JPS62157618A - 透明導電膜の作成方法 - Google Patents

透明導電膜の作成方法

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JPS62157618A
JPS62157618A JP21880886A JP21880886A JPS62157618A JP S62157618 A JPS62157618 A JP S62157618A JP 21880886 A JP21880886 A JP 21880886A JP 21880886 A JP21880886 A JP 21880886A JP S62157618 A JPS62157618 A JP S62157618A
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正弘 矢竹
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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〕 本発明は透明薄電膜の作成方法に関する。
〔従来技術〕
従来の透明薄電膜の作成方法は、金属酸化物による透明
薄電膜として不純物全ドープした酸化錫あるいは酸化イ
ンジウムを用いて、真空蒸着法、スパッタリング法など
で作られていた。
スパッタリング法での成膜は酸化インジウムに酸化錫を
混合した焼結体全ターゲットとしてアルゴンイオンでス
パッタする方法またはインジウムと錫の合金ターゲット
として酸素ガスにより反応スパッタで成膜後熱処理を行
なう方法あるいは特開昭54−127598の第1表の
ように酸化インジウムに酸化錫をドープしたターゲット
を用いて水素のような還元性気体と不活性気体の混合気
体中で成膜してい念。
また、高分子基体上に成膜する透明4t@の作成方法で
は特開昭59−149605のように高分子基体上に成
膜した後熱処理を行なう必要があり、耐熱性か強い高分
子基体が必要であった。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかし、前述の従来技術では高温で成膜するが成膜後熱
処理することにより低抵抗−高透過率の透明4を膜?得
ていた。また、従来から透明4電膜には酸化錫および酸
化インジウム等が利用されているが、酸化錫透明薄電膜
はit性が劣るとともにエツチング性が悪くパターン化
が困難であり、酸化インジウムやインジウム錫酸化物(
工To)テはその主原料であるインジウムが高価であり
、J。
OoC,Fan : Appl、 Phys、 Let
”、、 34. PO515(1979) Pig 2
. Fig 4のように室温付近で成膜すると酸素分圧
感度が高いため再現性が劣るという欠点金有していた。
そこで本発明はこのような問題点全解決するもので、そ
の目的とするところは原料が安価であるとともに生産性
に富み、活性気体分圧感度が低いことすなわち作成雰囲
気の領域が広いため再現性が良く、低温で成膜して安定
な透明24電膜七提供するところにある。
〔問題点を解決するための手段〕
不発明になる透明薄電膜の作成方法は物理蒸着もしくは
化学蒸着による薄膜作成方法において、亜鉛にアルミニ
ウム、ガリウム、インジウムのうち少なくとも1種類以
上の元素および不純物金倉む成膜源または亜鉛金主成分
とする成膜源とアルミニウム、ガリウム、インジウムの
うち少なくとも1種類以上の元素を主成分とする成膜源
を用いて酸素または窒素のうち少なくとも1種類以上か
らなる活性気体または上記の活性気体と不活性気体の混
合気体雰囲気中で作製させることt−特徴とする。
亜鉛に含ませるアルミニウム、ガリウム、インジウムは
その割合によって膜の性質が変わる。すなわち、アルミ
ニウム、ガリウム、インジウムのうち少なくとも1種類
以上の元素が亜鉛の総量に対してI]、1原子パーセン
ト以下では通常の酸化亜鉛膜と同様に比抵抗の経時変化
が激しく実用に供しない。また、アルミニウム、ガリウ
ム、インジウムのうち少なくとも1種類以上の元素が亜
鉛の総量に対して10原子パーセント以上では成膜時の
比抵抗が10’Ω口以上で実用に洪しない。
アルミニウム、ガリウム、インジウムのうち少なくとも
1種類以上の元素が亜鉛の総量に対して0.1〜8原子
パーセントでは比抵抗が10−tΩ口以下の透明薄電膜
ができ、1〜5原子パーセントでは比抵抗がさらに低く
なり、100α以下となった。
本発明の蒸着法で用いた活性ガスの酸素および窒素は成
膜条件は多少異なるが、酸素の場合、窒素の場合、酸素
と窒素の混合気体の場合いずれの場合もほぼ等しい導電
率、透過率が得られた。しかし、活性ガスが窒素の場合
は成膜した膜の安定性が特にすぐれていた。
上記の活性ガスと上記の不活性ガスの混合気体中で成膜
するスパッタリング法では、酸素とアルゴン、窒素とア
ルゴンあるいは酸素と窒素とアルゴンの場合いずれもほ
ぼ同様の比抵抗、透A率を示して蒸着の場合と同様の傾
向を示し、透明4m!膜として優れ友ものが作製された
。特にスパツタリング法では比抵抗、膜厚、透過率が均
一であり、透明薄電膜として非常に優れている。
透明薄電膜の主成分である亜鉛は資源的に豊富であり、
安価な元素である。
〔実施例1〕 第5囚に本発明に用いたスパッタリング装fIt’e示
す。22はアルミニウム、ガリウム、インジウムのうち
少なくとも1種類以上の元素を含む亜鉛のターゲットで
るり、ターゲット用Do電源19によユ宅圧が印加され
ている。そしてスパッタリングにより基板20の表面に
透明導′d!L膜を成膜した。本発明ではアルミニウム
全0〜10原子パーセント、アルミニウム5ガリウム1
原子パーセント、アルミニウム5インジウム1原子パー
セントおよびアルミニウム5ガリウム1インジウム1原
子パーセント含む亜鉛のターゲット?!−用い、DCマ
グネトロンスパッタリング法により、酸素、窒素るるい
は酸素20窒素80のガスとアルゴンの混合ガス全導入
し成膜した。成膜時、基&温度であつ几。即ち低温で成
膜した。
第1因にアルミニウム、ガリウム、インジウムのうち少
なくとも1種類以上の元素の含有率と比抵抗との関係?
示すが、上記の含有率が10原子パーセント以上になる
と比抵抗が10’Ωの以上となり実用に供しない。即ち
実用可能な含有率は10原子パーセント以下である。
第2図に上記のターゲラトラ用いて800Aスパツタし
た後室温で相対湿度50パーセントの大気組成ガス中に
さらしておいた時間と比抵抗の関係:と示す。上記の含
−にぶ7jSl:J、1原子パーセント以下では比抵抗
の変化が激しく実用に洪しないか、本発明になる炸裂方
法で成膜し之透明薄電膜は経時変化か少なく、安定性が
非常に同上し友。
第6図にアルミニウムに5yX子パーセントなヒ亜鉛、
酸化亜鉛、酸化錫および酸化錫全10原子パーセント含
む酸化インジウムのターゲットを用いて室温でスパッタ
し念場合の酸素分圧と比抵抗の関係を示すが、アルミニ
ウムt5原子パーセント言む亜鉛のターゲラトラ用いた
万が最も酸素分圧感度が低い。酸素分圧感度が低いため
に辺間電膜の作成が非常に容易になった。
第4図にアルミニウム七5原子パーセント含む亜鉛を用
いて、活性ガスとして酸素、窒素、酸素20窒素80パ
ーセントの混合気体を用いてスパッタしfc場合の比抵
抗と活性ガス分圧上水すが、窒素および酸素と窒素の混
合気体を用いた場合も同様の傾向會示した。本図からも
わかるように、本発明においては活性ガス分圧に対する
感度が低く成膜が容易である。また、第1〜第4図の結
果は低温底膜で得られたものでるり、従ってプラスチッ
ク等の様な基板を使用できる利点がある。
同、スパッタリング法はRFマグネトロン法の場合もD
oマグネトロン法と同様の傾同を示し、大きな差異がな
いため、RFマグネトロン法でもρ≧まわない。また、
用いる基板によっては、高基板温度(≧100℃)で成
膜または成膜後高温(≧100℃〕でアニールして比抵
抗の低減化、透過率の向上にはかつてもかまわない。さ
らに、これらの透明薄電膜は10GOA以下では透過率
は80パ一セント以上で問題はない。
〔実施例2〕 第6図に本発明に用いた蒸着装置を示す。32はアルミ
ニウム、ガリウム、インジウムの蒸発源33は亜鉛の蒸
発源であり、2元同時蒸着ができる構造になっている。
そして酸素または窒素を導入することにより、基板29
の表面に透明4電膜全成膜した。
第7図に亜鉛を蒸発源として酸素全導入して酸化亜鉛膜
全作製する場合とアルミニウムと亜鉛の2つの蒸発源を
用いて蒸発温度を制御してアルミニウムが亜鉛に対して
5原子パーセントになるようにして酸素全導入して作成
した場合の酸素分圧と比抵抗との関係會示すか、実施例
1のスパッタリング法の場合と同様に、アルミニウム全
含有させることによって比抵抗の低減化、酸素分圧感度
の低下をうながすことができる。
伺、窒素を導入した場合も酸素全導入した場合と同様に
、比抵抗の低減化、酸素分圧感度の低下全うながすこと
ができる。また、抵過率もスパッタリング法と同様に、
1000A以下でも80パ−セント以上で問題はない。
さらに、不純物として透明薄電膜か酸化物の場合硫黄、
窒化物の場合はリンをαロ1原子パーセント用いると若
干比抵抗を下げることができる。
〔実施例3゜〕 第8図に本発明に用いたC V D (Chemica
tVapour Peposition )ft置(化
学蒸着の一つ)を示す。OVDガス導入バルブ42より
CvDガス全導入し、CvDガス排出器59で、装置内
にCvDガス金入れる。ガス導入パルプ38より活性ガ
スや不活性ガスを導入し、OVDガス排出器59と基板
ホルダー41の間に電圧上印加し、基板40’の上に透
明薄電膜上作製させる。出発物質の主成分としてジメチ
ル亜鉛およびトリメチルアルミニウムを用いて、酸素ま
tFi窒素全導入することにより、プラズマOVD法に
よって成膜したO 第9図に酸素または窒素を導入して作製した透明溝を膜
の反応性気体分圧と比抵抗との関係上水すが、実施例1
および実施例2と同様に亜鉛にアルミニウム全含有する
ことにより、比抵抗全低減させ、また活性ガス分圧感度
で低下させることができる。
同、本発明の出発原料はジメチル亜鉛およびトリメチル
アルミニウム上用いたが、ジメチル亜鉛の代わりにジエ
チル亜鉛、トリメチルアルミニウムの代わりにトリメチ
ルガリウム、トリメチルインジウム、トリエチルアルミ
ニウムなどの唾鉛およびアルミニウム、ガリウムまたは
インジウムを用いた金属有機物またはノ・ロゲン化M機
金・萬でもよく、プラズマOVDが可能なものであれば
何らさしつかえない。
〔実施例4〕 本発明になる透明薄電膜の作成方法を用いて、バイアス
電極として用いる場合を示す。簡単のため、スパッタリ
ング法により成模する場合上側にとるが、蒸着、イオン
ブレーティング、CVDなどの方法によってもかまわな
い。第10図及び第11図は本発明になる透明薄電膜の
作成方法を用いて光記録媒体を作成した例である。第1
0崗の46はポリカーボネートの透光性支持体であ、り
射出成形によりトラッキング用の溝が形成しである。
47は本発明になる透明薄電膜の作成方法(スパッタリ
ング法)により成膜したZnD (Al5原子パーセン
ト)膜である0は成膜源のZnに含有されるft−示す
。この47全底膜しためと50Wで5分RFエツチング
?行ない、真空系rlO−’Tovv以下にして47に
DCバイアス電圧90Vを印加して% 48のNdDy
FeCoTiの記録層を成膜した。この48の記録層は
NdDyFe0oTiの合金ターケラトを用いて、DC
マグネトロンスパッタリング法により成膜したものであ
る。次に、49の5iAtNの保護層k、EIiAtの
焼結体ターゲット七用いてDC反応マグネトロンスパッ
タリング法により、成模し10次に51のポリカーボネ
ートの透光性支持体上50の接着層により貼り合わせて
作成した。52はディスクのセンターホールである。
第11囚に示す光記録媒体は透光性支持体上に本発明に
なる透明電膜の作成方法(スパッタリング法〕により酸
素ガスとアルプンガス全導入することにより成膜し&Z
n、Q(AA5原子パーセント)()は成膜源Z n 
K含有されるt層上!csiAANの第1保護Jaを成
膜後、Z n o(A t 5原子パーセント)0は成
膜源Znに含有される量最にバイアス電圧を印加して記
碌層金成膜し7’C場合であり、第10図に示す光記録
媒体と同様に作成したものである。
第11図の55はポリカーボネートの透光性支持体、5
4は本発明になる透明薄電膜の作成方法(スパッタリン
グ法)により成膜したZn0(At5原子バーセン))
(0は成膜源のZnに含有ぢれる」t)層、55ばSj
、AtNの第1保岐層、56はNaDyFe0oTiの
記a層、57(11,S i AAN 第2保護層、5
81″l:接着層、59はポリカーボネートの透光性支
持体、60はディスクのセンターホールである。
第12[株]に第10図に示す光記録媒体の作成方法に
おいて、記録層?成膜する際、バイアス電圧?印加して
作成したフを記録媒体612よびバイアス電圧全印加し
ないで作成したf、記録媒体62の70℃95%RHF
でのファラデー回転角の経時変化上水す図上水す。第1
2図の結果かられかるように不発明になる透明溝1!膜
の作成方法により成膜したZ n O(A t5原子パ
ーセント)(0は成膜源のZnに含有される量で示す)
全バイアス電極として用いた光記録媒体61はファラデ
ー回転角の経時変化が極めて少ないすなわち長期信頼性
のめる光記録媒体であることがわかる。
第16図に第10図に示す光記録媒体のバイアス電極と
して、ZnJ)(At 1原子バーセントン(65)。
Z n O(In3原子パーセント) 、  (64)
 ZnO(Ga 。
4原子パーセント) (65) 、 z rl □ (
In6原子パ→ント)(66)、Zn0(At3原子)
く−セント) (67)(0は成膜源のZnに含有され
る量を示す)添加して作成した光記録媒体?70℃95
%RHFでのファラデー回転角の経時変化2znO(6
8)工n、03(SnO,s M子パーセント)(69
)を用い之場合と併せて示す。第13内の結果かられか
るように、本発明になる透明S*膜の作成万gw用いて
成膜しt膜tバイアス電極として用いることにより、長
期信頼性のある光記録媒体が作製されることがわかる。
同、実施例4では光記録媒体の作成方法における例を示
したが、これに限定されるものでなく、本発明の主旨全
逸脱しない限り種々の変更は可能である。
〔発明の効果〕
以上述べたように本発明によれば、スパッタリング、蒸
着などの物理蒸着やCVDなどの化学蒸着において、亜
鉛にアルミニウム、ガリウム、インジウムのうち少なく
とも1種類以上の元素および不純物を含む成膜源、また
は亜鉛を主成分とする成膜源とアルミニウム、ガリウム
、インジウムのうち少なくとも1種類以上の元素金主成
分とする成膜源を用いて酸素ま友は窒素のうち少なくと
も1a類以上からなる活性気体または上記の活性気体と
不活性気体の混合気体中で作成させることにより下記の
効果”kliifする。
(11本発明になる透明薄電膜の生成分である亜鉛は資
源的にも豊富であり、安価であるため、低コストと透明
4電膜が得られる。
(2)本発明になる透明薄電膜は成膜時の活性気体分圧
感度が低いため、再現性が良く成膜し易く生産性全向上
できる。
(3)本発明になる透明薄電膜は比抵抗の経時変化が少
く安定性がすぐれている。
(4)本発明になる透明薄電膜は低温で成膜できる念め
プラスチック等種々の基&全使用できる。
本発明は上記のような利点を有するもので、薄膜表示装
置、液晶表示装置、エレクトロクロシック表示装置、タ
ッチパネル、面発熱体、帯電防止体、静電気障害の防止
体、電子写真記録媒体のペース、センサなどの透明4を
膜を用いるあらゆる分野に適用できる。
【図面の簡単な説明】
第1図はアルミニウム、ガリウム、インジウムのうち少
なくとも1種類以上の元素の亜鉛に対する含有率と比抵
抗との関係図。 第2図はアルミニウム、ガリウム、インジウムのうち少
なくとも1種類以上の元素を含む亜鉛および純亜鉛のタ
ーゲット全周いて800Aスパツタした後室温で相対湿
度50パーセントの大気組成ガス中にさらしておいた時
間と比抵抗との経時変化図。 第3図はアルミニウムを5原子パーセント含む亜鉛、純
亜鉛、酸化亜鉛、酸化錫および酸化錫を10w、子パー
セント含む酸化インジウムのターゲットを用いて室温で
スパッタし文場合のvl&素分圧と比抵抗の関係図。 第4内はアルミニウム七5原子パーセント含む亜鉛を用
いて、活性ガスとして酸素、窒素、酸素20窒素80パ
ーセントの混合気体を用いてスパッタした場合の比抵抗
と反応性ガス分圧の関係図。 第5図はスパッタ装置の概略図。 第6図は蒸着装置の概略図。 第7融は亜鉛を蒸発源として酸素を導入して酸化亜鉛膜
七作委する場合とアルミニウムと亜鉛の2つの蒸発源金
側いてアルミニウムが亜鉛に対して5原子パーセントに
なるようにして酸素全導入して作製した場合の酸素分圧
と比抵抗の関係図。 第8因はCvD装置の概略図。 第9図は酸素または窒素上導入して作製し定透明薄電膜
の活性気体分圧と比抵抗との関係図。 第10自および第11図は本発明になる透明薄電膜の作
成方法音用いて光記録媒体全作成する場合の光記録媒体
の基本構成図。 第12図は本発明になる透明薄電膜の作製方法により製
膜したZ n Q (A L 5原子パーセント)0は
成膜源のZnに含有される量にバイアス電圧全印加して
記録層krff膜して光記録媒体を作成した場合とバイ
アス電圧を印加しないで記録層全成膜して光記録媒体全
作成し几場合の70℃93%RHFでのファラデー回転
角の経時変化図。 第16図は本発明になる透明薄電膜の作成方法?用いて
、種々の透明薄電膜全作成して、それにバイアス′(正
金印加して記録層全成膜して光記録媒体7作成し北場合
と、ZnΩ、 In、03 (Sn025重量パーセン
ト)の2種の透明薄電膜?作成後、それにバイアス電圧
ケ印加して記録層を成膜して光記録媒体?作成した場合
の70℃95%RHFでのファラデー回転角の経時変化
図。 第1図、第2図、第6図、第11図、第16図の説明に
おいて0は成膜源に含有される量?示している。 1・・・亜鉛に対するアルミニウム含有車力SO〜10
原子パーセントの場合。 2・・・亜鉛に対する含有率が、アルミニウム5ガリウ
ム1原子パーセントの場合。 6・・・亜鉛に対する含有率力、アルミニウム5インジ
ウム1原子パーセントの場合。 4・・・亜鉛に対する含有率が、アルミニウム5ガリウ
ム1インジウム1原子パーセントの場合。 5・・・亜鉛だけ全周いた場合。 6・・・亜鉛に対するアルミニウムの含有率が0.05
原子パーセントの場合。 7・・・亜鉛に対するアルミニウムの含有率が0.1原
子パーセントの場合。 8・・・亜鉛に対するアルミニウムの含有率が0.2原
子パーセントの場合。 9・・・亜鉛に対する含有率が、アルミニウム5インジ
ウム1原子パーセントの場合。 10・・・亜鉛に対する含有率が、アルミニウム5ガリ
ウム1原子パーセントの場合。 11・・・亜鉛に対する含有率が、アルミニウム5原子
パーセントの場合。 12・・・アルミニウム上5原子パーセント含む亜鉛の
ターゲット金円いた場合。 16・・・亜鉛のターゲットで用いた場合。 14・・・酸化亜鉛のターゲラ)1−用いた場合。 15・・・酸化錫i10原子パーセント含む酸化インジ
ウム(工TO)のターゲットを用いた場合。 16・・・酸素ガスを用いt場合。 17・・・酸素20パーセント窒素80パーセントの混
合ガスを用いた場合。 18・・・窒素ガスを用いた場合。 19・・・ターゲット用DC電源 20・・・基板 21・・・基板セット用治具 22・・・アルミニウム、ガリウム、インジウムのうち
少くとも1種類以上の元素?含む亜鉛のターゲット 23・・・シールド版 24・・・ホルダー 25・・・チャンバー 26・・・パツキン 27・・・活性ガス導入パルプ 28・・・基板ホルダー 29・・・基板 30・・・シャッター 31・・・蒸発源支持用治具 32・・・アルミニウム、ガリウム、インジウムの蒸発
源 35・・・亜鉛の蒸発源 34・・・チャンバー 65・・・リークおよび排気バルブ 36・・・亜鉛の蒸発源を用いた場合 37・・・亜鉛とアルミニウムの蒸発源音用いた場68
・・・ガス導入バルブ 39・・・CVDガス排出器 40・・・基板 41・・・基板ホルダー 42・・・CVDガス導入バルブ 45・・・排気バルブ 44・・・酸素ガス全周いた場合 45・・・窒素ガスを用いた場合 46・・・ポリカーボネートの透光性支持体47−−−
 ZnO(At5原子パーセント)層48−−・NdD
yFeCoTiの記録層49・・・5iAtNの保護層 50 ・・・接ア1墾トノ−11 51・・・ポリカーボネートの透光性支持体52・・・
ディスクのセンターホール 53・・・ポリカーボネートの透光性支持体54・・・
Z n O(A t5原子パーセント)層55・・・5
iAtIJの第1保穫層 56− NdDyFeCoTiの記録層57・・・5i
AtNの第2保護層 58・・・接着層 59・・・ポリカーボネートの透光性支持体60・・・
ディスクのセンターホール 61・・・バイアススパッタした場合 62・・・バイアススパッタしなかった場合63・・・
Z n O(A L 1原子パーセント)層全用いた場
合 64 ・−ZnO(In5原子パーセント)7ak用い
た場合 65・・・Z n O(G a 4原子パーセント)層
?用いた場合 66・・・Z n O(In6原子パーセント)ノーe
用いた場合 67・・・ZnO(Al 3 原子パーセント)属音用
いた場合 68・・・Z n 0層を用いた場合 69・・・工n203(Sn0,5重量パーセント)層
を用いた場合 葛1図 発21図 烙3図 名4図 粥ダ図 栢−こ素子プ/I(%) 藁7図 芸別図 垢を図 43  M、0CAIIαto/、) 64  ムOに3峠h) 65 ”i!、D(Ga40包) 66  乙0(1,1,ct4必) 乙7 2M0(A/3α+Zン 7θ’c ?5外RH下の刷り寺時間 名1317

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)物理蒸着もしくは化学蒸着による薄膜作成方法に
    おいて、亜鉛(Zn)にアルミニウム(Al)ガリウム
    (Ga)、インジウム(In)のうち少なくとも1種類
    以上の元素および不純物を含む成膜源又は亜鉛を主成分
    とする成膜源とアルミニウム、ガリウム、インジウムの
    うち少なくとも1種類以上の元素を主成分とする金属ま
    たは金属有機物の成膜源を用いて酸素または窒素のうち
    少なくとも1種類以上からなる活性気体または前記活性
    気体と不活性気体の混合気体中で作成させることを特徴
    とする透明薄電膜の作成方法。
  2. (2)亜鉛にアルミニウム、ガリウム、インジウムのう
    ち少なくとも1種類以上の元素および不純物が0.1〜
    10原子パーセントの割合で含むことを特徴とする特許
    請求の範囲第1項記載の透明導電膜の作成方法。
  3. (3)前記物理蒸着がスパッタリングもしくは蒸着であ
    ることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の透明導
    電膜の作成方法。
  4. (4)亜鉛にアルミニウム、ガリウム、インジウムのう
    ち少なくとも1種類以上の元素および不純物が0.1〜
    10原子パーセントの割合で含み、前記物理蒸着がスパ
    ッタリングもしくは蒸着であることを特徴とする特許請
    求の範囲第1項記載の透明導電膜の作成方法。
  5. (5)前記化学蒸着がCVD(Chemical Va
    pourDeposition)であることを特徴とす
    る特許請求の範囲第1項記載の透明導電膜の作成方法。
  6. (6)亜鉛にアルミニウム、ガリウム、インジウムのう
    ち少なくとも1種類以上の元素および不純物が0.1〜
    10原子パーセントの割合で含み、前記化学蒸着がCV
    Dであることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
    透明導電膜の作成方法。
JP21880886A 1985-09-18 1986-09-17 透明導電膜の作成方法 Pending JPS62157618A (ja)

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