[发明专利]Zn-Si-O系氧化物烧结体及其制造方法和透明导电膜

说明书

技术领域

本发明涉及用于溅射靶或蒸镀用料片等中的Zn-Si-O系氧化物烧结体及其制造方法，特别是，涉及在用于溅射法时能抑制异常放电、在用于离子镀敷等的蒸镀法时能抑制飞溅现象，从而可长时间进行连续成膜的Zn-Si-O系氧化物烧结体及其制造方法，以及采用上述成膜法制造的高透过性透明导电膜。

背景技术

具有高导电性和在可见光区域的高透过率的透明导电膜，除了应用于太阳能电池或液晶显示元件、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在加以利用。

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，尤其是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，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，常采用溅射法。溅射法是在蒸气压低的材料的成膜或者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。

并且，在溅射法中，作为薄膜的原料使用溅射靶。该方法通常是在约10Pa以下的气压下，以基板作为阳极，以溅射靶作为阴极，并在它们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溅射靶，由此使弹出溅起的靶成分粒子沉积在基板上而形成薄膜。另外，也采用离子镀敷等的蒸镀法制造上述透明导电膜。

然而，上述ITO等的氧化铟系材料虽然在工业上被广泛应用，但由于作为稀有金属的铟的价格昂贵、含有如铟元素这种具有对环境或人体产生不良影响的毒性的成分，近年来被要求使用非铟系的透明导电膜材料。并且，作为非铟系材料，已知有如上所述的AZO或GZO等氧化锌系材料，FTO或ATO等氧化锡系材料。特别是，氧化锌系材料是蕴藏丰富的资源，不仅是低成本材料，而且作为对环境和人体友善的材料而受到关注。另外，氧化锌系材料还作为显示出与ITO相匹敌的特性的材料而受到关注。

然而，在实际操作中难以使用氧化锌系材料稳定地制造与ITO相匹敌的高透过率、低电阻率的透明导电膜，作为其主要原因之一是在成膜时发生的异常放电。即，当使用氧化锌系材料并采用溅射法进行透明导电膜的成膜时，经常发生上述异常放电（电弧放电），难以稳定地成膜。上述异常放电经常发生的原因在于，氧化锌系材料中局部地存在电阻率高的部分（电阻值高的相）且该部分在成膜时会带电的缘故。另一方面，在使用氧化锌系材料（蒸镀用料片）并通过离子镀敷等的蒸镀法进行透明导电膜的成膜时，也会由于氧化锌系材料中局部存在的电阻率高的部分而致使通过等离子体束或电子束进行的均匀升华变得困难，蒸发材料（蒸镀用料片）与均匀的蒸发气体混合且以几μm～1000μm左右的大小进行飞散，容易发生该蒸发材料冲撞蒸镀膜的飞溅现象。并且，飞溅现象会在蒸镀膜上产生针孔缺陷等，因此，在采用蒸镀法进行的成膜中，也难以稳定地制造高透过率、低电阻率（比电阻）的透明导电膜。

因此，为了避免这种问题，在专利文献1中提出了含有Al、Ga、In、Ti、Si、Ge、Sn中的任一种以上的添加物元素的氧化锌系烧结体。即，在专利文献1中，预先将氧化锌和添加元素的氧化物进行混合并进行预烧，形成ZnM₂O₄或Zn₂MO₄（M为添加元素）等的尖晶石型复合氧化物相后，通过将该预烧粉末和未预烧的氧化锌粉末进行混合并进行主烧成（正式烧成），能防止在主烧成工序中形成新的尖晶石型复合氧化物相，并抑制了空孔的发生。若将上述氧化锌系烧结体用作溅射靶，则可以减少上述异常放电，但难以使该现象完全消失。并且，但凡在成膜的连续生产线中产生一次异常放电，该成膜时的产品也会成为次品，存在对制造成品率造成不良影响的问题。