[发明专利]氧化物烧结体及其制造方法、靶、使用该靶得到的透明导电膜以及透明导电性基材

说明书

本发明是2008年7月2日申请的发明名称为“氧化物烧结体及其制造方法、靶、使用该靶得到的透明导电膜以及透明导电性基材”的第200880021217.3号发明专利申请的分案申请。 

技术领域

本发明涉及氧化物烧结体及其制造方法、靶、使用该靶得到的透明导电膜以及透明导电性基材，更详细地，涉及可以实现高速成膜和无结节的溅射用靶或者离子电镀用片料、用于得到它们的最佳氧化物烧结体及其制造方法、使用该方法得到的蓝色光吸收少、低电阻的透明导电膜。 

背景技术

透明导电膜由于具有高导电性和可见光区域的高透光率，所以除了被用于太阳能电池、液晶显示元件和其它各种感光元件的电极等以外，还被用作为汽车窗和建筑用的热线反射膜、抗静电膜、冷冻陈列柜等的各种防模糊用的透明发热体。 

在实际应用的透明导电膜中，已知氧化锡(SnO₂)类、氧化锌(ZnO)类、氧化铟(In₂O₃)类薄膜。在氧化锡类中，已被使用的有含锑作为掺杂剂的薄膜(ATO)和含氟作为掺杂剂的薄膜(FTO)。在氧化锌类中，已被使用的有含铝作为掺杂剂的薄膜(AZO)和含镓作为掺杂剂的薄膜(GZO)。但是，工业上应用最广泛的透明导电膜是氧 化铟类薄膜。其中含锡作为掺杂物的氧化铟被称作为ITO(铟锡氧化物)膜，特别由于其易于制得低电阻的膜而一直被广泛地应用。 

低电阻的透明导电膜适用于太阳能电池、液晶、有机电致发光和无机电致发光等的表面元件和接触面板等众多用途中。作为这些透明导电膜的制造方法，较多采用溅射法和离子电镀法。特别是溅射法，是低蒸气压材料成膜时以及需要控制精密膜厚时的有效方法，由于其操作非常简便，因而在工业上被广泛地应用。 

溅射法中采用溅射靶作为薄膜的原料。靶是构成所要形成薄膜的含金属元素的固体，其采用金属、金属氧化物、金属氮化物、金属碳化物等的烧结体或者根据情况采用单晶。在该方法中，通常采用真空装置，在暂时形成高真空后，通入氩气等稀有气体，在约10Pa以下的气压下，以基板为阳极、靶作为阴极，在它们之间引起辉光放电，产生氩等离子体，并使等离子体中的氩阳离子轰击阴极的靶，使如此被弹出的靶成分的粒子堆积在基板上、形成膜。 

溅射法以氩等离子体的发生方法而进行分类，采用高频等离子体的称作为高频溅射法，采用直流等离子体的称作为直流溅射法。 

通常，直流溅射法由于与高频溅射法相比成膜速率更快、电源设备更廉价、成膜操作更简便等原因而在工业上被广泛地应用。但是，相对于采用绝缘性靶也能成膜的高频溅射法，直流溅射法中必须采用导电性靶。 

溅射的成膜速率与靶物质的化学键有密切的关系。溅射是利用具有动能的氩阳离子冲击靶表面，使靶表面物质获取能量而弹出的现象，靶物质的离子间的键或者原子间的键越弱，则由溅射弹出的概率就越高。 

在通过溅射法形成ITO等氧化物的透明导电膜时，包括使用作为膜构成金属的合金靶(对于ITO膜的情况为In-Sn合金)，在氩气和氧气的混合气体中通过反应性溅射法形成氧化物膜的方法，和使用作为膜构成金属的氧化物烧结体靶(对于ITO膜的情况为In-Sn-O烧结体)，在氩气和氧气的混合气体中通过进行溅射的反应性溅射法形成氧化物膜的方法。 

其中使用合金靶的方法，溅射中的氧气供给量很大，而成膜速率和膜的性能(电阻率、透光率)对成膜过程中通入的氧气量的依赖性极大，因而难以稳定地制造具有一定膜厚、性能的透明导电膜。 

采用氧化物靶的方法，一部分供给膜的氧是通过溅射由靶提供的，剩下的不足的氧量由以氧气的方式提供，与使用合金靶时相比，成膜速率和膜的性能(电阻率、透光率)对成膜过程中通入的氧气量的依赖性较小，能够更稳定地制造具有一定厚度、性能的透明导电膜，因此，工业上采用的是使用氧化物靶的方法。 

考虑到这些背景技术，通过溅射法进行透明导电膜的量产成膜时，几乎都是采用使用氧化物靶的直流溅射法。这种情况下，若考虑生产力和制造成本，直流溅射时的氧化物靶的性质变得很重要。也就是，如果输入相同的功率的情况下，有用的是成膜速度更高的氧化物靶。此外，输入越高的直流功率，成膜速度越快，因此，在工业上有用的是下述氧化物靶：即使输入高的直流功率，也不会产生靶的破裂、或者产生结节导致飞弧等异常放电，可以稳定地成膜。