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一种溅射靶，可适用于在基板不加热状态下溅射时无须添加水便能进行成膜、通过低温退火容易结晶、且结晶后可显现低电阻率的非晶质透明导电膜的制造。本发明专利技术的氧化物烧结体以氧化铟为主成分，并含有锡作为第一添加元素，含有选自锗、镍、锰和铝中的１种以上作为第二添加元素，第一添加元素锡的含量相对于铟与锡的合计量为２～１５原子％，第二添加元素的总含量相对于铟、锡和第二添加元素的合计量为０．１～２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在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。此外，本专利技术涉及将该氧化物烧结体作为溅射靶使用所得的透明导电膜及其制造方法。
技术介绍
ITOdndium Tin Oxide)膜由于低电阻率、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，所以在以平板显示器用显示电极为首的宽范围的领域中被使用着。 现在，从能以大面积、均勻性与生产性优良地制作ITO膜的角度考虑，产业上的生产步骤中 ITO膜的成膜方法绝大多数采用以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工艺中，常遇到的情况是溅射刚完成后的ITO膜的结晶性为非晶质，在非晶质的状态进行蚀刻等微细加工，通过之后的热退火处理来使得ITO膜结晶。其原因在于，可同时享受以下两个优点ιτο非晶质膜与结晶质膜相比在蚀刻速率上有显著差距，故生产上有利，且ITO结晶膜电阻率低。将ITO靶溅射所得的膜的绝大部分为非晶质，但常常有一部分会结晶。其原因在于，ITO膜的结晶温度在约150°C，膜的绝大部分仅处于低于150°C的温度故呈现非晶质，但通过溅射而飞向基板的粒子当中，有些具有相当高的能量，故会因为到达基板后的能量的授与接收，造成膜的温度为结晶温度以上的高温，从而产生膜结晶的部分。一旦ITO膜的一部分如上述般产生结晶部分，则该部分的蚀刻速度会比非晶质部分低约两位数，而在其后的蚀刻时以蚀刻残渣的形式残留，引起配线短路等问题。为此，作为防止溅射膜的结晶、使得溅射膜全部为非晶质的方法，已知在溅射时对腔室内添加氩气等溅射气体并添加水(H2O)是有效的(参见例如非专利文献1)。但是，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，溅射膜中常常会产生粒子。粒子会对溅射膜的平坦性、结晶性造成不良影响。再者，由于只要不添加水即不会产生粒子，故粒子产生的问题原因在于添加水。再者，由于溅射腔室内的水分浓度会随着溅射时间的推移而逐渐降低，故即使刚开始为适当的水分浓度，也会逐渐成为不符合适当浓度的浓度，造成溅射膜的一部分结晶。但是，另一方面，若为了确实得到非晶质的溅射膜，而提高所添加的水分浓度，则有下述问题在其后通过退火使膜结晶时的结晶温度会变得非常高，所得的膜的电阻率会变得非常高。S卩，为使溅射膜全部为非晶质而实行添加水的溅射，通常必须掌握、控制腔室内的水浓度，但这非常困难且需要相当程度的工夫与劳力。为了解决上述问题，有人尝试使用一部分非晶质稳定的透明导电材来取代容易制作出结晶性膜的ITO膜。例如，已知有以氧化铟中添加有锌的组成的烧结体作为靶，以该靶进行溅射来得到非晶质膜，但这样所得的溅射膜呈现极度非晶质安定，若未达500°c以上的高温则不结晶。因此，无法得到通过结晶来相当程度地减低蚀刻速度的工艺上的好处，如果溅射膜的电阻率为约0. 5πιΩ cm，则比结晶的ITO膜高。再者，该膜的可见光平均透过率为约85% 左右，比ITO膜差。作为已公开不添加水、锌而得到非晶质膜的现有技术可列举如下。专利文献1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与Sn的透明导电膜为非晶质膜，从而蚀刻容易且加工性优异”(参见W015]段)。这是由于“在某特定成膜条件下，Ge的添加对于^i2O3膜的非晶质化有效，且不会损及膜的电阻率以及透过率”(参见W021]段)，其成膜条件是“将成膜温度设定在100 30(TC、将Ge 的添加量相对于Ge量与h量的合计设定在2 12原子％、将氧分压设定在0. 02mTorr以上来进行成膜”(参见W029]段)。此外，也记载了 “此时，若成膜温度小于100°C、Ge添加量小于2原子％，则通过Ge载流子电子释放所能达成的电阻率降低不充分，电阻率超过 0. 01 QcmJ (参见段)。不过，专利文献1所记载的专利技术仅止于获得非晶质膜，而未考虑到使所得的非晶质膜结晶。在专利文献2中，记载了“以氧化铟为主成分且含有钨、硅、锗的1种以上的透明导电性薄膜，可稳定获得表面平滑性优异的非晶质结构的膜，若将该非晶质膜加热来结晶，则可在维持其表面平滑性的前提下得到9. OX 10_4Ω -cm以下的低比电阻，且具有高可见光透过率。」(参见W024]段)，其显示了通过对氧化铟或掺杂有锡的氧化铟添加选自钨、硅、锗中的至少1种作为第1添加元素，可将膜非晶质化来实现膜的平坦性。第1添加元素的含量相对于铟与第1添加元素的合计量设定为0.2 15原子％。此外，非晶质的透明导电性薄膜通过在结晶温度以上进行加热处理，可在维持优异表面平滑性的前提下进行结晶，同时可降低比电阻。但是，该专利文献虽记载了在制作非晶质膜后进行结晶，但具体仅公开了添加钨的例子，并无单独添加其它元素的例子。因此，锗等其它元素是否与钨具有同样的效果不明。再者，在实施例中，用于结晶的热处理温度为300°C到450°C的高温。除此以外，还有对溅射靶添加各种元素来谋求特性改善的技术。在专利文献3中，公开了以提供电阻率为0. 8 IOX 10_3Ω cm左右的高电阻透明导电膜用氧化铟系溅射靶为课题，示出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个例子举出了氧化锰。但是，在专利文献3中并未记载用于得到低电阻导电膜的溅射靶。在专利文献4中，公开了在包含氧化铟与氧化锡的烧结体中，认为含锰的烧结体可达成极高的烧结密度，因此在氧化铟或掺杂有锡的氧化铟中添加锰的靶。其记载了进行调整使锰在最终所得的ITO烧结体中的含量为5 5000ppm。锰的含量优选为10 500ppm， 即便在具体例中最多也仅添加了 500ppm。在专利文献5中，公开了通过在氧化铟中加氧化锰，可降低透明导电膜的电阻率。 通过将氧化锰的添加量控制在2 15m0l%，比电阻会达到2X 10_4Ω cm以下是优选的。在专利文献6中，记载了一种透明导电膜，其特征在于以氧化铟与氧化锡作为主成分，并含有选自镁与镍中的至少一种金属氧化物。由此，膜变得致密，且电子迁移率提高为1. 5X IOcm2 · S"1 · V"1左右。此外，也记载了通过适当控制镁或镍的添加比例，可改善耐湿性与耐紫外线性。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)表示时为0.05以下为宜。在专利文献7中，公开了在氧化铟中添加氧化镍可降低透明导电膜的电阻率。氧化镍的添加量控制在2 25mol%时，比电阻达到2X10_4Qcm以下是优选的。在专利文献8中，公开了氧化铟中含有三价阳离子的膜，作为其一例举出了铝。由此，可得到电阻更低、蚀刻特性获改善了的透明导电膜。现有技术文献专利文献专利文献1日本特许第3780100号专利文献2日本特开2004-241296专利文献3日本特开2003-105532专利文献4日本特许第3496239号专利文献5日本特开平3-78907号专利文献6日本特开平7-161235号专利文献7日本特开平3-71510号专利文献8日本特开平8-199343号非专利文献非专利文献 IThin Solid Films 445 (2003)p23
技术实现思路
专利技术所要解决的问题上述任一现有技术都没有公开可在基板不加热状态下溅射时无须添加水便能本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．氧化物烧结体，其以氧化铟为主成分，含有锡作为第一添加元素，并含有选自锗、镍、锰和铝中的１种以上作为第二添加元素，第一添加元素锡的含量相对于铟和锡的合计量为２～１５原子％，第二添加元素的总含量相对于铟、锡和第二添加元素的合计量为０．１～２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