JP2003247072A - スズドープ酸化インジウム膜の高比抵抗化方法 - Google Patents

スズドープ酸化インジウム膜の高比抵抗化方法

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JP2003247072A
JP2003247072A JP2003042553A JP2003042553A JP2003247072A JP 2003247072 A JP2003247072 A JP 2003247072A JP 2003042553 A JP2003042553 A JP 2003042553A JP 2003042553 A JP2003042553 A JP 2003042553A JP 2003247072 A JP2003247072 A JP 2003247072A
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ito
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Kiyoshi Kawamura
潔 河村
Takeshi Ishii
丈司 石井
Shigeo Yamada
茂男 山田
Kazumasa Takizawa
一誠 滝沢
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Nippon Soda Co Ltd
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Nippon Soda Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】200〜3000Ω/□の比較的高抵抗で、均
一性に優れたスズドープ酸化インジウム膜を得る成膜方
法を提供する。 【構成】成膜に際し、第三成分を、Inに対して0.0
5〜20原子%添加し、パイロゾル法により成膜してな
るスズドープ酸化インジウム膜の成膜方法。 【効果】該方法により、高抵抗、かつ、均一性に優れた
ITO膜をより効率的に成膜することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、スズドープ酸化インジ
ウム膜(以下、ITOと称す)の成膜方法に関するもの
であり、特にタッチパネルの透明電極として用いられる
ITO膜の高抵抗で均一性に優れた成膜方法に関する。
【0002】
【従来の技術】ITO膜は透明導電膜であり、ガラス基
板上に成膜したITOガラスは、例えば液晶ディスプレ
イ、エレクトロルミネッセンスディスプレイ、面発熱
体、タッチパネルの電極等に広く使用されている。この
様に広い分野で使用されると、使用目的によってITO
膜の抵抗値は種々のものが要求される。すなわちフラッ
トパネルディスプレイ用のITO膜では低抵抗のものが
要求されるが、タッチパネル用のITO膜では逆に高抵
抗の膜が要求される。従来、抵抗値をコントロールする
方法の中で最も普通に行われる方法は膜厚を変えること
であった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】前記のように膜厚を変
化させて抵抗値をコントロールすると、当然可視光透過
率が変化する。 シート抵抗=比抵抗/膜厚 高抵抗ITOを得ようとする場合は膜厚を薄くする必要
があるが、通常の製法で成膜すると200〜3000Ω
/□のシート抵抗の膜を得るためには20Å〜100Å
の膜厚にする必要があるが、この場合は膜厚を均一にコ
ントロールするのは難しく、面内の抵抗値の均一性は悪
くなる傾向にある。また、可視光透過率を所定の値にし
ようとすると、膜厚が決定され、その膜厚で所定の抵抗
値の膜とするためには比抵抗をコントロールする必要が
あった。
【0004】ITO膜が導電性を発現するメカニズム
は、酸化インジウム結晶中の微量の酸素欠陥と、In−
O結晶格子にSnが置換して生じる電子がキャリアとな
り、それが、電界中で移動することによる。従って、比
抵抗(ρ)はキャリア密度(n)と移動度(μ)によっ
て決定され、次式が成り立つ。 ρ=6.24×1018/(n×μ) ・・・(1) ここで ρ:Ωcm,n:cm-3,μ:cm2/V・s
ec である。ITO膜の場合、通常300Å以上の膜
厚では100Ω/□以下のシート抵抗の膜となり、キャ
リア密度として1020〜1021、移動度として20〜5
0、比抵抗は1×10-4〜3×10-4の値をとる。先に
述べたタッチパネル用のITO膜の抵抗値は200〜3
000Ω/□程度のものが要求され、この場合膜厚を考
慮すると、均一性の良好な膜を得るためには比抵抗値は
5×10-4以上が必要とされるが、この範囲での比抵抗
のコントロールは難しかった。
【0005】本発明は、前述の実状からみてなされたも
ので、シート抵抗値が200〜3000Ω/□であっ
て、かつ、均一性に優れたITO膜を成膜する方法を提
供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者らはITO膜を
高比抵抗化する方法について鋭意検討した結果、ITO
膜の成膜に際し、第三成分を添加して、パイロゾル法に
より成膜することにより高抵抗な均一性に優れたITO
膜が得られることを見出し、本発明を完成するに至っ
た。
【0007】以下、本発明を詳細に説明する。比抵抗を
コントロールする方法としては次の二通りが知られてい
る。すなわち、一つは(1)式のキャリア密度をコント
ロールする方法と、もう一つは移動度をコントロールす
る方法である。キャリア密度をコントロールする方法と
しては酸素欠陥量を変化させる方法と、スズドープ量を
変化する方法がある。酸素欠陥量は、雰囲気、温度によ
って変化し、次式に示すように可逆的な反応が起こる。 In23-X+X/2O2→In23 ・・・(2) In23−X/2O2→In23-X ・・・(3) この反応は高温で酸素を含む雰囲気では酸素欠陥量
(X)が減少し、キャリア密度が減少するために高抵抗
化するが(2)、逆に高温、還元雰囲気かではIn23
中の酸素が引き抜かれ、酸素欠陥(X)を生じ(3)、
キャリア密度の増加により、低抵抗化する。SnをIn
23にドープすると、Inに置換したSn一個から一つ
のキャリア(e-)が生成するので、Snドープ量を変
えることでキャリア密度をコントロールすることが可能
である。通常、Inに対して3%位まではドープ量が増
えるにつれ、nも増加するが、それ以上増やしてもほぼ
一定の値となる。
【0008】移動度(μ)はキャリア(電子または正
孔)の動き易さに対応しており、主としてITO結晶性
に依存する量である。すなわち、結晶性が良好であっ
て、不純物が少なければキャリアの移動度は高い値とな
るが、結晶性が悪く、結晶欠陥、転移、結晶粒界が多い
とキャリアがトラップされてしまうために低い値とな
る。また、不純物はキャリアの移動を阻害する大きな要
因であり、通常微量のドープで移動度に大きな影響を与
える。
【0009】以上の観点より、本発明者らは、200〜
3000Ω/□の均一性の良好なITO膜を得る方法と
して、Sn以外の不純物を添加する方法、すなわち、第
三成分を添加して、パイロゾル法により成膜する方法を
見出した。
【0010】ITO膜の成膜方法としては、スパッター
法、電子ビーム蒸着法、イオンプレーティング法等が一
般的に知られている。スパッター法、電子ビーム蒸着
法、イオンプレーティング法においては、金属インジウ
ムと金属スズの混合物あるいは酸化インジウム粉末と酸
化スズ粉末を燒結させたものをスパッター法のターッゲ
ト、電子ビーム蒸着法、イオンプレーティング法の蒸着
物質として用いることが一般的である。
【0011】また、CVD法においては、酸化インジウ
ム膜の成膜に使用されるインジウム化合物としては、熱
分解して酸化インジウムになるものであれば特に制約さ
れない。例えば、インジウムトリスアセチルアセトナー
ト(In(CH3COCHCOCH33),インジウム
トリスジベンゾイルメタネート(In(C65COCH
COC653),三塩化インジウム(InCl3),硝
酸インジウム(In(NO33),インジウムトリイソ
プロポキシド(In(OPri3)等を例示することが
できる。この中で、特に、インジウムトリスアセチルア
セトナート(In(CH3COCHCOCH33)が好
ましく使用される。
【0012】ドープされるスズ化合物は、熱分解してS
nO2になる原料として使用されるものであればよく、
溶媒に対する溶解性等を考慮して選定される。用いられ
るスズ化合物としては、例えば、塩化第2スズ(SnC
4),ジメチルスズジクロライド((CH32SnC
2),ジブチルスズジクロライド((C492SnC
2),テトラブチルスズ((C494Sn),スタニ
アスオクトエート(Sn(OCOC7152),ジブチ
ルスズマレエート((C492Sn(OCOCH=C
HCOO),ジブチルスズジアセテート((C492
Sn(OCOCH32),ジブチルスズビスアセチルア
セトナート((C492Sn(CH3COCHCOCH
32)等を例示することができる。
【0013】本発明において第三成分としては、周期律
表の2〜16族よりなる群から選ばれた少なくとも一種
類の元素の単体又はそれらの化合物が挙げられ、以下の
元素を例示することができる。2族元素としては、M
g,Ca,Sr,Ba等を、3族元素としては、Sc,
Y,更には、La,Ce,Nd,Sm,Gd等のランタ
ノイド元素を、4族元素としては、Ti,Zr,Hf等
を、5族元素としては、V,Nb,Taを,6族元素と
しては、Cr,Mo,Wを,7族元素としては、Mn等
を,8族元素としては、Fe等を、9族元素としては、
Co等を、10族元素としては、Ni,Pd,Pt等
を、11族元素としては、Cu,Ag等を、12族元素
としては、Zn,Cd等を、13族元素としては、A
l,Ga等を、14族元素としては、Si,Ge,Pb
等を、15族元素としては、P,As,Sb等を、16
族元素としては、Se,Te等である。
【0014】これらの元素の添加方法としてのパイロゾ
ル法では、原料中に気化しやすい化合物を添加する方法
等が挙げられる。
【0015】得られる膜の透明性、化学のエッチングの
し易さ等によって成膜方法によって成膜の条件は異なる
が、一般的にはLCD用の低抵抗ITO膜を成膜する条
件で成膜することが可能である。
【0016】これらの元素の添加割合は0.05〜20
原子%であり、添加元素によって抵抗増加割合は異なる
ので目的とする抵抗値にあった元素及び添加量を適宜選
択する必要がある。
【0017】
【実施例】以下、実施例により本発明を更に具体的に説
明する。ただし、本発明はこれらに何ら限定されるもの
ではない。 (実施例1)超音波霧化による常圧CVD法(パイロゾ
ル成膜法)によりITO膜を成膜するに際し、インジウ
ム原料としてInCl3のメチルアルコール溶液を用い
た。濃度は0.25mol/lで、ドープ用Snとして
SnCl4をInに対して5wt%添加し、更にZr
(C49O)4のブチルアルコール溶液をZr/In=
3.5wt%添加した溶液を調製した。基板には厚さ1
mmで10cm角のソーダライムガラス上に800Åの
SiO2膜がコートされたものを用いた。パイロゾル成
膜装置に基板をセットし450℃に加熱し、超音波によ
り2.2ml/min霧化させ基板に導入し、2分間成
膜した。得られたITO膜は、膜中のSnが4.6wt
%,Zrが3.1wt%であり膜厚240Å、シート抵
抗390Ω/□、比抵抗9.3×10-4Ωcmであっ
た。シート抵抗の均一性は±30Ω/□以内であった。
【0018】(実施例2)実施例1においてZr化合物
の代わりに、Pb(CH3COO)2のCH3OH溶液を
用い,Pb/In=3.0wt%添加した溶液を調製し
て成膜を行った。得られたITO膜は、膜中のSnが
4.6wt%,Pbが3.3wt%であり膜厚220
Å、シート抵抗490Ω/□、比抵抗1.1×10-3Ω
cmであった。シート抵抗の均一性は±40Ω/□以内
であった。
【0019】(比較例1)実施例1において、Zr化合
物を添加せずに実施例1と同じ条件下でパイロゾル成膜
を行った。得られたITO膜は、膜中Sn=4.4wt
%、膜厚230Å、シート抵抗125Ω/□、比抵抗
2.9×10-4Ωcmであった。シート抵抗の均一性は
±20Ω/□以内であった。
【0020】
【発明の効果】本発明によれば、スズドープ酸化インジ
ウム膜の成膜に際し、第三成分として膜中に周期律表の
2〜16族よりなる群からから選ばれた少なくとも一種
類の元素の単体またはそれらの化合物を添加し、パイロ
ゾル法により成膜することで、比較的容易に200Ω〜
3000Ω/□のシート抵抗のITO膜を得ることがで
きる。また、通常の方法で得られるITO膜の比抵抗は
3×10-4Ωcm以下であり、200Ω〜3000Ω/
□の抵抗の膜を得るためには、極端に膜厚を薄くせねば
ならず、このため均一性の悪い膜しか得られなかった
が、本発明の成膜方法により、簡単に均一性の良好な高
抵抗の膜を得ることが可能である。
───────────────────────────────────────────────────── 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) G02F 1/1343 G02B 1/10 Z (72)発明者 山田 茂男 千葉県市原市五井南海岸12−54 日本曹達 株式会社機能製品研究所内 (72)発明者 滝沢 一誠 千葉県市原市五井南海岸12−54 日本曹達 株式会社機能製品研究所内 Fターム(参考) 2H092 GA62 MA07 MA27 NA25 2K009 CC03 DD02 EE03 4G048 AA03 AB01 AC08 AD02 AE06 AE08 4K030 AA03 AA11 AA20 BA42 BA45 CA06 EA03 FA10 JA06 LA18

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】スズドープ酸化インジウム膜の成膜に際
    し、第三成分を添加して、パイロゾル法により成膜する
    ことを特長とするスズドープ酸化インジウム膜の成膜方
    法。
  2. 【請求項2】第三成分元素の添加量が、インジウムに対
    して、0.05〜20原子%である請求項1記載のスズ
    ドープ酸化インジウム膜の成膜方法。
JP2003042553A 2003-02-20 2003-02-20 スズドープ酸化インジウム膜の高比抵抗化方法 Pending JP2003247072A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010013345A (ja) * 2008-06-30 2010-01-21 Schott Ag 熱放射反射配列構造体、同製造方法、及び同利用方法

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