透明导电膜制造用的氧化物烧结体制造技术

本发明专利技术提供在平板显示器用显示电极等中使用的ＩＴＯ系非晶质透明导电膜，其在基板未加热而溅射时无须添加水的情况下即可进行制造，能够高度满足高蚀刻性和低电阻率这两者。氧化物烧结体，其以氧化铟为主成分，并含有选自镍、锰、铝和锗中１种以上作为第一添加元素，第一添加元素的含量的合计相对于铟和第一添加元素的合计量为２～１２原子％。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于制造平板显示器等中作为电极形成的透明导电膜的氧化物烧结体。另外，本专利技术涉及将该氧化物烧结体作为溅射靶使用而得到的透明导电膜及其制造方法。
技术介绍
对于ITOandium Tin Oxide)膜，由于其低电阻率、高透过率、微细加工容易性等的特征比其它透明导电膜优异，因此可以用于以平板显示器用显示电极为首的广泛领域。 目前，从可大面积且均勻性、生产性良好地进行制作的角度考虑，在产业上的生产工序中， ITO膜的成膜方法大多数采用以ITO烧结体为靶进行溅射的、所谓的溅射成膜法。在利用ITO透明导电膜的平板显示器制造步骤中，多数情况是刚溅射后的ITO膜的结晶性为非晶质，在非晶质的状态进行蚀刻等的微细加工，并利用之后的热退火处理来使ITO膜结晶。其原因在于可同时具有以下两个优点ιτο非晶质膜与结晶室膜相比蚀刻速率有显著的差异，从而在生产上是有利的，且ITO结晶膜电阻率低。溅射ITO靶而得到的膜的大部分为非晶质的，但常常有一部分会结晶。其原因在于，ITO膜的结晶温度约为150°C，膜的大部分仅处于其以下的温度，因此呈非晶质，但在溅射时飞向基板的粒子中，有些具有相当高的能量，通过到达基板后能量的授受，膜的温度达到结晶温度以上的高温，从而产生膜结晶的部分。如此这样，当ITO膜的一部分产生结晶的部分时，该部分的蚀刻速度比非晶质部分低约两位数，因而在之后的蚀刻时，以所谓的蚀刻残渣的形式残留，引起配线短路等问题。因此，作为防止溅射膜的结晶、使溅射膜全部为非晶质的方法，已知在溅射时向腔室内除了添加氩等的溅射气体以外，还添加水(H2O)是有效的(参照例如非专利文献1)。但是，对于尝试以添加水的溅射来得到非晶质膜的方法，存在几个问题。首先，溅射膜中常常产生粒子。粒子会对溅射膜的平坦性、结晶性造成不良影响。另外，由于只要不添加水就不会产生粒子，因此粒子产生的问题的原因就在于添加水。进而，由于溅射腔室内的水分浓度随着溅射时间的流逝而逐渐降低，因而即使刚开始水分浓度适当，也会逐渐成为不符合适当浓度的浓度，从而溅射膜的一部分结晶。但是，另一方面，如果为了确实地得到非晶质的溅射膜，而提高添加水分的浓度， 则产生下述问题，即，之后利用退火使膜结晶时的结晶温度变得非常高，所得膜的电阻率变得非常高。S卩，当为了使溅射膜整体为非晶质而采用添加水的溅射时，通常需要掌握、控制腔室内的水浓度，但这非常困难，同时需要非常多的工夫和劳力。为了解决上述问题，有人尝试一部分使用非晶质稳定的透明导电材，而非使用容易制作出结晶性膜的ITO膜。已知例如将在氧化铟中添加了锌的组成的烧结体作为靶，并对该靶进行溅射而得到非晶质膜，但膜的电阻率约为0. 5mQcm，与结晶的ITO膜相比是高的值。进而，该膜的可见光平均透过率约为85%左右，比ITO膜差。另外，还有膜的耐湿性差的缺点。作为公开了在不添加水、锌的情况下得到非晶质膜的现有技术，可以列举以下内容。在专利文献1中，记载了一种透明导电膜，其特征在于，以氧化铟和氧化锡作为主成分，并含有选自镁和镍的至少一种金属的氧化物。由此，膜变得致密，且电子迁移率变大， 为1. 5X IOcm2 · S-1 · V-1左右。另外，还记载了通过适当控制镁或镍的添加比例，可以改善耐湿性和耐紫外线性。并记载了镁化合物或镍化合物相对于铟化合物的配合比例，换算为铟与镁或镍M并以式M/(M+In)表示时以0. 05以下为佳。在专利文献2中，公开了通过在氧化铟中添加氧化镍，可降低透明导电膜的电阻率。通过使氧化镍的添加量为2 25mol%，比电阻变为2X10_4Qcm以下，从而是优选的。在专利文献3中，其课题在于提供电阻率为0. 8 10 X10_3Qcm左右的高电阻透明导电膜用氧化铟系溅射靶，并揭示了在氧化铟或掺杂有锡的氧化铟中含有绝缘性氧化物的靶，作为绝缘性氧化物的1个例子，列举了氧化锰。但是，专利文献3中没有记载用于得到低电阻导电膜的溅射靶。专利文献4公开了在包含氧化铟和氧化锡的烧结体中，含锰的烧结体可达到极高的烧结密度，从而在氧化铟或掺杂有锡的氧化铟中添加锰来制作靶。记载了对锰进行调节， 以使其在最终得到的ITO烧结体中的含量为5 5000ppm。锰的含量优选为10 500ppm， 即使在具体例中最多也仅添加至500ppm。专利文献5公开了通过在氧化铟中添加氧化猛，可降低透明导电膜的电阻率。优选通过使氧化锰的添加量为2 15m0l%，比电阻变为2X10_4Qcm以下。专利文献6公开了氧化铟中含有三价阳离子的膜，其一个例子可以列举铝。由此， 可得到电阻更低、蚀刻特性得到改善的透明导电膜。但是，专利文献6的目的在于防止由离子化杂质扩散导致的迁移率降低，获得低电阻率和加工性，且在实施例中仅有钇的例子。因此，铝是否具有该专利申请中所主张的效果完全不明了。在专利文献7中，记载了“以h的氧化物为主成分的、含有Ge的透明导电膜或含有Ge和Sn的透明导电膜为非晶质膜，因此蚀刻容易且加工性优异”(参见W015]段)。这是由于“在某特定的成膜条件下，Ge的添加对于^i2O3膜的非晶质化有效，且不会损害膜的电阻率和透过率”(参见W021]段)，这样的成膜条件是指“将成膜温度设定在100 300°C、 使Ge的添加量相对于Ge量和h量的合计为2 12原子％、并将氧分压设定在0. 02mTorr 以上来进行成膜”(参见W029]段)。还记载了 “此时，如果成膜温度小于100°C、Ge的添加量小于2原子％，则由Ge产生的载体电子释放所导致的电阻率降低不够充分，电阻率超过 0.01 Ω cm” (参见段)。专利文献专利文献1日本特开平07-161235专利文献2日本特开平03-71510专利文献3日本特开2003-105532专利文献4日本专利第3496239号专利文献5日本特开平03-78907专利文献6日本特开平08-199；343专利文献7日本专利第37801 00号非专利文献非专利文献1 Thin Solid Films 445 (2003) p. 235 240
技术实现思路
如上所述，作为现有技术，将在氧化铟中添加了锌的组成的烧结体作为靶使用，其具有膜电阻率高等的缺点，因此不能说是令人满意的解决策略。另外，对于专利文献1 7的任一篇，都无法得到充分满足高蚀刻性和低电阻率这两者的透明导电膜，尚有改善的空间。因此，本专利技术的课题在于提供可用于平板显示器用显示电极等中的ITO系非晶质透明导电膜，其能够在基板未加热、溅射时无需添加水的情况下进行制造，可高度满足高蚀刻性和低电阻率这两者。另外，本专利技术的另一课题在于提供可制造这种透明导电膜的溅射靶。本专利技术人对于在氧化铟或掺杂有锡的氧化铟中添加各种元素的氧化物靶进行了努力研究，结果得到了由适当的掺杂剂且适当的添加浓度而使膜蚀刻速率增加和膜电阻率降低的技术思想，发现通过将在氧化铟或掺杂有锡的氧化铟中以适当浓度添加镍等而成的烧结体在规定的条件下进行溅射，可得到解决了上述课题的透明导电膜，从而完成了本专利技术。以上述知识为基础完成的本专利技术如下1)氧化物烧结体，其特征在于，以氧化铟为主成分，并含有选自镍、锰、铝和锗的1 种以上作为第一添加元素，第一添加元素的含量的合计相对于铟和第一添加元素的合计量为2 12原子％本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．氧化物烧结体，其特征在于，以氧化铟为主成分，并含有选自镍、锰、铝和锗的１种以上作为第一添加元素，第一添加元素的含量的合计相对于铟和第一添加元素的合计量为２～１２原子％。

【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，
申请(专利权)人：JX日矿日石金属株式会社，
类型：发明
国别省市：JP