273617A - 透明導電膜の製造方法 - Google Patents
透明導電膜の製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 透明電極として使用されるＺｎＯの透明導電
膜の作製に際して、成膜速度が速く、且つ抵抗率の低い
ＺｎＯ膜が得られるようにする。 【解決手段】 真空チャンバー１内で、Ａｒガスを導入
して直流電源６により陽極４から陰極５へ向けてアーク
放電によるプラズマ８を発生させ、イオンプレーティン
グ法により基板３の表面にＺｎＯの透明導電膜を成膜さ
せる。その際、ＺｎＯの焼結体７にＧａ2 Ｏ3 を１〜３
重量％混入させて、イオンプレーティングを行う。
膜の作製に際して、成膜速度が速く、且つ抵抗率の低い
ＺｎＯ膜が得られるようにする。 【解決手段】 真空チャンバー１内で、Ａｒガスを導入
して直流電源６により陽極４から陰極５へ向けてアーク
放電によるプラズマ８を発生させ、イオンプレーティン
グ法により基板３の表面にＺｎＯの透明導電膜を成膜さ
せる。その際、ＺｎＯの焼結体７にＧａ2 Ｏ3 を１〜３
重量％混入させて、イオンプレーティングを行う。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＺｎＯの透明導電
膜の製造方法に関するものである。
膜の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ＺｎＯ薄膜は、水素プラズマに対しての
耐久性が良く、また材料コストが安いことから、太陽電
池用の透明電極や、ＩＴＯ膜に代わる透明電極として注
目されている。この薄膜の主な作成法は、図７に示す装
置によるスパッタ法が一般的である。
耐久性が良く、また材料コストが安いことから、太陽電
池用の透明電極や、ＩＴＯ膜に代わる透明電極として注
目されている。この薄膜の主な作成法は、図７に示す装
置によるスパッタ法が一般的である。
【０００３】図７はスパッタ装置の概略構成を示す図で
ある。同図中、１１はポンプ１２により排気される真空
チャンバーで、上部に成膜用の基板１３が配置され、ま
た蒸着用の電極１４，１５が設置されている。そして、
電源１６により電極１４，１５に電圧が印加され、電極
１４上のＺｎＯのターゲット１７からプラズマ１８が発
生し、基板１３の表面にＺｎＯの薄膜が形成される。
ある。同図中、１１はポンプ１２により排気される真空
チャンバーで、上部に成膜用の基板１３が配置され、ま
た蒸着用の電極１４，１５が設置されている。そして、
電源１６により電極１４，１５に電圧が印加され、電極
１４上のＺｎＯのターゲット１７からプラズマ１８が発
生し、基板１３の表面にＺｎＯの薄膜が形成される。
【０００４】ここで、上記の薄膜の抵抗を低くするため
には、ドーパントとしてＢ，Ａｌ，Ｇａ等のIV族元素を
添加することが一般的である。このため、ターゲット１
７には、それらの元素あるいはその元素の酸化物を含む
ＺｎＯの焼結体を用いる。
には、ドーパントとしてＢ，Ａｌ，Ｇａ等のIV族元素を
添加することが一般的である。このため、ターゲット１
７には、それらの元素あるいはその元素の酸化物を含む
ＺｎＯの焼結体を用いる。
【０００５】そして、ポンプ１２で排気している真空チ
ャンバー１１内にＡｒガスを導入し、直流あるいは高周
波の電圧を印加し、プラズマ１８を発生させてスパッタ
リングする。また、ＺｎＯ膜の導電性は酸素欠陥によっ
ても発生すると考えられており、このためチャンバー１
１内にＯ2 ガスを導入し、その欠陥の量を制御すること
が行われている。
ャンバー１１内にＡｒガスを導入し、直流あるいは高周
波の電圧を印加し、プラズマ１８を発生させてスパッタ
リングする。また、ＺｎＯ膜の導電性は酸素欠陥によっ
ても発生すると考えられており、このためチャンバー１
１内にＯ2 ガスを導入し、その欠陥の量を制御すること
が行われている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ようなＺｎＯの成膜方法にあっては、ＺｎＯの抵抗率が
高く、また成膜速度が遅いという問題点があった。
ようなＺｎＯの成膜方法にあっては、ＺｎＯの抵抗率が
高く、また成膜速度が遅いという問題点があった。
【０００７】すなわち、薄膜の抵抗率ρは、移動度を
μ、キャリア濃度をＮとすると、ρ＝１／ｅ（μＮ）で
表わされる。したがって、抵抗率を低くするためには、
キャリア濃度と移動度を大きくする必要がある。
μ、キャリア濃度をＮとすると、ρ＝１／ｅ（μＮ）で
表わされる。したがって、抵抗率を低くするためには、
キャリア濃度と移動度を大きくする必要がある。
【０００８】ただし、キャリア濃度を大きくするために
ドーパントの量を増やすと、不純物散乱の増加や結晶性
の低下が生じ、移動度が減少する傾向があり、キャリア
濃度と移動度を独立して向上させることは難しい。した
がって、キャリアにならない不純物の量を減らし、結晶
性を向上させることが重要となる。
ドーパントの量を増やすと、不純物散乱の増加や結晶性
の低下が生じ、移動度が減少する傾向があり、キャリア
濃度と移動度を独立して向上させることは難しい。した
がって、キャリアにならない不純物の量を減らし、結晶
性を向上させることが重要となる。
【０００９】上記のようにスパッタ法によって作製され
たＺｎＯ膜中のキャリア濃度は、ターゲット中に含まれ
るドーパントの濃度の半分以下である。したがって、キ
ャリアにならない不純物がキャリアの倍以上含まれてい
ると考えられ、これを低減する必要がある。
たＺｎＯ膜中のキャリア濃度は、ターゲット中に含まれ
るドーパントの濃度の半分以下である。したがって、キ
ャリアにならない不純物がキャリアの倍以上含まれてい
ると考えられ、これを低減する必要がある。
【００１０】またスパッタ法では、高エネルギーのプラ
ズマを使用するため、膜に与えるダメージが大きく、結
晶性を低下させてしまう問題がある。
ズマを使用するため、膜に与えるダメージが大きく、結
晶性を低下させてしまう問題がある。
【００１１】また、スパッタ法では比較的高い圧力（１
０-2Ｔｏｒｒオーダー）で成膜するため、スパッタ粒子
の平均自由工程が短い。したがって、粒子が基板に到達
するまで数回の衝突を繰り返すため、成膜速度が遅くな
る。この成膜速度が遅いことは、コストが上がることに
なる。
０-2Ｔｏｒｒオーダー）で成膜するため、スパッタ粒子
の平均自由工程が短い。したがって、粒子が基板に到達
するまで数回の衝突を繰り返すため、成膜速度が遅くな
る。この成膜速度が遅いことは、コストが上がることに
なる。
【００１２】また、シート抵抗Ｒｓは、膜厚をｔとする
と、Ｒｓ＝ρ／ｔで表わされるが、実用性を考えた場
合、透明電極の特性はこの式で示されるシート抵抗と透
過率及びコストが重要となる。
と、Ｒｓ＝ρ／ｔで表わされるが、実用性を考えた場
合、透明電極の特性はこの式で示されるシート抵抗と透
過率及びコストが重要となる。
【００１３】そして、上述の抵抗率が高い場合、シート
抵抗を低くするには膜厚を厚くしなければならない。つ
まり余計に材料が必要であり、更に成膜時間も長くなる
ため、コストが上がる。また、膜厚を厚くすると透過率
が低下する問題も生じる。
抵抗を低くするには膜厚を厚くしなければならない。つ
まり余計に材料が必要であり、更に成膜時間も長くなる
ため、コストが上がる。また、膜厚を厚くすると透過率
が低下する問題も生じる。
【００１４】本発明は、上記のような問題点に着目して
なされたもので、抵抗率が低く、且つ成膜速度が速く、
安価で実用性の高いＺｎＯの透明導電膜の製造方法を提
供することを目的としている。
なされたもので、抵抗率が低く、且つ成膜速度が速く、
安価で実用性の高いＺｎＯの透明導電膜の製造方法を提
供することを目的としている。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明に係る透明導電膜
の製造方法は、次のように成膜させるようにしたもので
ある。
の製造方法は、次のように成膜させるようにしたもので
ある。
【００１６】（１）アーク放電を用いたイオンプレーテ
ィング法によりＧａを添加したＺｎＯの透明導電膜を成
膜させるようにした。
ィング法によりＧａを添加したＺｎＯの透明導電膜を成
膜させるようにした。
【００１７】（２）上記の方法において、指数（１，
０，３）の結晶面方向に配向させるようにした。
０，３）の結晶面方向に配向させるようにした。
【００１８】（３）上記の方法において、ＺｎＯにＧａ
2 Ｏ3 を略１〜３重量％混入させた焼結体を用いて成膜
させるようにした。
2 Ｏ3 を略１〜３重量％混入させた焼結体を用いて成膜
させるようにした。
【００１９】（４）上記の方法において、焼結密度が略
６０〜８０％の焼結体を用いて成膜させるようにした。
６０〜８０％の焼結体を用いて成膜させるようにした。
【００２０】
【発明の実施の形態】図１は本発明に係る製造方法によ
りＺｎＯの透明導電膜を作製するための装置構成を示す
図であり、アーク放電を用いるイオンプレーティング装
置の概略構成を示している。
りＺｎＯの透明導電膜を作製するための装置構成を示す
図であり、アーク放電を用いるイオンプレーティング装
置の概略構成を示している。
【００２１】図１において、１は真空チャンバーで、内
部はポンプ２で排気されており、その排気速度はバルブ
により調整できるようになっている。この真空チャンバ
ー１内には、上部に成膜用の基板３が配置され、その下
方に陽極４と陰極５が設置されている。６は陽極４と陰
極５に直流電圧を印加する直流電源、７は陽極４上に載
置されるＺｎＯの焼結体、８は陽極４から陰極５に流れ
るプラズマを示している。
部はポンプ２で排気されており、その排気速度はバルブ
により調整できるようになっている。この真空チャンバ
ー１内には、上部に成膜用の基板３が配置され、その下
方に陽極４と陰極５が設置されている。６は陽極４と陰
極５に直流電圧を印加する直流電源、７は陽極４上に載
置されるＺｎＯの焼結体、８は陽極４から陰極５に流れ
るプラズマを示している。
【００２２】上記のような装置において、本発明の実施
例では上記のアーク放電を用いたイオンプレーティング
法によりＧａを添加したＺｎＯの透明電極を基板３に成
膜形成する。その際、真空チャンバー１内の圧力は１０
-5〜１０-3Ｔｏｒｒに調節し、Ａｒガスを２０〜５０ｓ
ｃｃｍ導入してプラズマ８を発生させる。このプラズマ
８は直流アーク放電プラズマであり、スパッタ法と比較
すると、エネルギーが低く約１ｅＶであり、また密度が
高く約２×１０11ｃｍ-3である。また、Ａｒ流量はマス
フローコントロラにより調節できるようになっている。
例では上記のアーク放電を用いたイオンプレーティング
法によりＧａを添加したＺｎＯの透明電極を基板３に成
膜形成する。その際、真空チャンバー１内の圧力は１０
-5〜１０-3Ｔｏｒｒに調節し、Ａｒガスを２０〜５０ｓ
ｃｃｍ導入してプラズマ８を発生させる。このプラズマ
８は直流アーク放電プラズマであり、スパッタ法と比較
すると、エネルギーが低く約１ｅＶであり、また密度が
高く約２×１０11ｃｍ-3である。また、Ａｒ流量はマス
フローコントロラにより調節できるようになっている。
【００２３】蒸発材料はＺｎＯの焼結体７であり、この
材料にプラズマ８を照射して蒸発させ、基板３上に薄膜
を作製する。基板温度は、不図示のヒータによりコント
ロールすることができ、１５０〜４００℃に加熱する。
このとき用いる基板３は青板ガラス等の安価なもので良
い。そして、この方法では１ｍ角の基板上に均一に透明
導電膜を作製することも可能である。なお、図示してい
ないが、実際には特開平１−２５２７８１号公報等に記
載されている圧力勾配型放電によりプラズマ８を発生さ
せている。
材料にプラズマ８を照射して蒸発させ、基板３上に薄膜
を作製する。基板温度は、不図示のヒータによりコント
ロールすることができ、１５０〜４００℃に加熱する。
このとき用いる基板３は青板ガラス等の安価なもので良
い。そして、この方法では１ｍ角の基板上に均一に透明
導電膜を作製することも可能である。なお、図示してい
ないが、実際には特開平１−２５２７８１号公報等に記
載されている圧力勾配型放電によりプラズマ８を発生さ
せている。
【００２４】ここで、上記蒸発材料の焼結体７は、本実
施例ではＺｎにＧａ2 Ｏ3 を混ぜて作製する。連続的な
成膜を行うためには、その成膜過程で焼結体７の状態が
一定であることが必要である。この安定性に対しては、
焼結体７の密度が重要な要素となる。具体的には、密度
を８０％以上にした場合は、成膜中または成膜後に焼結
体が割れてしまう。６０％以下にした場合は、割れるこ
とはなくなるが、焼結体の導電性が低く、プラズマ８の
放電が安定しにくくなり、材料を蒸発させることが困難
になる。たとえ蒸発させることができたとしても、成膜
中に焼結体の組成が大きく変化するため、安定した膜の
特性が得られない。６０〜８０％の場合は、割れること
はなく、成膜前と組成が大きく変わることもなく、数回
の連続した成膜が可能になる。したがって、焼結密度は
略７０％が最も良い。
施例ではＺｎにＧａ2 Ｏ3 を混ぜて作製する。連続的な
成膜を行うためには、その成膜過程で焼結体７の状態が
一定であることが必要である。この安定性に対しては、
焼結体７の密度が重要な要素となる。具体的には、密度
を８０％以上にした場合は、成膜中または成膜後に焼結
体が割れてしまう。６０％以下にした場合は、割れるこ
とはなくなるが、焼結体の導電性が低く、プラズマ８の
放電が安定しにくくなり、材料を蒸発させることが困難
になる。たとえ蒸発させることができたとしても、成膜
中に焼結体の組成が大きく変化するため、安定した膜の
特性が得られない。６０〜８０％の場合は、割れること
はなく、成膜前と組成が大きく変わることもなく、数回
の連続した成膜が可能になる。したがって、焼結密度は
略７０％が最も良い。
【００２５】ここで、上記の焼結密度は、ＺｎＯの結晶
体の密度に対して焼結体の密度がどの位になっているか
を示す値であり、焼結体は粉を焼き固めて作製するの
で、結晶体よりも密度が低いものとなっている。したが
って、焼結密度１００％は焼結体の密度が結晶体の密度
と同じことを意味し、７０％は結晶体の密度よりも３０
％低い密度であることを示している。
体の密度に対して焼結体の密度がどの位になっているか
を示す値であり、焼結体は粉を焼き固めて作製するの
で、結晶体よりも密度が低いものとなっている。したが
って、焼結密度１００％は焼結体の密度が結晶体の密度
と同じことを意味し、７０％は結晶体の密度よりも３０
％低い密度であることを示している。
【００２６】具体的には、文献等に示されているＺｎＯ
の結晶体の密度は５．７８ｇ／ｃｍ3 であるので、焼結
密度７０％の場合は、密度は４．０５ｇ／ｃｍ3 という
ことになる。なお、スパッタで用いるターゲットの場合
は、焼結密度を１００％近くにする努力がなされてお
り、９０数％まで高められている。
の結晶体の密度は５．７８ｇ／ｃｍ3 であるので、焼結
密度７０％の場合は、密度は４．０５ｇ／ｃｍ3 という
ことになる。なお、スパッタで用いるターゲットの場合
は、焼結密度を１００％近くにする努力がなされてお
り、９０数％まで高められている。
【００２７】次に、各成膜条件に応じた実施例につい
て、図２〜図６を参照しながら説明する。図２は焼結体
７のＧａ2 Ｏ3 含有量に対する膜の電気特性の変化を示
す図であり、放電電流４０Ａ、成膜圧力５×１０-4Ｔｏ
ｒｒ、基板温度２５０℃のときのＧａ2 Ｏ3 含有量（ｗ
ｔ（重量）％）に対する抵抗率（Ωｃｍ）、キャリア濃
度（ｃｍ-3）及び移動度（ｃｍ2 ／Ｖｓ）を示してい
る。図３は基板温度に対する膜の電気特性の変化を示す
図であり、Ｇａ2 Ｏ3 含有量２ｗｔ％、放電電流４０
Ａ、成膜圧力５×１０-4Ｔｏｒｒ（Ａｒ３０ｓｃｃｍ）
のときの基板温度（℃）に対する抵抗率（Ωｃｍ）、キ
ャリア濃度（ｃｍ-3）及び移動度を示している。
て、図２〜図６を参照しながら説明する。図２は焼結体
７のＧａ2 Ｏ3 含有量に対する膜の電気特性の変化を示
す図であり、放電電流４０Ａ、成膜圧力５×１０-4Ｔｏ
ｒｒ、基板温度２５０℃のときのＧａ2 Ｏ3 含有量（ｗ
ｔ（重量）％）に対する抵抗率（Ωｃｍ）、キャリア濃
度（ｃｍ-3）及び移動度（ｃｍ2 ／Ｖｓ）を示してい
る。図３は基板温度に対する膜の電気特性の変化を示す
図であり、Ｇａ2 Ｏ3 含有量２ｗｔ％、放電電流４０
Ａ、成膜圧力５×１０-4Ｔｏｒｒ（Ａｒ３０ｓｃｃｍ）
のときの基板温度（℃）に対する抵抗率（Ωｃｍ）、キ
ャリア濃度（ｃｍ-3）及び移動度を示している。
【００２８】また、図４は基板温度を変えたときの膜の
Ｘ線回折パターンの変化を示す図であり、基板温度Ｔｓ
ｕｂ（℃）と結晶面２ｔｈｅｔａ（ｄｅｇ．）に対応し
たスペクトル図となっている。図５は成膜圧力（Ｔｏｒ
ｒ）に対する成膜速度（Å／ｓ）の変化を示す図であ
り、放電電流４０Ａ、Ｇａ2 Ｏ3 含有量２ｗｔ％、基板
温度３５０℃の場合を示している。図６は放電電流
（Ａ）に対する成膜速度（Å／ｓ）及び抵抗率（Ωｃ
ｍ）の変化を示す図であり、Ｇａ2 Ｏ3 含有量２ｗｔ
％、基板温度３５０℃、成膜圧力５×１０-4Ｔｏｒｒの
場合を示している。
Ｘ線回折パターンの変化を示す図であり、基板温度Ｔｓ
ｕｂ（℃）と結晶面２ｔｈｅｔａ（ｄｅｇ．）に対応し
たスペクトル図となっている。図５は成膜圧力（Ｔｏｒ
ｒ）に対する成膜速度（Å／ｓ）の変化を示す図であ
り、放電電流４０Ａ、Ｇａ2 Ｏ3 含有量２ｗｔ％、基板
温度３５０℃の場合を示している。図６は放電電流
（Ａ）に対する成膜速度（Å／ｓ）及び抵抗率（Ωｃ
ｍ）の変化を示す図であり、Ｇａ2 Ｏ3 含有量２ｗｔ
％、基板温度３５０℃、成膜圧力５×１０-4Ｔｏｒｒの
場合を示している。
【００２９】（実施例１）不純物 Ａｒ流量３０ｓｃｃｍ、圧力５×１０-4Ｔｏｒｒ、放電
電流４０Ａ、基板温度２５０℃で、ＺｎＯ膜を作製す
る。このとき、図２に示すように、蒸発材料のＺｎＯ焼
結体に対するＧａ2 Ｏ3 の含有量により、作製した膜の
キャリア濃度を変えることができる。膜のキャリア濃度
を最も大きくできるのは、焼結体中のＧａ2 Ｏ3 含有量
が２ｗｔ％近辺の場合である。このときの焼結体中のＧ
ａ濃度は、およそ１×１０21ｃｍ-3と計算できる。この
値は上記の焼結体を用いて作製した膜のキャリア濃度と
同程度である。
電流４０Ａ、基板温度２５０℃で、ＺｎＯ膜を作製す
る。このとき、図２に示すように、蒸発材料のＺｎＯ焼
結体に対するＧａ2 Ｏ3 の含有量により、作製した膜の
キャリア濃度を変えることができる。膜のキャリア濃度
を最も大きくできるのは、焼結体中のＧａ2 Ｏ3 含有量
が２ｗｔ％近辺の場合である。このときの焼結体中のＧ
ａ濃度は、およそ１×１０21ｃｍ-3と計算できる。この
値は上記の焼結体を用いて作製した膜のキャリア濃度と
同程度である。
【００３０】ここで、スパッタ法で作製する場合も１×
１０21ｃｍ-3程度のキャリア濃度は得られる。しかし、
ターゲット中のドーパントの濃度はキャリア濃度の倍以
上であり、キャリアとして働いていないドーパントが膜
中に多く含まれていると考えられる。このように、本実
施例の方法によれば、スパッタ法よりも移動度の妨げに
なる不純物の少ない膜を作製することができる。
１０21ｃｍ-3程度のキャリア濃度は得られる。しかし、
ターゲット中のドーパントの濃度はキャリア濃度の倍以
上であり、キャリアとして働いていないドーパントが膜
中に多く含まれていると考えられる。このように、本実
施例の方法によれば、スパッタ法よりも移動度の妨げに
なる不純物の少ない膜を作製することができる。
【００３１】また、図２に示すように、Ｇａ2 Ｏ3 の含
有量を１〜３ｗｔ％にしたとき、抵抗率が２×１０
-4（Ωｃｍ）の膜を作製することができる。そして、こ
の範囲よりも小さい場合は、膜中にドープされる不純物
（Ｇａ）の量が少ないため、キャリア濃度が小さくな
り、抵抗率が低くなる。また上記の範囲よりも大きい場
合は、膜中にＧａやその酸化物が多く取り込まれ、結晶
性が崩れてキャリアとして働く不純物の量が減少（キャ
リアとして働かない不純物が増加）するため、キャリア
濃度も移動度も低下し、抵抗率が低くなる。したがっ
て、上記の１〜３ｗｔ％の範囲は、結晶性を崩さない程
度にキャリア濃度を高められる丁度良い範囲となる。
有量を１〜３ｗｔ％にしたとき、抵抗率が２×１０
-4（Ωｃｍ）の膜を作製することができる。そして、こ
の範囲よりも小さい場合は、膜中にドープされる不純物
（Ｇａ）の量が少ないため、キャリア濃度が小さくな
り、抵抗率が低くなる。また上記の範囲よりも大きい場
合は、膜中にＧａやその酸化物が多く取り込まれ、結晶
性が崩れてキャリアとして働く不純物の量が減少（キャ
リアとして働かない不純物が増加）するため、キャリア
濃度も移動度も低下し、抵抗率が低くなる。したがっ
て、上記の１〜３ｗｔ％の範囲は、結晶性を崩さない程
度にキャリア濃度を高められる丁度良い範囲となる。
【００３２】（実施例２）結晶性 Ａｒ流量３０ｓｃｃｍ、圧力５×１０-4Ｔｏｒｒ、放電
電流４０Ａ、Ｇａ2 Ｏ3 の含有量２ｗｔ％で、ＺｎＯ膜
を作製する。基板温度を１５０〜４００℃まで変化させ
たときの、作製した膜の電気特性は図３に示すとおりで
ある。基板温度を高くすることにより、移動度が向上
し、抵抗率の低い膜が得られる。このときの膜のＸ線回
折スペクトルを図４に示す。基板温度を上げていくと、
指数（１，０，３）の結晶面のピークが著しく強くな
り、単結晶に近づいていることがわかる。したがって、
この方法によれば、結晶性に優れた膜を作製することが
でき、移動度、抵抗率の向上が図れる。
電流４０Ａ、Ｇａ2 Ｏ3 の含有量２ｗｔ％で、ＺｎＯ膜
を作製する。基板温度を１５０〜４００℃まで変化させ
たときの、作製した膜の電気特性は図３に示すとおりで
ある。基板温度を高くすることにより、移動度が向上
し、抵抗率の低い膜が得られる。このときの膜のＸ線回
折スペクトルを図４に示す。基板温度を上げていくと、
指数（１，０，３）の結晶面のピークが著しく強くな
り、単結晶に近づいていることがわかる。したがって、
この方法によれば、結晶性に優れた膜を作製することが
でき、移動度、抵抗率の向上が図れる。
【００３３】（実施例３）抵抗率 Ｇａ2 Ｏ3 の含有量２ｗｔ％、基板温度３５０℃、Ａｒ
流量２０ｓｃｃｍ、成膜圧力１．５×１０-4Ｔｏｒｒ、
放電電流４０Ａで、ＺｎＯ膜を作製する。このとき、指
数（１，０，３）の結晶面に強く配向した結晶性の良い
ＺｎＯ薄膜を作製することができる。キャリア濃度は
１．０×１０21cm-3、移動度は３８ｃｍ2／Ｖｓであ
り、結果として抵抗率が１．６×１０-4Ωｃｍの膜を作
製することができる。また、成膜速度も速く、４７Å／
ｓである。
流量２０ｓｃｃｍ、成膜圧力１．５×１０-4Ｔｏｒｒ、
放電電流４０Ａで、ＺｎＯ膜を作製する。このとき、指
数（１，０，３）の結晶面に強く配向した結晶性の良い
ＺｎＯ薄膜を作製することができる。キャリア濃度は
１．０×１０21cm-3、移動度は３８ｃｍ2／Ｖｓであ
り、結果として抵抗率が１．６×１０-4Ωｃｍの膜を作
製することができる。また、成膜速度も速く、４７Å／
ｓである。
【００３４】（実施例４）成膜速度 Ｇａ2 Ｏ3 の含有量２ｗｔ％、基板温度３５０℃の条件
で、成膜圧力と放電電流を変えてＺｎＯ膜を作製する。
このとき、図５に示すように、成膜圧力を低くすると成
膜速度を高めることができる。本実施例の方法では、ス
パッタ法よりも低い１０-4Ｔｏｒｒのオーダーの圧力で
成膜可能であるため、平均自由工程が長く、成膜速度を
向上させることができる。また、図６に示すように、プ
ラズマの放電電流を上げると成膜速度を高めることがで
きる。このとき、抵抗率の大幅な悪化は見られない。
で、成膜圧力と放電電流を変えてＺｎＯ膜を作製する。
このとき、図５に示すように、成膜圧力を低くすると成
膜速度を高めることができる。本実施例の方法では、ス
パッタ法よりも低い１０-4Ｔｏｒｒのオーダーの圧力で
成膜可能であるため、平均自由工程が長く、成膜速度を
向上させることができる。また、図６に示すように、プ
ラズマの放電電流を上げると成膜速度を高めることがで
きる。このとき、抵抗率の大幅な悪化は見られない。
【００３５】以上、各成膜条件に従った実施例について
説明したが、本実施例のＺｎＯ膜の製造方法によれば、
抵抗率が低く、且つ成膜速度が速く、安価で透明電極等
の作製に適した実用性の高いものとなる。
説明したが、本実施例のＺｎＯ膜の製造方法によれば、
抵抗率が低く、且つ成膜速度が速く、安価で透明電極等
の作製に適した実用性の高いものとなる。
【００３６】また本発明は、太陽電池用の透明電極や、
各種ディスプレイ用の透明電極の作製に適用することが
できる。
各種ディスプレイ用の透明電極の作製に適用することが
できる。
【００３７】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、抵抗率
が低く、且つ成膜速度が速く、安価で実用性の高いＺｎ
Ｏの透明導電膜を作製することができる。
が低く、且つ成膜速度が速く、安価で実用性の高いＺｎ
Ｏの透明導電膜を作製することができる。
【図１】 本発明に係る製造方法により成膜させるため
の装置構成を示す図
の装置構成を示す図
【図２】 実施例のＧａ2 Ｏ3 含有量に対する電気特性
の変化を示す図
の変化を示す図
【図３】 実施例の基板温度に対する電気特性の変化を
示す図
示す図
【図４】 実施例の基板温度を変えたときのＸ線回折パ
ターンの変化を示す図
ターンの変化を示す図
【図５】 実施例の成膜圧力に対する成膜速度の変化を
示す図
示す図
【図６】 実施例の放電電流に対する成膜速度及び抵抗
率の変化を示す図
率の変化を示す図
【図７】 スパッタ装置の概略構成図
１ 真空チャンバー ２ ポンプ ３ 基板 ４ 陽極 ５ 陰極 ６ 直流電源 ７ 焼結体 ８ プラズマ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） // Ｈ０１Ｂ 5/14 Ｃ０４Ｂ 35/64 Ｚ (72)発明者 岡田 智 神奈川県秦野市平沢752−８ エクレール 平沢ＩＩＩ−203号室 (72)発明者 近藤 健一 東京都世田谷区千歳台２−33−１ (72)発明者 中村 奨 茨城県つくば市天久保４−５−11 ＴＯＳ 天久保105 Ｆターム(参考） 4K029 BA49 BB07 BC09 CA03 DB05 DD06 5G307 FA01 FB01 FC03 FC10 5G323 BA02 BB06
Claims (4)
- 【請求項１】 アーク放電を用いたイオンプレーティン
グ法によりＧａを添加したＺｎＯの透明導電膜を成膜さ
せるようにしたことを特徴とする透明導電膜の製造方
法。 - 【請求項２】 指数（１，０，３）の結晶面方向に配向
させるようにした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。 - 【請求項３】 ＺｎＯにＧａ2 Ｏ3 を略１〜３重量％混
入させた焼結体を用いて成膜させるようにしたことを特
徴とする請求項１または２記載の透明導電膜の製造方
法。 - 【請求項４】 焼結密度が略６０〜８０％の焼結体を用
いて成膜させるようにしたことを特徴とする請求項１な
いし３何れか記載の透明導電膜の製造方法。
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|---|---|---|---|
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| JP08398399A JP4170507B2 (ja) | 1999-03-26 | 1999-03-26 | 透明導電膜の製造方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000273617A true JP2000273617A (ja) | 2000-10-03 |
| JP4170507B2 JP4170507B2 (ja) | 2008-10-22 |
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ID=13817777
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP08398399A Expired - Fee Related JP4170507B2 (ja) | 1999-03-26 | 1999-03-26 | 透明導電膜の製造方法 |
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|---|---|
| JP (1) | JP4170507B2 (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002231054A (ja) * | 2001-02-01 | 2002-08-16 | Stanley Electric Co Ltd | 透明電極材料およびそれを用いた電子素子 |
| JP2006117462A (ja) * | 2004-10-20 | 2006-05-11 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | ＺｎＯ焼結体およびその製造方法 |
| JP2007056352A (ja) * | 2005-08-26 | 2007-03-08 | Hakusui Tech Co Ltd | 酸化亜鉛系導電膜製造用のイオンプレーティング用ターゲットとその製法、および酸化亜鉛系導電膜の製法 |
| JP2009197333A (ja) * | 2009-05-07 | 2009-09-03 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | 酸化亜鉛薄膜 |
| US7651640B2 (en) * | 2005-02-24 | 2010-01-26 | Sekisui Chemical Co., Ltd. | Gallium containing zinc oxide |
| JP2011149040A (ja) * | 2010-01-20 | 2011-08-04 | Mitsubishi Materials Corp | 蒸着材及び該蒸着材を用いて形成された蒸着膜 |
| JP2014095120A (ja) * | 2012-11-09 | 2014-05-22 | Ube Material Industries Ltd | ＺｎＯ蒸着材及びそれを用いた透明導電膜 |
-
1999
- 1999-03-26 JP JP08398399A patent/JP4170507B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
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| JP4170507B2 (ja) | 2008-10-22 |
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