JP5296084B2 - 透明導電膜製造用の酸化物焼結体 - Google Patents
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Description
この様にITO膜の一部に結晶化した部分が生じると、その部分はエッチング速度が、非晶質の部分より、約2桁程小さいため、その後のエッチングの際に、いわゆる、エッチング残渣として残ってしまい、配線ショート等の問題を引き起こしてしまう。
しかし、水添加でのスパッタによって非晶質の膜を得ようとする方法には、数々の問題点がある。まず、スパッタ膜にパーティクルが発生してしまう場合が多い。パーティクルはスパッタ膜の平坦性や結晶性に悪影響を及ぼす。また、水を添加しなければパーティクルは発生しないことから、パーティクル発生の問題は水添加が原因である。
しかし、一方で、確実に非晶質のスパッタ膜を得るために、添加する水分濃度を高くしてしまうと、その後のアニールで膜が結晶化する際の結晶化温度が非常に高くなり、得られる膜の抵抗率が、非常に高くなってしまうという問題が生じてしまう。
つまり、スパッタ膜全部を非晶質とするために、水添加でのスパッタによると、常に、チャンバー内の水濃度を把握、制御する必要があるが、それは非常に困難であるとともに、大変な手間と労力を要してしまうのである。
従って、結晶化させて、エッチング速度を桁違いに小さくすることによるプロセス上の利点を得ることができず、スパッタ膜の抵抗率が約0.5mΩcmと、結晶化したITO膜より高い値である。さらに、当該膜は可視光平均透過率が約85%程度でありITO膜より劣っている。
ただし、特許文献1に記載の発明には、非晶質膜を得ることに終始しており、得られた非晶質膜を結晶化することについては考慮されていない。
しかしながら、当該文献には非晶質膜を作製後に結晶化する点が記載されているものの、具体的にはタングステンを添加した例しか開示されておらず、他の元素が単独で添加された例はない。そのため、ゲルマニウム等の他の元素がタングステンと同様の効果があるかは不明である。また、実施例では、結晶化させるための熱処理温度が300℃から450℃と高温度である。
しかしながら、その場合は、本発明の第2の特徴である、成膜後に低温アニールで膜が結晶化し、結晶化後の膜の抵抗率が低いという特徴を発揮させることができない。なぜなら、添加元素濃度を高くしてしまうと、結晶化温度が上昇するとともに、結晶化後の膜抵抗率も高くなってしまうからである。
つまり、本発明の技術的貢献は、成膜時のスパッタ膜の非晶質化に加え、その後の低温アニールによる膜の結晶化及び低抵抗率化の両方を実現できる点にある。
第一添加元素としてのスズは酸化インジウムに添加されると、n型ドナーとして働き、抵抗率を低下させる効果があり、市販のITOターゲットなどは、通常、スズ濃度Snがインジウムとスズとの合計量に対して約10原子%である。スズ濃度が低すぎると、電子供給量が少なくなり、また、逆に多すぎると電子散乱不純物となって、どちらの場合も、スパッタによって得られる膜の抵抗率が高くなってしまう。従って、ITOとして適切なスズの濃度範囲は、インジウムとスズとの合計量に対して2〜15原子%であり、好ましくは8〜12原子%である。
以下に本発明に係る酸化物焼結体の好適な製造方法について説明する。
本発明の酸化物焼結体を製造するためには、まず、原料である酸化インジウム粉末、酸化スズ粉末、第二添加元素の酸化物粉末及び必要に応じて第三添加元素の酸化物粉末を、所定の割合で秤量し、混合する。混合が不充分であると、製造したターゲットに第二添加元素や第三添加元素の偏析により高抵抗率領域と低抵抗率領域が存在して、スパッタ成膜時に高抵抗率領域での帯電によるアーキング等の異常放電が起き易くなってしまう。原料として酸化物の形態以外のものを使用しても良いが、取り扱いの観点からは酸化物が好ましい。
昇温速度が4℃/分より小さいと、所定温度になるまでに不必要に時間を要してしまい、昇温速度が6℃/分より大きいと、炉内の温度分布が均一に上昇せずに、むらが生じてしまう。この様にして得られた焼結体の密度は、相対密度で98〜100%、例えば約99.9%、バルク抵抗は0.1〜3.0mΩcm、例えば約0.13mΩcm程度となる。
以下にスパッタリングターゲットの製造方法について説明する。
上記の様な製造条件によって得られた酸化物焼結体の外周の円筒研削、面側の平面研削をすることによって厚さ4〜6mm程度、直径はスパッタ装置に対応したサイズに加工し、銅製のバッキングプレートに、インジウム系合金などをボンディングメタルとして、貼り合わせることでスパッタリングターゲットとすることができる。
本発明の透明導電膜は、本発明のスパッタリングターゲットを用いて、アルゴンガス圧を0.4〜0.8Pa、ターゲットと基板間隔を50〜110mm、ガラスなどを基板として無加熱で、スパッタパワーを、例えば、ターゲットサイズが8インチの場合は、200〜900Wでスパッタ成膜することで得ることができる。スパッタ方式は直流マグネトロンスパッタとするのが好ましい。
以下に膜の特性評価方法について説明する。
上記の様にして得られた透明導電膜の結晶性の判定は、膜のX線回折測定(XRD測定)で結晶性の膜が示すようなピークの有無、シュウ酸による膜のエッチングで結晶性の膜が示すようなエッチング残渣が生じるかどうかから確認することができる。つまり、X線回折測定でITO結晶に起因する特有のピークがなく、エッチング残渣がない場合にその膜はアモルファスであると判定できる。
また、膜の抵抗率はホール測定によって求めることができる。
以下に膜のアニール方法について説明する。
上記の様にして得られた非晶質膜を結晶化させるためには、例えば、窒素雰囲気下で、添加元素によって若干異なるが160〜250℃の非晶質膜の結晶化温度よりも高い温度で30〜60分間アニールをすることで得ることができる。好ましい非晶質膜では200℃以下で結晶化できる。膜が結晶化したことは、XRD測定でのピーク強度が極めて強くなることやシュウ酸による膜のエッチングで、エッチング速度が非晶質の膜より約2桁小さくなることからも確認できる。
原料である酸化インジウム(In2O3)粉末、酸化スズ(SnO2)粉末および酸化ゲルマニウム(GeO2)粉末を、原子数比でIn:Sn:Ge=89.91:9.99:0.1となるように秤量し、大気雰囲気中でスーパーミキサーにより、毎分3000回転、3分の混合を行った。
次に、混合粉に水を加えて、固形分50%のスラリーとして、直径1mmのジルコニアビーズで2時間の微粉砕を行い、混合粉の平均粒径(D50)を0.6μm以下とした。その後、PVA(ポリビニルアルコール)をスラリー1kgあたり125ccの割合で混合して、造粒機入口温度220℃、出口温度120℃、ディスク回転数9000rpmの条件で造粒した。
上記条件で得られた酸化物焼結体の外周の円筒研削、面側の平面研削をして、厚さ5mm程度、直径8インチとし、銅製のバッキングプレートに、インジウムをボンディングメタルとして、貼り合わせることでスパッタリングターゲットとした。
また、膜をシュウ酸:純水=5:95の重量比率で混合した液をエッチャントとして、エッチングを行ったが、エッチング残渣は認められなかった。
当該膜の結晶化温度は170℃、結晶化後の膜抵抗率は0.25mΩcmであった。これらの結果を表1に示す。また、波長550nmでの透過率は90%であった。
参考例1の焼結体組成を、各々表1の様に変化させて、その他の条件は、参考例1と同じ条件で行ったものが、参考例2〜10、実施例11〜15、参考例16〜30である。これら全ての場合について、成膜後の膜は非晶質で透明であり、エッチング残渣はなく、結晶化後は膜抵抗率が、非晶質時の膜抵抗率と比較して急低下した。
また、結晶化後の膜の抵抗率もゲルマニウム、ニッケル、マンガン、アルミニウムの各ドーパント濃度の増加に伴って、次第に高くなっていくが、最大でも0.41mΩcmであり、比較例で後述する酸化インジウムに亜鉛を添加した膜の抵抗率が、0.45mΩcmであることと比較しても、より小さな値のままであった。
つまり、ゲルマニウム、ニッケル、マンガン、アルミニウムの各ドーパントを適切濃度添加することで、成膜後は非晶質で、エッチング残渣が無く、結晶化温度が低く、結晶化後は膜抵抗率が急低下して、良好な導電性を示すことが分かった。
参考例1の焼結体組成を、各々表2の様に変化させて、その他の条件は、参考例1と同じ条件で行ったものが、実施例31〜55である。参考例1〜10、実施例11〜15、参考例16〜30は単独ドーパントであったものが、実施例31〜55では複数ドーパントとしたものである。Ni供給源は酸化ニッケル(NiO)、Mn供給源は酸化マンガン(Mn2O3)、Al供給源は酸化アルミニウム(Al2O3)、マグネシウム供給源は酸化マグネシウム(MgO)、Ca供給源は酸化カルシウム(CaO)を原料としてそれぞれ使用した。
以上の結果から、これらの実施例では、成膜後の膜の結晶性はいずれも非晶質であり、結晶化温度は、ゲルマニウム、ニッケル、マンガン、アルミニウムの各種ドーパントの合計濃度の増加に伴って、次第に高温になっていくが、結晶化温度の最大値は240℃であり、高温とする必要はなかった。
また、結晶化後の膜の抵抗率もゲルマニウム、ニッケル、マンガン、アルミニウムの各種ドーパントの合計濃度の増加に伴って、次第に高くなっていくが、最大でも0.44mΩcmであり、比較例で後述する酸化インジウムに亜鉛を添加した膜の抵抗率である0.45mΩcmより小さな値のままであった。
つまり、ゲルマニウム、ニッケル、マンガン、アルミニウムの各ドーパントの合計濃度を適切濃度添加することで、成膜後は非晶質で、エッチング残渣が無く、結晶化温度が低く、結晶化後は膜抵抗率が急低下して、良好な導電性を示すことが分かった。
また、マグネシウム及びカルシウムは、ゲルマニウム等と同様に非晶質化等の効果を有する。
実施例1の焼結体組成を、各々表3の様に変化させて、その他の条件は、実施例1と同じ条件で行ったものが、比較例1〜17である。
比較例1と比較例2では、スズ濃度が適切濃度より低いために、結晶化温度が低すぎて、成膜後の膜の一部が結晶質となってしまい、エッチング残渣が発生してしまった。また、結晶化後の膜の抵抗率が高く、酸化インジウムに亜鉛を添加した膜の抵抗率である0.45mΩcmより高くなってしまった。
Claims (7)
- 酸化インジウムを主成分とし、第一添加元素としてスズを含み、第二添加元素としてマンガンを含み、第一添加元素であるスズの含有量がインジウムとスズとの合計量に対して2〜15原子%であり、第二添加元素の含有量の合計がインジウムとスズと第二添加元素との合計量に対して、0.1〜2原子%であることを特徴とする酸化物焼結体。
- 酸化インジウムを主成分とし、第一添加元素としてスズを含み、第二添加元素としてゲルマニウム、ニッケル、マンガン、およびアルミニウムから選択される1種以上を含み、第三添加元素としてマグネシウム、およびカルシウムから選択される1種以上を含み、添加元素として亜鉛を含まず、第一添加元素であるスズの含有量がインジウムとスズとの合計量に対して2〜15原子%であり、第二添加元素と第三元素の含有量の合計が、インジウムとスズと第二添加元素と第三添加元素との合計量に対して、0.1〜2原子%であることを特徴とする酸化物焼結体。
- 請求項1又は2に記載の酸化物焼結体をスパッタリングターゲットとして用い、および基板を無加熱でスパッタすることを特徴とする非晶質膜の製造方法。
- 請求項1又は2に記載の酸化物焼結体と同じ組成を有する非晶質膜。
- 請求項4に記載の非晶質膜を160〜250℃の温度でアニールすることによって、非晶質膜を結晶化させることを特徴とする結晶質膜の製造方法。
- 請求項1又は2に記載の酸化物焼結体と同じ組成を有する結晶質膜。
- 抵抗率が4.5×10-4Ωcm未満であることを特徴とする請求項6に記載の結晶質膜。
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---|---|---|---|---|
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JP5689250B2 (ja) * | 2010-05-27 | 2015-03-25 | 出光興産株式会社 | 酸化物焼結体、それからなるターゲット及び酸化物半導体薄膜 |
JP5965338B2 (ja) * | 2012-07-17 | 2016-08-03 | 出光興産株式会社 | スパッタリングターゲット、酸化物半導体薄膜及びそれらの製造方法 |
JP2015072939A (ja) * | 2013-10-01 | 2015-04-16 | 長州産業株式会社 | 光発電素子 |
CN106086797B (zh) * | 2016-07-12 | 2018-12-11 | 京东方科技集团股份有限公司 | 氧化铟锡薄膜及其制备方法、含其的阵列基板、显示装置 |
CN107324778A (zh) * | 2017-06-12 | 2017-11-07 | 安徽拓吉泰新型陶瓷科技有限公司 | 一种高密度、高导电性ito靶材的制备方法 |
US20220307124A1 (en) * | 2019-06-28 | 2022-09-29 | Ulvac, Inc. | Sputtering target and method of producing sputtering target |
TWI740216B (zh) * | 2019-09-24 | 2021-09-21 | 光洋應用材料科技股份有限公司 | 銦錫鎳氧化物靶材及其製造方法 |
CN112103177B (zh) * | 2020-09-22 | 2023-01-24 | 山东大学 | 一种非晶铟铝锡氧化物半导体薄膜的制备方法 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5433901A (en) * | 1993-02-11 | 1995-07-18 | Vesuvius Crucible Company | Method of manufacturing an ITO sintered body |
JP2000169220A (ja) * | 1998-12-09 | 2000-06-20 | Jiomatetsuku Kk | 金属酸化物焼結体およびその用途 |
Family Cites Families (26)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0371510A (ja) | 1989-08-10 | 1991-03-27 | Showa Denko Kk | 透明導電膜 |
JPH0378907A (ja) | 1989-08-21 | 1991-04-04 | Showa Denko Kk | 透明導電膜 |
JPH0598436A (ja) | 1991-10-08 | 1993-04-20 | Nikko Kyodo Co Ltd | Itoスパツタリングタ−ゲツト及びその製造方法 |
FR2683219A1 (fr) | 1991-10-30 | 1993-05-07 | Saint Gobain Vitrage Int | Substrat en verre muni d'une couche mince conductrice. |
JP3496239B2 (ja) * | 1993-08-06 | 2004-02-09 | 東ソー株式会社 | Ito焼結体およびスパッタリングターゲット |
JPH07161235A (ja) * | 1993-12-13 | 1995-06-23 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 透明導電膜およびその製造方法 |
JPH08199343A (ja) | 1995-01-23 | 1996-08-06 | Hitachi Ltd | 透明導電膜 |
JP3589519B2 (ja) | 1995-11-30 | 2004-11-17 | 出光興産株式会社 | タッチパネル |
JP3780100B2 (ja) | 1998-05-15 | 2006-05-31 | 株式会社神戸製鋼所 | 加工性に優れた透明導電膜 |
JP2000054115A (ja) * | 1998-07-31 | 2000-02-22 | Oputoron:Kk | I.t.o焼結体の製造方法及びi.t.o薄膜の形成方法 |
JP3987220B2 (ja) | 1998-12-07 | 2007-10-03 | 日本特殊陶業株式会社 | 速硬性リン酸カルシウムセメント |
JP2002050231A (ja) | 2000-08-04 | 2002-02-15 | Geomatec Co Ltd | 透明導電膜およびその製造方法並びにその用途 |
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JP4424889B2 (ja) | 2001-06-26 | 2010-03-03 | 三井金属鉱業株式会社 | 高抵抗透明導電膜用スパッタリングターゲット及び高抵抗透明導電膜の製造方法 |
JP2003239063A (ja) * | 2002-02-14 | 2003-08-27 | Sumitomo Metal Mining Co Ltd | 透明導電性薄膜とその製造方法及びその製造に用いるスパッタリングターゲット |
JP3945395B2 (ja) | 2002-07-05 | 2007-07-18 | 住友金属鉱山株式会社 | 透明導電性薄膜、その形成方法、それを用いた表示パネル用透明導電性基材及び有機エレクトロルミネッセンス素子 |
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JP2006012783A (ja) * | 2004-05-21 | 2006-01-12 | Tdk Corp | 透明導電材料、透明導電ペースト、透明導電膜及び透明電極 |
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JP2008115024A (ja) * | 2006-11-01 | 2008-05-22 | Idemitsu Kosan Co Ltd | 導電性酸化物粉体及び導電性酸化物粉体の製造方法 |
KR101294328B1 (ko) * | 2007-06-28 | 2013-08-07 | 삼성코닝정밀소재 주식회사 | 산화 인듐 주석 타겟, 이의 제조 방법 및 이로부터 제조된산화 인듐 주석 투명 전극 |
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Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5433901A (en) * | 1993-02-11 | 1995-07-18 | Vesuvius Crucible Company | Method of manufacturing an ITO sintered body |
JP2000169220A (ja) * | 1998-12-09 | 2000-06-20 | Jiomatetsuku Kk | 金属酸化物焼結体およびその用途 |
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