[发明专利]透明导电膜的成膜方法和成膜装置

说明书

技术领域

本发明涉及透明导电膜的成膜方法和成膜装置。更具体地说，涉及在平板显示器(FPD)、触控式面板、太阳能电池、电磁屏蔽、防反射(AR)膜、发光二极管(LED)等光电子学领域的各种装置中使用的适当的透明导电膜的成膜方法和成膜装置。

本申请基于2007年12月28日在日本申请的日本特愿2007-340913号主张优先权，将其内容合并于此。

背景技术

一直以来，作为太阳能电池、发光二极管的电极材料，有向氧化铟中添加5～10质量％的氧化锡而得到的氧化铟锡(ITO)，并被用作透明导电材料。

但是，成为ITO的原料的铟(In)为稀有金属，预计以后会因难以得到而导致成本升高。因此，作为替代ITO的透明导电材料，丰富且廉价的氧化锌(ZnO)类材料受到瞩目(例如参照专利文献1)。

ZnO类材料为n型半导体，其导电性通过仅仅还原ZnO而稍微偏离化学计量组成，并在ZnO结晶中形成氧空穴来释放自由电子，或者作为杂质添加的B、Al、Ga等进入ZnO晶格中的Zn离子的位置而形成离子来释放自由电子等表现。

ZnO类材料适合于能够对大型基板进行均匀成膜的溅射，在成膜装置中，能够通过将ITO等In₂O₃类材料的靶变更为ZnO类材料的靶进行成膜。此外，ZnO类材料不具有如In₂O₃类材料那样的绝缘性高的低级氧化物(InO)，在溅射时不易发生异常。

专利文献1：日本特开平9-87833号公报

以往使用ZnO类材料的透明导电膜虽然透明性不逊色于以往的ITO膜，但是存在电阻率比ITO膜高的问题。

因此，为了将ZnO类透明导电膜的电阻率降低至所期望的值，考虑在溅射时向腔内导入氢气作为还原气体，在该还原气氛中成膜的方法。

然而，在该情况下，虽然得到的透明导电膜的电阻率确实得到降低，但是在其表面产生了一点点的金属光泽，存在透过率降低的问题。

发明内容

本发明是为了解决上述课题而提出的，其目的在于，提供使氧化锌类透明导电膜的电阻率降低，且可以维持对可见光的透明性的透明导电膜的成膜方法和成膜装置。

本发明人对使用了氧化锌类材料的透明导电膜的成膜方法进行了深入研究。其结果，本发明人发现使用由氧化锌类材料形成的靶，通过溅射法形成氧化锌类透明导电膜时，在含有选自氢气、氧气和水蒸气中的两种或三种的反应性气体气氛中进行溅射，进而在氢气的分压(P_H2)与氧气的分压(P_O2)之比R(P_H2/P_O2)满足：

R＝P_H2/P_O2≥5(1)

的条件下进行溅射，则可以使氧化锌类透明导电膜的电阻率降低，而且可以维持对可见光的透明性，至此完成了本发明。

即，本发明的透明导电膜的成膜方法，使用含有氧化锌类材料的靶，通过溅射在基板上形成氧化锌类透明导电膜，在含有选自氢气、氧气和水蒸气中的两种或三种的反应性气体气氛中进行所述溅射。

该成膜方法中，通过溅射法在基板上形成氧化锌类透明导电膜时，在含有选自氢气、氧气和水蒸气中的两种或三种的反应性气体气氛中进行溅射。由此，通过溅射法在基板上形成氧化锌类透明导电膜时的气氛能够成为含有选自氢气、氧气和水蒸气中的两种或者三种的气氛，即，协调了还原性气体与氧化性气体之比的气氛。由此，如果在该气氛下进行溅射，则得到的透明导电膜，其氧化锌结晶中的氧空穴的数被控制，成为具有所期望的导电率的膜，其电阻率也降低，形成所期望的电阻率的值。

此外，得到的透明导电膜不产生金属光泽，能够维持对可见光的透明性。

进行所述溅射时，在所述气氛中至少含有所述氢气和所述氧气的情况下，所述氢气的分压(P_H2)与所述氧气的分压(P_O2)之比R(P_H2/P_O2)可以满足下式(2)。

R＝P_H2/P_O2≥5(2)

进行所述溅射时，可以使施加于所述靶的溅射电压为340V以下。

进行所述溅射时，还可以对所述靶施加在直流电压上叠加高频电压的溅射电压。

进行所述溅射时的、所述靶的表面的水平磁场强度的最大值可以为600高斯以上。

所述氧化锌类材料可以为掺铝氧化锌或者掺镓氧化锌。