JPH1083719A

JPH1083719A - 透明導電膜

Info

Publication number: JPH1083719A
Application number: JP25740696A
Authority: JP
Inventors: Tadaji Minami; 内嗣南; Shinzo Takada; 田新三高
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1996-09-06
Filing date: 1996-09-06
Publication date: 1998-03-31
Anticipated expiration: 2016-09-06
Also published as: JP3163015B2

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】従来の非晶質や結晶質のＳｎ添加Ｚｎ−Ｉｎ−
ＯやＺｎ₂Ｉｎ₂Ｏ₅酸化物透明導電膜では得られない高
い可視光透過率と金属成分組成を変えることによるエッ
チング速度の容易な制御を可能にした新しい透明導電
膜、及び該膜を製造するために使用されるタ−ゲット材
を提供することを目的としている。【構成】Ｉｎ、ＳｎおよびＺｎを含む複合金属酸化物膜
が、少なくとも１種のＩｎ₄Ｓｎ₃Ｏ₁₂結晶、もしくはＩ
ｎ、ＳｎおよびＺｎから構成される微結晶あるいは非晶
質を形成し、含まれる金属成分組成として、Ｓｎ×１０
０／（Ｉｎ＋Ｓｎ）で示されるＳｎ量が４０〜６０原子
％であり、Ｚｎ×１００／（Ｉｎ＋Ｚｎ）で示されるＺ
ｎ量が１０〜９０原子％、好ましくは３０〜７０原子％
含有する該酸化物膜を形成して成る透明導電膜。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は透明導電膜及びそれを製
造するために使用される焼結体に関する。

【０００２】

【従来の技術】各種ディスプレイ装置や薄膜太陽電池の
透明電極、あるいは将来莫大な需要が見込まれる紫外線
遮断・赤外線反射特性に優れた省エネルギー建築用窓硝
子コーティング材として、可視光透過率が高く、低抵抗
な特性を有する透明導電膜が欠かせない。現在最も広く
利用されている透明導電膜としては、金属酸化物薄膜が
主であり、高い化学的安定性を有する酸化錫ＳｎＯ₂系
（Ｆまたはアンチモン（Ｓｂ）を添加したものが主とし
て利用されている。）、酸化インジウム（Ｉｎ₂Ｏ₃）、
優れた電気的・光学的特性を有する錫添加酸化インジウ
ム［Ｉｎ₂Ｏ₃−ＳｎＯ₂−以下ＩＴＯという］が知られ
ている。最近では、申請者らによって亜鉛スタンネート
（ＺｎＳｎＯ₃）やＩｎ₄Ｓｎ₃Ｏ₁₂、あるいはＳｎ添加
Ｚｎ₂Ｉｎ₂Ｏ₅のような新しい多元系複合金属酸化物を
用いた透明導電膜の開発が進められている。これは透明
導電膜の性能を低下させることなく、あるいはその性能
の向上を図りつつ、高価な希少金属であるＩｎの使用量
を極力低減するためである。

【０００３】

【発明が解決しようとする問題点】しかしながら、膜中
に含まれるＳｎ量が多くなるにつれ通常の酸によるエッ
チングが次第に困難となり、パターニング処理に支障を
来すという問題があった。他方、透明導電膜に対し、近
年多様な用途が開発されるに及んで従来の透明導電膜材
料ではこれらに対応しきれなくなってきた。例えば、ア
ナログ入力用透明ペンタッチパネルの用途では、従来の
ように必ずしも低抵抗率を必要とせず、むしろ大面積に
わたって均一で適度な抵抗率と、高い可視光透過率が求
められる。さらに膜の電気的・光学的性能を低下させる
ことなく酸・アルカリ等に対する薬品耐性を自由に制御
できる透明導電膜の提供が要望されているが、従来の透
明導電膜ではこのような多様化する用途に対応すること
ができないという問題があった。

【０００４】

【問題点を解決するための手段】上記問題点を解決する
ため、Ｉｎ、ＳｎおよびＺｎを含む複合金属酸化物膜
が、少なくとも１種のＩｎ₄Ｓｎ₃Ｏ₁₂結晶相を形成し、
Ｓｎ×１００／（Ｉｎ＋Ｓｎ）で示されるＳｎ量が４０
〜６０原子％であり、Ｚｎ×１００／（Ｉｎ＋Ｚｎ）で
示されるＺｎ量が１０〜９０原子％、好ましくは３０〜
７０原子％含有する該酸化物膜を形成した透明導電膜を
提供するものである。ここで、Ｚｎ量が１０％以下、９
０％以上では本発明の特徴が発揮出来ない。本発明に成
る透明導電膜は、従来知られているＳｎ添加Ｚｎ−Ｉｎ
−Ｏ系酸化物［特願平７ー９１３２７あるいは特開平６
ー３１８４０６］の組成とは大きく異なり、全く予想を
越えた組成領域と機能をもつという特徴を有する。本発
明によって、従来の非晶質や結晶質のＳｎ添加Ｚｎ−Ｉ
ｎ−ＯやＺｎ₂Ｉｎ₂Ｏ₅酸化物透明導電膜では得られな
い高い可視光透過率と成分組成を変えることによるエッ
チング速度の容易な制御を可能にした。本発明では、上
記のような特徴をいかんなく発揮するための新しい透明
導電膜、及び該膜を製造するために使用されるタ−ゲッ
ト材を提供することを目的としている。

【０００５】具体的には、Ｉｎ₂Ｏ₃−ＳｎＯ₂−ＺｎＯ
系複合金属酸化物において、該金属成分組成として、Ｓ
ｎ×１００／（Ｉｎ＋Ｓｎ）で示されるＳｎ量が４０〜
６０原子％であり、Ｚｎ／（Ｉｎ＋Ｚｎ）で示されるＺ
ｎ量が１０〜９０、好ましくは３０〜７０原子％の範囲
にある混合粉末、もしくは必要に応じて焼成、あるいは
必要に応じて成型・焼結したものをタ−ゲットに用い、
例えば、スパッタ法により、基体としてガラスのような
セラミック質基板あるいはプラスチックのような有機質
基板上に上記組成範囲にある該複合金属酸化物膜を形成
することによって本発明の目的を達成することができ
る。加えて、該酸化物におけるＳｎに対してVII族元素
であるＦを、Ｆ／（Ｓｎ＋Ｆ）で示される原子比で０．
０２（２％）以下の範囲で添加することは低抵抗率化に
寄与する。

【０００６】本発明になる該透明導電膜の製造法として
は、上記した方法のみならずレーザアブレーション法、
真空蒸着法、化学気相結晶成長（ＣＶＤ）法、ゾルーゲ
ル法、分子線エピタキシャル成長法等公知の任意の膜作
製法が利用できる。

【０００７】

【作用】本発明の目的に適う上記組成範囲内の膜を
該基体上に前述したような公知の膜作製法により形成す
る際、酸素空孔や格子間原子等の真性格子欠陥による内
因性ドナ−、及びVI族元素の一部がVII族元素で置換す
る外因性ドナ−の導入によるキャリアの生成が可能であ
る。本発明になる該酸化物膜は、非晶質、もしくはＩｎ
₄Ｓｎ₃Ｏ₁₂、Ｉｎ₄Ｓｎ₃Ｏ₁₂とＩｎ₂Ｏ₃、Ｉｎ₄Ｓｎ₃Ｏ
₁₂とＳｎＯ₂、Ｉｎ₄Ｓｎ₃Ｏ₁₂とＺｎＯ、Ｉｎ₄Ｓｎ₃Ｏ
₁₂とＺｎ₂Ｉｎ₂Ｏ₅、あるいはこれらの１種以上を組み
合わせた混相から成る結晶もしくは微結晶質であり上述
のメカニズムによる高いキャリア生成を可能とし、加え
て本発明になる該透明導電膜は、含まれるＺｎ量を変え
ることによって望みのエッチング速度が容易に得られる
という顕著な作用効果があるため各種のアナログ入力透
明タッチパネル、透明低抗パネル、あるいは透明タッチ
スイッチ等への利用に最適である。以下、本発明を実施
例により説明する。

【０００８】

【実施例１】Ｉｎ₂Ｏ₃、ＳｎＯ₂およびＺｎＯ原料粉
末を用いて、金属成分組成、すなわちＩｎ、Ｓｎ、Ｚｎ
がそれぞれ１５、５０、３５原子％になるように調製し
た混合粉をアルゴン（Ａｒ）ガス中、１０００℃で５時
間焼成した焼成粉を直径８０ｍｍのステンレス製皿に詰
め、スパッタ用粉末ターゲットを作製した。スパッタガ
スにはＡｒ＋４％酸素（Ｏ₂）を用いた。スパッタガス
圧を０．２Ｐａに設定し、ターゲット面に平行に保持さ
れた室温のガラス基板上に、直流投入電力４０Ｗでスパ
ッタを行ない、厚さ約３００ｎｍの膜を作製した。該膜
を１モルの希塩酸に浸漬した結果、図１に示すように、
上記組成に相当するＺｎ／（Ｉｎ＋Ｚｎ）原

【図１】子比が７０％で約１８０ｎｍ／ｍｉｎのエッチ
ング速度が得られた。尚、この際ＳｎのＩｎに対する添
加量は５０原子％一定とした。一方、膜厚を２０ｎｍに
なるように作製したＩｎ、Ｓｎ、Ｚｎそれぞれ２５、２
５、５０原子％から成る該膜では、上記した厚い膜と同
じエッチング速度を得るＩｎに対する該Ｚｎの添加量は
約５５原子％であった。いずれの厚さの膜も平均可視光
透過率は９０％以上を示した。さらに両膜ともシート抵
抗は約１ｋΩ／□であった。また、作製した膜をｘ線回
折により分析した結果、いずれの膜も微結晶もしくは非
晶質であった。。尚、基板としてポリエチレンテレフタ
レート（ＰＥＴ）フイルムや硬質ポリカーボネート板に
形成されたＰＥＴフイルム上に該膜を形成した場合でも
上記とほぼ同じ結果が得られた。さらに基板温度を３０
０℃程度に上げて成膜した場合では、得られた膜にはＩ
ｎ₄Ｓｎ₃Ｏ₁₂結晶相が弱いながらも含まれていることが
Ｘ線回折測定の結果から判明した。

【０００９】

【実施例２】実施例１において使用したスパッタタ−
ゲットを用い高周波マグネトロンスパッタ法により３０
０℃に加熱されたガラス基板上に、金属成分組成とし
て、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｚｎがそれぞれ２０、５０、３０原子
％から成る厚さ約２５ｎｍの複合金属酸化物膜を作製し
た。得られたエッチング速度は最大５００ｎｍ／ｍｉｎ
に達した。他の電気的・光学的特性は実施例１とほぼ同
様であった。尚、Ｓｎに対して、ＳｎＦ₂を用いて、Ｆ
を２原子％添加して得られた膜ではそのシート抵抗は２
００Ω／□と実施例１の結果に比べかなり低いになっ
た。また、該膜はＩｎ₄Ｓｎ₃Ｏ₁₂とＩｎ₂Ｏ₃の混相であ
ることがＸ線回折測定の結果、判明した。しかし、基板
温度を室温にして成膜した場合では結晶相は殆ど確認さ
れず非晶質様であった。

【００１０】

【実施例３】実施例１で用いたスパッタターゲットと
同じ組成を有する焼結体ぺレットを用いてレーザアブレ
ーション法により厚さ３２０ｎｍの複合金属酸化物膜を
作製した。得られた膜の組成はエレクトロンマイクロプ
ローブアナライザ（ＥＰＭＡ）により分析を行なったと
ころターゲット組成とほぼ同じであることがわかった。
電気的・光学的特性やエッチング特性は実施例１の場合
と同様であった。

【００１１】

【実施例４】大気圧ＣＶＤ法により、Ｉｎ原料として
インジウムアセチルアセトネ−ト、Ｓｎ原料としてＳｎ
アセテート、Ｚｎ原料としてＺｎアセチルアセトネー
ト、酸素原料としてＨ₂Ｏを用い、全ての原料を加熱さ
れたステンレス製容器に充填し、ステンレス配管を通じ
て原料ガスをキャリアガスとともに、石英リアクタ内に
セットされ３５０℃に加熱されているガラス基板に向け
て供給し実施例２と同じ金属成分組成から成る複合金属
酸化物膜を該ガラス基板上に作製した。尚、原料温度
は、それぞれ８５℃、１５０℃、７３℃、並びにキャリ
アガス流量は、それぞれ５００CCM、２０CCM、２．６×
１０^-3ｍｏｌ／ｍｉｎであった。作製した膜は厚さ３３
０ｎｍ、エッチング速度は３２０ｎｍ／ｍｉｎであっ
た。また抵抗率は２．６×１０^-3Ωｃｍ、平均可視光透
過率は８８％以上であった。また、該膜をＸ線回折によ
り分析を行なったところ、Ｉｎ₄Ｓｎ₃Ｏ₁₂が弱いながら
も検出された。

【００１２】本発明になる透明導電膜は、前記実施例の
みに限定されるものではなく、種々の公知の膜作製法が
利用できることは言うまでもない。

【発明の効果】本発明によって、従来の非晶質や結晶質
のＳｎ添加Ｚｎ−Ｉｎ−ＯやＺｎ₂Ｉｎ₂Ｏ₅酸化物透明
導電膜では得られない高い可視光透過率と、Ｉｎ−Ｓｎ
−Ｚｎ−Ｏ系におけるＺｎのＩｎに対する原子比を変え
ることにより容易に該複合金属酸化物膜のエッチング速
度を容易に制御できるという顕著な効果が得られた。こ
のように含まれるＺｎ量を変えることによって望みのエ
ッチング速度が容易に得られるという顕著な効果がある
ため各種のアナログ入力透明タッチパネル、透明低抗パ
ネル、あるいは透明タッチスイッチ等への利用に最適で
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】Ｚｎ／（Ｉｎ＋Ｚｎ）原子比に対するエッチン
グ速度の膜厚依存性。

【符号の説明】

１・・・・・膜厚２０ｎｍ２・・・・・膜
厚３００ｎｍ

Claims

【整理番号】ＥＴ８０８１７Ｄ【特許請求の範囲】

【請求項１】基体上に、インジウム（Ｉｎ）、錫（Ｓ
ｎ）および亜鉛（Ｚｎ）から成る複合金属酸化物膜を形
成して成ることを特徴とする透明導電膜。
【請求項２】前記請求項１記載の複合金属酸化物が少
なくとも１種のＩｎ₄Ｓｎ₃Ｏ₁₂を含むことを特徴とする
請求項１記載の透明導電膜。
【請求項３】前記請求項１記載の複合金属酸化物が微
結晶もしくは非晶質であることを特徴とする請求項１記
載の透明導電膜。
【請求項４】前記請求項１記載のＳｎ量として、Ｉｎ
に対する原子比、すなわちＳｎ／（Ｉｎ＋Ｓｎ）で示さ
れるＳｎが０．４０〜０．６０含有して成ることを特徴
とする請求項１、２または３記載の透明導電膜。
【請求項５】前記請求項１記載のＺｎ量として、Ｉｎ
に対する原子比、すなわちＺｎ／（Ｉｎ＋Ｚｎ）で示さ
れるＺｎが０．１０〜０．９０、好ましくは０．３０〜
０．７０含有して成ることを特徴とする請求項１、２、
３または４記載の透明導電膜。
【請求項６】前記請求項１記載のＳｎに対してフッ素
（Ｆ）を、Ｆ／（Ｓｎ＋Ｆ）で表される原子比で０．０
２以下の範囲で添加して成ることを特徴とする請求項
１、２、３、４または５記載の透明導電膜。
【請求項７】前記請求項１〜５または６記載の透明導
電膜を製造するために使用されるＩｎ₂Ｏ₃−ＳｎＯ₂−
ＺｎＯ系焼結体。