JPH0371510A - 透明導電膜 - Google Patents

透明導電膜

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JPH0371510A
JPH0371510A JP20719789A JP20719789A JPH0371510A JP H0371510 A JPH0371510 A JP H0371510A JP 20719789 A JP20719789 A JP 20719789A JP 20719789 A JP20719789 A JP 20719789A JP H0371510 A JPH0371510 A JP H0371510A
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JP
Japan
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oxide
conductive film
transparent conductive
film
added
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JP20719789A
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English (en)
Inventor
Nobuhiko Obara
小原 進彦
Hirosumi Izawa
伊沢 広純
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Resonac Holdings Corp
Original Assignee
Showa Denko KK
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Publication date
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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1 本発明は透明導電膜に関し、特に液晶デイスプレィ、エ
レクトロルミネセンス、エレクトロクロミックデイスプ
レィ等の透明電極に用いるのに好適な透明導電膜に関す
る。
〔従来の技術] 透明導電膜としては金、白金等の金属あるいは酸化錫、
酸化インジウム等の酸化物を基板上に成膜したものが知
られている。このなかで液晶表示等に用いられるのは酸
化インジウムに酸化錫を添加したI T O(Indi
umu−Tin 0xide )が主流である。それは
ITOの高透明性、低抵抗性の他、エツチング性、化学
的安定性、基板への付着性等が良好なためである。
原子価制御に基づく半導体化機構による透明導電膜の低
抵抗化技術はITOのほか、次の様な例がある。
特開昭59−163707ではITOに酸化ルテニウム
、酸化鉛、酸化銅を添加し、最も良い値として、比抵抗
0.7X 10−’Ω”ClR5lR5光透過電88%
を得ている。特開昭59−71205ではITOに酸化
りんを1.01〜3 wt%添加し最も良い値として、
1000大厚さにて抵抗0.3Ω/口(比抵抗3 X 
10−’Ω・C■)、光透過率90%の特性を得ている
。特開昭61−294703では酸化インジウムにフッ
化アルミニウムを添加し最も良い値として、600大厚
さにて抵抗220Ω/口(13X 10−’Ω・C11
)、光透過率85%の特性を得ている。特開昭63−7
8404ではITOにフッ化アルミニウムを添加し最も
良い値として、 tsooX厚さにて5Ω/口(0,7
5X 10−’Ω・C■)、光透過率84%の特性を得
ている。
特開昭63−178414にはITOに酸化テルルを添
加し、最も良い値として1. I X 10−’Ω・C
11+ノ抵抗の膜、特開昭64−10507にはITO
に酸化ケイ素を0.1〜5 wt%添加し、最も良い値
として、1.96x io−’Ω・Cl11の抵抗の膜
の記載が見られる。
一方、還元に基づく半導体化により透明導電膜の低抵抗
を計る例としては、U S P 4,399.194が
ある。
U S P 4.399.194では酸化インジウムに
酸化ジルコニウムを40〜60 w t、%添加し、比
抵抗4.4×in−’Ω・can、光透過率80%の特
性を得ている。
透明導電膜の成膜方法としては真空蒸着、イオンブレー
ティング、スパッタリング等の物理蒸着法、熱分解等の
化学反応で成膜する化学蒸着法、スプレー、デイツプ等
による塗布法等がある。このなかで膜の緻密性が良く低
抵抗膜が容易に得られることから物理蒸着法、そのなか
でもスパッタリング法が主流となっている。
[発明が解決しようとする課題1 ここ数年、ワープロ、テレビ用等に液晶表示が多用され
、その液晶画面の大型化が進んできた結果、従来の透1
111導電膜の比抵抗値を悪(することなく、光透過率
を向上させる必要が生じてきたにの際に、比抵抗値を低
抵抗で維持することは、電極の膜厚を薄くすることがで
き、そのため良好なエツチング性も可能となるのである
。透明導電膜の膜厚が200ロスを越えるとエツチング
時間が長くなり、パターンの断線、膜表面状態の悪化に
よる抵抗不均一性等を起こし歩留りの低下をきたす。
本発明は、従来使用されている透明導電膜の比抵抗2 
X 10−’Ω・cmは維持することは勿論、更により
低い比抵抗値のものを目指し、導電膜をより3くし、エ
ツチング時間を短縮するとともに歩留りを向上し、更に
光透過率として90%程度を確保することを本発明の剛
的とし、先願にない元素の添加につき検討した。
[課題を解決するための手段] 本発明者はある金属酸化物にその金属と異なる価数の元
素を添加すると原子価制御により半導体化することに着
目し、酸化インジウム(In20a )を主成分とする
透明導電膜において、3価以外の元素を添加して低抵抗
化する際、3価のインジウムイオン半径より小さい元素
イオンで格子間イオンとして存在でき、格子の歪が大き
くならない様な元素の添加につき種々検討した結果、本
発明に到った。
すなわち、酸化インジウム(In2O3)を主成分とす
る透明導電膜において、酸化ニッケル(Nip)または
酸化リン(paos)の一種を含有することを特徴とす
る透明導電膜を見出した。
In□O8にNiOあるいはP2O5を添加すると、抵
抗が下がる。特にNiOを2〜25 mo1%添加した
ときあるいはPJSを1−11−1O%添加したとき比
抵抗は2 X 10−’Ω・Cl1l以下となり好まし
い。
また従来のITOで添加されているSnO□の一部をP
2O,によって置換えても同様の良好な効果が得られる
この場合、ITOに含有されるSnugは20 mo1
%以下のものにつき効果がある。
透明導電膜の成膜法としては、スパッタリング法、電子
ビーム蒸着法が一般的であるが、他にイオンブレーティ
ング法、化学蒸着法、塗布法等があり、各成膜方法に適
した原料により適宜その方法が選ばれる。
スパッタリング法、電子ビーム蒸着法では、蒸着材とし
て、インジウムと添加元素の酸化物の焼結体またはこれ
らの合金が用いられる。
蒸着材としての酸化物焼結体は、その原料として酸化物
、金属、水酸化物、塩化物、硝酸塩、硫酸塩等が用いら
れ、これらのインジウムおよび添加元素を含む化合物を
ボールミル等により混合し、  NiOを添加したもの
は400〜1400’Cで、P2O,。
を添加したものは400〜700℃で粉末状態で仮焼後
、PVA、PVB等のバインダーを加え、スプレードラ
イ等で造粒し、 500〜2.000 kg/ c d
程度で成形して焼結して造られる。
焼結温度はNiOを添加したものは800〜1600℃
、P2O5を添加したものは400〜700℃である。
スパッタリングで成膜する場合には、蒸着材としての焼
結体または合金と被成膜基板とをセットした後lロー’
Torr以下に真空引きした後、酸素とArとをモル比
にて0.5:9.5から4:6の範囲の割合で、特に合
金の場合には4:6程度の強い酸化性雰囲気で、I x
 10−” 〜5 x 10−”Torr程度まで混合
ガスを導入し、基板温度200〜350℃で蒸着速度1
0λ/sec以下で成膜する。
この際、0□分圧がL記の値より低過ぎると、膜の透過
率が低く抵抗値も高い。02分圧が高くなると透過率が
高くなり、抵抗値は低下してくるが、高くなり過ぎると
抵抗値は、逆に増加する。また、基板温度も200℃未
満では透過率、抵抗値が劣り、 350℃を越えるとま
た抵抗値が劣る。蒸着速度が■0ス/secを越えても
膜の透過率、抵抗値が劣る。
以上のことを考慮しつつ、膜の透過率が90%以上で、
もっとも低い抵抗値をとるスパッタリング条件を選ぶこ
とになる。
また、電子ビーム蒸着法で成膜する場合には。
Arガスは導入しないが酸素ガスを導入し、基板加熱す
ることは、スパッタリングと同様で、蒸着速度は電子ビ
ームの電圧、電流、ビーム径で決まる。0□分圧、基板
温度、蒸着速度を適当に選び、透過率90%以上で抵抗
値の最も低い膜を得る。最初の到達真空度としては10
−’TorrLu下とし、その後の0□分圧をO,5X
 10−’〜4 X 10−’Torr、基板温度20
0〜400℃、蒸着速度0.5〜107% / see
が適当な条件である。
スパッタリング、電子ビーム蒸着法、化学蒸着法、塗面
法等の成膜法のうちではスパッタリングが最も広い添加
量の範囲で低抵抗膜が得られることが知られている。
被成膜基板としては、ガラス、プラスチックのシートや
フィルム等あるいは、それらに保護膜や機能性膜を施し
たもの等が用いられる。
〔実施例J 以下1本発明を実施例にて詳しく説明する。
実施例1〜5、比較例1〜2 Inz03に対しNiOを添加するものにつき、表・L
に示す組成になる様に、InzLとNiOとを秤量し、
エタノールを加え50%スラリー濃度にてナイロン製ボ
ールミルで48時時間式混合した。得られたスラリーを
60℃にて乾燥し、1400℃で大気中で10時間仮焼
した。次に、それをナイロン製ボールミルにて24時時
間式粉砕した。この粉砕粉に対し、2,5%PVA水溶
液を20wt%加えて、スプレードライヤにて、平均粒
径20μに造粒した。
この顆粒を1ton/crr1′で加圧成形し、直径7
0nm+mφ、厚さl Ommの成形体を得た。
この成形体を大気中にて1450℃で15時間焼成し、
スパッタリングターゲットを造った。
このターゲットを高周波マグネトロンスパッタリング装
置にセットし、I X 1O−5Torrまで真空に引
いた後、酸素とアルゴンガスをn+ol比で1:9の割
合で5 X 10”3Torrまで導入し、スライドグ
ラス(寸法76X 26X 1 mn1)基板を300
℃に加熱し、成膜速度3ス/seeの条件で透明導電膜
を作成した。
得られた透明導電膜の膜厚、光透過率、比抵抗の特性を
測定し、それらを表・lに併記した。
膜厚は成膜時にマスキングし膜生成後、膜とマスキング
を除去した基板との段差をランクテーラーボブソン(構
製タリステップによる段差測定で求めた。
光透過率は、東海光学@4製分光器にて550nm光の
透過率である。
また、比抵抗は膜とに直線−Lに4ケ所導線を半田付け
し、4端子法により測定した。
膜化後の組成は厳密にはスパッタリングターゲット組成
よりずれるが、添加元素の含量のずれは、±0.05 
mo1%程度であることを化学分析により確めた。
表・lでわかる様にNiOの添加量が増ずに従い、比抵
抗が次第に減少するが9.5 mo1%程度を越えると
逆に比抵抗は増加した。
表・lに示した範囲では光透過率は90%以上であり、
NiOの添加量が2〜25 mo1%の範囲で従来のI
TOの値2 X 10−’Ω・CJより優れた比抵抗を
示した。
実施例6〜IO1比較例2〜4 In2oiにp2o、を添加するものにつき、表・lに
示す組成に対し、仮焼温度400℃、焼成温度550℃
としたほかは実施例1〜5と同様にスパッタリングター
ゲットを造り、同一条件でスパッタリングし、透明導電
膜を作成した。それらの膜特性も表・lに示した。
p2o、の添加量が増すに従い、比抵抗はまずは減少し
ていくが、6mo1%を越えると逆に増加した。
PzOsの添加311.1〜10 mo1%のaili
囲で比抵抗2X 10−’Ω・Cl11未満の優れた特
性を示した。
実施例11〜13 InJsにSnugを添加したITOにつきその5nO
zの添加の一部に対し、PzOsを添加したものとして
表・1に示す組成のもので検討した。スパッタリングタ
ーゲットの造り方およびスパッタリング条件は実施例6
〜10と同様にした。その膜特性値も表・lに示した。
(以下余白) 〔発明の効果1 本発明のNiOまたはP2O,のInzOaに対する添
加による透明導電膜は、従来のITOの膜特性を凌ぐ特
性を有し、膜厚を薄くすることが可能となり、エツチン
グ性の改善、更にはそれに伴う歩留りの向上を来たすも
のである。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 酸化インジウム(In_2O_3)を主成分とする透明
    導電膜において、酸化ニッケル(NiO)または酸化リ
    ン(P_2O_5)の一種を含有することを特徴とする
    透明導電膜。
JP20719789A 1989-08-10 1989-08-10 透明導電膜 Pending JPH0371510A (ja)

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