[發(fā)明專利]氧化物燒結(jié)體、靶電極、氧化物透明電極的制造方法以及氧化物透明導(dǎo)電膜

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110408371.X
• 申請日: 2007-03-12
• 公開（公告）號(hào): CN102543250A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 阿部能之;中山德行;小原剛;和氣理一郎
• 申請（專利權(quán)）人: 住友金屬礦山株式會(huì)社
• 主分類號(hào): H01B1/08
• 分類號(hào): H01B1/08;H01B5/14;H01B13/00;C04B35/453;C04B35/457;C23C14/34;C23C14/32
• 代理公司: 北京三幸商標(biāo)專利事務(wù)所 11216
• 代理人: 劉激揚(yáng)

本發(fā)明是2007年3月12日申請的發(fā)明名稱為“氧化物燒結(jié)體、其制造方法、用它制造透明導(dǎo)電膜的方法以及所得的透明導(dǎo)電膜”的第200710079456.1號(hào)發(fā)明專利申請的分案申請。?

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及氧化物燒結(jié)體、靶電極、透明導(dǎo)電膜的制造方法以及氧化物透明導(dǎo)電膜，更具體地說，涉及輸入高直流電功率作為可發(fā)生濺射的靶電極有用的、實(shí)質(zhì)上由鋅、錫和氧構(gòu)成的氧化物燒結(jié)體，和快速形成氧化物透明導(dǎo)電膜的制造方法以及耐化學(xué)試劑性優(yōu)良的氧化物透明導(dǎo)電膜。?

背景技術(shù)

透明導(dǎo)電膜由于具有高導(dǎo)電性和可見光區(qū)域的高透光率，因而不僅被用于太陽能電池、液晶顯示元件和其他各種受光元件的電極等，而且還被作為汽車窗和建筑用的熱線反射膜、抗靜電膜或者冰柜等的防起霧用的透明發(fā)熱體。?

作為這種透明導(dǎo)電膜，已知例如氧化錫(SnO₂)類薄膜、氧化鋅(ZnO)類薄膜以及氧化銦(In₂O₃)類薄膜。?

在氧化錫類中，較多使用含銻摻雜劑的薄膜(ATO)和含氟摻雜劑的薄膜(FTO)。另外，在氧化鋅類中，較多使用含鋁摻雜劑的薄膜(AZO)和含鎵摻雜劑的薄膜(GZO)。工業(yè)上最廣泛應(yīng)用的透明導(dǎo)?電膜是氧化銦類薄膜。其中含錫摻雜物的氧化銦被稱作為ITO(Indium?tin?oxide)膜，特別由于其易于制得電阻小的透明導(dǎo)電膜而被廣泛地應(yīng)用。?

電阻小的透明導(dǎo)電膜可適用于太陽能電池、液晶、有機(jī)電致發(fā)光和無機(jī)電致發(fā)光等的表面元件和接觸面板。?

作為這些透明導(dǎo)電膜的制造方法，較多采用濺射法和離子電鍍法。特別是濺射法，是低蒸氣壓材料成膜時(shí)以及需要控制精密膜厚時(shí)有效的方法，由于其操作非常簡便，因而在工業(yè)上被廣泛地應(yīng)用。?

濺射法采用靶電極作為原料。靶電極是構(gòu)成所要形成的薄膜的含金屬元素固體，其采用金屬、金屬氧化物、金屬氮化物、金屬碳化物等的燒結(jié)體或者根據(jù)情況采用單晶。在濺射法中，通常采用具有其內(nèi)部能夠設(shè)置基板和靶電極的真空室的裝置。并且，在設(shè)置基板和靶電極后，使真空室抽成高真空，然后通入氬氣等惰性氣體，使真空室內(nèi)達(dá)到約10Pa以下的氣壓。然后，以基板為陽極，靶電極作為陰極，在兩者之間引起輝光放電，產(chǎn)生氬等離子，等離子中的氬陽離子轟擊陰極靶電極，使如此彈出的靶電極成分微粒堆積在基板上形成膜。?

濺射法以氬等離子體的發(fā)生方法分類，采用高頻等離子的稱作為高頻濺射法，采用直流等離子的稱作為直流濺射法。?

通常，直流濺射法由于與高頻濺射法相比成膜速度更快、電源設(shè)備更廉價(jià)、成膜操作更簡便等原因而在工業(yè)上被廣泛地應(yīng)用。另外，直流濺射法中必須采用導(dǎo)電性靶電極，而相比之下，高頻濺射法中還可以采用絕緣性靶電極。?

濺射的成膜速度與靶電極物質(zhì)的化學(xué)鍵有密切的關(guān)系。濺射法存在具有動(dòng)能的氬陽離子沖擊靶電極表面，使靶電極表面物質(zhì)?獲取能量而彈出的現(xiàn)象，靶電極物質(zhì)的離子間的鍵或者原子間的鍵越弱，則通過濺射濺出的概率越高。?

ITO膜等氧化物透明導(dǎo)電膜的濺射法成膜，包括使用膜構(gòu)成金屬的合金靶電極(對于ITO膜的情況為In-Sn合金)在氬氣和氧氣的混合氣體中成膜的反應(yīng)性濺射法的方法，和以由膜構(gòu)成金屬的氧化物制得的氧化物燒結(jié)體為靶電極(對于ITO膜的情況為In-Sn-O燒結(jié)體)，在氬氣和氧氣的混合氣體中成膜的反應(yīng)性濺射法的方法。?

在使用合金靶電極的方法中，由于所得透明導(dǎo)電膜中的氧全部由氛圍氣體中的氧氣提供，因此必須有較大的氧氣流量。結(jié)果，難以使氛圍氣體中氧氣量的波動(dòng)保持較小。由于成膜速度和所得膜的特性(電阻率、透光率)對氛圍氣體中通入氧氣的量有極大的依賴性，因此，通過該方法制造具有一定厚度和具有一定特性的透明導(dǎo)電膜很困難(參考非專利文獻(xiàn)1)。?

相比之下，在采用氧化物靶電極的方法中，由于供給膜的氧的一部分由靶電極自身提供，不足的氧的量由氧氣提供，因此氛圍氣體中氧氣量的波動(dòng)與采用合金靶電極的情況相比可以較小。結(jié)果，與采用合金靶電極時(shí)相比，制造具有一定厚度和具有一定特性的透明導(dǎo)電膜較容易。因此，工業(yè)上廣泛地采用使用氧化物燒結(jié)體作為靶電極的方法。?

對于離子電鍍法中使用的小片，同樣，使用氧化物燒結(jié)體薄片的能夠穩(wěn)定地制造一定膜厚、特定的透明導(dǎo)電膜。?