JPH08319138A - 金属酸化物系の透明導電膜の製造方法 - Google Patents

金属酸化物系の透明導電膜の製造方法

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JPH08319138A
JPH08319138A JP12141495A JP12141495A JPH08319138A JP H08319138 A JPH08319138 A JP H08319138A JP 12141495 A JP12141495 A JP 12141495A JP 12141495 A JP12141495 A JP 12141495A JP H08319138 A JPH08319138 A JP H08319138A
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JP
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transparent conductive
film
conductive film
metal oxide
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JP12141495A
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Inventor
Naoaki Taga
Shigeaki Tomita
直昭 多賀
成明 富田
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Asahi Glass Co Ltd
旭硝子株式会社
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Abstract

(57)【要約】 【目的】従来よりも低い比抵抗(10-4Ω・cm台以
下)を有し、また、良好な結晶性を有する透明導電膜を
安定的に製造することが可能な金属酸化物系の透明導電
膜の製造方法を提供すること。 【構成】透明基体上に成膜された金属酸化物系の透明導
電膜に、該透明導電膜を貫通し、該透明基体に侵入する
程度の高加速電圧で、イオン注入を行うことを特徴とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【0001】

【産業上の利用分野】本発明は、金属酸化物系の透明導
電膜の製造方法に関する。

【0002】

【従来の技術】透明導電膜は可視光透過性が良く、導電
性も良好なため、液晶ディスプレイ、タッチパネル、セ
ンサや太陽電池などの電極や太陽熱利用のための選択透
過膜などに使用されている。

【0003】このような透明導電膜はその比抵抗が低い
ほど望ましく、液晶ディスプレイ等においては、近年の
大面積化、表示密度の向上に伴い、より比抵抗の低い透
明導電膜が要求されるようになってきた。また、他の用
途においても同様に、比抵抗を低くすることが求められ
ている。

【0004】透明導電膜のなかでも金属酸化物系の透明
導電膜(特にSnO2 系やIn23 系の透明導電膜)
は他の材料系の透明導電膜に比べその比抵抗が比較的低
く、可視光の透過率が高く安定性も良いため、一般的に
広く用いられている。

【0005】ところで、これらの金属酸化物系の透明導
電膜は、従来からスプレー法やメッキ法等の化学的成膜
法あるいはイオンプレーティングやスパッタリング法な
どの物理的成膜法によって製造されており、なかでも良
質の透明導電膜を大面積で得ることができる等の特性を
有するスパッタリング法が多く採用されている。

【0006】しかしながら、スパッタリング法により作
製された金属酸化物系の透明導電膜であっても、易動
度、比抵抗が必ずしも良好ではない。

【0007】また、キャリアードープのための各種元素
(例えばIn23 に対してはSn)が添加されるが、
かかる添加元素が粒界に偏析したり、また、結晶性の劣
化を招くことがあり、比抵抗の悪化を招いてしまう。

【0008】一方、このような結晶質の劣化や添加元素
の粒界偏析等による比抵抗の悪化の対策として、成膜中
の基板加熱や成膜後のアニーリング等が施されてきた。
さらに成膜法の改善等により配向膜を作製する等、低抵
抗膜作製のための研究開発が広く行われている(例えば
特開昭63−202890号公報)。

【0009】しかしながら、上記アニーリングや配向膜
の作製技術によっても、現状では安定的に作製できるの
は比抵抗10-4Ω・cm台のものが限界であり、必ずし
も低抵抗化の要求を満足しているとはいえない。

【0010】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来よりも
低い比抵抗(10-4Ω・cm台以下)を有し、また、良
好な結晶性を有する透明導電膜を安定的に製造すること
が可能な金属酸化物系の透明導電膜の製造方法を提供す
ることを目的とする。

【0011】

【課題を解決するための手段】本発明は、透明基体上に
成膜された透明導電膜に、該透明導電膜を貫通し、該透
明基体に侵入する程度の高加速電圧で、イオン注入を行
うことを特徴とする透明導電膜の製造方法を提供する。

【0012】注入イオンは透明導電膜層を貫通する必要
があり、注入イオンの質量が大きいほど高加速電圧を要
する。加速装置は高電圧になるほど装置が複雑になり運
転コストも増加し製造上不都合となるため、比較的低電
圧で処理できることが望ましく、このためには注入イオ
ンが比較的軽元素であることが望ましい。さらに注入元
素質量が大きくなると、膜の結晶性向上よりも照射損傷
の効果が大きくなり膜の特性がむしろ悪化する場合もあ
る。より望ましくは原子番号25以下の元素である。ま
た注入には複数種のイオンを選択することも可能であ
る。

【0013】本発明においては、注入イオンとして、
H、He、N、O、F、Ne等のガスイオンあるいは比
較的軽元素イオンから選択することが好ましい。注入処
理直後透明基板内に存在する注入されたイオンは、時間
経過あるいは加熱処理等により一部が基板外に消失する
場合があるが、残留するイオンも多く、注入後の基板の
透明性を失わないためにはH、He、N、O、F、Ne
等のガスイオンを用いることが望ましい。金属イオン等
は注入後に透明基板内部に残留すると、一般的に基板が
着色することになるが、比較的少量の照射であれば金属
イオン等の注入においても透明性を失わない程度に処理
できる。

【0014】本発明で利用される金属酸化物に特に限定
はなく、In23 系、ZnO系、SnO2 系の酸化物
が用いることができる。このなかでも、現状ではIn2
3系、特にIn23 にSnを添加した、いわゆるI
TOが比抵抗が低いため好ましく利用することができ
る。

【0015】また、透明導電膜の膜厚は500nm以下
であることが好ましい。膜厚が厚くなるとやはり高加速
電圧が必要になり、前述のように製造上の不都合とな
る。さらに膜厚が500nmを超えると注入の効果が得
られなくなる場合があるため好ましくない。

【0016】イオン注入時のイオン照射量は1012〜1
19cm-2であることが好ましい。1012未満であると
注入の効果が得にくく、1019を超えると損傷の効果が
大きくなったり、製造に関してコストが大きくなる等の
不都合が生じる。

【0017】本発明に利用される透明基体には、特に限
定はなく、例えば、低アルカリガラス、石英ガラス、高
シリカガラス、ソーダライムガラス、珪酸塩ガラス、燐
酸塩ガラス、結晶化ガラス等のガラス基板、透明酸化物
単結晶もしくは多結晶基板などを用いることができる。
また、全工程を低温で処理できるので透光性の有機系樹
脂も基体として用いることができる。

【0018】本発明におけるイオン注入前の透明導電膜
の成膜方法は任意の方法で可能であり、各種イオンプレ
ーティングやスパッタリング法などの物理的成膜法を用
いることができる。

【0019】本発明におけるイオン注入処理では、注入
イオンの入射方向は任意であるが、基板面に鉛直な方向
の入射が好ましい。鉛直入射は導電膜を構成する結晶と
基板表面との配向性を高める効果があるため、イオン注
入処理の効果がより大きくなる。

【0020】本発明におけるイオン注入処理には、1k
V〜100MV、好ましくは100kV〜10MVの加
速電圧を用いることができる。イオン注入時の基板の温
度は−270〜1000℃、好ましくは20〜600℃
の範囲で設定可能である。基板等の損傷回復のため、打
ち込み後に熱処理もしくは打ち込み中に基板の加熱が必
要な場合もある。打ち込み後の加熱温度としては20〜
1200℃、好ましくは20〜600℃の範囲で設定す
ることが可能であり、加熱時の雰囲気としては任意の雰
囲気が利用可能である。また、打ち込み中の加熱温度と
しては30〜1200℃、好ましくは20〜600℃の
範囲で設定することが可能である。

【0021】

【作用】以下に本発明の作用を本発明をなすに際して得
た知見などとともに説明する。

【0022】本発明者らは、まず、従来の技術において
何故に低比抵抗が図れないのかを探求した。その理由は
次のようなものではないかと推測した。

【0023】透明導電膜としてIn23 系の膜を例に
とり説明する。

【0024】In23 膜にはキャリア供給源としてS
nを添加することが多いが、スパッタ法等で作製したあ
る程度結晶性のよいIn23 膜中であってもSnは全
てがキャリア供給源として働くわけではない。その一部
はSnO2 コンプレックスとしてIn23 の格子間等
に電気的に中性な不純物として存在し、電子を散乱す
る。その結果、電気抵抗はある限界以上は低下しないも
のと推測される。

【0025】そこで、本発明者は、低抵抗化を図るため
の手段を鋭意探求したところ、金属酸化物系の透明導電
膜を成膜した後、比較的高加速電圧、すなわち飛来イオ
ンが透明導電層を貫通し基板に侵入する程度の高加速電
圧で、透明導電膜にイオン注入することにより、透明導
電膜の結晶性が向上するという知見を得た。

【0026】さらに、調査したところ、結晶性が向上す
るのみならず比抵抗が著しく低下することを見いだし、
本発明をなすにいたった。

【0027】入射イオンが透明導電膜を貫通し基体に侵
入する程度の高加速電圧でイオン注入を行うと結晶性が
良好になる。結晶性が良好になると格子間等にある電気
的に中性な不純物は減少し、添加されたSnは活性化し
キャリア供給源として働く。また、入射イオンにはそも
そも衝突効果もあるため格子間等に存在する原子は散乱
され、中性不純物は減少する。すなわち、伝導電子の散
乱源が減少する。以上の結果、透明導電膜比抵抗が低下
するものと考えられる。

【0028】

【実施例】

(実施例1)スパッタリング法によりガラス基板上に膜
厚200nmのIn1.95Sn0.053-X (0≦X<1)
を成膜した。この透明導電膜付きガラス基板に、フリー
マン型イオン源により発生させ、質量分離したHeイオ
ンを加速器で加速し、加速電圧200kV、注入量3×
1016cm-2で基板面に垂直にイオン注入を行った。注
入中のガラス板は水冷された基板上に固定することによ
り、一定温度で保持した。

【0029】得られた試料について、四端子法にて比抵
抗を、また、van der Pauw法にてキャリア濃度、易動度
を測定した。表1に測定の結果を示す。

【0030】(実施例2)本例では、イオンの加速電圧
を50kV、注入量3×1017cm-2とした。他の点は
実施例1と同様とし、実施例1と同様の測定を行った。
表1に測定の結果を示す。

【0031】(実施例3)本例では、イオンとして、H
eに代えNイオンを用いた。他の点は実施例1と同様と
し、実施例1と同様の測定を行った。表1に測定の結果
を示す。

【0032】(実施例4)本例では、透明導電膜の膜厚
を100nmとし、イオンをV、加速電圧300kV、
注入量1×1016cm-2とした。他の点は実施例1と同
様とし、実施例1と同様の測定を行った。表1に測定の
結果を示す。

【0033】また、本例では、ESCAによりVの表面
からの深さ方向の濃度分析を行ったところ、Vのほとん
どがガラス基板内に存在した。

【0034】(実施例5)本例では基板としてYSZ単
結晶の(100)面を用い、In1.95Sn0.053-X
(0≦X<1)のエピタキシャル膜を成膜した。他の点
は実施例1と同様とし、実施例1と同様の測定を行っ
た。表2に測定の結果を示す。

【0035】また、X線回折装置にてIn1.95Sn0.05
3-X (0≦X<1)の(100)面について集中法に
より35゜付近のロッキングカーブを計測し、その半値
幅を測定した。その結果も表2に示す。

【0036】(実施例6)本例では、イオン種をOイオ
ンとした。他の点は実施例5と同様とし、実施例5と同
様の測定を行った。表2に測定結果を示す。

【0037】(比較例1)スパッタリング法によりガラ
ス基板上に膜厚200nmのIn1.95Sn0.053-X
(0≦X<1)を成膜した。得られた試料について、実
施例1と同様の測定を行った。表1に試験の結果を示
す。

【0038】(比較例2)本例では加速電圧を10kV
とした以外は実施例1と同様とし、実施例1と同様の測
定を行った。すなわち、本例では、透明導電膜を貫通し
ない程度の加速電圧とした。表1に測定の結果を示す。

【0039】(比較例3)本例では透明導電膜の膜厚を
500nmとした。すなわち、実施例1の場合の.5倍
の膜厚とした。しかし、加速電圧は実施例1と同様とし
たため、イオンは透明導電膜を貫通しなかった。他の点
は実施例1と同様とし、実施例1と同様の測定を行っ
た。表1に測定の結果を示す。

【0040】(比較例4)スパッタリング法によりYS
Z単結晶の(100)面上に膜厚200nmのIn1.95
Sn0.053-X (0≦X<1)のエピタキシャル膜を成
膜した。

【0041】得られた試料について、四端子法にて比抵
抗を、また、Van der Pauw法にてキャリア濃度、易動度
を、さらに、X線回折装置にてIn1.95Sn0.053-X
(0≦X<1)の(100)面について集中法により3
5゜付近のロッキングカーブを計測し、その半値幅を測
定した。表2に試験の結果を示す。

【0042】実施例1〜4はイオン注入処理前(比較例
1)に比べ比抵抗が大幅に低下している。

【0043】実施例5、6と比較例4のエピタキシャル
単結晶膜による結晶性の比較より、低抵抗化は導電膜の
結晶性に関連していることが示唆される。

【0044】

【表1】

【0045】

【表2】

【0046】

【発明の効果】本発明によれば、10-4Ω・cm台以下
の比抵抗を有し、また、良好な結晶性を有する透明導電
膜を安定的に製造することが可能となる。

【0047】また、低温で作製処理が可能なため、各種
基板が利用可能であり用途が広がることが期待できる。

【0048】上記方法により製造された透明導電膜はそ
の比抵抗が低いため、より高性能、低消費電力の液晶デ
ィスプレイ、タッチパネル、センサや太陽電池用電極や
太陽熱利用の選択透過膜などに使用できる。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】透明基体上に成膜された金属酸化物系の透
    明導電膜に、該透明導電膜を貫通し、該透明基体に侵入
    する程度の高加速電圧で、イオン注入を行うことを特徴
    とする金属酸化物系の透明導電膜の製造方法。
  2. 【請求項2】前記注入イオンが、H、He、N、O、F
    およびNeからなる群から選ばれる1種以上の元素のガ
    スイオンであることを特徴とする請求項1記載の透明導
    電膜の製造方法。
JP12141495A 1995-05-19 1995-05-19 金属酸化物系の透明導電膜の製造方法 Pending JPH08319138A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001056088A1 (en) * 2000-01-28 2001-08-02 Japan Science And Technology Corporation Light emitting diode and semiconductor laser
WO2005080285A1 (en) * 2004-02-20 2005-09-01 Waseda University Method for strengtehning glass and strengthened glass produced by the method

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001056088A1 (en) * 2000-01-28 2001-08-02 Japan Science And Technology Corporation Light emitting diode and semiconductor laser
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