JP7257562B2 - 透明導電膜としての機能を有する積層体及びその製造方法並びに当該積層体製造用の酸化物スパッタリングターゲット - Google Patents
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で9mol%以上100mol%以下含有し、SiをSiO2換算で0mol%以上60mol%未満含有し、前記酸化膜の膜厚が90nm未満であり、ITO膜の膜厚と前記酸化膜との膜厚との比(ITO膜の膜厚/酸化膜の膜厚)が15未満であることを特徴とする積層体である。
好ましくは、ZnをZnO換算で10mol%を超え60mol%未満含有し、GaをGa2O3換算で10mol%以上60mol%以下含有し、SiをSiO2換算で25mol%以上50mol%未満含有するものである。
(スパッタリングの条件)
スパッタ装置:ANELVA製C-7500L
スパッタパワー:DC500~1000W
(DCスパッタ不可なターゲットはRF500~1000W)
ガス圧:0.5Pa
基板加熱:室温
酸素濃度:0%、1%、2%
るためである。0.5wt%以上、3.0wt%以下であれば、酸化膜の良好な特性を維持したまま低温焼結が可能となる。
(膜の表面抵抗について)
ITO膜に酸化膜を積層した積層体において、酸化膜側から表面抵抗を測定した。
方式:定電流印加方式
装置:NPS社製 抵抗率測定器 Σ-5+
方法:直流4探針法
高抵抗(100kΩ/sq.以上)の場合
方式:定電圧印加方式
装置:三菱化学アナリテック社製 高抵抗率計 ハイレスタ-UX
方法:MCC-A法(JIS K 6911)
リング電極プローブ:URS
測定電圧:1~1000V
ITO膜に酸化膜を積層した積層体において、酸化膜側から透過率を測定した。
可視光平均透過率
装置:SHIMADZU社製 分光光度計 UV-2450、UV-2600
リファレンス:未成膜ガラス基板(EagleXG)
測定波長:380~780nm
ステップ:5nm
装置:BRUKER製 触針式薄膜段差計 Dektak XT
装置:SHIMADZU社製 分光光度計 UV-2450
方法:透過率、表裏面反射率から算出
ITO膜に酸化膜を積層した積層体において、酸化膜側からキャリア濃度及びキャリア移動度を測定した。
原理:ホール測定
装置:Lake Shore 8400型
X線回折スペクトルにおいて、膜材料に起因する明瞭な回折ピークが確認された場合に結晶質膜と判断し、明瞭な回折ピークが見られず、ハローパターンのみの場合には、アモルファス膜と判断した。
原理:X線回折法
装置:リガク社製UltimaIV
管球:Cu-Kα線
管電圧:40kV
管電流:30mA
測定方法:2θ-θ反射法
測定範囲:20~90°
スキャン速度:8°/min
サンプリング間隔:0.02°
測定サンプル:膜厚300nm以上の単膜の膜面を測定した。
In2O3:90wt%(83mol%)、SnO2:10wt%(17mol%)から構成されるITO焼結体スパッタリングターゲットをスパッタ装置に取り付け、上記条件でスパッタリングを実施し、基板上に膜厚が100nmのITO膜を形成した。その後、220℃と550℃の異なる温度で、大気中、30分間アニールを実施した。以上により得られたITO膜について、表面抵抗及び可視光の平均透過率を測定した。その結果を表1に示す。なお、表中「as-depo」とあるのは、成膜後アニールを実施していない膜を意味する。
Zn-Ga-Si-O焼結体からなるスパッタリングターゲットをスパッタ装置に取り付けて、上記条件にてスパッタリングを実施し、参考例と同様の条件で作製したITO膜(膜厚100nm)上に膜厚が20nmの酸化膜(Zn-Ga-Si-O)を積層した。スパッタリングターゲットの組成(酸化物換算)はZnO:Ga2O3、SiO2=40:20:40(mol%)とした。その後、220℃と550℃の異なる温度で、大気中、30分間アニールを実施した。以上により得られた積層体について、表面抵抗及び可視光の平均透過率を測定した。その結果を表1に示す。
実施例1と同様に、ITO膜(膜厚100nm)上に膜厚が20nmの酸化膜(Zn-Ga-Si-O)を積層した。各実施例では、表1の通り、スパッタリングターゲットの組成(酸化物換算)及び成膜時の酸素濃度を調整した。また、実施例22、23においてスパッタリングターゲットに焼結助剤としてB2O3を1.0wt%添加した。その後、220℃と550℃の異なる温度で、大気中、30分間アニールを実施した。以上により得られた積層体について、表面抵抗及び可視光の平均透過率を測定した。その結果を表1に示す。
表面抵抗が急激に低下した。一方、ITO膜(単膜)とは異なり、550℃でアニールすると表面抵抗が低下した。R2/R1は1.0を大きく下回り、高温アニール(550℃)によって、表面抵抗が大幅に低下することが分かる。また、アニールの温度を550℃とすると、透過率は90%以上まで向上した。また、いずれの積層体においても、酸化膜はアモルファスを維持していた。このようにITO膜と酸化膜を積層した積層体とすることにより、ITO膜(単膜)では得られなかった低抵抗率かつ高透過率の実現を可能とした。
実施例1と同様に、ITO膜(膜厚100nm)上に膜厚が20nmの酸化膜(Zn-Ga-Si-O)を積層した。各比較例では、表1の通りにスパッタリングターゲットの組成(酸化物換算)及び成膜時の酸素濃度を調整した。その後、220℃と550℃の異なる温度で、大気中、30分間アニールを実施した。以上により得られた積層体について、表面抵抗及び可視光の平均透過率を測定した。その結果を表1に示す。
表2の各種酸化物焼結体からなるスパッタリングターゲットをスパッタ装置に取り付けて、上記条件にてスパッタリングを実施し、参考例と同様の条件で作製したITO膜(膜厚100nm)上に膜厚が20nmの酸化膜を積層した。このとき、表2に示すように、スパッタリングターゲットの組成(酸化物換算)を変化させた。その後、温度を変えて大気中にて30分間アニールを実施した。以上により得られた積層体について、表面抵抗及
び可視光の平均透過率を測定した。その結果を表2に示す。なお、表中「as-depo」とあるのは、成膜後、アニールを実施していない膜を意味する。
各種の酸化物焼結体からなるスパッタリングターゲットをスパッタ装置に取り付けて、上記条件にてスパッタリングを実施し、参考例と同様の条件で作製したITO膜(膜厚100nm)上に膜厚が20nmの酸化膜を積層した。このとき、表2に示すように、スパッタリングターゲットの組成(酸化物換算)を変化させた。その後、温度を変えて大気中にて30分間アニールを実施した。以上により得られた積層体について、表面抵抗及び可視光の平均透過率を測定した。その結果を表2に示す。
Zn-Ga-Si焼結体からなるスパッタリングターゲットをスパッタ装置に取り付けて、上記条件にてスパッタリングを実施し、参考例と同様の条件で作製したITO膜上に酸化膜を積層した。このとき、各実施例において、ITO膜の膜厚と酸化膜の膜厚を変化させた。スパッタリングターゲットの組成(酸化物換算)はZnO:Ga2O3、SiO2=40:20:40(mol%)とした。
その後、温度を変えて大気中にて30分間アニールを実施した。以上により得られた積層体について、表面抵抗及び可視光の平均透過率を測定した。その結果を表3に示す。なお、表中「as-depo」とあるのは、成膜後、アニールを実施していない膜を意味する。
り、ITO膜(単膜)では得られなかった低抵抗かつ高透過率の実現を可能とした。
Zn-Ga-Si焼結体からなるスパッタリングターゲットをスパッタ装置に取り付けて、上記条件にてスパッタリングを実施し、参考例と同様の条件で作製したITO膜上に酸化膜を積層した。このとき、各比較例において、ITO膜の膜厚と酸化膜の膜厚を変化させた。なお、スパッタリングターゲットの組成(酸化物換算)はZnO:Ga2O3、SiO2=40:20:40(mol%)とした。
その後、温度を変えて大気中にて30分間アニールを実施した。以上により得られた積層体について、表面抵抗及び可視光の平均透過率を測定した。その結果を表3に示す。
Claims (8)
- ITO膜と酸化膜が積層した積層体であって、前記酸化膜は、少なくともZn、Ga、Siを含有し、ZnをZnO換算で0mol%超え69mol%未満含有し、GaをGa2O3換算で9mol%以上100mol%未満含有し、SiをSiO2換算で0mol%超え0mol%未満含有し、前記酸化膜の膜厚が90nm未満であり、ITO膜の膜厚と前記酸化膜との膜厚との比(ITO膜の膜厚/酸化膜の膜厚)が15未満である積層体。
- 前記酸化膜は、ZnをZnO換算で10mol%を超え60mol%未満含有し、GaをGa2O3換算で10mol%以上60mol%以下含有し、SiをSiO2換算で25mol%以上50mol%未満含有する請求項1に記載の積層体。
- 前記酸化膜は、アモルファスである請求項1又は2に記載の積層体。
- 前記ITO膜の屈折率をn1とし、前記酸化膜の屈折率をn2としたとき、n1>n2である請求項1~3のいずれか一項に記載の積層体。
- 請求項1~4のいずれか一項に記載の積層体の製造方法であって、ITO膜に酸化膜を積層し、得られた積層体を200℃以上でアニールすることを特徴とする積層体の製造方法。
- 請求項1~4のいずれか一項に記載の積層体における酸化膜を形成するための酸化物スパッタリングターゲットであって、少なくともZn、Ga、Siを含有し、ZnをZnO換算で0mol%超え69mol%未満含有し、GaをGa2O3換算で9mol%以上100mol%未満含有し、SiをSiO2換算で0mol%超え60mol%未満含有する酸化物スパッタリングターゲット。
- ZnをZnO換算で10mol%を超え60mol%未満含有し、GaをGa2O3換算で10mol%以上60mol%以下含有し、SiをSiO2換算で25mol%以上
50mol%未満含有する請求項6に記載の酸化物スパッタリングターゲット。 - さらに、焼結助剤として、B2O3、P2O5、V2O5、Sb2O3、TeO2、Tl2O3、PbO、Bi2O3、MoO3のいずれか一種以上を含有する請求項6又は7に記載の酸化物スパッタリングターゲット。
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