JPH06157036A - 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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JPH06157036A
JPH06157036A JP4328827A JP32882792A JPH06157036A JP H06157036 A JPH06157036 A JP H06157036A JP 4328827 A JP4328827 A JP 4328827A JP 32882792 A JP32882792 A JP 32882792A JP H06157036 A JPH06157036 A JP H06157036A
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JP
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film
tin
resistance
indium oxide
oxide film
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JP4328827A
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English (en)
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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
Original Assignee
Nippon Soda Co Ltd
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01GCOMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G15/00Compounds of gallium, indium or thallium

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・se
c 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、前述の実情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、転位、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
化スズ粉末を焼結させたものをスパッター法のターゲッ
ト、電子ビーム蒸着法、イオンプレーティング法の蒸発
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(CH3 COCHCOCH3 3 ),インジウ
ムトリスジベンゾイルメタネート(In(C6 5CO
CHCOC6 53 ),三塩化インジウム(InCl
3 ),硝酸インジウム(In(NO3 3 ),インジウ
ムトリイソプロポキシド(In(OPri 3)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(CH3 COCHCOC
3 3 )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((CH3 2 Sn
Cl2 ),ジブチルスズジクロライド((C4 9 2
SnCl2 ),テトラブチルスズ((C4 9 4
n),スタニアスオクトエート(Sn(OCOC
7 152 ),ジブチルスズマレエート((C4 9
2 Sn(OCOCH=CHCOO),ジブチルスズジア
セテート((C4 9 2 Sn(OCOCH3 2 ),
ジブチルスズビスアセチルアセトナート((C4 9
2 Sn(CH3 COCHCOCH3 2 )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、Mg,
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、1
1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、Al,Ga
等を、14族元素としては、Si,Ge,Pb等を、1
5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は、スパッ
ター法では、これらの元素の単体あるいは酸化物をター
ゲットに添加する方法、電子ビーム蒸着法、イオンプレ
ーティング法では、これらの元素の金属あるいは酸化物
等を蒸発物質中に添加する方法、CVD法、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)Inに対して8wt%Snを含有する10
cmのIn23 ターゲット上に金属Tiを置いてスパ
ッター成膜を行った。Tiの量はターゲットの面積に対
して6%になるようターゲット面上に分散させた。スパ
ッター条件は、RFスパッター装置を用い、ガラス基板
上に成膜した。ガラス基板は厚さ1mm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。RF出力200W、圧力=0.5
Pa、ガス組成はAr:O2 =98:2、基板温度=3
00℃、成膜時間4分で行った。得られたITO膜は、
膜中のSn及びTiをICP発光分光法で分析したとこ
ろSn=6.5wt%、Ti=4.8wt%、膜厚21
0Å、シート抵抗310Ω/□、比抵抗6.5×10-4
Ωcmであった。また、シート抵抗のばらつきは、±25
Ω/□以内であり均一性の良好な膜であった。
【0018】(実施例2〜6)実施例1において、添加
元素と添加量を変えて実施例1と同じ条件下でスパッタ
ー成膜を行った。添加される元素の種類と添加量は、S
i−7%(実施例2)、Zr−4%(実施例3)、Cd
−4%(実施例4)、Te−5.5%(実施例5)、P
b−4.5%(実施例6)で行い、いずれも均一性の良
好な、高抵抗ITO膜が得られた。添加元素と添加量及
びその膜物性結果を表1に纏めて示した。
【0019】
【表1】
【0020】(実施例7)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(C4 9 O)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1mm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2
40Å、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。
【0021】(実施例8)実施例7においてZr化合物
の代わりに、Pb(CH3 COO)2 のCH3 OH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。
【0022】(比較例1)実施例1において、Tiを添
加せずに実施例1と同じ条件下でスパッター成膜を行っ
た。得られたITO膜は、膜中Sn=6.4wt%、膜
厚220Å、シ−ト抵抗105Ω/□、比抵抗2.3×
10-4Ωcmであった。シート抵抗の均一性は±20Ω/
□以内であった。
【0023】(比較例2)実施例7において、Zr化合
物を添加せずに実施例7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−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。
【0024】
【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することで、比
較的容易に200Ω〜3000Ω/□のシート抵抗のI
TO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、20
0〜3000Ω/□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 (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

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
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999002017A1 (en) * 1997-06-30 1999-01-14 Aventis Research & Technologies Gmbh & Co Kg Thin film electrode for planar organic light-emitting devices and method for its production
WO2009044893A1 (ja) * 2007-10-03 2009-04-09 Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd. 酸化インジウム系透明導電膜及びその製造方法
JP2014007100A (ja) * 2012-06-26 2014-01-16 Geomatec Co Ltd 透明導電膜及びその製造方法

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