JPS61292817A - 透明電導性金属酸化物膜の形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は反応性スパッタリングにより透明電導性金属酸
化物膜を製造する方法に関するものである。

［従来の技術］ 従来より透明電導性金属酸化物膜の形成方法として、反
応性スパッタリング法は比較的容易に、かつ品質の優れ
た薄膜が再現性よく得られることから広く使用されてき
た。

［発明の解決しようとする問題点］ しかし、従来の反応性スパッタリング法は、ターゲー、
トとして金属あるいは金属合金、あるいは金属酸化物の
いずれを用−いても均質で高品位の膜を得るためには膜
形成において基板温度を一定の高温にし１ｉ必要があっ
た０例えば低抵抗、高透過率であることが望ましい透明
電導性薄膜を得るためには基板の温度を４００°Ｃ程度
の高温におく必要があった。ターゲットの材料を選択し
、スパッタリング中のガス圧、ターゲットと基板との距
離等の条件を厳密に制御することによって基板を比較的
低温にしたままで低抵抗の薄膜が得られることもあるが
、その抵抗率、透過率は基板温度を一定高温に保持した
ものに比べ、ともに充分なものとは言えなかった。

本発明は基板温度を比較的低温に保ったままで従来法で
得られるものよりも特性の優れた透明電導性金属酸化物
膜を形成する方法に提供することを目的とするものであ
る。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は前述の問題点を解決すべくなされたものであり
、金属単体あるいは金属合金をターゲットとし、反応性
ガスとして酸素を含む雰囲気中で反応性スパッリング中
により基板面上いて基板とターゲットとの間に電子エミ
ッターを配置し、該電子エミッターからの熱電子電流量
により雰囲気ガス及び／又はスパッター粒子をイオン化
して基板とターゲットとの間のプラズマ密度を増加させ
た雰囲気下において透明電導性金属酸化物膜を基板面上
に被着することを特徴とする透明電導性金属酸化物膜の
形成方法をある。

以下、本発明を第１図に従って詳細に説明する。

第１図は、本発明を実施するために使用するスパッター
装置の一例の概略図を示したものであり、ｌはスパッタ
ー装置、２は真空室、３は基板、４はスパッター用のタ
ーゲット、５は基板３とターゲット４との間に配置され
た電子エミッター、６はマグネトロン、７はフィラメン
ト、８はリフレクタ−１９はアノード、ｌＯはシャッタ
ー、１１はバルブ、　１２はヒーター、１３は基板ホル
ダーを示す０図示した例はマグネトロンスパッタリング
装置であり、スパー／鼾二源としてのターゲットにマグ
ネトロン６により特殊な磁界をかけ、スパッター粒子を
その磁場の中に閉じ込め、電離効率を上げてプラズマ密
度を上げることにより高付着速度が得られ、又導入され
る気体の圧力を下げることができるようにしたものであ
るが、勿論これに限定されることなく他の方式のスパッ
ター装置も利用できる。

本発明におけるスパッタリングガスとしては通常使用さ
れているアルゴンガスが使用され。

又、反応性ガスとしては酸素ガスが使用される。又、タ
ーゲットとしては、形成する薄膜に応じた金属単体又は
、金属合金が使用される。

本発明によって、好ましく形成される透明電導性酸化物
膜としてはｓｂがドーピングされた５ｎ０２、Ｓｎがド
ーピングされたＩｎ２Ｏ３などの酸化物の透明電導薄膜
が代表的である。

例えば、酸化錫透明電導薄膜の場合には５ｎ−ｓｂ金合
金らなるターゲットと反応性ガスとして酸素ガスを用い
て反応性スパッタリングを行なｄ　ｓｂのドーピングさ
れた透明電導性徴化錫薄膜を形成し、又、酸化インジウ
ム透明電導薄膜の場合には、Ｉｎ−５＋金合金らなるタ
ーゲットと反応性ガスとして酸素ガスを用いて反応性ス
パッタリングを行なわせ、Ｓｎのドーピングされた透明
電導性酸化インジウム薄膜を形成する。

第１図に示した電子エミッター５は、基板３とターゲッ
ト４との間に置かれ、熱電子を放出スルフィラメント７
、熱電子を反射するりフレフタ−８，電子を引き出し、
加速し、運動方向を規制するアノード９から構成されて
いる。かかる電子エミッター５により熱電子は真空室２
の中心方向に引き出され、上から飛んでくるスパッター
粒子、及び／又は真空室内の雰囲気ガスの一部を３オン
化、活性化する。このような雰囲気の中でスパッター粒
子と反応性ガスとが反応し、反応性スパッタリングによ
り金属酸化物膜が基板面に形成される。このように、ス
パッター粒子及び／又は雰囲気ガスの一部がイオン化さ
れ、活性化されているため、基板が比較的低温でも一部
のない透明な低抵抗の透明電導性金属酸化物膜が形成さ
れる。なお、電子エミッターから放出される電子の電流
量は、フィラメントに流れる電子量と電圧とによって決
まり、電子のエネルギーは主にアノードとフィラメント
の間の電位差によって決められる。

また１本発明において、スパッタリングによる薄膜形成
時の真空室の圧力は３　Ｘ　１Ｏ−３Ｔｏｒｒ以下の真
空度とし、この真空度で薄膜形成を行なうことが好まし
い。

また、ターゲットの表面からターゲットの原子を叩き出
すための陽イオンを発生させるための方式としては、陽
極と陰極とを対向させ、アルゴン等の不活性ガスを導入
して、陽極と陰極との間に直流電圧、又は高周波電圧を
加えて、放電を起させ、陽イオンを発生させる方式など
が利用できる０例えば、陰極を構成するターゲットが電
導性の場合には、極間に直流電圧、又は高周波電圧を加
え、又、ターゲットが絶縁性の場合には、高周波電圧が
加えられる。

本発明による薄膜乞脛誠するに当っては、まずガラス、
プラスチック、セラミック等の各種材料から選ばれる所
定の基板３を真空室２内の基板ホルダーにセットし、真
空室２内を１０−６〜１Ｏ−５Ｔｏｒｒ程度減圧にした
後、真空室ｚ内にアルゴンなどのスパッターガスと反応
性ガスとして酸素をを所定量導入し、更に所定の真空度
例えば２　Ｘ　１０−’〜３×１０弓程度の真空度に調
整する。

次いでターゲット４に高周波電圧、あるいは直流電圧を
印加するとともに、電子エミッター５に電流、電圧を加
え、テレスパッタリングを行なった後、シャッター１０
を開いてスパッタリングを行ない、上記基板３面上に薄
膜を形成する。

［実施例］ 第１図のようなマグネトロン型スパッタリング装置を用
いて次のような方法により酸化インジウム透明電導性被
膜を形成した。ターゲット源のターゲットとしてはＩｎ
−Ｉｎ−９ＯＳｎ−１０ｗｔ＄の合金を用いた。膜形成
に当っては真空室を５×１Ｏ−６Ｔｏｒｒに減圧した後
、酸素とアルゴンの混合ガスを真空室内に導入し、該室
ケタ圧力を１×１Ｏ−３Ｔｏｒｒに保ち、直流マグネト
ロンターゲットの放電を開始させ、ついで電子エミッタ
ーのタングステンフィラメントに電流を流して、電子エ
ミッターから放出される熱電子によりアルゴンガスと酸
素ガスと、スパッター粒子の一部をイオン化し、活性化
して基板とターゲットとの間のプラズマ密度を増加させ
た雰囲気下において、室温のガラス基板上に約８０八／
分程度の付着速度で酸化インジウム透明導電性被膜（膜
厚１０００人）を形成した。

このようにして得られた膜は同一条件で作成した比較法
（電子エミッターなし）と比べ透明で吸収がなく、比抵
抗も２　Ｘ　１０−４Ω箇と高温基板（３００℃以上）
に形成した膜のそれと同程度であった・ ［効　果〕 本発明によれば、電子エミッターからに熱電子放出量（
エミッション電流）により基板とターゲットとの間のプ
ラズマ密度を増加させることがで二泗る。又、このプラ
ズマ密度の制御は電子エミッターにより行なうことがで
きるので。

ターゲットに加える電力とは独立にプラズマ密度の制御
を行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を実施するためのスパッタ装置の一具体
例の概略図であり、ｌはスパッター装置、２は真空室、
３は基板、４はターゲット、５は電子エミッター、７は
フィラメント、８はリフレクタ−１９はアノードを示す
。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）金属単体あるいは金属合金をターゲットとし、反
   応性ガスとして酸素を含む雰囲気中で反応性スパッタリ
   ング法により基板面上に透明電導性金属酸化物質を形成
   する方法において、基板とターゲットとの間に電子エミ
   ッターを配置し、該電子エミッターからの熱電子により
   雰囲気ガス、及び／又はスパッター粒子をイオン化して
   基板とターゲットとの間のプラズマ密度を増加させた雰
   囲気下において透明電導性金属酸化物膜を基板面上に被
   着することを特徴とする透明電導性金属酸化物膜の形成
   方法。
2. （２）透明電導性金属酸化物膜が錫を含む酸化インジウ
   ム透明電導性薄膜であることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の透明電導性金属酸化物膜の形成方法。
3. （３）透明電導性金属酸化物膜がアンチモンを含む酸化
   錫透明電導性薄膜であることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の透明電導性金属酸化物膜の形成方法。