[发明专利]Zn-Sn-O系氧化物烧结体及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种在采用直流溅射、高频溅射等的溅射法或离子电镀法等的蒸镀法制造应用于太阳能电池、液晶表面元件、触控面板等中的透明导电膜时，作为透明导电膜原料的溅射靶或蒸镀用料片使用的Zn-Sn-O系氧化物烧结体。特别是，涉及一种该氧化物烧结体作为溅射靶或蒸镀用料片使用时，难以在透明导电膜的制造工序中引起氧化物烧结体的破损或裂纹的发生，而且，相对于透明导电膜的成膜性和膜特性这两方面都具有稳定性的Zn-Sn-O系氧化物烧结体及其制造方法。

背景技术

由于透明导电膜具有高导电性和在可见光区域的高透过率，所以，除了应用于太阳能电池、液晶显示元件、有机电致发光和无机电致发光等的表面元件以及触控面板用电极等以外，也作为汽车车窗或建筑用的热线反射膜、抗静电膜、冷冻陈列柜等的各种防雾用透明发热体加以利用。

并且，作为上述透明导电膜，例如，已知有氧化锡（SnO₂）系薄膜、氧化锌（ZnO）系薄膜、氧化铟（In₂O₃）系薄膜等。

在上述氧化锡系中，常利用作为掺杂剂含有锑的氧化锡（ATO）、作为掺杂剂含有氟的氧化锡（FTO）。另外，在氧化锌系中，常利用作为掺杂剂含有铝的氧化锌（AZO）、作为掺杂剂含有镓的氧化锌（GZO）。并且，在工业上最常利用的透明导电膜是氧化铟系透明导电膜。其中，作为掺杂剂含有锡的氧化铟膜、即In-Sn-O系膜被称作ITO（Indium tin oxide）膜，尤其是，由于容易获得低电阻的透明导电膜，因此得到了广泛应用。

作为这些透明导电膜的制造方法，常采用直流溅射、高频溅射等的溅射法。溅射法是在成膜蒸气压低的材料时或需要精密的膜厚控制时有效的方法，由于操作非常简便而在工业上得到了广泛利用。

在该溅射法中，作为薄膜的原料使用靶。靶是含有构成需要成膜的薄膜的金属元素的固体，能够使用金属、金属氧化物、金属氮化物、金属碳化物等的烧结体、或视情况而使用单晶。在溅射法中，通常采用在其内部具有能够配置基板和靶的真空室的装置。并且，在配置基板和靶后，使真空室形成高真空，然后导入氩（Ar）等稀有气体，将真空室内调节为约10Pa以下的气压。然后，以基板作为阳极、以靶作为阴极，并在两者之间引起辉光放电而产生氩等离子体，使等离子体中的氩阳离子轰击阴极的靶，由此使弹出溅起的靶成分粒子沉积在基板上而形成膜。

另一方面，也研究使用离子电镀法来制造这些透明导电膜。但是，通过离子电镀法形成的ITO膜的电阻值低，例如，当用作电阻式触控面板用的透明电极时，需要控制膜厚约10nm左右，因而成膜非常困难，并且由于面板尺寸变大而对膜厚偏差的控制也变得困难。

为了制造透明导电膜，如上所述，人们在广泛应用ITO等氧化铟系材料，但是，由于铟金属是地球上的稀有金属以及具有毒性，因此有可能对环境和人体产生不良影响等，从这一角度出发，目前要求使用非铟系材料。并且，作为非铟系的材料，已知有如上所述的GZO或AZO等氧化锌系材料、FTO或ATO等氧化锡系材料。GZO或AZO等氧化锌系材料的透明导电膜，在工业上采用溅射法制造，但具有缺乏耐药品性（耐碱性、耐酸性）等缺点。另一方面，虽然FTO或ATO等氧化锡系材料的透明导电膜的耐药品性优良，但难以制造高密度且具有耐久性的氧化锡系烧结体靶，因而存在难以采用溅射法制造上述透明导电膜的缺点。

因此，作为改善上述缺点的材料，有人提出了Zn-Sn-O系透明导电膜。该Zn-Sn-O系透明导电膜是克服了氧化锌系透明导电膜的缺点的耐药品性优良的材料。并且，作为Zn-Sn-O系的薄膜，例如，有人提出了在玻璃基板上依次层叠由锌和锡的金属氧化物构成的透明膜、以及氮化铬的反射膜而成的结构的膜（参照专利文献1）。但是，在专利文献1中是通过采用Zn-Sn系合金靶的反应性溅射法来成膜由锌和锡的金属氧化物构成的透明膜，因此，在所成膜的透明膜的膜特性上缺乏再现性。另外，在专利文献1中，只记载了所使用的合金靶的组成（Zn/Sn比），没有关于合金靶组织的记载。通常，在基于使用金属靶的反应性溅射进行的金属氧化物的薄膜制法中，膜组成和膜特性的变动显著，容易导致成品率的降低。在输入功率密度为2.0W/cm²以上的高直流输入功率的情况下，特别是，膜特性的偏差变得显著，生产效率恶化。