JPH06275130A - Transparent conductive film - Google Patents

Transparent conductive film

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Publication number
JPH06275130A
JPH06275130A JP5835893A JP5835893A JPH06275130A JP H06275130 A JPH06275130 A JP H06275130A JP 5835893 A JP5835893 A JP 5835893A JP 5835893 A JP5835893 A JP 5835893A JP H06275130 A JPH06275130 A JP H06275130A
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JP
Japan
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transparent conductive
conductive film
substrate
film
crystal
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Application number
JP5835893A
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Japanese (ja)
Inventor
Toshiyuki Ono
俊之 大野
Kenichi Chiyabara
健一 茶原
Yuzo Kozono
裕三 小園
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Publication of JPH06275130A publication Critical patent/JPH06275130A/en
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Abstract

PURPOSE:To reduce dispersion of carrier in a crystal magnetic field, to provide a transparent conductive film of low resistance by having a specific crystal surface preferentially orientated in relation to a substrate surface. CONSTITUTION:Magnesium oxide single crystal, the (100) crystal surface of which is optically polished, and a piece of Coning #7059 glass, the surface of which is optically polished, are fitted into an ion beam sputtering device, as a substrate, and are evacuated to the vacuum degree of 1X10<-6>Torr. An In2O3-10 wt.%SnO2 sintered body is fitted in the device as a target. After these substrates are maintained at 200 deg.C, an Ar/O2 mixed gas is introduced to the pressure of 2X10<-4>Torr, and an ITO film of thickness 100nm is formed at beam voltage of 1KV, and beam current of 80mA.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は液晶ディスプレイ等の表
示装置や太陽電池などの透明電極として用いることので
きる透明導電膜に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a transparent conductive film which can be used as a transparent electrode for display devices such as liquid crystal displays and solar cells.

【0002】[0002]

【従来の技術】液晶ディスプレイ等の透明電極として透
明導電膜は不可欠であるが、液晶駆動方式やデバイス作
製プロセスによって膜作製温度の上限、要求される比抵
抗は異なってくる。薄膜トランジスタ(TFT)を使う
アクテイブマトリックス方式では、前に形成したTFT
素子にダメージを与えないように膜作製温度は200℃
以下に制限される。一方、STN (super twisted nema
tic)方式では、透明導電膜は走査信号用電極と画素電極
を兼ねているので、シート抵抗で10〜15Ω/□以下
が必要である。電極間距離はコントラストに大きく影響
を与えるので、導電膜の膜厚も100nm以下が良い。
従って、きわめて小さな比抵抗が必要になる。さらに、
最近注目されているカラーSTN方式では、有機カラー
フィルタ上に透明導電膜を成膜する必要がある。このた
め薄膜作製温度は、200℃以下の低温に制限される。
しかも、STN方式の特有の低比抵抗が要求される。今
後、ディスプレイの大面積化,カラー化に伴って、ます
ます低温で低抵抗膜を作製できる技術が必要となる。
2. Description of the Related Art A transparent conductive film is indispensable as a transparent electrode for a liquid crystal display or the like, but the upper limit of the film forming temperature and the required specific resistance differ depending on the liquid crystal driving system and the device manufacturing process. In the active matrix method that uses a thin film transistor (TFT), the TFT that was previously formed
The film formation temperature is 200 ℃ so as not to damage the device.
Limited to: On the other hand, STN (super twisted nema
In the tic method, the transparent conductive film also serves as a scanning signal electrode and a pixel electrode, so that a sheet resistance of 10 to 15 Ω / □ or less is required. Since the distance between the electrodes greatly affects the contrast, the film thickness of the conductive film is preferably 100 nm or less.
Therefore, a very small specific resistance is required. further,
In the color STN method, which has recently received attention, it is necessary to form a transparent conductive film on an organic color filter. Therefore, the thin film production temperature is limited to a low temperature of 200 ° C. or lower.
Moreover, the low specific resistance peculiar to the STN method is required. In the future, as the display area becomes larger and the display color becomes more and more, a technology capable of forming a low resistance film at an even lower temperature will be required.

【0003】今日まで広く研究され、あるいは実用化さ
れている透明導電膜はSnをドープしたIn23(IT
O),FまたはSbをドープしたSnO2,In,Al,
SiなどをドープしたZnO等がある。これらの膜はい
ずれもエネルギギャップが3.5eV以上のn型半導体
で、ドナーとして働くのは添加物イオンと化学量論組成
からの酸素の欠損であることが知られている。透明導電
膜の作製方法としては、蒸着法とスパッタリング法が一
般的である。透明導電膜の比抵抗は膜作製の方法と作製
条件に大きく依存し、膜作製時の基板温度が高いほど膜
の比抵抗は小さくなることが知られている。低抵抗膜と
しては、例えば ジャーナル・オブ・アプライド・フィズ
ィックス 第54巻(1983) 3497頁から3501頁(J. Appl. P
hys.54(1983)p. 3497−3501)(公知例1)に示されて
いるように、基板温度190℃で2.1×10-4Ωcmの
比抵抗を示すITO膜が得られている。
A transparent conductive film which has been widely studied or put into practical use to date is Sn-doped In 2 O 3 (IT
O), F or Sb-doped SnO 2 , In, Al,
There is ZnO or the like doped with Si or the like. It is known that each of these films is an n-type semiconductor having an energy gap of 3.5 eV or more, and that it is an oxygen deficiency due to an additive ion and a stoichiometric composition that acts as a donor. A vapor deposition method and a sputtering method are generally used as a method for producing the transparent conductive film. It is known that the specific resistance of the transparent conductive film largely depends on the film forming method and the film forming conditions, and the higher the substrate temperature at the time of forming the film, the smaller the specific resistance of the film. As the low resistance film, for example, Journal of Applied Physics 54 (1983) pp. 3497 to 3501 (J. Appl. P.
hys.54 (1983) p. 3497-3501) (known example 1), an ITO film having a resistivity of 2.1 × 10 −4 Ωcm at a substrate temperature of 190 ° C. is obtained. .

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】前述したように、今後
求められている透明導電膜は、1〜1.5×10-4Ωcm以
下の比抵抗をもち、しかも200℃以下で形成されなけ
ればならず、前出の公知例1の場合では特性としては不
充分である。膜作製条件をさらに最適化することによっ
て、多少の比抵抗の低下は期待できるが、1.5×10
-4Ωcm 以下の比抵抗の膜を200℃以下で得ることは
難しいと考えられる。なぜなら、比抵抗の値を小さくす
るには伝導キャリアを増やすことか、あるいはキャリア
の移動度を大きくすることが必要である。伝導キャリア
を増やすためにはドーピング量と酸素欠損量の最適化が
必要で、これは膜作製条件を最適化することによってあ
る程度達成することができるが、結晶構造の安定化の点
から限界がある。また、後者については、例えばITO
膜について ジャーナル・オブ・アプライド・フィズィ
ックス 第72巻 (1992) 5288頁から5293頁(J. Appl. P
hys. 72 (1992)p. 5288−5293) (公知例2)に示され
ているように、膜の構造は多結晶状態になっているため
に結晶粒界におけるキャリアの散乱が避けられず、移動
度にも限界がある。
As described above, the transparent conductive film that is required in the future has a specific resistance of 1 to 1.5 × 10 −4 Ωcm or less and must be formed at 200 ° C. or less. However, in the case of the above-mentioned known example 1, the characteristics are insufficient. By further optimizing the film formation conditions, some reduction in specific resistance can be expected, but 1.5 × 10
It is considered difficult to obtain a film having a specific resistance of -4 Ωcm or less at 200 ° C or less. This is because it is necessary to increase the number of conductive carriers or increase the mobility of carriers in order to reduce the specific resistance value. In order to increase the number of conduction carriers, it is necessary to optimize the doping amount and oxygen deficiency amount, which can be achieved to some extent by optimizing the film formation conditions, but there is a limit in terms of stabilizing the crystal structure. . Regarding the latter, for example, ITO
Membranes Journal of Applied Physics Vol. 72 (1992) 5288-5293 (J. Appl. P
hys. 72 (1992) p. 5288-5293) (Prior Art 2), the structure of the film is in a polycrystalline state, so that carrier scattering at the crystal grain boundaries is unavoidable. There is also a limit to mobility.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明は1.5×10-4
Ωcm 以下の比抵抗の透明導電膜を得る一つの方法を示
すもので、基板上に結晶性を有して形成されることを特
徴とする、可視域の光に対し85%以上の透過率をも
ち、かつ導電性を有する薄膜において、特定の結晶面が
基板表面に対して優先的に配向していることを特徴とす
る。このような特徴を有することにより、前述したよう
な結晶粒界におけるキャリアの散乱を低減することが出
来、低抵抗の透明導電膜を得ることができる。本発明に
おいて、特に、膜が結晶粒界が存在しない単結晶状態に
ある場合にはその効果は極めて顕著である。基板表面に
対して優先的に配向する特定の結晶面は、結晶学的に低
指数である結晶面の方が低抵抗になる効果が顕著であ
る。これは、例えば、ITOやドープされたSnO2
ように、その結晶が立方晶あるいはそれに近い対称性を
もつ場合には(100),(110),(111)であ
り、ドープされたZnOのように、その結晶が六方晶の
対称性をもつ場合には(100),(001)である。
The present invention provides 1.5 × 10 -4
This shows one method of obtaining a transparent conductive film having a specific resistance of Ωcm or less. It is characterized by being formed on a substrate with crystallinity and has a transmittance of 85% or more with respect to light in the visible region. A thin film having a conductivity and conductivity is characterized in that a specific crystal plane is preferentially oriented with respect to the substrate surface. By having such characteristics, it is possible to reduce the scattering of carriers at the crystal grain boundaries as described above, and it is possible to obtain a transparent conductive film having a low resistance. In the present invention, the effect is extremely remarkable particularly when the film is in a single crystal state where no crystal grain boundary exists. As for the specific crystal plane that is preferentially oriented with respect to the substrate surface, the crystal plane having a low crystallographic index is more effective in lowering the resistance. This is (100), (110), (111) when the crystal has a cubic crystal or a symmetry close to it, such as ITO or doped SnO 2 , Thus, when the crystal has hexagonal symmetry, it is (100), (001).

【0006】特定の結晶面を基板表面に対して優先的に
配向させる方法としては、図1に示すように、例えば、
酸化マグネシウムやチタン酸ストロンチウム等の単結晶
を基板として用いるという方法がある。その場合、用い
る単結晶基板の表面の結晶方位や薄膜形成条件を適宜選
択することにより、優先的に配向する透明導電膜の結晶
面を選択することが出来る。また、用いる単結晶基板と
しては酸化マグネシウムやチタン酸ストロンチウムの他
に、岩塩や他のペロブスカイト,ガーネット,アルミナ
のようなコランダム構造をもつもの、スピネル構造をも
つものも考えられる。
As a method for preferentially orienting a specific crystal plane with respect to the substrate surface, as shown in FIG.
There is a method of using a single crystal such as magnesium oxide or strontium titanate as a substrate. In that case, the crystal plane of the transparent conductive film that is preferentially oriented can be selected by appropriately selecting the crystal orientation of the surface of the single crystal substrate used and the thin film forming conditions. In addition to magnesium oxide and strontium titanate, a single crystal substrate to be used may be one having a corundum structure such as rock salt or other perovskite, garnet, or alumina, or one having a spinel structure.

【0007】このような方法の他に、基板上に薄い金属
の層を形成し、その上に透明導電膜の層を形成するとい
う方法がある。金属の膜は低い温度で形成しても容易に
結晶化し、特定の結晶面を基板表面に対して優先的に配
向させることも容易である。この結晶化した金属層上に
形成することによって、透明導電膜の層も容易に結晶化
し、かつ、特定の結晶面を優先的に配向させることがで
きる。その場合、金属層の厚さは、可視域の光の透過性
を維持するため、15nm以下にする必要がある。この
金属からなる層は、図2のように基板と透明導電膜の間
のすべてに存在する必要は必ずしもなく、図3のように
その一部のみに存在する場合においても、透明導電膜の
層の結晶成長に有効に寄与する。また、この金属からな
る層は、基板の上に直接形成されるのではなく、図4の
ように、例えば酸化ケイ素,窒化ケイ素のような絶縁層
上に形成される場合であっても有効である。この金属の
種類としては、金,銀,白金,銅,ロジウム,パラジウ
ム,アルミニウム,クロム等がよい。
In addition to such a method, there is a method of forming a thin metal layer on a substrate and then forming a transparent conductive film layer thereon. A metal film is easily crystallized even if formed at a low temperature, and it is easy to preferentially orient a specific crystal plane with respect to the substrate surface. By forming on the crystallized metal layer, the layer of the transparent conductive film can be easily crystallized and a specific crystal plane can be preferentially oriented. In that case, the thickness of the metal layer needs to be 15 nm or less in order to maintain the transmittance of light in the visible region. The layer made of this metal does not necessarily have to exist between the substrate and the transparent conductive film as shown in FIG. 2, and even when it exists only in a part thereof as shown in FIG. Effectively contributes to the crystal growth of. Further, the layer made of this metal is not directly formed on the substrate, but is effective even when formed on an insulating layer such as silicon oxide or silicon nitride as shown in FIG. is there. As the kind of this metal, gold, silver, platinum, copper, rhodium, palladium, aluminum, chromium, etc. are preferable.

【0008】低抵抗の透明導電膜を得る方法は、例え
ば、特願平4−247612 号明細書(公知例3)に記載され
ているように、透明導電膜をキャリア濃度の異なる複数
の層から成るようにし、二次元電子ガスの性質を利用し
て、高キャリア濃度層のキャリアの移動度を高めること
によって抵抗値を下げるという方法がある。このような
多層構造の透明導電膜でも、各々の層において特定の結
晶面が基板表面に対して優先的に配向するように結晶成
長させることにより、各々の層における電子の粒界によ
る散乱は低減されるから、二次元電子ガスの効果による
高キャリア濃度層のキャリアの移動度を高める効果は増
大する。このような場合には、図5に示すように、酸化
マグネシウムやチタン酸ストロンチウムなどの単結晶を
基板として用いることが有効である。
As a method for obtaining a transparent conductive film having a low resistance, for example, as described in Japanese Patent Application No. 4-247612 (known example 3), a transparent conductive film is formed from a plurality of layers having different carrier concentrations. Then, there is a method of lowering the resistance value by increasing the carrier mobility of the high carrier concentration layer by utilizing the property of the two-dimensional electron gas. Even in such a transparent conductive film having a multi-layer structure, the crystal growth is performed so that a specific crystal plane is preferentially oriented with respect to the substrate surface in each layer, so that the scattering of electrons by grain boundaries in each layer is reduced. Therefore, the effect of increasing the carrier mobility of the high carrier concentration layer due to the effect of the two-dimensional electron gas is increased. In such a case, it is effective to use a single crystal such as magnesium oxide or strontium titanate as a substrate as shown in FIG.

【0009】本発明は、通常の薄膜形成装置を用いれば
容易に実現できる。基板と透明導電膜層の間に金属層を
形成する場合、あるいは透明導電膜をキャリア濃度の異
なる複数の層から構成する場合には、真空を破らずに二
種類以上の薄膜を連続して形成できる装置を用いること
が有効である。蒸着法でもスパッタリング法でもよい。
スパッタリング法は、高速でかつ大面積への均質な成膜
が可能であり、有力な方法であるが、反面、膜表面がプ
ラズマにさらされていることから、プラズマによる損傷
を受けやすいといった欠点がある。一方、蒸着法は、プ
ラズマ損傷といった問題はないが、大面積基板へ均質に
成膜することが難しいという欠点がある。その点、加速
された希ガスイオンを、ターゲットに衝突させ、はじき
だされた粒子を基板上に堆積することによって膜形成す
るイオンビームスパッタ法は、膜表面がプラズマにさら
されることはなく、また、大面積への均質な成膜も可能
であり、透明導電膜の形成方法としてはきわめて有力な
方法である。
The present invention can be easily realized by using an ordinary thin film forming apparatus. When a metal layer is formed between the substrate and the transparent conductive film layer, or when the transparent conductive film is composed of multiple layers with different carrier concentrations, two or more types of thin films are continuously formed without breaking the vacuum. It is effective to use a device that can. The vapor deposition method or the sputtering method may be used.
The sputtering method is a powerful method because it enables high-speed and uniform film formation on a large area, but on the other hand, since the film surface is exposed to plasma, it has the drawback of being easily damaged by plasma. is there. On the other hand, the vapor deposition method has no problem of plasma damage, but has a drawback that it is difficult to form a uniform film on a large area substrate. In that respect, the ion beam sputtering method in which accelerated noble gas ions are made to collide with a target and the repelled particles are deposited on the substrate does not expose the film surface to plasma. It is also possible to form a uniform film on a large area, which is an extremely effective method for forming a transparent conductive film.

【0010】[0010]

【作用】本発明による方法を用いれば、200℃以下で
通常では十分な移動度を得られない条件下においても、
結晶粒界におけるキャリアの散乱低減の効果により、低
抵抗の透明導電膜を得ることができる。このような低抵
抗な透明導電膜を電極として用いることにより、電極の
厚さあるいは幅を小さくできるため、高精細の表示装置
を作製することができる。
When the method according to the present invention is used, it is possible to obtain a sufficient mobility even at a temperature of 200 ° C. or lower, which is normally not sufficient.
A transparent conductive film having a low resistance can be obtained due to the effect of reducing carrier scattering at the crystal grain boundaries. By using such a low-resistance transparent conductive film as an electrode, the thickness or width of the electrode can be reduced, so that a high-definition display device can be manufactured.

【0011】[0011]

【実施例】以下、本発明を実施例を用いて説明するが、
本発明はこれに限定されるものではない。
EXAMPLES The present invention will be described below with reference to examples.
The present invention is not limited to this.

【0012】(実施例1) 1)(100)の結晶面を示す表面を光学研磨した酸化
マグネシウム単結晶及び表面を光学研磨したコーニング
#7059ガラスを、基板としてイオンビームスパッタ
リング装置内に装着し、1×10-6Torrの真空度まで排
気する。この装置にはIn23−10wt%SnO2
結体がターゲットとして装着されている。これらの基板
を200℃に保持した後、Ar/O2混合ガスを2×10
-4Torrの圧力まで導入し、ビーム電圧1KV,ビーム電
流80mAの条件で100nmの厚さのITO膜を形成す
る。ホール係数の測定から求めたこれらのITO膜のキャ
リア濃度は、酸化マグネシウム単結晶基板の場合には
1.3×1021cm-3、ガラス基板の場合には1.2×10
21cm-3である。
(Example 1) 1) A magnesium oxide single crystal whose surface showing the crystal plane of (100) was optically polished and Corning # 7059 glass whose surface was optically polished were mounted as a substrate in an ion beam sputtering apparatus. Evacuate to a vacuum of 1 × 10 -6 Torr. An In 2 O 3 -10 wt% SnO 2 sintered body is mounted as a target in this apparatus. After holding these substrates at 200 ° C., 2 × 10 6 Ar / O 2 mixed gas was added.
A pressure of -4 Torr is introduced, and an ITO film having a thickness of 100 nm is formed under the conditions of a beam voltage of 1 KV and a beam current of 80 mA. The carrier concentration of these ITO films obtained from the measurement of the Hall coefficient is 1.3 × 10 21 cm −3 for the magnesium oxide single crystal substrate and 1.2 × 10 21 for the glass substrate.
It is 21 cm -3 .

【0013】2)1)と同様に、酸化マグネシウム単結
晶及びコーニング#7059ガラスを基板とし、イオン
ビームスパッタリング法によりITO膜を形成する。こ
の際、基板温度は400℃とし、その他の条件は1)と
同じとする。ホール係数の測定から求めたこれらのIT
O膜のキャリア濃度は、酸化マグネシウム単結晶基板の
場合には1.3×1021cm-3、ガラス基板の場合には1.
4×1021cm-3である。
2) Similar to 1), an ITO film is formed by ion beam sputtering using a magnesium oxide single crystal and Corning # 7059 glass as a substrate. At this time, the substrate temperature is 400 ° C., and the other conditions are the same as in 1). These IT obtained from the measurement of Hall coefficient
The carrier concentration of the O film is 1.3 × 10 21 cm -3 in the case of a magnesium oxide single crystal substrate, and 1. 1 in the case of a glass substrate.
It is 4 × 10 21 cm -3 .

【0014】3)1)及び2)の過程により形成したI
TO膜の結晶状態をX線回折法により調べた。その結果
をまとめて表1に示す。
3) I formed by the steps 1) and 2)
The crystalline state of the TO film was examined by the X-ray diffraction method. The results are summarized in Table 1.

【0015】[0015]

【表1】 [Table 1]

【0016】ガラス基板上のITO膜は無配向である
が、酸化マグネシウム単結晶を基板として用いた場合は
(111)あるいは(100)に配向したITO膜が得
られた。酸化マグネシウム単結晶を基板として用いたI
TO膜のX線回折パターンを図6に示す。
The ITO film on the glass substrate was non-oriented, but when a magnesium oxide single crystal was used as the substrate, an (111) or (100) oriented ITO film was obtained. I using magnesium oxide single crystal as a substrate
The X-ray diffraction pattern of the TO film is shown in FIG.

【0017】4)1)及び2)の過程により形成したI
TO膜の比抵抗をまとめて表2に示す。
4) I formed by the steps 1) and 2)
The specific resistance of the TO film is summarized in Table 2.

【0018】[0018]

【表2】 [Table 2]

【0019】配向した酸化マグネシウム単結晶基板上の
ITO膜の比抵抗は、無配向状態にあるガラス基板上の
ITO膜のそれに比べて小さい。基板によってキャリア
濃度の値はほとんど変わらないから、この差は、配向化
することによってキャリアの移動度が大きくなったため
であると考えられる。
The specific resistance of the ITO film on the oriented magnesium oxide single crystal substrate is smaller than that of the ITO film on the non-oriented glass substrate. Since the value of the carrier concentration hardly changes depending on the substrate, it is considered that this difference is due to the increase of the carrier mobility due to the orientation.

【0020】(実施例2) 1)(100)及び(110)の結晶面を示す表面を光
学研磨したチタン酸ストロンチウム単結晶、及び表面を
光学研磨したコーニング#7059ガラスを基板とし
て、In23−10wt%SnO2 焼結体をターゲット
として、DCスパッタリング装置内に装着し、1×10
-6Torrの真空度まで排気した後、これらの基板を200
℃に保持する。Ar/O2混合ガスを4×10-3Torr の
圧力まで導入し、−100Vのスパッタ電圧条件でスパ
ッタリングを行い、厚さ100nmのITO膜を作製す
る。ホール係数の測定から求めたこれらのITO膜のキャ
リア濃度は、ガラス基板の場合には1.3×1021c
m-3 、チタン酸ストロンチウム単結晶の場合は、(10
0)面及び(110)面共に1.2×1021cm-3 である。
(Example 2) 1) Using a strontium titanate single crystal whose surface showing the crystal planes of (100) and (110) was optically polished and Corning # 7059 glass whose surface was optically polished as a substrate, In 2 O 3 -10 wt% SnO 2 sintered body as the target was equipped in DC sputtering apparatus, 1 × 10
After evacuating to -6 Torr vacuum, these substrates are exposed to 200
Hold at ° C. An Ar / O 2 mixed gas is introduced up to a pressure of 4 × 10 −3 Torr, and sputtering is performed under a sputtering voltage condition of −100 V to form an ITO film having a thickness of 100 nm. The carrier concentration of these ITO films obtained from the measurement of the Hall coefficient is 1.3 × 10 21 c in the case of a glass substrate.
m -3 , in the case of strontium titanate single crystal, (10
Both the (0) plane and the (110) plane are 1.2 × 10 21 cm −3 .

【0021】2)これらのITO膜の結晶状態をX線回
折法により調べた。その結果をまとめて表3に示す。
2) The crystalline state of these ITO films was examined by the X-ray diffraction method. The results are summarized in Table 3.

【0022】[0022]

【表3】 [Table 3]

【0023】チタン酸ストロンチウム単結晶を基板とし
て用いた場合は、基板表面の結晶面に応じて(110)
あるいは(111)に配向したITO膜が得られた。
When a strontium titanate single crystal is used as a substrate, (110) depending on the crystal plane of the substrate surface.
Alternatively, an (111) oriented ITO film was obtained.

【0024】3)1)の過程により形成したITO膜の
比抵抗をまとめて表4に示す。
3) Table 4 collectively shows the specific resistance of the ITO film formed by the process of 1).

【0025】[0025]

【表4】 [Table 4]

【0026】実施例1の場合と同様に、配向したチタン
酸ストロンチウム単結晶基板上のITO膜の比抵抗は、
無配向状態にあるガラス基板上のITO膜のそれに比べ
て小さくなる。
As in the case of Example 1, the specific resistance of the ITO film on the oriented strontium titanate single crystal substrate was
It becomes smaller than that of the ITO film on the glass substrate in the non-oriented state.

【0027】(実施例3) 1)表面を光学研磨したコーニング#7059ガラスを
基板として実施例1と同じイオンビームスパッタリング
装置内に装着し、1×10-6Torrの真空度まで排気す
る。この装置には白金及びIn23−10wt%SnO
2 焼結体がターゲットとして装着されており、真空状態
を破ることなく白金膜,ITO膜を形成することができ
る。ガラス基板を200℃に保持した後、ターゲットを
白金にし、Ar/O2混合ガスを2×10-4Torr の圧力
まで導入し、ビーム電圧1KV,ビーム電流80mAの
条件で、まず白金膜を5nmの厚さまで形成する。
(Embodiment 3) 1) Corning # 7059 glass whose surface is optically polished is used as a substrate in the same ion beam sputtering apparatus as in Embodiment 1, and the chamber is evacuated to a vacuum degree of 1 × 10 -6 Torr. This equipment is equipped with platinum and In 2 O 3 -10 wt% SnO.
2 A sintered body is mounted as a target, and a platinum film and an ITO film can be formed without breaking the vacuum state. After holding the glass substrate at 200 ° C., platinum was used as a target, Ar / O 2 mixed gas was introduced up to a pressure of 2 × 10 −4 Torr, and a platinum film of 5 nm was formed under the conditions of a beam voltage of 1 KV and a beam current of 80 mA. Up to the thickness of.

【0028】2)1)に引き続いて、ターゲットをIn
23−5wt%SnO2 焼結体にし、ビーム電圧1K
V,ビーム電流80mAの条件で、100nmの厚さの
ITO膜を白金膜上に形成する。
2) Following 1), the target is In
2 O 3 -5 wt% SnO 2 sintered body, beam voltage 1K
An ITO film having a thickness of 100 nm is formed on the platinum film under the conditions of V and beam current of 80 mA.

【0029】3)以上の1)から2)までの過程により
図7に示すような透明導電膜が形成された。この膜のX
線回折パターンを図8に示す。白金膜上のITO膜は(1
11)に配向している。この積層膜の表面で測定した比抵
抗は1.1×10-4Ωcm であった。この積層膜の透過率
の分光特性を図9に示す。350nmから800nm可
視光領域において85%以上の透過率があることが分か
る。白金の層は十分薄いため、透過率に対して悪い影響
を及ぼしていない。
3) A transparent conductive film as shown in FIG. 7 was formed by the above steps 1) to 2). X of this film
The line diffraction pattern is shown in FIG. The ITO film on the platinum film is (1
Oriented to 11). The specific resistance measured on the surface of this laminated film was 1.1 × 10 −4 Ωcm. The spectral characteristics of the transmittance of this laminated film are shown in FIG. It can be seen that there is a transmittance of 85% or more in the visible light region of 350 nm to 800 nm. The platinum layer is thin enough that it does not adversely affect the transmittance.

【0030】(実施例4) 1)実施例3で示した積層型の透明導電膜を画素電極と
して用い、図10に示した画素構造をもつ表示装置を試
作する。従来型との相違は画素電極が薄い白金層とIT
O層から成っていることだけであるから、従来型と比べ
てプロセス上のホトマスク数の増減はない。
Example 4 1) Using the laminated transparent conductive film shown in Example 3 as a pixel electrode, a display device having the pixel structure shown in FIG. 10 is manufactured as a prototype. The difference from the conventional type is that the pixel electrode is thin platinum layer and IT.
Since it is only composed of an O layer, there is no increase or decrease in the number of photomasks in the process as compared with the conventional type.

【0031】2)図10の画素構造において、画素電極
11の比抵抗は従来の材料に比べて40%程度低減され
ているので、その分画素電極の幅を狭くすることが出来
る。その結果、画素のスケールを従来型に比べて10%
程度小さくすることが可能になった。これは、従来型の
同一サイズの表示装置に対して画素密度を向上させると
いう効果をもたらす。
2) In the pixel structure of FIG. 10, the specific resistance of the pixel electrode 11 is reduced by about 40% as compared with the conventional material, so that the width of the pixel electrode can be narrowed accordingly. As a result, the pixel scale is 10% compared to the conventional type.
It has become possible to make it smaller. This brings about an effect of improving the pixel density with respect to a conventional display device of the same size.

【0032】3)また、従来型の画素スケールにおいて
画素電極とドレイン配線17の間隔を拡げることも出来
る。これは、画素電極を介してソース電極14とドレイ
ン配線がショートする不良を低減させることに寄与し
た。
3) Further, in the conventional pixel scale, the distance between the pixel electrode and the drain wiring 17 can be increased. This contributed to the reduction of the short circuit between the source electrode 14 and the drain wiring via the pixel electrode.

【0033】[0033]

【発明の効果】透明導電膜を基板に対して特定の結晶面
に配向させることにより、結晶粒界におけるキャリアの
散乱が低減され、1.5×10-4Ωcm 以下の比抵抗を示
す透明導電膜が得られ、かつ、可視光域での透過率は損
なわないことが分かった。
EFFECTS OF THE INVENTION By orienting a transparent conductive film on a specific crystal plane with respect to a substrate, carrier scattering at crystal grain boundaries is reduced, and a transparent conductive film having a specific resistance of 1.5 × 10 −4 Ωcm or less is obtained. It was found that a film was obtained and the transmittance in the visible light region was not impaired.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】単結晶基板上に、基板に対して特定の結晶配向
性を有する透明導電膜を形成した場合の説明図。
FIG. 1 is an explanatory view of a case where a transparent conductive film having a specific crystal orientation with respect to a substrate is formed on a single crystal substrate.

【図2】基板と透明導電膜の間に、金属から成る厚さ1
5nm以下の層を設けることにより、特定の結晶配向性
を有する透明導電膜を形成した場合の説明図。
[FIG. 2] Thickness 1 made of metal between the substrate and the transparent conductive film
Explanatory drawing at the time of forming the transparent conductive film which has specific crystal orientation by providing a layer of 5 nm or less.

【図3】基板と透明導電膜の間の一部に、金属から成る
厚さ15nm以下の層を設けることにより、特定の結晶
配向性を有する透明導電膜を形成した場合の説明図。
FIG. 3 is an explanatory view of a case where a transparent conductive film having a specific crystal orientation is formed by providing a layer made of a metal and having a thickness of 15 nm or less on a part between the substrate and the transparent conductive film.

【図4】基板上に形成されている絶縁膜層と透明導電膜
の間に、金属から成る厚さ15nm以下の層を設けるこ
とにより、特定の結晶配向性を有する透明導電膜を形成
した場合の説明図。
FIG. 4 shows a case where a transparent conductive film having a specific crystal orientation is formed by providing a layer made of a metal and having a thickness of 15 nm or less between an insulating film layer and a transparent conductive film formed on a substrate. Explanatory drawing of.

【図5】単結晶基板上に、各々基板に対して特定の結晶
配向性を有する、伝導キャリア濃度の異なる複数の層か
ら成る透明導電膜を形成した場合の説明図。
FIG. 5 is an explanatory diagram of a case where a transparent conductive film including a plurality of layers each having a specific crystal orientation with respect to the substrate and having different conduction carrier concentrations is formed on a single crystal substrate.

【図6】実施例1における、(111)あるいは(10
0)に配向した透明導電膜のX線回折パターン特性図。
FIG. 6 shows (111) or (10) in the first embodiment.
The characteristic view of the X-ray diffraction pattern of the transparent conductive film oriented in (0).

【図7】実施例3による透明導電膜の断面図。FIG. 7 is a sectional view of a transparent conductive film according to Example 3.

【図8】実施例3による透明導電膜のX線回折パターン
の特性図。
FIG. 8 is a characteristic diagram of an X-ray diffraction pattern of the transparent conductive film according to Example 3.

【図9】実施例3による透明導電膜の透過率の分光特性
図。
FIG. 9 is a spectral characteristic diagram of the transmittance of the transparent conductive film according to Example 3.

【図10】実施例3による透明導電膜を画素電極として
用いた表示装置の画素の断面図。
FIG. 10 is a cross-sectional view of a pixel of a display device using the transparent conductive film according to the third embodiment as a pixel electrode.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…特定の結晶配向性を有する透明導電膜、2…単結晶
基板、3…金属から成る厚さ15nm以下の層、4…基
板、5…絶縁膜層、6…高いキャリア濃度をもつ透明導
電膜の層、7…低いキャリア濃度をもつ透明導電膜の
層、8…ITO膜、9…白金の層、10…ガラス基板、
11…画素電極、12…ITO層、13…白金層、14
…シリコン膜、15…ソース電極、16…窒化ケイ素
膜、17…ドレイン配線、18…アルミナ膜、19…ゲ
−ト電極、20…基板。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Transparent conductive film having a specific crystal orientation, 2 ... Single crystal substrate, 3 ... Layer with a thickness of 15 nm or less, 4 ... Substrate, 5 ... Insulating film layer, 6 ... Transparent conductive film having high carrier concentration Layer of film, 7 ... Layer of transparent conductive film having low carrier concentration, 8 ... ITO film, 9 ... Platinum layer, 10 ... Glass substrate,
11 ... Pixel electrode, 12 ... ITO layer, 13 ... Platinum layer, 14
... silicon film, 15 ... source electrode, 16 ... silicon nitride film, 17 ... drain wiring, 18 ... alumina film, 19 ... gate electrode, 20 ... substrate.

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】1種類以上のカチオン及び酸素から成り、
基板上に結晶性を有して形成され、可視域の光に対する
80%以上の透過率と導電性を有する薄膜において、特
定の結晶面が前記基板の表面に対して優先的に配向して
いることを特徴とする透明導電膜。
1. A method comprising one or more kinds of cations and oxygen,
In a thin film formed on the substrate with crystallinity and having a transmittance of 80% or more for light in the visible range and conductivity, a specific crystal plane is preferentially oriented with respect to the surface of the substrate. A transparent conductive film characterized by the above.
【請求項2】1種類以上のカチオン及び酸素から成り、
基板上に結晶性を有して形成され、可視域の光に対する
80%以上の透過率と導電性を有する薄膜において、(1
00)の結晶面が基板表面に対して優先的に配向している
ことを特徴とする透明導電膜。
2. Consisting of one or more cations and oxygen,
In a thin film formed on the substrate with crystallinity and having a transmittance of 80% or more for light in the visible range and conductivity, (1
A transparent conductive film characterized in that the crystal plane of (00) is preferentially oriented with respect to the substrate surface.
【請求項3】1種類以上のカチオン及び酸素から成り、
基板上に結晶性を有して形成され、可視域の光に対する
80%以上の透過率と導電性を有する薄膜において、(1
10)の結晶面が基板表面に対して優先的に配向している
ことを特徴とする透明導電膜。
3. Consists of one or more cations and oxygen,
In a thin film formed on the substrate with crystallinity and having a transmittance of 80% or more for light in the visible range and conductivity, (1
A transparent conductive film, wherein the crystal plane of 10) is preferentially oriented with respect to the substrate surface.
【請求項4】1種類以上のカチオン及び酸素から成り、
基板上に結晶性を有して形成され、可視域の光に対する
80%以上の透過率と導電性を有する薄膜において、(1
11)の結晶面が基板表面に対して優先的に配向している
ことを特徴とする透明導電膜。
4. Consisting of one or more cations and oxygen,
In a thin film formed on the substrate with crystallinity and having a transmittance of 80% or more for light in the visible range and conductivity, (1
A transparent conductive film, wherein the crystal plane of 11) is preferentially oriented with respect to the substrate surface.
【請求項5】請求項1,2,3または4において、基板
として酸化マグネシウム(MgO)単結晶を用いる透明
導電膜。
5. The transparent conductive film according to claim 1, 2, 3 or 4, wherein a magnesium oxide (MgO) single crystal is used as a substrate.
【請求項6】請求項1,2,3または4において、前記
基板としてチタン酸ストロンチウム(SrTiO3)単
結晶を用いる透明導電膜。
6. The transparent conductive film according to claim 1, 2, 3 or 4, wherein a strontium titanate (SrTiO 3 ) single crystal is used as the substrate.
【請求項7】請求項1,2,3または4において、前記
基板と透明導電膜の間のすべてあるいは一部に、厚みが
15nm以下の金属からなる層が存在する透明導電膜。
7. The transparent conductive film according to claim 1, wherein a layer made of a metal having a thickness of 15 nm or less is present in all or a part between the substrate and the transparent conductive film.
【請求項8】伝導キャリア濃度の異なる複数の層から成
る透明導電膜において、各々の層における特定の結晶面
が基板表面に対して優先的に配向していることを特徴と
する透明導電膜。
8. A transparent conductive film comprising a plurality of layers having different conduction carrier concentrations, wherein a specific crystal plane in each layer is preferentially oriented with respect to the substrate surface.
【請求項9】請求項1,2,3,4,5,6,7または
8において、加速された不活性ガスイオンを、透明導電
膜を構成する元素と同一種類の元素から成るターゲット
に衝突させ、はじきだされた粒子を基板上に堆積するこ
とによって形成する透明導電膜。
9. The accelerated inert gas ion according to claim 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 or 8, which collides with a target made of the same kind of element as the element constituting the transparent conductive film. A transparent conductive film formed by depositing the repelled particles on a substrate.
【請求項10】請求項1,2,3,4,5,6,7,8
または9において、前記透明導電膜を透明電極として用
いた表示装置。
10. Claims 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8
Alternatively, in item 9, the display device uses the transparent conductive film as a transparent electrode.
【請求項11】請求項1,2,3,4,5,6,7,8
または9において、前記透明導電膜を透明電極として用
いた太陽光を電力に変換する装置。
11. Claims 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8
Alternatively, in 9, the device for converting sunlight into electric power using the transparent conductive film as a transparent electrode.
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