溅射靶、透明导电膜、透明电极和电极基板及其制造方法技术

本发明专利技术提供一种溅射靶、透明导电膜、透明电极和电极基板及其制造方法，所述溅射靶的特征在于，含有铟、锡、锌及氧，利用X射线衍射(XRD)，基本上只观测到红绿柱石结构化合物的峰。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及烧结而制作的溅射靶(以下，有时简称为溅射靶或靶)、溅射靶的制造方法。另外，本专利技术涉及使用溅射靶得到的透明导电膜及透明电极。
技术介绍
近年来，显示装置的发展显著，液晶显示装置(IXD)或、电致发光显示装置(EL)、 或场致发射显示器(FED)等作为个人电脑或文字处理器等办公设备、或工厂中的控制系统用显示装置使用。还有，这些显示装置均具有利用透明导电性氧化物夹着显示元件的夹层结构。作为这样的透明导电性氧化物，如非专利文献1中所述记载的一样，利用溅射法、 离子镀法、或蒸镀法成膜的铟锡氧化物(以下，有时大致称为ΙΤ0)占据主导。所述ITO由规定量的氧化铟、和氧化锡构成，其特征在于，除了透明性或导电性优越之外，可以利用强酸进行蚀刻加工，而且与基板的密接性也优越。ITO虽然作为透明导电性氧化物具有优越的性能，但是为稀有资源，而且存在不得不大量含有(90原子％左右)对生物体有害的铟的问题。另外，铟自身称为溅射时的小球 (突起物)产生的原因，在该靶表面产生的小球也成为异常放电的原因之一。尤其，在以蚀刻性的改进作为目的的非结晶ITO膜的成膜时，发现由于向该溅射腔体内导入微量的水或氢气，因此，靶表面的铟化合物被还原，导致小球变得更容易产生的问题。还有，发现若发生异常放电，则飞散物作为异物附着于成膜中或刚成膜后的透明导电性氧化物上的问题。这样，由于供给的不稳定性(稀有性)、有害性的问题，需要从ITO中减少铟。但是，氧化锡的向氧化铟中的最大固溶极限被认为是10%左右，从而若要将ITO中的铟的含量削减为90原子％以下，则导致氧化锡以聚集状残留在靶中。氧化锡的电阻是ITO的100 倍以上，因此，发生靶中的电荷蓄积，发弧光，靶表面被破坏，微细的碎片飞散，小球、微粒产生的问题等(非专利文献2)。因此，难以将铟的含量调节为90%原子％以下。因此，作为防止小球的产生，抑制异常放电的方法，探讨了含有由In2O3 (ZnO)m(其中，m为2 20的整数)表示的六方晶层状化合物，且使该六方晶层状化合物的结晶粒径设为5μπι以下的值的方法(专利文献1、幻。但是，在该方法中，若将铟削减为90 70原子％以下，则成为靶的烧结密度或导电性降低，异常放电或成膜速度变慢的原因，或导致靶的强度低，容易破裂，或导致通过溅射成膜的透明导电膜的空气存在下的耐热性变差的问题等。另外，为了稳定地生成六方晶层状化合物，需要高温，且还导致工业上成本变高的问题。进而，没有对含有在金属或合金的蚀刻中使用的磷酸的蚀刻液的抗性，难以进行金属或合金膜的蚀刻。另外，作为大幅度削减铟的透明导电膜，还探讨了以氧化锌-氧化锡为主成分的透明导电膜(专利文献幻。但是，靶的电阻非常高，存在难以进行溅射，或容易发生异常放电的问题。另外，还没有探讨用于解决这些问题的溅射靶。在专利文献4中公开了含有尖晶石结构化合物(Zn2X2O4 ；式中，X表示具有正三价以上的原子价的元素)的异种元素掺杂氧化锌烧结体，但对同时含有由Si2SnO4表示尖晶石结构化合物和由M2O3表示的红绿柱石结构化合物的情况下的效果没有任何探讨。另外，基本上没有对由M2O3表示红绿柱石结构化合物构成的烧结体即ITO靶进行探讨(专利文献5)，但在ITO靶中，容易生成Sn3In4O12等，即使能够制造基本上由红绿柱石结构化合物构成的烧结体的情况下，制造条件的范围窄，难以稳定地制造。另外，若减少铟的含量，则难以制造基本上由红绿柱石结构化合物构成的烧结体。另外，知道的有，在由铟和锌构成的IZO靶中，在锌为15 20原子％的范围内的情况下，生成由In2O3(ZnO)m(m为2 20的整数)表示的六方晶层状化合物(非专利文献 3)。这些结晶型与ZnO相比，具有降低靶的电阻，提高相对密度的效果。但是，若减少这样的靶中的铟量(增加锌量)，则存在引起靶的电阻变高，或相对密度降低，靶的强度降低的成膜速度变慢等问题之患。另一方面，近年来，液晶显示装置的高功能化进展，以半透半反射型液晶用电极基板为首的基板变得需要使用配置了金属或合金的电极基板。在专利文献6中，公开了在透明导电膜上具有透明区域和反射区域的液晶显示装置。进而，在专利文献7中记载了 通过采用“被不腐蚀金属的酸蚀刻，但对金属用蚀刻液具有抗性，难以被蚀刻(具有蚀刻选择性)”透明导电膜，能够简单化“成膜-蚀刻”工序。但是，在专利文献7的方法中，存在由于镧系元素类的添加而导致透明导电膜的结晶化温度或功函数改变之患。另外，需要为了调节蚀刻速度而向透明导电膜中添加稀有资源即镧系氧化物等。进而，透明导电膜中的铟的含量基本没有被削减。专利文献1 :W001/038599 手册专利文献2 特开平06-2；34565号公报专利文献3 特开平08-171824号公报专利文献4 特开平03-50148号公报专利文献5 特开2002-030429号公报专利文献6 特开2001-272674号公报专利文献7 特开2004-240091号公报非专利文献1 “透明导电膜的技术”((株)欧姆(才一 A )公司出版、日本学术振兴会、透明氧化物、光电子材料第166委员会编、1999)非专利文献2 陶瓷 37 (2002) No. 9p675_678非专利文献3 美国陶瓷协会杂志、81 (5) 1310-16 (1998))
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供电阻低，理论相对密度高，强度高的靶、减少了铟含量的靶、抑制使用溅射法将透明导电膜成膜时发生的异常放电且能够稳定地进行溅射的靶及其制造方法、及使用该溅射靶制作的透明导电膜。本专利技术的另一目的在于提供能够进行与金属或合金的选择蚀刻(被不腐蚀金属或合金的酸蚀刻，但对金属或合金用蚀刻液具有抗性，难以被蚀刻)的透明导电膜。本专利技术的另一目的在于提供在大气压下的热处理中电阻上升少，在大面积中的电阻的分布少的透明导电膜。本专利技术的另一目的在于提供由这些透明导电膜制作的透明电极及电极基板。本专利技术的另一目的在于提供能够使用这些透明导电膜，简单地制作电极基板的方法。以铟、锡、和锌为主成分的氧化物烧结靶可以按原料的形态、烧结时的温度履历、 热处理方法、组成比等，含有以由^i2O3(ZnO)mOii表示2 20的整数)表示的六方晶层状化合物、由Sn02表示的金红石构造化合物、ZnO表示的纤锌矿形化合物、由Si2SnO4表示的尖晶石结构化合物、由M2O3表示的红绿柱石结构化合物、由S^n2O4表示的尖晶石结构化合物为首的SiSnOySn3^i4O12等结晶结构。另外，认为这些结晶结构可以进行各种组合。在多个化合物的组合中，含有由Si2SnO4表示的尖晶石结构化合物、和由M2O3表示的红绿柱石结构化合物的化合物显示可以成为电阻低，理论相对密度高，强度高的靶。该效果的理由没有完全弄清楚，但推测为在特定的烧结条件、组成中，h容易固溶于由Si2SnO4 表示的尖晶石结构化合物，Sn等容易固溶于由In2O3表示的红绿柱石结构化合物的原因。 即，推测为当正二价的Si存在的情况下，正四价的Sn容易固溶于含有正三价的化的^i2O3 中，或当正二价的Si和正四价的Sn靠近的情况下，Zn2SnO4中容易固溶正三价的h。另外，通过将靶的结晶结构基本上设为红绿柱石结构，发现即使将铟含量削减为 60 75原子％本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种溅射靶，其特征在于，含有铟、锡、锌及氧，利用Ｘ射线衍射ＸＲＤ，基本上只观测到红绿柱石结构化合物的峰。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：矢野公规，井上一吉，田中信夫，海上晓，梅野聪，
申请(专利权)人：出光兴产株式会社，
类型：发明
国别省市：JP