JP3345638B2 - 透明導電性膜およびその製造方法 - Google Patents
透明導電性膜およびその製造方法Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、透明導電性膜およ
びその製造方法に関する。
びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】透明導電性膜は、コンピューター、携帯
電話などの情報端末の表示素子として使用される液晶を
駆動するための電極などに利用されている。その材料と
しては、インジウムスズ酸化物が最もよく利用されてい
る。しかしながら、より高速で微細な表示素子の実現の
ためには、より低抵抗の透明導電性膜を製造することが
求められている。
電話などの情報端末の表示素子として使用される液晶を
駆動するための電極などに利用されている。その材料と
しては、インジウムスズ酸化物が最もよく利用されてい
る。しかしながら、より高速で微細な表示素子の実現の
ためには、より低抵抗の透明導電性膜を製造することが
求められている。
【０００３】すなわち、透明導電性膜の最も低い抵抗率
としては、1×10-4Ωcmという値が報告されているが、
従来技術では、将来の表示素子に対し求められる5×10
-5Ωcmという低い抵抗値の膜を製造することは不可能で
あった。
としては、1×10-4Ωcmという値が報告されているが、
従来技術では、将来の表示素子に対し求められる5×10
-5Ωcmという低い抵抗値の膜を製造することは不可能で
あった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明
は、公知の透明導電性膜に比して、より低い抵抗率を示
す透明導電性膜を提供することを主な目的とする。
は、公知の透明導電性膜に比して、より低い抵抗率を示
す透明導電性膜を提供することを主な目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者は、上記のよう
な技術の現状に鑑み、鋭意研究を進めた結果、窒素を微
量に含有するインジウムスズ酸化物からなる膜が低い抵
抗率を示し、優れた透明導電性膜となることを見出し、
本発明を完成するに至った。
な技術の現状に鑑み、鋭意研究を進めた結果、窒素を微
量に含有するインジウムスズ酸化物からなる膜が低い抵
抗率を示し、優れた透明導電性膜となることを見出し、
本発明を完成するに至った。
【０００６】すなわち、本発明は、下記の透明導電性膜
およびその製造方法を提供するものである。 １．基体上に形成され、窒素を含有するインジウムスズ
酸化物からなる膜厚5nm〜100μmの透明導電性膜。 ２．窒素の含有率が、0.01〜10原子%である上記項１に
記載の透明導電性膜。 ３．窒素の含有率が、1〜5原子％である上記項２に記載
の透明導電性膜。 ４．真空中で励起状態とされている基体表面に気化した
インジウムスズ酸化物を蒸着させることを特徴とする透
明導電性膜の製造方法。 ５．基体表面の励起をイオンビームの照射により行う上
記項４に記載の透明導電性膜の製造方法。 ６．窒素を含有する酸素イオンビーム照射により基体表
面の励起を行う上記項５に記載の透明導電性膜の製造方
法。 ７．窒素の含有率が0.1〜30原子%である窒素含有酸素イ
オンビーム照射を行う上記項６に記載の透明導電性膜の
製造方法。 ８．クラスター中に含まれる窒素の含有率が0.1〜30原
子%である窒素含有酸素クラスターイオンビームの照射
を行う上記項５に記載の透明導電性膜の製造方法。 ９．インジウムスズ酸化物の蒸着を真空蒸着法，レーザ
ーアブレーション法、イオンプレーティング法、イオン
ビームデポジション法およびCVD法のいずれかにより行
う上記項４に記載の透明導電性膜の製造方法。 10．インジウムスズ酸化物の蒸着をインジウム酸化物と
スズ酸化物との燒結体を用いて行う上記項９に記載の透
明導電性膜の製造方法。 11．インジウムスズ酸化物の蒸着を金属インジウムと金
属スズとを用いて行う上記項９に記載の透明導電性膜の
製造方法。
およびその製造方法を提供するものである。 １．基体上に形成され、窒素を含有するインジウムスズ
酸化物からなる膜厚5nm〜100μmの透明導電性膜。 ２．窒素の含有率が、0.01〜10原子%である上記項１に
記載の透明導電性膜。 ３．窒素の含有率が、1〜5原子％である上記項２に記載
の透明導電性膜。 ４．真空中で励起状態とされている基体表面に気化した
インジウムスズ酸化物を蒸着させることを特徴とする透
明導電性膜の製造方法。 ５．基体表面の励起をイオンビームの照射により行う上
記項４に記載の透明導電性膜の製造方法。 ６．窒素を含有する酸素イオンビーム照射により基体表
面の励起を行う上記項５に記載の透明導電性膜の製造方
法。 ７．窒素の含有率が0.1〜30原子%である窒素含有酸素イ
オンビーム照射を行う上記項６に記載の透明導電性膜の
製造方法。 ８．クラスター中に含まれる窒素の含有率が0.1〜30原
子%である窒素含有酸素クラスターイオンビームの照射
を行う上記項５に記載の透明導電性膜の製造方法。 ９．インジウムスズ酸化物の蒸着を真空蒸着法，レーザ
ーアブレーション法、イオンプレーティング法、イオン
ビームデポジション法およびCVD法のいずれかにより行
う上記項４に記載の透明導電性膜の製造方法。 10．インジウムスズ酸化物の蒸着をインジウム酸化物と
スズ酸化物との燒結体を用いて行う上記項９に記載の透
明導電性膜の製造方法。 11．インジウムスズ酸化物の蒸着を金属インジウムと金
属スズとを用いて行う上記項９に記載の透明導電性膜の
製造方法。
【０００７】
【発明の実施の形態】本発明において、「基体表面を励
起状態とする」とは、照射面に流入するエネルギー密度
が0.1 mW/m2以上であるイオンビームを照射した後の基
体表面が、励起源の照射前に比して、より大きな熱運動
エネルギーを有する状態となるか、あるいはより大きな
内部エネルギーを有する状態となることを意味する。
起状態とする」とは、照射面に流入するエネルギー密度
が0.1 mW/m2以上であるイオンビームを照射した後の基
体表面が、励起源の照射前に比して、より大きな熱運動
エネルギーを有する状態となるか、あるいはより大きな
内部エネルギーを有する状態となることを意味する。
【０００８】本発明において、透明導電性膜を形成させ
るための基体の材料としては、特に限定されず、シリコ
ンウエーハー、ガラス、セラミックス、有機高分子など
が例示される。
るための基体の材料としては、特に限定されず、シリコ
ンウエーハー、ガラス、セラミックス、有機高分子など
が例示される。
【０００９】基体材料として使用するガラスとしては、
酸化物ガラスなどが挙げられ、より好ましくは、ケイ酸
ガラス、ホウケイ酸ガラス、アルカリガラスなどが例示
される。
酸化物ガラスなどが挙げられ、より好ましくは、ケイ酸
ガラス、ホウケイ酸ガラス、アルカリガラスなどが例示
される。
【００１０】セラミックスとしては、結晶質酸化物セラ
ミックスなどが挙げられ、より好ましくはアルミナ、マ
グネシアジルコニアなどが例示される。
ミックスなどが挙げられ、より好ましくはアルミナ、マ
グネシアジルコニアなどが例示される。
【００１１】有機高分子としては、ポリイミド、ポリエ
チレン、ポリビニルなどが挙げられ、より好ましくはポ
リメチルメタクリレート、ポリイミドなどが例示され
る。これらの基体材料の中でも、ホウケイ酸ガラスが特
に好ましい。
チレン、ポリビニルなどが挙げられ、より好ましくはポ
リメチルメタクリレート、ポリイミドなどが例示され
る。これらの基体材料の中でも、ホウケイ酸ガラスが特
に好ましい。
【００１２】基体上に形成される透明導電性膜は、窒素
を含むインジウムスズ酸化物からなっている。窒素の含
有量は、通常0.01〜10原子％程度であり、より好ましく
は1〜5原子％程度である。また、透明導電性膜の厚さ
は、通常5 nm〜100μm程度であり、より好ましくは10 n
m〜1μm程度である。膜厚が薄すぎる場合には、電極と
しての電気抵抗が大きくなり、実用に適さない。一方、
膜厚が厚すぎる場合には、光の吸収が大きくなり、透明
性が不十分となる。
を含むインジウムスズ酸化物からなっている。窒素の含
有量は、通常0.01〜10原子％程度であり、より好ましく
は1〜5原子％程度である。また、透明導電性膜の厚さ
は、通常5 nm〜100μm程度であり、より好ましくは10 n
m〜1μm程度である。膜厚が薄すぎる場合には、電極と
しての電気抵抗が大きくなり、実用に適さない。一方、
膜厚が厚すぎる場合には、光の吸収が大きくなり、透明
性が不十分となる。
【００１３】本発明による透明導電性膜は、以下のよう
にして製造される。
にして製造される。
【００１４】まず、膜を形成させるべき基体表面を励起
状態としておく。励起状態とするためには、基体表面に
対し、常法にしたがって、イオンビームを照射すればよ
い。照射条件は、基体の種類、所望の膜厚などを考慮し
て、適宜選択することができる。
状態としておく。励起状態とするためには、基体表面に
対し、常法にしたがって、イオンビームを照射すればよ
い。照射条件は、基体の種類、所望の膜厚などを考慮し
て、適宜選択することができる。
【００１５】基体表面の励起を行う場合には、例えばヘ
リウム、ネオン、アルゴン、クリプトンなどの不活性ガ
ス、或いは炭素、窒素、酸素、窒素酸化物などのイオン
の少なくとも一種を用いることができる。ビームを形成
するイオンとして酸素イオン、窒素イオンあるいは窒素
酸化物イオンを用いない場合には、反応場の雰囲気とし
て、酸素または窒素もしくは窒素酸化物を基体表面に供
給することが好ましい。また、イオンビームに含まれる
イオンは、単原子イオンではなく、多原子イオン或いは
クラスターイオンであることがより好ましい。イオンビ
ームの加速電圧は、特に限定されるものではないが、通
常10 eV程度以上であればよい。
リウム、ネオン、アルゴン、クリプトンなどの不活性ガ
ス、或いは炭素、窒素、酸素、窒素酸化物などのイオン
の少なくとも一種を用いることができる。ビームを形成
するイオンとして酸素イオン、窒素イオンあるいは窒素
酸化物イオンを用いない場合には、反応場の雰囲気とし
て、酸素または窒素もしくは窒素酸化物を基体表面に供
給することが好ましい。また、イオンビームに含まれる
イオンは、単原子イオンではなく、多原子イオン或いは
クラスターイオンであることがより好ましい。イオンビ
ームの加速電圧は、特に限定されるものではないが、通
常10 eV程度以上であればよい。
【００１６】次いで、上記のようにして表面を励起状態
とされた基体上に、気化させたインジウムおよびスズを
蒸着させ、透明導電性膜を形成させる。蒸着操作は、励
起操作を行いつつ、実施することもできる。
とされた基体上に、気化させたインジウムおよびスズを
蒸着させ、透明導電性膜を形成させる。蒸着操作は、励
起操作を行いつつ、実施することもできる。
【００１７】インジウムおよびスズの蒸着方法として
は、例えば、抵抗加熱法、電子ビーム法、レーザーアブ
レーション法、イオンプレーティング法、イオンビーム
デポジション法、CVD法などの公知の膜形成方法が適用
できる。本発明においては膜形成時に真空中に酸素、窒
素、窒素酸化物などを導入することにより、膜形成を促
進することができる。
は、例えば、抵抗加熱法、電子ビーム法、レーザーアブ
レーション法、イオンプレーティング法、イオンビーム
デポジション法、CVD法などの公知の膜形成方法が適用
できる。本発明においては膜形成時に真空中に酸素、窒
素、窒素酸化物などを導入することにより、膜形成を促
進することができる。
【００１８】本発明におけるインジウムスズ酸化物への
窒素の導入は、基体表面の励起段階および蒸着段階の少
なくとも一方の段階において、窒素を存在させることに
より、行えばよい。
窒素の導入は、基体表面の励起段階および蒸着段階の少
なくとも一方の段階において、窒素を存在させることに
より、行えばよい。
【００１９】
【発明の効果】本発明によれば、5×10-5Ωcm以下とい
う低い抵抗率の透明導電性膜を得ることができる。
う低い抵抗率の透明導電性膜を得ることができる。
【００２０】この様な透明導電性膜は、例えば、表示素
子として汎用されている液晶を駆動するための電極とし
て極めて有用である。
子として汎用されている液晶を駆動するための電極とし
て極めて有用である。
【００２１】
【実施例】以下に実施例および比較例を示し、本発明の
特徴とするところをより一層明確にする。
特徴とするところをより一層明確にする。
【００２２】実施例１ 真空中において、溶融石英からなる基体に対し、イオン
ビーム加速電圧7kV、イオンビーム電流密度170mA/cm2の
条件で、10%窒素含有酸素クラスターイオンビームを照
射した。このイオンビーム照射を行いつつ、温度100℃
の基体表面に電子ビーム法により、インジウムスズ酸化
物を蒸着した。蒸着雰囲気は10％窒素+90％酸素、雰囲
気圧力は1×10-5torr、蒸着速度は0.1nm/s、蒸着時間は
1000秒であり、得られた蒸着膜厚は100nm、蒸着膜中の
窒素含有量は5原子％であった。
ビーム加速電圧7kV、イオンビーム電流密度170mA/cm2の
条件で、10%窒素含有酸素クラスターイオンビームを照
射した。このイオンビーム照射を行いつつ、温度100℃
の基体表面に電子ビーム法により、インジウムスズ酸化
物を蒸着した。蒸着雰囲気は10％窒素+90％酸素、雰囲
気圧力は1×10-5torr、蒸着速度は0.1nm/s、蒸着時間は
1000秒であり、得られた蒸着膜厚は100nm、蒸着膜中の
窒素含有量は5原子％であった。
【００２３】得られた窒素含有インジウムスズ酸化物膜
の電気伝導率は5×10-5Ωcmであり、550nmの波長の光に
対する透過率は95%であった。この膜は、透明導電性に
優れていることが明らかである。
の電気伝導率は5×10-5Ωcmであり、550nmの波長の光に
対する透過率は95%であった。この膜は、透明導電性に
優れていることが明らかである。
【００２４】比較例１ 真空中において、溶融石英からなる基体に対し、電子ビ
ーム法により、インジウムスズ酸化物を蒸着した。蒸着
速度は0.1nm/s、蒸着時間は1000秒、蒸着膜厚は100nmで
あった。このとき基板温度は100℃であった。このとき
の雰囲気は、1×10-5torrであり、窒素が10%、酸素が90%
であった。
ーム法により、インジウムスズ酸化物を蒸着した。蒸着
速度は0.1nm/s、蒸着時間は1000秒、蒸着膜厚は100nmで
あった。このとき基板温度は100℃であった。このとき
の雰囲気は、1×10-5torrであり、窒素が10%、酸素が90%
であった。
【００２５】得られた窒素含有インジウムスズ酸化物の
電気伝導率は5×10-2Ωcmであり、550nmの波長の光に対
する透過率は25%であった。抵抗率が高く、かつ透過率
の低いこの膜は、透明導電性膜としては利用できないこ
とが明らかである。
電気伝導率は5×10-2Ωcmであり、550nmの波長の光に対
する透過率は25%であった。抵抗率が高く、かつ透過率
の低いこの膜は、透明導電性膜としては利用できないこ
とが明らかである。
【００２６】実施例２ 真空中において、酸化アルミニウム単結晶からなる基体
に対し、ECRイオン源から取り出したイオンビームを照
射した。イオン加速電圧は3kV、イオンビーム電流密度
は0.1mA/cm2とした。ECRイオン源には、酸素95％+窒素5
%の混合ガスを供給した。
に対し、ECRイオン源から取り出したイオンビームを照
射した。イオン加速電圧は3kV、イオンビーム電流密度
は0.1mA/cm2とした。ECRイオン源には、酸素95％+窒素5
%の混合ガスを供給した。
【００２７】このイオンビーム照射を行いつつ、温度15
0℃の基体表面に電子ビーム加熱法により、インジウム
とスズを蒸着した。蒸着速度は1nm/s、蒸着時間は500
秒、蒸着膜厚は500nm、蒸着膜中の窒素含有量は3原子％
であった。蒸着操作時には同時にエキシマレーザーを50
mJ、100Hzで照射した。
0℃の基体表面に電子ビーム加熱法により、インジウム
とスズを蒸着した。蒸着速度は1nm/s、蒸着時間は500
秒、蒸着膜厚は500nm、蒸着膜中の窒素含有量は3原子％
であった。蒸着操作時には同時にエキシマレーザーを50
mJ、100Hzで照射した。
【００２８】得られた窒素含有インジウムスズ酸化物の
電気伝導率は、5×10-5Ωcmであり、550nmの波長の光に
対する透過率は93%であった。この膜は、透明導電性に
優れていることが明らかである。
電気伝導率は、5×10-5Ωcmであり、550nmの波長の光に
対する透過率は93%であった。この膜は、透明導電性に
優れていることが明らかである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｌ 21/285 ３０１ Ｇ０２Ｂ 1/10 Ｚ (72)発明者 松尾 二郎 京都府京都市左京区吉田本町 京都大学 工学部内 (72)発明者 山田 公 京都府京都市左京区吉田本町 京都大学 工学部内 (56)参考文献 特開 平６−41723（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−110716（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−133009（ＪＰ，Ａ) 特開 平11−229120（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−246361（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−128197（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01B 5/14
Claims (12)
- 【請求項１】基体上に形成され、窒素を含有するインジ
ウムスズ酸化物からなり、抵抗率が5×10 -5 Ωcm以下で
あり、膜厚が5nm〜100μmである透明導電性膜。 - 【請求項２】窒素の含有率が、0.01〜10原子％である請
求項１に記載の透明導電性膜。 - 【請求項３】窒素の含有率が、1〜5原子％である請求項
１に記載の透明導電性膜。 - 【請求項４】窒素含有酸素クラスターイオンビームを基
体に照射することによって基体表面を励起し、真空中で
励起状態とされている基体表面に気化したインジウムス
ズ酸化物を蒸着させることにより、窒素を含有するイン
ジウムスズ酸化物からなる透明導電性膜を製造する方
法。 - 【請求項５】 クラスター中に含まれる窒素の含有率が0.
1〜30原子%である窒素含有酸素クラスターイオンビーム
の照射を行う請求項４に記載の透明導電性膜の製造方
法。 - 【請求項６】 インジウムスズ酸化物の蒸着を真空蒸着
法，レーザーアブレーション法、イオンプレーティング
法、イオンビームデポジション法およびCVD法のいずれ
かにより行う請求項４に記載の透明導電性膜の製造方
法。 - 【請求項７】 インジウムスズ酸化物の蒸着をインジウム
酸化物とスズ酸化物との燒結体を用いて行う請求項６に
記載の透明導電性膜の製造方法。 - 【請求項８】 インジウムスズ酸化物の蒸着を金属インジ
ウムと金属スズとを用いて行う請求項６に記載の透明導
電性膜の製造方法。 - 【請求項９】イオンビームの加速電圧が、10eV以上であ
る請求項４〜８のいずれかに記載の透明導電性膜の製造
方法。 - 【請求項１０】請求項４〜９のいずれかに記載の方法に
より得ることができ、抵抗率が5×10 -5 Ωcm以下であ
り、膜厚が5nm〜100μmであり、窒素を含有するインジ
ウムスズ酸化物からなる透明導電性膜。 - 【請求項１１】窒素の含有率が、0.01〜10原子％である
請求項１０に記載の透明導電性膜。 - 【請求項１２】窒素の含有率が、1〜5原子％である請求
項１０に記載の透明導電性膜。
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