非晶质复合氧化膜、结晶质复合氧化膜、非晶质复合氧化膜的制造方法、结晶质复合氧化膜的制造方法及复合氧化物烧结体技术

本发明专利技术涉及膜，其特征在于，实质上包含铟、锡、镁和氧，锡以Ｓｎ／（Ｉｎ＋Ｓｎ＋Ｍｇ）的原子数比为５～１５％的比例含有，镁以Ｍｇ／（Ｉｎ＋Ｓｎ＋Ｍｇ）的原子数比为０．１～２．０％的比例含有，剩余部分包含铟和氧，并且通过在２６０℃以下的温度下进行退火，膜结晶化，膜的电阻率为０．４ｍΩ以下。本发明专利技术的目的在于提供ＩＴＯ基膜、该膜的制造方法以及用于制造该膜的烧结体，所述ＩＴＯ基膜具有如下特性：通过将用于平板显示器用显示电极等的ＩＴＯ基薄膜在衬底无加热的状态下、在成膜时不添加水而进行溅射成膜，得到非晶质的ＩＴＯ基膜，并且该ＩＴＯ基膜通过在２６０℃以下的不太高的温度下进行退火而结晶化，结晶化后的电阻率降低。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及平板显示器等中作为电极形成的透明导电膜用的非晶 质复合氧化膜、结晶质复合氧化膜、非晶质复合氧化膜的制造方法、 结晶质复合氧化膜的制造方法及复合氧化物烧结体。
技术介绍
ITO (铟锡氧化物)膜具有低电阻率、高透射率、微细加工容易性 等特性，这些特性优于其它透明导电膜，因此在以平板显示器用显示 电极为主的广阔范围的领域中使用。现在，从能够大面积上以良好的 均匀性和生产率来制作的观点考虑，产业上的生产工序中的ITO膜的 成膜方法大部分是以ITO烧结体为靶进行溅射的所谓的溅射成膜法。在生产工序中，在使用ITO透明导电膜的平板显示器制造工艺中， 多数情况下刚溅射后的ITO膜的结晶性为非晶质，在非晶质的状态下 进行蚀刻等微细加工，通过后续的热退火处理使ITO膜发生结晶化。 这是由于可以利用以下两方面优点ITO非晶质膜的蚀刻速度高，因而 在生产上有利，并且ITO结晶膜的电阻率低且耐热性优良。对ITO耙进行溅射而得到的膜的大部分是非晶质，但是一部分发 生结晶化。原因是ITO膜的结晶化温度为约150°C，膜的大部分仅在其 以下的温度，因此是非晶质，但是，在通过溅射而飞向衬底的粒子中， 有的具有相当高的能量，通过到达衬底后的能量传递，膜的温度达到结晶化温度以上的高温，因此，产生膜发生结晶化的部分。这样ITO膜的一部分中产生结晶化部分时，该部分的蚀刻速度比4非晶质部分小两个数量级，因此，在之后的蚀刻中，作为所谓的蚀刻 残渣残留，引起布线短路等问题。因此，作为防止膜的结晶化、使膜全部为非晶质的方法，已知 在溅射时在腔室内除了氩气等溅射气体之外还添加水(H20)是有效的 (例如，参考专利文献1)。但是，在想通过添加水的溅射得到非晶质膜的方法中，存在多个 问题。首先，多数情况下膜中产生粒子。粒子对膜的平坦性和结晶性 产生不良影响。另外，如果不添加水则不产生粒子，因此粒子产生的 问题是由添加水造成的。另外，溅射腔室内的水浓度随溅射时间的经过而逐渐下降，因此， 即使最初是适当的水溶液，也逐渐会成为不足适当浓度的浓度，膜的 一部分发生结晶化。但是，另一方面，如果为了可靠地得到非晶质膜而提高添加的水 浓度，则通过之后的退火膜发生结晶化时的结晶化温度非常高，存在 得到的膜的电阻率变得非常高的问题。艮口，如果为了使膜全部为非晶质而进行添加水的溅射，则必须掌 握和控制腔室内的水浓度，但这是非常困难的，并且也需要大量的工 时和劳力。为了解决这样的问题，在一部分中不是使用容易制作结晶性膜的 ITO膜、而是使用非晶质稳定的透明导电材料。例如，已知将在氧化铟 中添加有锌的组成的烧结体作为靶，通过对该靶进行溅射而得到非晶质膜，但是这样得到的膜的非晶质非常稳定，不到50(TC以上的高温时不发生结晶化。因此，不能通过使其结晶将蚀刻速度减小到不同数量级而实现工艺上的优点，膜的电阻率为约0.45mQcm，是比结晶化的ITO膜更高的 值。另外，该膜的可见光平均透射率为约85%，比ITO膜差。另外，以下专利文献等具有在形式上与本专利技术类似的部分但是构 成或技术思想不同，对它们简要说明如下。专利文献l (日本特开2003-105532号公报)中，以得到触摸面板 用途等的高电阻率膜为目的，作为实现该目的的手段对在ITO中添加 有绝缘性氧化物的溅射耙进行了说明。作为绝缘性氧化物的例子，在权利要求书中记载了氧化镁等，但 是实施例中作为绝缘性氧化物仅记述了氧化硅。另外，对于成膜时的 膜的结晶性或通过之后的退火而产生的膜结晶化等没有任何记载，膜 电阻率非常高，为约0.8~10X10—3Qcm，与本专利技术的技术思想和范围均 不同。专利文献2 (日本专利第3215392号公报)中，以得到在比ITO 的结晶化温度高的温度下也是非晶质、平坦并且耐热性等优良的膜为 目的，作为实现该目的的手段记载了提高镁的添加浓度(2.4%以上)， 从而即使在衬底温度20(TC下也实现非晶质膜，但是，相反，由于镁浓 度高，因此膜电阻率高(实施例1的结果是7.9X10—4Qcm)，作为透 明导电膜在特性上变差。因此，不是与本专利技术一样控制结晶性或者降低结晶化后的膜电阻 率等的技术思想，另外，在添加镁浓度高等方面也与本申请专利技术不同。专利文献3 (日本专利第3827334号公报)中，以提高氧化物烧 结体的密度为目的，作为实现该目的的手段，记载了在ITO中含有 5 5000ppm选自镁等五种元素的一种以上元素并且满足其它各项条件的ITO烧结体。但是，该专利仅涉及烧结体特性，对于膜特性的规定 或提高等完全没有记载。关于对该烧结体进行溅射得到的膜的比电阻仅在实施例中略有记载，仅仅显示比电阻与由未添加预定元素的通常的ITO得到的膜相比略微减小。另外，未发现衬底温度与膜电阻率之间的相关性，在IO(TC下膜 电阻率也低，因此推定膜发生结晶化。S卩，该专利完全不包括与膜结 晶性等相关的发现，与本专利技术的技术思想和范围不同。专利文献4 (日本专利第3632524号公报)、专利文献5 (日本特 开2003-055759号公报)、专利文献6 (日本特开2003-160861号公报) 中，对于在ITO中添加有预定浓度范围的镁的靶进行了记载，作为镁 原料，分别记载了氧化镁、碱性碳酸镁和铟酸镁，但是这些专利和专 利申请的目的是为了形成具有触摸面板用等的高电阻率、平坦等特性 的膜，而涉及廉价、靶不破裂、消除溅射时的电弧的靶制造方法，完 全不包括与本专利技术这样的与膜的结晶性或膜电阻率等特性等相关的技 术思想，范围也不同。非专禾U文献1: Thin Solid Films 445 (2003) p235~240 专利文献1:日本特开2003-105532号公报 专利文献2:日本专利第3215392号公报 专利文献3:日本专利第3827334号公报 专利文献4:日本专利第3632524号公报 专利文献5:日本特开2003-055759号公报 专利文献6:日本特开2003-160861号公报
技术实现思路
以上所述的现有技术，使用在氧化铟中添加有锌的组成的烧结体作为靶，该技术具有膜电阻率高等缺点，因此作为解决方案不充分。另外， 一部分中包括与本专利技术在形式上类似的在ITO中添加镁的 专利申请等，并没有掌握作为本申请专利技术课题的事项，仅仅以通过添 加镁实现膜的高电阻率效果、膜的非晶质稳定效果、靶的高密度化效 果等为目的，不包括本申请专利技术这样的利用膜的结晶性控制和结晶化 后的膜的低电阻率的技术思想。另外，在添加的镁浓度目的在于高电阻率效果或非晶质稳定效果 的情况下，添加量过高，而在以靶的高密度化为目的的情况下，仅停 留在有关耙特性的记载，完全没有从该靶开始的关于本专利技术中有用的 膜特性的记载或制造方法等的实施例记载等。本专利技术的课题在于提供ITO基膜、膜制造方法、用于制造膜的烧 结体，所述ITO基膜，将用于平板显示器用显示电极等的ITO基薄膜 在衬底不加热情况下溅射时不添加水而得到非晶质ITO膜，该膜蚀刻 时发生结晶化的膜的一部分不会作为残渣而残留，能够以比较快的蚀 刻速度进行蚀刻的蚀刻特性优良，同时该膜通过温度不太高的退火发 生结晶化，并且结晶化后的电阻率充分降低。本专利技术人对于在ITO中添加各种元素的氧化物靶重复进行了广泛 深入的研究，结果本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种非晶质复合氧化膜，其中，实质上包含铟、锡、镁和氧，锡以Ｓｎ／（Ｉｎ＋Ｓｎ＋Ｍｇ）的原子数比为５～１５％的比例含有，镁以Ｍｇ／（Ｉｎ＋Ｓｎ＋Ｍｇ）的原子数比为０．１～２．０％的比例含有，剩余部分包含铟和氧。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：生泽正克，矢作政隆，
申请(专利权)人：日矿金属株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]