JPH0121109B2 - - Google Patents

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JPH0121109B2
JPH0121109B2 JP59256566A JP25656684A JPH0121109B2 JP H0121109 B2 JPH0121109 B2 JP H0121109B2 JP 59256566 A JP59256566 A JP 59256566A JP 25656684 A JP25656684 A JP 25656684A JP H0121109 B2 JPH0121109 B2 JP H0121109B2
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JP
Japan
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sintered body
oxide
indium oxide
conductive film
present
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JP59256566A
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Satoru Ishihara
Hiroshi Kimura
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Mitsui Mining and Smelting Co Ltd
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Mitsui Mining and Smelting Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は透明導電膜の成膜原料として適した酸
化インジウム系焼結体に関し、より詳しくは焼結
性に優れた酸化インジウム系焼結体に関する。
[従来の技術] 透明導電膜は液晶表示素子やエレクトロルミネ
ツセンスなどの表示デバイスの透明電極、種々の
部品や装置の電気的遮蔽膜、又は自動車、航空機
などの窓ガラスの氷結防止用ヒータなどに広く使
用されている。
このような透明導電膜として従来から酸化錫や
酸化インジウムの膜が知られている。その中でも
酸化インジウム膜及び酸化錫をドープした酸化イ
ンジウム膜(以下ITO膜という)はスパツタリン
グ、電子ビーム蒸着などを始めとする各種薄膜形
成法により形成され、高透過率且つ高導電性の膜
として広く使用されている。
上記透明導電膜の一例としてスパツタリング技
術により成膜されるITO膜について説明する。こ
れはインジウム・錫合金又は酸化インジウム・酸
化錫焼結体を蒸着基材(以下ターゲツトという)
とし、典型的にはアルゴンガス雰囲気中又はアル
ゴンガス+酸素ガス雰囲気中でのスパツタリング
よつて成膜される。この際に、ITO膜の導電率及
び透過率を向上させるために、必要に応じて基板
加熱又はアフターアニールを行うことが知られて
いる。
[発明が解決しようとする課題] 蒸着基材として酸化インジウム系焼結体を使用
してスパツタリング、電子ビーム蒸着などの方法
によつて酸化インジウム膜やITO膜を形成する場
合に、その焼結体の焼結性が悪いと次のような問
題が生じる。
焼結体内部にガスを吸蔵しやすく、その吸蔵
ガスは真空中で徐々に放出され、装置チヤンバ
ー内の真空度を低下させる。
プラズマ、電子ビームなどの外部衝撃により
焼結体の一部が飛散してITO膜中に混入するこ
とがある。
焼結体の機械的強度が小さく熱歪などによつ
て破損し易い。
上記の問題点は導電膜の電気特性などの低
下、は導電膜の欠陥の発生、は蒸着基材の破
損による導電膜の生産性の低下、などの原因とな
る。
また、酸化インジウム膜やITO膜における電気
伝導はn型半導体としての電子による伝導が主た
るものであり、そのキヤリヤとしての電子は酸素
欠陥やドーピングされた錫により生成すると推察
されている。それで、酸化インジウム系焼結体の
焼結性を改善する場合にも、このような電気伝導
のメカニズムを損なわないことが必要である。勿
論、透明性も損なわないことが必要である。
本発明は、透明導電膜の成膜時に上記のような
問題を引き起こさず且つ成膜された透明導電膜の
電気伝導のメカニズムや透明性を損なうことのな
い焼結性に優れた酸化インジウム系焼結体を提供
することを目的とする。
[課題を解決するための手段] 本発明者等は、上記の目的を達成する手段につ
いて種々検討の結果、酸化珪素又は酸化ゲルマニ
ウムを添加した酸化インジウム系焼結体は、焼結
性が著しく優れており且つそれを用いて成膜され
る透明導電膜の電気特性及び光学特性にほとんど
影響を及ぼさないことを見いだした。
本発明の焼結体は、透明導電膜の成膜原料とし
て適した酸化インジウム焼結体、又は酸化インジ
ウム及び酸化錫を含む焼結体において、酸化珪素
及び/又は酸化ゲルマニウムを含有し、好ましく
はその珪素及び/又はゲルマニウムの含有量がイ
ンジウム1モル当たり0.0001〜0.6モルであるこ
とを特徴とする焼結性に優れた酸化インジウム焼
結体である。
本発明の酸化インジウム系焼結体としては、例
えば、In2O3―SiO2系、In2O3―GeO2系、In2O3
SiO2―GeO2系、In2O3―SnO2―SiO2系、In2O3
SnO2―GeO2系、In2O3―SnO2―SiO2―GeO2系等
の焼結体があり、これらの焼結体においては各々
の酸化物はその酸化物のままで、複酸化物とし
て、固溶体として、又はそれらの混合状態で存在
している。
本発明の酸化インジウム系焼結体を構成する酸
化インジウムの出発材料としては、In2O3が一般
的であるが、勿論In単体、Inの水酸化物、塩化
物、硝酸塩、硫酸塩等を用いることもできる。酸
化物以外の出発材料を用いる場合には、酸素を含
有する雰囲気中での〓焼で又は焼結の過程で酸化
物形に変えて焼結体中に取り込む。しかしながら
それらの一部がIn等各出発材料の形でそのまま焼
結体中に取り込まれていてもよい。
本発明の酸化インジウム及び酸化錫を含む焼結
体を構成する酸化錫の出発材料としては、SnO2
等の酸化物が一般的であるが、Sn単体、Snの水
酸化物、塩化物、硝酸塩、硫酸塩等を用いること
もできる。酸化物以外の出発材料を用いる場合に
は、酸化インジウムの場合と同様にして、予め酸
化物形に変えて焼結体中に取り込む。しかしなが
らそれらの一部がSn等各出発材料の形でそのま
ま焼結体中に取り込まれていてもよい。
本発明の酸化インジウム系焼結体を構成する酸
化珪素の出発材料としては、SiO2等の酸化物が
一般的であるが、Si単体、Siの水酸化物等を用い
ることもできる。酸化物以外の出発材料を用いる
場合には、酸化インジウムの場合と同様にして、
予め酸化物形に変えて焼結体中に取り込む。しか
しながらそれらの一部がSi等各出発材料の形でそ
のまま焼結体中に取り込まれて、例えば、In2O3
―SnO2―SiO2―Si系等の焼結体が形成されてい
てもよい。
本発明の酸化インジウム系焼結体を構成する酸
化ゲルマニウムの出発材料としては、GeO2等の
酸化物が一般的であるが、Ge単体、Geの水酸化
物、塩化物等を用いることもできる。酸化物以外
の出発材料を用いる場合には、酸化インジウムの
場合と同様にして、予め酸化物形に変えて焼結体
中に取り込む。しかしながらそれらの一部がGe
等各出発材料の形でそのまま焼結体中に取り込ま
れて、例えば、In2O3―SnO2―GeO2―Ge系等の
焼結体が形成されていてもよい。
本発明の酸化インジウム系焼結体は本発明の目
的を損なわない範囲の量で随伴元素を含んでいて
もよい。
本発明の焼結性に優れた酸化インジウム系焼結
体におけるSi及び/又はGeの含有量は、In1モル
あたり好ましくは0.0001〜0.6モル、より好まし
くは0.01〜0.3モル、最も好ましくは0.02〜0.1モ
ルである。何故ならば、この範囲内にあれば、焼
結体の品質が良くなり、その焼結体を用いて形成
される導電膜の生産性が向上し、形成される導電
膜の欠陥が抑制されると共に、その導電膜におけ
るキヤリヤ電子の密度並びに移動度を適切にコン
トロールして導電性を良好な範囲に保つことがで
きるが、この範囲外であると、焼結体の品質や形
成される導電膜の生産性の向上に十分な効果が期
待できず、更に、その含有量が0.0001モル未満で
あると、その導電膜におけるキヤリヤ電子密度が
所望の値より小さくなり、また0.6モルを越える
と、キヤリヤ電子の移動度が低下すると共に導電
性を劣化させる方向に働くからである。
本発明における酸化インジウム及び酸化錫を含
む焼結体は、ITO膜の形成に一般に使用されてい
る焼結体であり、その酸化錫の含有量はSnとし
てIn1モル当たり好ましくは0.001〜0.3モル、より
好ましくは0.01〜0.15モル、最も好ましくは0.05
〜0.1モルである。この範囲内であれば、キヤリ
ヤ電子の密度並びに移動度を適切にコントロール
して導電性を良好な範囲に保つことができるが、
0.001モル未満であると、キヤリヤ電子密度が小
さくなり、0.3モルを越えると、キヤリヤ電子の
移動度を低下させると共に導電性を劣化させる方
向に働く。
本発明の酸化インジウム系焼結体は、前記した
出発材料の粉末を前記した量割合で混合し、常温
圧縮して得られた圧粉体を、必要に応じて〓焼し
た後、焼成するか又はホツトプレスにより製造す
ることができるが、本発明の酸化インジウム系焼
結体を製造する場合には、該圧粉体を単に高温下
に付することよりなる焼成工程を経るのみで、焼
結性に優れ且つ気孔率の極めて低い緻密質の焼結
体を得ることができる。焼成温度は、所望する焼
結体の組成等に応じて適宜選択することができる
が、通常は1400〜1500℃であり、また焼成に用い
る雰囲気は、酸素を含有する雰囲気、例えば空気
雰囲気、O2とCO,CO2,N2,Ar,H2,H2O等
との混合気体雰囲気、酸素を含有しない雰囲気、
例えば真空中,Ar,N2等の雰囲気とすることが
できる。また、用いる雰囲気中の酸素分圧を調節
することにより、酸素欠陥量をコントロールし
て、キヤリヤ電子密度ひいては焼結体の導電性を
制御することができるし、また逆に雰囲気中に
H2,COなどの還元性ガスを導入するすることに
より、酸素欠陥量をコントロールして焼結体の導
電性を制御することもできる。
本発明の酸化インジウム系焼結体の形状は使用
目的に応じて適宜選択されるが、例えばITO膜形
成用のスパツタリング用ターゲツトとして用いる
場合には、通常例えば127×381×6(mm)等の寸
法の矩形平板等の形状に成形する。また、電子ビ
ーム蒸着に用いる場合などには、通常例えば20φ
×10(mm)等の寸法のペレツト状に成形する。
実施例 1 純度99.99%以上のIn2O3,SnO2及びSiO2の各
粉末を用い、混合粉末におけるSnO2の含有量を
5重量%に固定し、残余をIn2O3とSiO2との任意
の混合割合とした数種の混合粉末を調製し、それ
ぞれの混合粉末を圧力500Kg/cm2でプレス成形を
行つたものを、空気中1450℃だ2時間焼成して、
直径100mm、厚さ5mmの円盤状のITO膜形成用焼
結体を得た。
これらの焼結体の相対密度を測定した。その結
果は、Si含有量を横軸、相対密度を縦軸とした第
1図中の曲線1の通りであつた。また、得られた
焼結体の比抵抗を測定した。この結果は、Si含有
量を横軸、比抵抗を縦軸とした第2図中の曲線1
の通りであつた。第1図及び第2図に示した結果
から、好適範囲の量のSiを含有する本発明の焼結
体は品質が改良され、従つてこのような焼結体を
用いて形成される膜の性質や生産性を改良し得る
ことが確認された。
次いで、これらの焼結体を高周波マグネトロン
スパツタリング装置のターゲツトとして用いて、
下記の条件下でスパツタリングを行い、透明導電
膜を作製した。
スパツタリング条件 使用ガス:Ar スパツタ圧力:5×10-3Torr スパツタ電力:200W(36W/cm2) 基板加熱:なし スパツタ時間:5分 上記で使用した焼結体ターゲツトは、真空排気
時のガス放出が少なく、10-6Torrに排気するま
で5分を要しなかつた。また、機械的強度が増
し、スパツタリング時の破損はなかつた。更に、
成膜したITO膜中への焼結体混入の痕跡も認めら
れなかつた。尚、膜の透光性について測定を行つ
たところ、可視光域において90%以上の透過率を
示した。
実施例 2 SiO2の代わりにSiを用いた以外は実施例1と
同様にして焼結体を作製し、次いでITO膜を形成
した。
かくして得られた焼結体の相対密度及び焼結体
の比抵抗は、第1図中の曲線1及び第2図中の曲
線1と同等のものであつた。
実施例 3 SiO2の代わりにSi/SiO2混合粉末を用い、ま
た、焼成雰囲気を酸素分圧の調節可能な雰囲気と
した以外は実施例1と同様にして焼結体を作製
し、次いでITO膜を作製した。
かくして得られた焼結体の焼結性及び焼結体の
導電性は実施例1の場合と同様に良好なものであ
つた。
実施例 4 SiO2の代わりにGeO2を用いた以外は実施例1
と同様にして焼結体を作製し、次いで透明導電膜
を作製した。
かくして得られた焼結体の相対密度(第1図中
の曲線2)及び焼結体の比抵抗(第2図中の曲線
2)は、実施例1と同様に良好なものであつた。
[発明の効果] 本発明の酸化インジウム系焼結体は、従来の酸
化インジウム系焼結体に比べて焼結性が著しく向
上しており、その結果としてガス吸蔵、衝撃破
壊、機械的強度の低下、熱歪による破損といつた
不都合をもたらさない。特にスパツタリング用タ
ーゲツト等として透明導電膜の成膜原料として用
いた場合、その得られる導電膜の欠陥が解消さ
れ、導電膜の電気的、光学的特性が維持向上する
と共に、導電膜の生産性が向上する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の酸化インジウム系焼結体の相
対密度とSi又はGeの含有量との関係を示すグラ
フである。第2図は本発明の酸化インジウム系焼
結体の比抵抗とSi又はGeの含有量との関係を示
すグラフである。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 透明導電膜の成膜原料として適した酸化イン
    ジウム焼結体、又は酸化インジウム及び酸化錫を
    含む焼結体において、酸化珪素及び/又は酸化ゲ
    ルマニウムを含有していることを特徴とする焼結
    性に優れた酸化インジウム系焼結体。 2 該珪素及び/又はゲルマニウムの含有量がイ
    ンジウム1モル当たり0.0001〜0.6モルである特
    許請求の範囲第1項記載の焼結性に優れた酸化イ
    ンジウム系焼結体。
JP59256566A 1984-12-06 1984-12-06 焼結性に優れた酸化インジウム系焼結体 Granted JPS61136954A (ja)

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