酸化亜鉛系透明導電膜
【課題】低抵抗率で、かつ、抵抗率の耐湿安定性及び膜厚依存性が少ない酸化亜鉛を母材とする透明導電膜およびその製造用技術並びに薄膜製造用製造用酸化物焼結体を提供する。
【解決手段】
例えば、アルミニウム添加酸化亜鉛（ＡＺＯ）にモリブデンを共添加した透明導電膜で、アルミニウムの含有量をＡｌ／（Ｚｎ＋Ａｌ＋Ｍｏ）の原子比で１％を超え８％未満、かつモリブデンの含有量をＭｏ／（Ｚｎ＋Ａｌ＋Ｍｏ）の原子比で０．１％を超え１％未満として作製したＺｎＯ系焼結体ターゲットもしくはペレットを用いるマグネトロンスパッタリング法により、低抵抗率で抵抗率の耐湿安定性及び膜厚依存性が改善されたＺｎＯ系透明導電膜を得ることができる。
【解決手段】
例えば、アルミニウム添加酸化亜鉛（ＡＺＯ）にモリブデンを共添加した透明導電膜で、アルミニウムの含有量をＡｌ／（Ｚｎ＋Ａｌ＋Ｍｏ）の原子比で１％を超え８％未満、かつモリブデンの含有量をＭｏ／（Ｚｎ＋Ａｌ＋Ｍｏ）の原子比で０．１％を超え１％未満として作製したＺｎＯ系焼結体ターゲットもしくはペレットを用いるマグネトロンスパッタリング法により、低抵抗率で抵抗率の耐湿安定性及び膜厚依存性が改善されたＺｎＯ系透明導電膜を得ることができる。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フラットパネルディスプレイやタッチパネルなどに使用される透明導電膜及びその成膜に使用するマグネトロンスパッタリング用酸化物焼結体ターゲットに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）薄膜は、低抵抗率で可視光に対して高い透過率を示すことから、液晶ディスプレイを中心としたフラットパネルディスプレイやタッチパネル、太陽電池などの透明電極として幅広く用いられている。しかし、近年、ＩＴＯの原材料であるインジウム価格の高騰、資源問題等による安定供給不安からインジウムを使用しない透明導電膜（ＩＴＯ代替材料）への関心が高まっている。ＩＴＯ代替材料としては、酸化亜鉛、酸化スズを母材とした材料が知られているが、特に、酸化亜鉛にアルミニウムを添加した膜（以下ＡＺＯと略記する）では、１．９×１０−４ΩｃｍというＩＴＯに匹敵する値が報告されている（例えば非特許文献１参照）。
【０００３】
酸化亜鉛を母材とする膜の形成方法としては、高周波（ｒｆ）マグネトロンスパッタリング法、直流（ｄｃ）マグネトロンスパッタリング法、パルスレーザー蒸着法、真空アークプラズマ蒸着法、イオンプレーティング法などをあげることができる。上記、１．９×１０−４Ωｃｍという値は、ｒｆマグネトロンスパッタリング法により得られている。しかし、フラットパネルディスプレイの製造工程では、大面積均一成膜および高速成膜が必要とされ、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）を始め多くのフラットパネルディスプレイ用の透明電極製造にはｄｃマグネトロンスパッタリング法が採用されている。そのため既存の製造工程への対応を考えた場合には、このｄｃマグネトロンスパッタリング法で実用的特性を示す膜を形成する必要がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、現状のＬＣＤ製造プロセスにおけるＩＴＯ透明電極形成技術をＺｎＯ系に適用した場合、ＺｎＯ系透明導電膜が解決しなければならない以下のような技術的課題（問題点）が存在する。問題点（１）：ｄｃマグネトロンスパッタリング装置を用いて作製したＺｎＯ系透明導電膜では、膜厚が２００ｎｍ程度より薄くなるに伴って、電気的特性が膜厚に大きく依存する（膜厚の減少に伴って抵抗率が大幅に増加する）。問題点（２）：膜厚が１００ｎｍ程度より薄くなると、膜厚の減少に伴って膜の抵抗率の耐湿安定性が著しく低下する。換言すると、アクティブマトリックス型ＬＣＤに使用する透明電極の材料を全面的にＩＴＯからＺｎＯ系に置き換えるためには、上記の問題点（１）及び（２）を解決しなければならない。このような事情に鑑み、抵抗率特性の膜厚依存性を改善する新規な酸化亜鉛系透明導電膜、並びに成膜に使用する焼結体を提供することにより、膜厚が２００ｎｍ未満のＩＴＯ透明電極をＺｎＯ系透明電極に置き換えることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者らは、上記問題を解決するため、低抵抗率を示すことでよく知られるアルミニウム添加酸化亜鉛（以下ＡＺＯと記載）、ガリウム添加酸化亜鉛（以下ＧＺＯと記載）及び珪素添加酸化亜鉛（以下ＳｉＺＯと記載）に共添加する添加剤について鋭意検討を行った。
【０００６】
その結果、ＺｎＯにアルミニウム、ガリウムもしくは珪素等の公知のドナー不純物（例えば非特許文献１、２、３及び４参照）を添加し、さらに、ドナー不純物としては作用しないことが知られているモリブデンを共添加することによって、特に膜厚約２００ｎｍ未満の極めて薄い膜において抵抗率の増加を大幅に低減し、その結果、抵抗率の膜厚依存性を安定で大幅に抑制できることを発見した。加えて、モリブデンを共添加することによってマグネトロンスパッタリング法で作製した場合の膜の基板上での抵抗率分布の膜厚依存性を安定で大幅に改善できることを発見した。また、ドナー不純物及びモリブデンの添加量にはそれぞれ最適添加量が存在し、例えば、アルミニウムの場合はＡｌ／（Ｚｎ＋Ａｌ＋Ｍｏ）の原子比で１％を超え８％未満かつモリブデンがＭｏ／（Ｚｎ＋Ａｌ＋Ｍｏ）の原子比で０．１％を超え１％未満とすることで、抵抗率の膜厚依存性大幅に改善した酸化亜鉛系透明導電膜を実現できることを見いだした。
【０００７】
【非特許文献１】Ｔ．Ｍｉｎａｍｉ、Ｈ．Ｎａｎｔｏ ａｎｄ Ｓ．Ｔａｋａｔａ、ＪｐｎＪ．Ａｐｐｌ、Ｐｈｙｓ．、２３，２８０−２８２（１９８４）．
【非特許文献２】Ｔ．Ｍｉｎａｍｉ、Ｈ．Ｓａｔｏ、Ｈ．Ｎａｎｔｏ ａｎｄ Ｓ．Ｔａｋａｔａ、Ｊｐｎ Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．、２４，Ｌ７８１−Ｌ７８４（１９８５）．
【非特許文献３】Ｔ．Ｍｉｎａｍｉ、Ｈ．Ｓａｔｏ、Ｈ．Ｎａｎｔｏ ａｎｄ Ｓ．Ｔａｋａｔａ、Ｊｐｎ Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．、２５，Ｌ７７６−Ｌ７７９（１９８６）．
すなわち本発明は、例えば、膜厚２００ｎｍ未満のＩＴＯ透明導電膜が使用されているＬＣＤやタッチパネル用ＩＴＯ透明電極の代替として、ＺｎＯ系透明導電膜を実用化することを目的として、実質的に亜鉛、アルミニウム、モリブデンおよび酸素からなり、アルミニウムがＡｌ／（Ｚｎ＋Ａｌ＋Ｍｏ）の原子比で１％を超え８％未満の割合で含有され、かつモリブデンがＭｏ／（Ｚｎ＋Ａｌ＋Ｍｏ）の原子比で０．１％を超え１％未満の割合で含有されていることを特徴とするＺｎＯ系透明導電膜およびその製造に用いるマグネトロンスパッタリング成膜用ＺｎＯ系焼結体ターゲットを提供するものである。
【０００８】
アルミニウムの含有量は、上記の原子比で１％を超え８％未満である。これは、この範囲外では、薄膜の抵抗率が高くなるためである。
【０００９】
モリブデンの添加量は、０．１％を超え１％未満である。０．１％以下の場合は、本発明による抵抗率の膜厚依存性を抑制する効果が得難く、１％以上では、得られる薄膜の抵抗率が高くなるためである。
【００１０】
次にモリブデンの共添加効果について説明する。ＺｎＯ系透明導電膜において、Ａｌ、Ｇａ及びＳｉは極めて良好なドナー不純物となるが、Ｍｏはドナーとしては作用しないことが知られている。Ｍｏに注目してよく知られているＡｌ、ＧａもしくはＳｉドナー不純物の添加効果を活かしながら、抵抗率の膜厚依存性を抑制する共添加剤としての有効性について鋭意検討を行った。その結果、ドナー不純物としては作用しないことが知られているＳｎを共添加することによって、２００ｎｍ未満の極めて薄い膜におけるキャリア密度及びホール移動度の低下が抑制され、抵抗率の増大が抑制された。結果として、抵抗率の増加や安定性の膜厚依存性の大幅な改善を実現した。
【００１１】
本発明の透明導電膜は、例えば、酸化亜鉛、酸化アルミニウムおよび酸化モリブデンを含む焼結体ターゲットを用い、マグネトロンスパッタリング法により作製することができる。また、亜鉛、アルミニウム、モリブデンを含む金属ターゲットを用い、酸素を含有する雰囲気中で反応性マグネトロンスパッタリング法によっても作製することが可能である。
【００１２】
本発明の酸化亜鉛系スパッタリングターゲットは、例えば、酸化亜鉛粉末、酸化アルミニウム粉末及び酸化モリブデン粉末を目的とする組成となるように混合し、プレス等により成形した後、焼成することで焼結体を得、必要に応じて、整形・研磨して得られる。具体的には、ターゲット中のアルミニウムの含有量をＡｌ／（Ｚｎ＋Ａｌ＋Ｍｏ）の原子百分率（以下原子％と略記する）で１％を超え８％未満とし、かつ、ターゲット中のモリブデンの量をＭｏ／（Ｚｎ＋Ａｌ＋Ｍｏ）の原子％で０．１％を超え１％未満とする。
【００１３】
スパッタリングガスとしては、不活性ガスの例えばＡｒを使用する。必要に応じて、酸化性ガスや還元性ガスを導入しても良い。
【発明の効果】
【００１４】
本発明により、特にＬＣＤに好適な、約２００ｎｍ未満の極めて薄い領域において、低抵抗率で且つ耐湿安定性が高く、膜厚依存性の少ない良好な酸化亜鉛を母材とする透明導電膜及びその製造用焼結体が提供可能となる。
【実施例】
【００１５】
以下に本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【実施例１】
【００１６】
平均粒径が１μｍの酸化亜鉛粉末と、平均粒径が０．２μｍの酸化ガリウム粉末と、平均粒径が０．５μｍの酸化モリブデン粉末とを所定量ポットに入れ、乾式ボールミルにより４８時間混合し、混合粉末を作製した。この混合粉末を金型に入れ、３００ｋｇ／ｃｍ２の圧力でプレスを行い成形体とした。この成形体を３ｔｏｎ／ｃｍ２の圧力でＣＩＰによる緻密化処理を行った。次に該成形体を以下の条件で焼結した。
【００１７】
（焼結条件）
焼結温度：１２５０℃
昇温速度：５０℃／ｈｒ
保持時間：５時間
焼結雰囲気：Ａｒ雰囲気中
得られた焼結体を６インチφ×５ｍｍｔに加工し、インジウム半田を用いて無酸素銅製のバッキングプレートにボンディングした。
【００１８】
このターゲットを用いて、ｄｃマグネトロンスパッタリング法により以下に示す条件で、ＧａおよびＭｏ含有量の異なる透明導電膜を作製した。
【００１９】
（スパッタリング成膜条件）
装置：ｄｃマグネトロンスパッタ装置
磁界強度：１０００Ｇａｕｓｓ（ターゲット直上、水平成分）
基板温度：２００℃
到達真空度：５×１０−５Ｐａ
スパッタリングガス：Ａｒ
スパッタリングガス圧：０．５Ｐａ
ＤＣパワー：３００Ｗ
膜厚：１００ｎｍ
使用基板：無アルカリガラス（日本電気ガラス製ＯＡ−１０ガラス）
得られた薄膜の抵抗率をホール効果測定装置を用いて測定した。ガリウムが１原子％を超え８原子％未満かつモリブデンが（Ｍｏ／（Ｚｎ＋Ｇａ＋Ｍｏ））０．１原子％を超え１原子％未満の範囲で１０−４Ωｃｍ台の低抵抗率の膜を得ることができた。
【００２０】
また、ガリウムが２．６原子％、かつモリブデンが０．２原子％の焼結体ターゲットを用いて作製したモリブデン共添加ＧＺＯ薄膜の抵抗率の膜厚依存性について検討した。図１に作製したモリブデン共添加ＧＺＯ薄膜の抵抗率変化の膜厚依存性を示す。また、図２に比較のために、モリブデンを含有しないＧＺＯ焼結体ペレットを用い同様の成膜条件下で作製したＧＺＯ薄膜の抵抗率変化の膜厚依存性を示す。抵抗率の変化は最大膜厚で規格化して示している。図１及び２から明らかなように、ＧＺＯ薄膜においては、膜厚約３０ｎｍ極薄膜では膜厚約１８０ｎｍの膜と比較して抵抗率が約３．８倍に増加しているのに対して、モリブデンを共添加したＧＺＯ薄膜においては、膜厚約３０ｎｍ極薄膜においても、膜厚約２２５ｎｍの膜と比較して抵抗率の増加が約２．５倍に抑制されている。また、図３にモリブデン共添加ＡＺＯ薄膜を温度６０℃、相対湿度９０％の高温高湿雰囲気中に放置したときの抵抗率の経過時間依存性を示す。同図には比較のためにモリブデンを含有しないＡＺＯ薄膜の抵抗率の経過時間依存性も示している。同図から明らかなように、膜厚約４０ｎｍの極薄ＡＺＯ薄膜では膜の抵抗率が１００時間後に測定不能なほど増加しているのに対して、モリブデンを共添加した膜厚約４０ｎｍの極薄ＡＺＯ薄膜においては、１００時間後に７．０×１０−３Ωｃｍを実現しており、結果として高温高湿雰囲気中での抵抗率の安定性を大幅に改善できた。
【実施例２】
【００２１】
平均粒径が１μｍの酸化亜鉛粉末と、平均粒径が０．２μｍの酸化ガリウム粉末と、平均粒径が０．５μｍの酸化モリブデン粉末とを所定量ポットに入れ、乾式ボールミルにより４８時間混合し、混合粉末を作製した。この混合粉末を金型に入れ、３００ｋｇ／ｃｍ２の圧力でプレスを行い成形体とした。この成形体を３ｔｏｎ／ｃｍ２の圧力でＣＩＰによる緻密化処理を行った。実施例１と同様の条件下で焼結して作製したターゲットを用いたｄｃマグネトロンスパッタリング法により実施例１と同様の成膜条件下で透明導電膜を作製した。
【００２２】
ガリウムが３．０原子％かつモリブデンが（Ｍｏ／（Ｚｎ＋Ｇａ＋Ｍｏ））０．２５原子％で膜厚３０ｎｍに作製した極めて薄い酸化亜鉛系透明導電膜において９．１×１０−４Ωｃｍの低抵抗率の膜を得ることができた。結果として抵抗率の耐湿安定性及び膜厚依存性を大幅に改善できた。また、作製した膜の基板上での抵抗率分布は膜全体で±１５％未満であり、抵抗率分布の少ない膜を実現できた。
【実施例３】
【００２３】
平均粒径が１μｍの酸化亜鉛粉末と、平均粒径が０．２μｍの酸化珪素粉末と、平均粒径が０．５μｍの酸化モリブデン粉末とを所定量ポットに入れ、乾式ボールミルにより４８時間混合し、混合粉末を作製した。この混合粉末を金型に入れ、３００ｋｇ／ｃｍ２の圧力でプレスを行い成形体とした。この成形体を３ｔｏｎ／ｃｍ２の圧力でＣＩＰによる緻密化処理を行った。実施例１と同様の条件下で焼結して作製したターゲットを用いたｄｃマグネトロンスパッタリング法により実施例１と同様の成膜条件下で透明導電膜を作製した。
【００２４】
珪素が３．０原子％かつモリブデンが（Ｍｏ／（Ｚｎ＋Ｓｉ＋Ｍｏ））０．２５原子％で膜厚３０ｎｍに作製した極めて薄い酸化亜鉛系透明導電膜において９．２×１０−４Ωｃｍの低抵抗率の膜を得ることができた。結果として抵抗率の耐湿安定性及び膜厚依存性を大幅に改善できた。また、作製した膜の基板上での抵抗率分布は膜全体で±１５％未満であり、抵抗率分布の少ない膜を実現できた。
【実施例４】
【００２５】
平均粒径が１μｍの酸化亜鉛粉末と、平均粒径が０．２μｍの酸化アルミニウム粉末及び酸化ガリウム粉末と、平均粒径が０．５μｍの酸化モリブデン粉末とを所定量ポットに入れ、乾式ボールミルにより４８時間混合し、混合粉末を作製した。この混合粉末を金型に入れ、３００ｋｇ／ｃｍ２の圧力でプレスを行い成形体とした。この成形体を３ｔｏｎ／ｃｍ２の圧力でＣＩＰによる緻密化処理を行った。実施例１と同様の条件下で焼結して作製したターゲットを用いたｄｃマグネトロンスパッタリング法により実施例１と同様の成膜条件下で透明導電膜を作製した。
【００２６】
アルミニウムが３．０原子％、ガリウムが０．３原子％かつモリブデンがＭｏ／（Ｚｎ＋Ａｌ＋Ｇａ＋Ｍｏ）の原子比で０．２５％で膜厚３０ｎｍに作製した極めて薄い酸化亜鉛系透明導電膜において９．１×１０−４Ωｃｍの低抵抗率の膜を得ることができた。結果として抵抗率の耐湿安定性及び膜厚依存性を大幅に改善できた。また、作製した膜の基板上での抵抗率分布は膜全体で±１５％未満であり、抵抗率分布の少ない膜を実現できた。
【実施例５】
【００２７】
平均粒径が１μｍの酸化亜鉛粉末と、平均粒径が０．２μｍの酸化アルミニウム粉末及び酸化インジウム粉末と、平均粒径が０．５μｍの酸化モリブデン粉末とを所定量ポットに入れ、乾式ボールミルにより４８時間混合し、混合粉末を作製した。この混合粉末を金型に入れ、３００ｋｇ／ｃｍ２の圧力でプレスを行い成形体とした。この成形体を３ｔｏｎ／ｃｍ２の圧力でＣＩＰによる緻密化処理を行った。実施例１と同様の条件下で焼結して作製したターゲットを用いたｄｃマグネトロンスパッタリング法により実施例１と同様の成膜条件下で透明導電膜を作製した。
【００２８】
アルミニウムが３．０原子％、インジウムが０．３原子％かつモリブデンがＭｏ／（Ｚｎ＋Ａｌ＋Ｉｎ＋Ｍｏ）の原子比で０．２５％で膜厚３０ｎｍに作製した極めて薄い酸化亜鉛系透明導電膜において９．０×１０−４Ωｃｍの低抵抗率の膜を得ることができた。結果として抵抗率の耐湿安定性及び膜厚依存性を大幅に改善できた。また、作製した膜の基板上での抵抗率分布は膜全体で±１５％未満であり、抵抗率分布の少ない膜を実現できた。
【実施例６】
【００２９】
平均粒径が１μｍの酸化亜鉛粉末と、平均粒径が０．２μｍの酸化アルミニウム粉末及び酸化珪素粉末と、平均粒径が０．５μｍの酸化モリブデン粉末とを所定量ポットに入れ、乾式ボールミルにより４８時間混合し、混合粉末を作製した。この混合粉末を金型に入れ、３００ｋｇ／ｃｍ２の圧力でプレスを行い成形体とした。この成形体を３ｔｏｎ／ｃｍ２の圧力でＣＩＰによる緻密化処理を行った。実施例１と同様の条件下で焼結して作製したターゲットを用いたｄｃマグネトロンスパッタリング法により実施例１と同様の成膜条件下で透明導電膜を作製した。
【００３０】
アルミニウムが３．０原子％、珪素が０．３原子％かつモリブデンがＭｏ／（Ｚｎ＋Ａｌ＋Ｓｉ＋Ｍｏ）の原子比で０．２５％で膜厚３０ｎｍに作製した極めて薄い酸化亜鉛系透明導電膜において９．０×１０−４Ωｃｍの低抵抗率の膜を得ることができた。結果として抵抗率の耐湿安定性及び膜厚依存性を大幅に改善できた。また、作製した膜の基板上での抵抗率分布は膜全体で±１５％未満であり、抵抗率分布の少ない膜を実現できた。
【実施例７】
【００３１】
平均粒径が１μｍの酸化亜鉛粉末と、平均粒径が０．２μｍの酸化ガリウム粉末及び酸化インジウム粉末と、平均粒径が０．５μｍの酸化モリブデン粉末とを所定量ポットに入れ、乾式ボールミルにより４８時間混合し、混合粉末を作製した。この混合粉末を金型に入れ、３００ｋｇ／ｃｍ２の圧力でプレスを行い成形体とした。この成形体を３ｔｏｎ／ｃｍ２の圧力でＣＩＰによる緻密化処理を行った。実施例１と同様の条件下で焼結して作製したターゲットを用いたｄｃマグネトロンスパッタリング法により実施例１と同様の成膜条件下で透明導電膜を作製した。
【００３２】
ガリウムが３．０原子％、インジウムが０．３原子％かつモリブデンがＭｏ／（Ｚｎ＋Ｇａ＋Ｉｎ＋Ｍｏ）の原子比で０．２５％で膜厚３０ｎｍに作製した極めて薄い酸化亜鉛系透明導電膜において９．０×１０−４Ωｃｍの低抵抗率の膜を得ることができた。結果として抵抗率の耐湿安定性及び膜厚依存性を大幅に改善できた。また、作製した膜の基板上での抵抗率分布は膜全体で±１５％未満であり、抵抗率分布の少ない膜を実現できた。
【実施例８】
【００３３】
平均粒径が１μｍの酸化亜鉛粉末と、平均粒径が０．２μｍの酸化ガリウム粉末及び酸化珪素粉末と、平均粒径が０．５μｍの酸化モリブデン粉末とを所定量ポットに入れ、乾式ボールミルにより４８時間混合し、混合粉末を作製した。この混合粉末を金型に入れ、３００ｋｇ／ｃｍ２の圧力でプレスを行い成形体とした。この成形体を３ｔｏｎ／ｃｍ２の圧力でＣＩＰによる緻密化処理を行った。実施例１と同様の条件下で焼結して作製したターゲットを用いたｄｃマグネトロンスパッタリング法により実施例１と同様の成膜条件下で透明導電膜を作製した。
【００３４】
ガリウムが３．０原子％、珪素が０．３原子％かつモリブデンがＭｏ／（Ｚｎ＋Ｇａ＋Ｓｉ＋Ｍｏ）の原子比で０．２５％で膜厚３０ｎｍに作製した極めて薄い酸化亜鉛系透明導電膜において９．０×１０−４Ωｃｍの低抵抗率の膜を得ることができた。結果として抵抗率の耐湿安定性及び膜厚依存性を大幅に改善できた。また、作製した膜の基板上での抵抗率分布は膜全体で±１５％未満であり、抵抗率分布の少ない膜を実現できた。
【図１】
【図２】
【図３】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フラットパネルディスプレイやタッチパネルなどに使用される透明導電膜及びその成膜に使用するマグネトロンスパッタリング用酸化物焼結体ターゲットに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）薄膜は、低抵抗率で可視光に対して高い透過率を示すことから、液晶ディスプレイを中心としたフラットパネルディスプレイやタッチパネル、太陽電池などの透明電極として幅広く用いられている。しかし、近年、ＩＴＯの原材料であるインジウム価格の高騰、資源問題等による安定供給不安からインジウムを使用しない透明導電膜（ＩＴＯ代替材料）への関心が高まっている。ＩＴＯ代替材料としては、酸化亜鉛、酸化スズを母材とした材料が知られているが、特に、酸化亜鉛にアルミニウムを添加した膜（以下ＡＺＯと略記する）では、１．９×１０−４ΩｃｍというＩＴＯに匹敵する値が報告されている（例えば非特許文献１参照）。
【０００３】
酸化亜鉛を母材とする膜の形成方法としては、高周波（ｒｆ）マグネトロンスパッタリング法、直流（ｄｃ）マグネトロンスパッタリング法、パルスレーザー蒸着法、真空アークプラズマ蒸着法、イオンプレーティング法などをあげることができる。上記、１．９×１０−４Ωｃｍという値は、ｒｆマグネトロンスパッタリング法により得られている。しかし、フラットパネルディスプレイの製造工程では、大面積均一成膜および高速成膜が必要とされ、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）を始め多くのフラットパネルディスプレイ用の透明電極製造にはｄｃマグネトロンスパッタリング法が採用されている。そのため既存の製造工程への対応を考えた場合には、このｄｃマグネトロンスパッタリング法で実用的特性を示す膜を形成する必要がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、現状のＬＣＤ製造プロセスにおけるＩＴＯ透明電極形成技術をＺｎＯ系に適用した場合、ＺｎＯ系透明導電膜が解決しなければならない以下のような技術的課題（問題点）が存在する。問題点（１）：ｄｃマグネトロンスパッタリング装置を用いて作製したＺｎＯ系透明導電膜では、膜厚が２００ｎｍ程度より薄くなるに伴って、電気的特性が膜厚に大きく依存する（膜厚の減少に伴って抵抗率が大幅に増加する）。問題点（２）：膜厚が１００ｎｍ程度より薄くなると、膜厚の減少に伴って膜の抵抗率の耐湿安定性が著しく低下する。換言すると、アクティブマトリックス型ＬＣＤに使用する透明電極の材料を全面的にＩＴＯからＺｎＯ系に置き換えるためには、上記の問題点（１）及び（２）を解決しなければならない。このような事情に鑑み、抵抗率特性の膜厚依存性を改善する新規な酸化亜鉛系透明導電膜、並びに成膜に使用する焼結体を提供することにより、膜厚が２００ｎｍ未満のＩＴＯ透明電極をＺｎＯ系透明電極に置き換えることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者らは、上記問題を解決するため、低抵抗率を示すことでよく知られるアルミニウム添加酸化亜鉛（以下ＡＺＯと記載）、ガリウム添加酸化亜鉛（以下ＧＺＯと記載）及び珪素添加酸化亜鉛（以下ＳｉＺＯと記載）に共添加する添加剤について鋭意検討を行った。
【０００６】
その結果、ＺｎＯにアルミニウム、ガリウムもしくは珪素等の公知のドナー不純物（例えば非特許文献１、２、３及び４参照）を添加し、さらに、ドナー不純物としては作用しないことが知られているモリブデンを共添加することによって、特に膜厚約２００ｎｍ未満の極めて薄い膜において抵抗率の増加を大幅に低減し、その結果、抵抗率の膜厚依存性を安定で大幅に抑制できることを発見した。加えて、モリブデンを共添加することによってマグネトロンスパッタリング法で作製した場合の膜の基板上での抵抗率分布の膜厚依存性を安定で大幅に改善できることを発見した。また、ドナー不純物及びモリブデンの添加量にはそれぞれ最適添加量が存在し、例えば、アルミニウムの場合はＡｌ／（Ｚｎ＋Ａｌ＋Ｍｏ）の原子比で１％を超え８％未満かつモリブデンがＭｏ／（Ｚｎ＋Ａｌ＋Ｍｏ）の原子比で０．１％を超え１％未満とすることで、抵抗率の膜厚依存性大幅に改善した酸化亜鉛系透明導電膜を実現できることを見いだした。
【０００７】
【非特許文献１】Ｔ．Ｍｉｎａｍｉ、Ｈ．Ｎａｎｔｏ ａｎｄ Ｓ．Ｔａｋａｔａ、ＪｐｎＪ．Ａｐｐｌ、Ｐｈｙｓ．、２３，２８０−２８２（１９８４）．
【非特許文献２】Ｔ．Ｍｉｎａｍｉ、Ｈ．Ｓａｔｏ、Ｈ．Ｎａｎｔｏ ａｎｄ Ｓ．Ｔａｋａｔａ、Ｊｐｎ Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．、２４，Ｌ７８１−Ｌ７８４（１９８５）．
【非特許文献３】Ｔ．Ｍｉｎａｍｉ、Ｈ．Ｓａｔｏ、Ｈ．Ｎａｎｔｏ ａｎｄ Ｓ．Ｔａｋａｔａ、Ｊｐｎ Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．、２５，Ｌ７７６−Ｌ７７９（１９８６）．
すなわち本発明は、例えば、膜厚２００ｎｍ未満のＩＴＯ透明導電膜が使用されているＬＣＤやタッチパネル用ＩＴＯ透明電極の代替として、ＺｎＯ系透明導電膜を実用化することを目的として、実質的に亜鉛、アルミニウム、モリブデンおよび酸素からなり、アルミニウムがＡｌ／（Ｚｎ＋Ａｌ＋Ｍｏ）の原子比で１％を超え８％未満の割合で含有され、かつモリブデンがＭｏ／（Ｚｎ＋Ａｌ＋Ｍｏ）の原子比で０．１％を超え１％未満の割合で含有されていることを特徴とするＺｎＯ系透明導電膜およびその製造に用いるマグネトロンスパッタリング成膜用ＺｎＯ系焼結体ターゲットを提供するものである。
【０００８】
アルミニウムの含有量は、上記の原子比で１％を超え８％未満である。これは、この範囲外では、薄膜の抵抗率が高くなるためである。
【０００９】
モリブデンの添加量は、０．１％を超え１％未満である。０．１％以下の場合は、本発明による抵抗率の膜厚依存性を抑制する効果が得難く、１％以上では、得られる薄膜の抵抗率が高くなるためである。
【００１０】
次にモリブデンの共添加効果について説明する。ＺｎＯ系透明導電膜において、Ａｌ、Ｇａ及びＳｉは極めて良好なドナー不純物となるが、Ｍｏはドナーとしては作用しないことが知られている。Ｍｏに注目してよく知られているＡｌ、ＧａもしくはＳｉドナー不純物の添加効果を活かしながら、抵抗率の膜厚依存性を抑制する共添加剤としての有効性について鋭意検討を行った。その結果、ドナー不純物としては作用しないことが知られているＳｎを共添加することによって、２００ｎｍ未満の極めて薄い膜におけるキャリア密度及びホール移動度の低下が抑制され、抵抗率の増大が抑制された。結果として、抵抗率の増加や安定性の膜厚依存性の大幅な改善を実現した。
【００１１】
本発明の透明導電膜は、例えば、酸化亜鉛、酸化アルミニウムおよび酸化モリブデンを含む焼結体ターゲットを用い、マグネトロンスパッタリング法により作製することができる。また、亜鉛、アルミニウム、モリブデンを含む金属ターゲットを用い、酸素を含有する雰囲気中で反応性マグネトロンスパッタリング法によっても作製することが可能である。
【００１２】
本発明の酸化亜鉛系スパッタリングターゲットは、例えば、酸化亜鉛粉末、酸化アルミニウム粉末及び酸化モリブデン粉末を目的とする組成となるように混合し、プレス等により成形した後、焼成することで焼結体を得、必要に応じて、整形・研磨して得られる。具体的には、ターゲット中のアルミニウムの含有量をＡｌ／（Ｚｎ＋Ａｌ＋Ｍｏ）の原子百分率（以下原子％と略記する）で１％を超え８％未満とし、かつ、ターゲット中のモリブデンの量をＭｏ／（Ｚｎ＋Ａｌ＋Ｍｏ）の原子％で０．１％を超え１％未満とする。
【００１３】
スパッタリングガスとしては、不活性ガスの例えばＡｒを使用する。必要に応じて、酸化性ガスや還元性ガスを導入しても良い。
【発明の効果】
【００１４】
本発明により、特にＬＣＤに好適な、約２００ｎｍ未満の極めて薄い領域において、低抵抗率で且つ耐湿安定性が高く、膜厚依存性の少ない良好な酸化亜鉛を母材とする透明導電膜及びその製造用焼結体が提供可能となる。
【実施例】
【００１５】
以下に本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【実施例１】
【００１６】
平均粒径が１μｍの酸化亜鉛粉末と、平均粒径が０．２μｍの酸化ガリウム粉末と、平均粒径が０．５μｍの酸化モリブデン粉末とを所定量ポットに入れ、乾式ボールミルにより４８時間混合し、混合粉末を作製した。この混合粉末を金型に入れ、３００ｋｇ／ｃｍ２の圧力でプレスを行い成形体とした。この成形体を３ｔｏｎ／ｃｍ２の圧力でＣＩＰによる緻密化処理を行った。次に該成形体を以下の条件で焼結した。
【００１７】
（焼結条件）
焼結温度：１２５０℃
昇温速度：５０℃／ｈｒ
保持時間：５時間
焼結雰囲気：Ａｒ雰囲気中
得られた焼結体を６インチφ×５ｍｍｔに加工し、インジウム半田を用いて無酸素銅製のバッキングプレートにボンディングした。
【００１８】
このターゲットを用いて、ｄｃマグネトロンスパッタリング法により以下に示す条件で、ＧａおよびＭｏ含有量の異なる透明導電膜を作製した。
【００１９】
（スパッタリング成膜条件）
装置：ｄｃマグネトロンスパッタ装置
磁界強度：１０００Ｇａｕｓｓ（ターゲット直上、水平成分）
基板温度：２００℃
到達真空度：５×１０−５Ｐａ
スパッタリングガス：Ａｒ
スパッタリングガス圧：０．５Ｐａ
ＤＣパワー：３００Ｗ
膜厚：１００ｎｍ
使用基板：無アルカリガラス（日本電気ガラス製ＯＡ−１０ガラス）
得られた薄膜の抵抗率をホール効果測定装置を用いて測定した。ガリウムが１原子％を超え８原子％未満かつモリブデンが（Ｍｏ／（Ｚｎ＋Ｇａ＋Ｍｏ））０．１原子％を超え１原子％未満の範囲で１０−４Ωｃｍ台の低抵抗率の膜を得ることができた。
【００２０】
また、ガリウムが２．６原子％、かつモリブデンが０．２原子％の焼結体ターゲットを用いて作製したモリブデン共添加ＧＺＯ薄膜の抵抗率の膜厚依存性について検討した。図１に作製したモリブデン共添加ＧＺＯ薄膜の抵抗率変化の膜厚依存性を示す。また、図２に比較のために、モリブデンを含有しないＧＺＯ焼結体ペレットを用い同様の成膜条件下で作製したＧＺＯ薄膜の抵抗率変化の膜厚依存性を示す。抵抗率の変化は最大膜厚で規格化して示している。図１及び２から明らかなように、ＧＺＯ薄膜においては、膜厚約３０ｎｍ極薄膜では膜厚約１８０ｎｍの膜と比較して抵抗率が約３．８倍に増加しているのに対して、モリブデンを共添加したＧＺＯ薄膜においては、膜厚約３０ｎｍ極薄膜においても、膜厚約２２５ｎｍの膜と比較して抵抗率の増加が約２．５倍に抑制されている。また、図３にモリブデン共添加ＡＺＯ薄膜を温度６０℃、相対湿度９０％の高温高湿雰囲気中に放置したときの抵抗率の経過時間依存性を示す。同図には比較のためにモリブデンを含有しないＡＺＯ薄膜の抵抗率の経過時間依存性も示している。同図から明らかなように、膜厚約４０ｎｍの極薄ＡＺＯ薄膜では膜の抵抗率が１００時間後に測定不能なほど増加しているのに対して、モリブデンを共添加した膜厚約４０ｎｍの極薄ＡＺＯ薄膜においては、１００時間後に７．０×１０−３Ωｃｍを実現しており、結果として高温高湿雰囲気中での抵抗率の安定性を大幅に改善できた。
【実施例２】
【００２１】
平均粒径が１μｍの酸化亜鉛粉末と、平均粒径が０．２μｍの酸化ガリウム粉末と、平均粒径が０．５μｍの酸化モリブデン粉末とを所定量ポットに入れ、乾式ボールミルにより４８時間混合し、混合粉末を作製した。この混合粉末を金型に入れ、３００ｋｇ／ｃｍ２の圧力でプレスを行い成形体とした。この成形体を３ｔｏｎ／ｃｍ２の圧力でＣＩＰによる緻密化処理を行った。実施例１と同様の条件下で焼結して作製したターゲットを用いたｄｃマグネトロンスパッタリング法により実施例１と同様の成膜条件下で透明導電膜を作製した。
【００２２】
ガリウムが３．０原子％かつモリブデンが（Ｍｏ／（Ｚｎ＋Ｇａ＋Ｍｏ））０．２５原子％で膜厚３０ｎｍに作製した極めて薄い酸化亜鉛系透明導電膜において９．１×１０−４Ωｃｍの低抵抗率の膜を得ることができた。結果として抵抗率の耐湿安定性及び膜厚依存性を大幅に改善できた。また、作製した膜の基板上での抵抗率分布は膜全体で±１５％未満であり、抵抗率分布の少ない膜を実現できた。
【実施例３】
【００２３】
平均粒径が１μｍの酸化亜鉛粉末と、平均粒径が０．２μｍの酸化珪素粉末と、平均粒径が０．５μｍの酸化モリブデン粉末とを所定量ポットに入れ、乾式ボールミルにより４８時間混合し、混合粉末を作製した。この混合粉末を金型に入れ、３００ｋｇ／ｃｍ２の圧力でプレスを行い成形体とした。この成形体を３ｔｏｎ／ｃｍ２の圧力でＣＩＰによる緻密化処理を行った。実施例１と同様の条件下で焼結して作製したターゲットを用いたｄｃマグネトロンスパッタリング法により実施例１と同様の成膜条件下で透明導電膜を作製した。
【００２４】
珪素が３．０原子％かつモリブデンが（Ｍｏ／（Ｚｎ＋Ｓｉ＋Ｍｏ））０．２５原子％で膜厚３０ｎｍに作製した極めて薄い酸化亜鉛系透明導電膜において９．２×１０−４Ωｃｍの低抵抗率の膜を得ることができた。結果として抵抗率の耐湿安定性及び膜厚依存性を大幅に改善できた。また、作製した膜の基板上での抵抗率分布は膜全体で±１５％未満であり、抵抗率分布の少ない膜を実現できた。
【実施例４】
【００２５】
平均粒径が１μｍの酸化亜鉛粉末と、平均粒径が０．２μｍの酸化アルミニウム粉末及び酸化ガリウム粉末と、平均粒径が０．５μｍの酸化モリブデン粉末とを所定量ポットに入れ、乾式ボールミルにより４８時間混合し、混合粉末を作製した。この混合粉末を金型に入れ、３００ｋｇ／ｃｍ２の圧力でプレスを行い成形体とした。この成形体を３ｔｏｎ／ｃｍ２の圧力でＣＩＰによる緻密化処理を行った。実施例１と同様の条件下で焼結して作製したターゲットを用いたｄｃマグネトロンスパッタリング法により実施例１と同様の成膜条件下で透明導電膜を作製した。
【００２６】
アルミニウムが３．０原子％、ガリウムが０．３原子％かつモリブデンがＭｏ／（Ｚｎ＋Ａｌ＋Ｇａ＋Ｍｏ）の原子比で０．２５％で膜厚３０ｎｍに作製した極めて薄い酸化亜鉛系透明導電膜において９．１×１０−４Ωｃｍの低抵抗率の膜を得ることができた。結果として抵抗率の耐湿安定性及び膜厚依存性を大幅に改善できた。また、作製した膜の基板上での抵抗率分布は膜全体で±１５％未満であり、抵抗率分布の少ない膜を実現できた。
【実施例５】
【００２７】
平均粒径が１μｍの酸化亜鉛粉末と、平均粒径が０．２μｍの酸化アルミニウム粉末及び酸化インジウム粉末と、平均粒径が０．５μｍの酸化モリブデン粉末とを所定量ポットに入れ、乾式ボールミルにより４８時間混合し、混合粉末を作製した。この混合粉末を金型に入れ、３００ｋｇ／ｃｍ２の圧力でプレスを行い成形体とした。この成形体を３ｔｏｎ／ｃｍ２の圧力でＣＩＰによる緻密化処理を行った。実施例１と同様の条件下で焼結して作製したターゲットを用いたｄｃマグネトロンスパッタリング法により実施例１と同様の成膜条件下で透明導電膜を作製した。
【００２８】
アルミニウムが３．０原子％、インジウムが０．３原子％かつモリブデンがＭｏ／（Ｚｎ＋Ａｌ＋Ｉｎ＋Ｍｏ）の原子比で０．２５％で膜厚３０ｎｍに作製した極めて薄い酸化亜鉛系透明導電膜において９．０×１０−４Ωｃｍの低抵抗率の膜を得ることができた。結果として抵抗率の耐湿安定性及び膜厚依存性を大幅に改善できた。また、作製した膜の基板上での抵抗率分布は膜全体で±１５％未満であり、抵抗率分布の少ない膜を実現できた。
【実施例６】
【００２９】
平均粒径が１μｍの酸化亜鉛粉末と、平均粒径が０．２μｍの酸化アルミニウム粉末及び酸化珪素粉末と、平均粒径が０．５μｍの酸化モリブデン粉末とを所定量ポットに入れ、乾式ボールミルにより４８時間混合し、混合粉末を作製した。この混合粉末を金型に入れ、３００ｋｇ／ｃｍ２の圧力でプレスを行い成形体とした。この成形体を３ｔｏｎ／ｃｍ２の圧力でＣＩＰによる緻密化処理を行った。実施例１と同様の条件下で焼結して作製したターゲットを用いたｄｃマグネトロンスパッタリング法により実施例１と同様の成膜条件下で透明導電膜を作製した。
【００３０】
アルミニウムが３．０原子％、珪素が０．３原子％かつモリブデンがＭｏ／（Ｚｎ＋Ａｌ＋Ｓｉ＋Ｍｏ）の原子比で０．２５％で膜厚３０ｎｍに作製した極めて薄い酸化亜鉛系透明導電膜において９．０×１０−４Ωｃｍの低抵抗率の膜を得ることができた。結果として抵抗率の耐湿安定性及び膜厚依存性を大幅に改善できた。また、作製した膜の基板上での抵抗率分布は膜全体で±１５％未満であり、抵抗率分布の少ない膜を実現できた。
【実施例７】
【００３１】
平均粒径が１μｍの酸化亜鉛粉末と、平均粒径が０．２μｍの酸化ガリウム粉末及び酸化インジウム粉末と、平均粒径が０．５μｍの酸化モリブデン粉末とを所定量ポットに入れ、乾式ボールミルにより４８時間混合し、混合粉末を作製した。この混合粉末を金型に入れ、３００ｋｇ／ｃｍ２の圧力でプレスを行い成形体とした。この成形体を３ｔｏｎ／ｃｍ２の圧力でＣＩＰによる緻密化処理を行った。実施例１と同様の条件下で焼結して作製したターゲットを用いたｄｃマグネトロンスパッタリング法により実施例１と同様の成膜条件下で透明導電膜を作製した。
【００３２】
ガリウムが３．０原子％、インジウムが０．３原子％かつモリブデンがＭｏ／（Ｚｎ＋Ｇａ＋Ｉｎ＋Ｍｏ）の原子比で０．２５％で膜厚３０ｎｍに作製した極めて薄い酸化亜鉛系透明導電膜において９．０×１０−４Ωｃｍの低抵抗率の膜を得ることができた。結果として抵抗率の耐湿安定性及び膜厚依存性を大幅に改善できた。また、作製した膜の基板上での抵抗率分布は膜全体で±１５％未満であり、抵抗率分布の少ない膜を実現できた。
【実施例８】
【００３３】
平均粒径が１μｍの酸化亜鉛粉末と、平均粒径が０．２μｍの酸化ガリウム粉末及び酸化珪素粉末と、平均粒径が０．５μｍの酸化モリブデン粉末とを所定量ポットに入れ、乾式ボールミルにより４８時間混合し、混合粉末を作製した。この混合粉末を金型に入れ、３００ｋｇ／ｃｍ２の圧力でプレスを行い成形体とした。この成形体を３ｔｏｎ／ｃｍ２の圧力でＣＩＰによる緻密化処理を行った。実施例１と同様の条件下で焼結して作製したターゲットを用いたｄｃマグネトロンスパッタリング法により実施例１と同様の成膜条件下で透明導電膜を作製した。
【００３４】
ガリウムが３．０原子％、珪素が０．３原子％かつモリブデンがＭｏ／（Ｚｎ＋Ｇａ＋Ｓｉ＋Ｍｏ）の原子比で０．２５％で膜厚３０ｎｍに作製した極めて薄い酸化亜鉛系透明導電膜において９．０×１０−４Ωｃｍの低抵抗率の膜を得ることができた。結果として抵抗率の耐湿安定性及び膜厚依存性を大幅に改善できた。また、作製した膜の基板上での抵抗率分布は膜全体で±１５％未満であり、抵抗率分布の少ない膜を実現できた。
【図１】
【図２】
【図３】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
実質的に亜鉛、アルミニウム、モリブデンおよび酸素からなり、アルミニウムがＡｌ／（Ｚｎ＋Ａｌ＋Ｍｏ）の原子比で１％を超え８％未満の割合で含有され、且つモリブデンがＭｏ／（Ｚｎ＋Ａｌ＋Ｍｏ）の原子比で０．１％を超え１％未満の割合で含有されることにより、アルミニウムがドナーとして作用し、モリブデンが抵抗率特性の膜厚依存性の抑制に対して作用することを特徴とする酸化亜鉛系透明導電膜。
【請求項２】
実質的に亜鉛、ガリウム、モリブデンおよび酸素からなり、ガリウムがＧａ／（Ｚｎ＋Ｇａ＋Ｍｏ）の原子比で１％を超え８％未満の割合で含有され、且つモリブデンがＭｏ／（Ｚｎ＋Ｇａ＋Ｍｏ）の原子比で０．１％を超え１％未満の割合で含有されることにより、ガリウムがドナーとして作用し、モリブデンが抵抗率特性の膜厚依存性の抑制に対して作用することを特徴とする酸化亜鉛系透明導電膜。
【請求項３】
実質的に亜鉛、珪素、モリブデンおよび酸素からなり、珪素がＳｉ／（Ｚｎ＋Ｓｉ＋Ｍｏ）の原子比で１％を超え８％未満の割合で含有され、且つモリブデンがＭｏ／（Ｚｎ＋Ｓｉ＋Ｍｏ）の原子比で０．１％を超え１％未満の割合で含有されることにより、珪素がドナーとして作用し、モリブデンが抵抗率特性の膜厚依存性の抑制に対して作用することを特徴とする酸化亜鉛系透明導電膜。
【請求項４】
実質的に亜鉛、アルミニウム、ガリウム、モリブデンおよび酸素からなり、アルミニウムがＡｌ／（Ｚｎ＋Ａｌ＋Ｇａ＋Ｍｏ）の原子比で１％を超え８％未満の割合で含有され、ガリウムがＧａ／（Ｚｎ＋Ａｌ＋Ｇａ＋Ｍｏ）の原子比で０．１％を超え１％未満の割合で含有され、且つモリブデンがＭｏ／（Ｚｎ＋Ａｌ＋Ｇａ＋Ｍｏ）の原子比で０．１％を超え１％未満の割合で含有されることにより、アルミニウム及びガリウムがドナーとして作用し、スズが抵抗率特性の膜厚依存性の抑制に対して作用することを特徴とする酸化亜鉛系透明導電膜。
【請求項５】
実質的に亜鉛、アルミニウム、インジウム、モリブデンおよび酸素からなり、アルミニウムがＡｌ／（Ｚｎ＋Ａｌ＋Ｉｎ＋Ｍｏ）の原子比で１％を超え８％未満の割合で含有され、インジウムがＩｎ／（Ｚｎ＋Ａｌ＋Ｉｎ＋Ｍｏ）の原子比で０．１％を超え１％未満の割合で含有され、且つモリブデンがＭｏ／（Ｚｎ＋Ａｌ＋Ｉｎ＋Ｍｏ）の原子比で０．１％を超え１％未満の割合で含有されていることにより、アルミニウム及びインジウムがドナーとして作用し、モリブデンが抵抗率特性の膜厚依存性の抑制に対して作用することを特徴とする酸化亜鉛系透明導電膜。
【請求項６】
実質的に亜鉛、アルミニウム、珪素、スズおよび酸素からなり、アルミニウムがＡｌ／（Ｚｎ＋Ａｌ＋Ｓｉ＋Ｍｏ）の原子比で１％を超え８％未満の割合で含有され、珪素がＳｉ／（Ｚｎ＋Ａｌ＋Ｓｉ＋Ｍｏ）の原子比で０．１％を超え１％未満の割合で含有され、且つモリブデンがＭｏ／（Ｚｎ＋Ａｌ＋Ｓｉ＋Ｓｎ）の原子比で０．１％を超え１％未満の割合で含有されていることにより、アルミニウム及び珪素がドナーとして作用し、モリブデンが抵抗率特性の膜厚依存性の抑制に対して作用することを特徴とする酸化亜鉛系透明導電膜。
【請求項７】
実質的に亜鉛、ガリウム、インジウム、モリブデンおよび酸素からなり、ガリウムがＧａ／（Ｚｎ＋Ｇａ＋Ｉｎ＋Ｍｏ）の原子比で１％を超え８％未満の割合で含有され、インジウムがＩｎ／（Ｚｎ＋Ｇａ＋Ｉｎ＋Ｍｏ）の原子比で０．１％を超え１％未満の割合で含有され、且つモリブデンがＭｏ／（Ｚｎ＋Ｇａ＋Ｉｎ＋Ｍｏ）の原子比で０．１％を超え１％未満の割合で含有されることにより、ガリウム及びインジウムがドナーとして作用し、モリブデンが抵抗率特性の膜厚依存性の抑制に対して作用することを特徴とする酸化亜鉛系透明導電膜。
【請求項８】
実質的に亜鉛、ガリウム、珪素、モリブデンおよび酸素からなり、ガリウムがＧａ／（Ｚｎ＋Ｇａ＋Ｓｉ＋Ｍｏ）の原子比で１％を超え８％未満の割合で含有され、珪素がＳｉ／（Ｚｎ＋Ｇａ＋Ｓｉ＋Ｍｏ）の原子比で０．１％を超え１％未満の割合で含有され、且つモリブデンがＭｏ／（Ｚｎ＋Ｇａ＋Ｓｉ＋Ｍｏ）の原子比で０．１％を超え１％未満の割合で含有されることにより、ガリウム及び珪素がドナーとして作用し、モリブデンが抵抗率特性の膜厚依存性の抑制に対して作用することを特徴とする酸化亜鉛系透明導電膜。
【請求項９】
透明導電膜の厚さが２００ｎｍ未満であることを特徴とする請求項１から８に記載の酸化亜鉛系透明導電膜。
【請求項１０】
請求項１から８記載の化学的組成からなるマグネトロンスパッタリング用焼結体ターゲット
【請求項１１】
請求項１０記載の焼結体ターゲットを用いるマグネトロンスパッタリング法により作製した請求項１から９記載の酸化亜鉛系透明導電膜を含んでなる液晶ディスプレイ及びタッチパネル。
【請求項１２】
請求項１０記載の焼結体ターゲットを用いるマグネトロンスパッタリング法により作製した請求項１から８記載の酸化亜鉛系透明導電膜を含んでなる機器。
【請求項１】
実質的に亜鉛、アルミニウム、モリブデンおよび酸素からなり、アルミニウムがＡｌ／（Ｚｎ＋Ａｌ＋Ｍｏ）の原子比で１％を超え８％未満の割合で含有され、且つモリブデンがＭｏ／（Ｚｎ＋Ａｌ＋Ｍｏ）の原子比で０．１％を超え１％未満の割合で含有されることにより、アルミニウムがドナーとして作用し、モリブデンが抵抗率特性の膜厚依存性の抑制に対して作用することを特徴とする酸化亜鉛系透明導電膜。
【請求項２】
実質的に亜鉛、ガリウム、モリブデンおよび酸素からなり、ガリウムがＧａ／（Ｚｎ＋Ｇａ＋Ｍｏ）の原子比で１％を超え８％未満の割合で含有され、且つモリブデンがＭｏ／（Ｚｎ＋Ｇａ＋Ｍｏ）の原子比で０．１％を超え１％未満の割合で含有されることにより、ガリウムがドナーとして作用し、モリブデンが抵抗率特性の膜厚依存性の抑制に対して作用することを特徴とする酸化亜鉛系透明導電膜。
【請求項３】
実質的に亜鉛、珪素、モリブデンおよび酸素からなり、珪素がＳｉ／（Ｚｎ＋Ｓｉ＋Ｍｏ）の原子比で１％を超え８％未満の割合で含有され、且つモリブデンがＭｏ／（Ｚｎ＋Ｓｉ＋Ｍｏ）の原子比で０．１％を超え１％未満の割合で含有されることにより、珪素がドナーとして作用し、モリブデンが抵抗率特性の膜厚依存性の抑制に対して作用することを特徴とする酸化亜鉛系透明導電膜。
【請求項４】
実質的に亜鉛、アルミニウム、ガリウム、モリブデンおよび酸素からなり、アルミニウムがＡｌ／（Ｚｎ＋Ａｌ＋Ｇａ＋Ｍｏ）の原子比で１％を超え８％未満の割合で含有され、ガリウムがＧａ／（Ｚｎ＋Ａｌ＋Ｇａ＋Ｍｏ）の原子比で０．１％を超え１％未満の割合で含有され、且つモリブデンがＭｏ／（Ｚｎ＋Ａｌ＋Ｇａ＋Ｍｏ）の原子比で０．１％を超え１％未満の割合で含有されることにより、アルミニウム及びガリウムがドナーとして作用し、スズが抵抗率特性の膜厚依存性の抑制に対して作用することを特徴とする酸化亜鉛系透明導電膜。
【請求項５】
実質的に亜鉛、アルミニウム、インジウム、モリブデンおよび酸素からなり、アルミニウムがＡｌ／（Ｚｎ＋Ａｌ＋Ｉｎ＋Ｍｏ）の原子比で１％を超え８％未満の割合で含有され、インジウムがＩｎ／（Ｚｎ＋Ａｌ＋Ｉｎ＋Ｍｏ）の原子比で０．１％を超え１％未満の割合で含有され、且つモリブデンがＭｏ／（Ｚｎ＋Ａｌ＋Ｉｎ＋Ｍｏ）の原子比で０．１％を超え１％未満の割合で含有されていることにより、アルミニウム及びインジウムがドナーとして作用し、モリブデンが抵抗率特性の膜厚依存性の抑制に対して作用することを特徴とする酸化亜鉛系透明導電膜。
【請求項６】
実質的に亜鉛、アルミニウム、珪素、スズおよび酸素からなり、アルミニウムがＡｌ／（Ｚｎ＋Ａｌ＋Ｓｉ＋Ｍｏ）の原子比で１％を超え８％未満の割合で含有され、珪素がＳｉ／（Ｚｎ＋Ａｌ＋Ｓｉ＋Ｍｏ）の原子比で０．１％を超え１％未満の割合で含有され、且つモリブデンがＭｏ／（Ｚｎ＋Ａｌ＋Ｓｉ＋Ｓｎ）の原子比で０．１％を超え１％未満の割合で含有されていることにより、アルミニウム及び珪素がドナーとして作用し、モリブデンが抵抗率特性の膜厚依存性の抑制に対して作用することを特徴とする酸化亜鉛系透明導電膜。
【請求項７】
実質的に亜鉛、ガリウム、インジウム、モリブデンおよび酸素からなり、ガリウムがＧａ／（Ｚｎ＋Ｇａ＋Ｉｎ＋Ｍｏ）の原子比で１％を超え８％未満の割合で含有され、インジウムがＩｎ／（Ｚｎ＋Ｇａ＋Ｉｎ＋Ｍｏ）の原子比で０．１％を超え１％未満の割合で含有され、且つモリブデンがＭｏ／（Ｚｎ＋Ｇａ＋Ｉｎ＋Ｍｏ）の原子比で０．１％を超え１％未満の割合で含有されることにより、ガリウム及びインジウムがドナーとして作用し、モリブデンが抵抗率特性の膜厚依存性の抑制に対して作用することを特徴とする酸化亜鉛系透明導電膜。
【請求項８】
実質的に亜鉛、ガリウム、珪素、モリブデンおよび酸素からなり、ガリウムがＧａ／（Ｚｎ＋Ｇａ＋Ｓｉ＋Ｍｏ）の原子比で１％を超え８％未満の割合で含有され、珪素がＳｉ／（Ｚｎ＋Ｇａ＋Ｓｉ＋Ｍｏ）の原子比で０．１％を超え１％未満の割合で含有され、且つモリブデンがＭｏ／（Ｚｎ＋Ｇａ＋Ｓｉ＋Ｍｏ）の原子比で０．１％を超え１％未満の割合で含有されることにより、ガリウム及び珪素がドナーとして作用し、モリブデンが抵抗率特性の膜厚依存性の抑制に対して作用することを特徴とする酸化亜鉛系透明導電膜。
【請求項９】
透明導電膜の厚さが２００ｎｍ未満であることを特徴とする請求項１から８に記載の酸化亜鉛系透明導電膜。
【請求項１０】
請求項１から８記載の化学的組成からなるマグネトロンスパッタリング用焼結体ターゲット
【請求項１１】
請求項１０記載の焼結体ターゲットを用いるマグネトロンスパッタリング法により作製した請求項１から９記載の酸化亜鉛系透明導電膜を含んでなる液晶ディスプレイ及びタッチパネル。
【請求項１２】
請求項１０記載の焼結体ターゲットを用いるマグネトロンスパッタリング法により作製した請求項１から８記載の酸化亜鉛系透明導電膜を含んでなる機器。
【公開番号】特開２００９−１７０３９２（Ｐ２００９−１７０３９２Ａ）
【公開日】平成２１年７月３０日（２００９．７．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３５２９７（Ｐ２００８−３５２９７）
【出願日】平成２０年１月２０日（２００８．１．２０）
【出願人】（５９３１６５４８７）学校法人金沢工業大学 (202)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年７月３０日（２００９．７．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１月２０日（２００８．１．２０）
【出願人】（５９３１６５４８７）学校法人金沢工業大学 (202)
【Ｆターム（参考）】
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