(57)【要約】【課題】高品質且つ高純度の酸化亜鉛系薄膜を蒸着することができる酸化亜鉛前駆体及びこれを利用した酸化亜鉛系薄膜蒸着方法を提供する。【解決手段】少なくとも二種の有機溶媒からなる混合溶媒、及び前記混合溶媒に希釈されている酸化亜鉛前駆体原料物質を含むことを特徴とする酸化亜鉛前駆体及びこれを利用した酸化亜鉛系薄膜蒸着方法を提供する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも二種の有機溶媒からなる混合溶媒、及び
前記混合溶媒に希釈されている酸化亜鉛前駆体原料物質、
を含むことを特徴とする酸化亜鉛前駆体。
【請求項２】
前記酸化亜鉛前駆体原料物質は、ジエチル亜鉛またはジメチル亜鉛であることを特徴とする請求項１に記載の酸化亜鉛前駆体。
【請求項３】
前記有機溶媒は、一般式ＣｎＨ２ｎ＋２（ｎは５〜１２の整数）で示されるパラフィン系炭化水素及び一般式ＣｎＨ２ｎ（ｎは５〜１２の整数）で示されるシクロパラフィン系炭化水素からなる群より選ばれることを特徴とする請求項１又は２に記載の酸化亜鉛前駆体。
【請求項４】
前記混合溶媒は、オクタンとともに、ヘプタン、ヘキサン及びペンタンの何れかを含むことを特徴とする請求項３に記載の酸化亜鉛前駆体。
【請求項５】
前記酸化亜鉛前駆体原料物質の含有量は０．１〜２ｍｏｌ／Ｌであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の酸化亜鉛前駆体。
【請求項６】
前記混合溶媒の蒸気圧に対する前記酸化亜鉛前駆体原料物質の蒸気圧は９５〜９９％であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の酸化亜鉛前駆体。
【請求項７】
化学気相蒸着工程にて基板上に酸化亜鉛系薄膜を蒸着する酸化亜鉛系薄膜蒸着方法において、
請求項１に記載の酸化亜鉛前駆体及び酸化剤を用いて前記酸化亜鉛系薄膜を蒸着することを特徴とする酸化亜鉛系薄膜蒸着方法。
【請求項８】
前記化学気相蒸着工程では、一般式ＣｎＨ２ｎ＋２（ｎは５〜１２の整数）で示されるパラフィン系炭化水素及び一般式ＣｎＨ２ｎ（ｎは５〜１２の整数）で示されるシクロパラフィン系炭化水素からなる群より選ばれるものを前記有機溶媒として用いることを特徴とする請求項７に記載の酸化亜鉛系薄膜蒸着方法。
【請求項９】
前記化学気相蒸着工程では、オクタンとともに、ヘプタン、ヘキサン及びペンタンの何れかを前記有機溶媒として用いることを特徴とする請求項８に記載の酸化亜鉛系薄膜蒸着方法。
【請求項１０】
前記化学気相蒸着工程では、前記酸化亜鉛前駆体原料物質の蒸気圧を前記混合溶媒の蒸気圧に対して９５〜９９％に制御することを特徴とする請求項７〜９のいずれか１項に記載の酸化亜鉛系薄膜蒸着方法。
【請求項１１】
前記化学気相蒸着は常圧化学気相蒸着工程にて施されることを特徴とする請求項７〜１０のいずれか１項に記載の酸化亜鉛系薄膜蒸着方法。
【請求項１２】
前記化学気相蒸着工程では、前記酸化亜鉛前駆体を気化させてから気体状態で前記基板が装入されている蒸着チャンバに供給することを特徴とする請求項７〜１１のいずれか１項に記載の酸化亜鉛系薄膜蒸着方法。
【請求項１３】
前記酸化亜鉛前駆体にガスを吹き付けて気化することを特徴とする請求項１２に記載の酸化亜鉛系薄膜蒸着方法。
【請求項１４】
前記酸化亜鉛前駆体は、不活性ガスからなるキャリアガスにより前記蒸着チャンバ内部に搬送されることを特徴とする請求項１２又は１３に記載の酸化亜鉛系薄膜蒸着方法。
【請求項１５】
前記化学気相蒸着工程では、酸素ガス、オゾンガス、窒素酸化物ガス、水蒸気、及びアルコールの蒸気のうちの少なくとも一種を前記酸化剤として用いることを特徴とする請求項７〜１４のいずれか１項に記載の酸化亜鉛系薄膜蒸着方法。
【請求項１６】
前記化学気相蒸着工程では、前記酸化亜鉛系薄膜にドーパントをドープすることを特徴とする請求項７〜１５のいずれか１項に記載の酸化亜鉛系薄膜蒸着方法。
【請求項１７】
前記基板としては、シリコン基板、サファイア基板、セラミックス基板、ガラス基板、金属酸化物基板、及び金属基板のうちの何れか一つを用いることを特徴とする請求項７〜１６のいずれか１項に記載の酸化亜鉛系薄膜蒸着方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、酸化亜鉛前駆体及びこれを利用した酸化亜鉛系薄膜蒸着方法に係り、より詳しくは、高品質且つ高純度の酸化亜鉛系薄膜を蒸着することができる酸化亜鉛前駆体及びこれを利用した酸化亜鉛系薄膜蒸着方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＴＦＴ−ＬＣＤ、ＰＤＰ、ＦＥＤ、ＯＬＥＤなどのようなフラットパネルディスプレイ、光電効果を利用する太陽電池、タッチスクリーンなどには光を遮断しない導電物質、すなわち、透明導電膜（ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ  ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  ｏｘｉｄｅ）が要求される。
【０００３】
透明導電膜は、フラットパネルディスプレイ、太陽電池などに必ず必要な素材の一つであって、内部の電子素子を装置外部の影響から保護し、電子素子へ電気信号や電流を伝達し且つ電子素子から出る画面の光を抵抗なしに伝達する部材であり、透光性と電気伝導性に優れているという条件を持つ。このような透明導電膜に用いられる材料は、低い比抵抗値（１０〜１０Ωｃｍ）と可視光線領域において高い光透過率を持つ必要がある。さらには、透明導電膜に用いられる材料は、ディスプレイ内部の電子素子の製造工程の途中で受ける熱による特性の変化が少ない必要がある。
【０００４】
これまで最も広く用いられている透明電極材料としては、ＩＴＯ（Ｉｎ１−ｘＳｎｘＯ３）があり、これは、光学的特性に極めて優れているものの、原料物質中の一種であるＩｎの生産コストが非常に高く、また、プラズマに露出する場合、熱によって特性が大きく変化してしまうという不具合を持っている。
【０００５】
これに対し、約３．４ｅＶのバンドギャップを有する酸化亜鉛（ＺｎＯ）は、赤外線及び可視光線の透過率が極めて良く、且つ、電気伝導性及びプラズマに対する耐久性に優れている。また、低い温度でも成長させることができ、生産コストも比較的低廉であるため、大面積ディスプレイの透明電極や機能性ウィンドウの材料として有望なものとして注目されている。
【０００６】
このような酸化亜鉛は、物理的気相蒸着方法にて基板上に薄膜として蒸着することができ、物理的気相蒸着方法のうちスパッタリング（ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ）工程を用いる場合、ターゲット物質として酸化亜鉛系ターゲットを用いている。
【０００７】
一方、酸化亜鉛を製造するための前駆体としては、主に有機リガンド（ｌｉｇａｎｄ）が結合された亜鉛錯化合物が多用されている。主に多用されている周知の錯化合物のうち、Ｚｎ（Ｏ２ＣＭｅ）２、Ｚｎ４Ｏ（Ｏ２ＣＮＥｔ２）６などは、比較的低い温度で揮発するが、薄膜中に炭素汚染を誘発するという不具合を持っている。また、金属ハライド化合物も酸化亜鉛を製造するための前駆体として多用されているが、低い揮発性のため高温が要求されることから工程上の困難がある。そして、ＤＥＺ（ｄｉｅｔｙｌ  ｚｉｎｃ）及びＤＥＺオクタン溶液（ＤＥＺ  Ｏｃｔａｎｅ  ｓｏｌｕｔｉｏｎ）などを原料物質として用いて、酸化亜鉛系薄膜を化学的気相蒸着にて基板上に蒸着する研究も報告されている。
【０００８】
図１は、従来技術に係るＤＥＺまたはＤＭＺを原料物質として用いて酸化亜鉛系薄膜を蒸着するＰＥＣＶＤ装置を概略的に示す構成図であって、ドープされていない酸化亜鉛及びＦ−及びＢ−がドープされている酸化亜鉛を蒸着するためのＰＥＣＶＤ装置を例示する。同図を参考すると、ＰＥＣＶＤ装置は、揮発性有機金属亜鉛化合物としてのＤＥＺまたはＤＭＺ、キャリアガスとしてのＡｒまたはＨｅ、酸化剤としてのＣＯ２、及びドーピング剤としてのトリエチルホウ素（ＴＥＢ）または三フッ化窒素（ＮＦ３）を配合して反応組成物を調製し、該反応組成物を蒸着チャンバ１に導入して基板５上に酸化亜鉛系薄膜を蒸着する。ここで、説明していない図面符号２は上部電極、３は下部電極、４は孔、６は開口、７は電力源、８、９、１０、１１、１２、及び１３はライン、１４、１５、１６、１７、１８、及び１９は流量調節装置、２０は熱保持装置をそれぞれ示す。
【０００９】
また、図２は、従来技術に係るＤＥＺを有機溶媒に溶解させて調製した溶液を原料として用いて酸化亜鉛系薄膜を蒸着する蒸着チャンバを概略的に示す断面図である。同図を参考すると、ＤＥＺをエーテル、ケトン、エステル、炭化水素またはアルコールなどのような有機溶媒に溶解させて調製した溶液を気化させて、供給管２４を介して蒸着チャンバ内部に供給し、同時に酸素、オゾン、窒素酸化物または蒸気などの酸化剤ガスを供給管２５を介して蒸着チャンバ内部に供給する。ここで、説明していない図面符号２１は基板、２２はサセプタ、２３はヒータ、２６は回転軸、２７は反応ガス排出部、２９は反応室をそれぞれ示す。
【００１０】
しかし、図１に示すように、ＤＥＺまたはＤＭＺを用いる場合、蒸気圧が高すぎ、高い反応性による引火危険性が高く、且つ薄膜の組成制御が容易ではないという短所がある。特に、高い反応性による引火危険性により、ＤＥＺ、ＤＭＺなどの前駆体を利用した酸化亜鉛系薄膜の蒸着は、低圧下で行なう必要があるため、常圧化学気相蒸着（ＡＰＣＶＤ）は利用することができないという短所があった。そこで、図２に示すように、ＤＥＺまたはＤＭＺを有機溶媒に溶解させて自然発火性や爆発性を抑え、高純度の酸化亜鉛系薄膜を成膜する方法が講じられていた。しかし、このような方法を用いるためには、前駆体と希釈された溶媒の蒸気圧が互いに異なるため、原料を気化器に供給して該原料を気化してから化学蒸着を行なわなければならないという不具合がある。また、原料の不完全気化が生じた場合、原料の不完全分解による気化器内への不純物の沈積により、気化装置が詰まる現象やそれによる薄膜の再現性が極めて不良となる可能性が大きい。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、上述したような従来技術の問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、高品質且つ高純度の酸化亜鉛系薄膜を蒸着することができる酸化亜鉛前駆体及びこれを利用した酸化亜鉛系薄膜蒸着方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
このために、本発明は、少なくとも二種の有機溶媒からなる混合溶媒、及び前記混合溶媒に希釈されている酸化亜鉛前駆体原料物質を含むことを特徴とする酸化亜鉛前駆体を提供する。
好ましくは、原料物質としては、ジエチル亜鉛またはジメチル亜鉛が用いられる。
ここで、前記有機溶媒は、一般式ＣｎＨ２ｎ＋２（ｎは５〜１２の整数）で示されるパラフィン系炭化水素及び一般式ＣｎＨ２ｎ（ｎは５〜１２の整数）で示されるシクロパラフィン系炭化水素からなる群より選ばれるものであってよい。また、前記混合溶媒はオクタン及びヘプタンを含むものであってよい。
そして、前記混合溶媒はオクタン及びヘキサンを含むものであってよい。
また、前記混合溶媒はオクタン及びペンタンを含むものであってよい。
そして、前記原料物質の含有量は０．１〜２ｍｏｌ／Ｌであってよい。
さらには、前記混合溶媒の蒸気圧に対する前記原料物質の蒸気圧は９５〜９９％であってよい。
一方、本発明は、化学気相蒸着工程にて基板上に酸化亜鉛系薄膜を蒸着する酸化亜鉛系薄膜蒸着方法において、少なくとも二種の有機溶媒の混合からなる混合溶媒と、前記混合溶媒に希釈されているジエチル亜鉛またはジメチル亜鉛からなる原料物質を含む酸化亜鉛前駆体及び酸化剤を用いて前記酸化亜鉛系薄膜を蒸着することを特徴とする酸化亜鉛系薄膜蒸着方法を提供する。
ここで、前記化学気相蒸着工程では、一般式ＣｎＨ２ｎ＋２（ｎは５〜１２の整数）で示されるパラフィン系炭化水素及び一般式ＣｎＨ２ｎ（ｎは５〜１２の整数）で示されるシクロパラフィン系炭化水素からなる群より選ばれるものを前記有機溶媒として用いていてよい。このとき、前記化学気相蒸着工程では、オクタンとヘプタンを前記有機溶媒として用いていてよい。
また、前記化学気相蒸着工程では、オクタンとヘキサンを前記有機溶媒として用いていてよい。
そして、前記化学気相蒸着工程では、オクタンとペンタンを前記有機溶媒として用いていてよい。
また、前記化学気相蒸着工程では、前記原料物質の蒸気圧を前記混合溶媒の蒸気圧に対して９５〜９９％に制御していてよい。
そして、前記化学気相蒸着は常圧化学気相蒸着工程にて施されていてよい。
さらには、前記化学気相蒸着工程では、前記酸化亜鉛前駆体を気化させてから気体状態で前記基板が装入されている蒸着チャンバに供給していてよい。このとき、気化装置を用いることなく、前記酸化亜鉛前駆体にガスを吹き付けて気化していてよい。
このとき、前記酸化亜鉛前駆体は、不活性ガスからなるキャリアガスにより前記蒸着チャンバ内部に搬送されていてよい。
また、前記化学気相蒸着工程では、酸素ガス、オゾンガス、窒素酸化物ガス、水蒸気、及びアルコールの蒸気のうちの少なくとも一種を前記酸化剤として用いていてよい。
そして、前記化学気相蒸着工程では、前記酸化亜鉛系薄膜にドーパントをドープしていてよい。
さらには、前記基板としては、シリコン基板、サファイア基板、セラミックス基板、ガラス基板、金属酸化物基板、及び金属基板のうちの何れか一つを用いていてよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、二種以上の有機溶媒を混合してなる混合溶媒を調製し、該混合溶媒に、好ましくはＤＥＺまたはＤＭＺからなる原料物質を希釈させることで、混合溶媒と原料物質の蒸気圧をほぼ一致させることができ、原料物質の発火性及び爆発性を抑えることができ、その結果、従来より使用されていた気化装置を利用することなく原料物質と混合溶媒を均一に揮発させることができ、常圧化学気相蒸着工程にて高品質且つ高純度の酸化亜鉛系薄膜を基板上に蒸着することができる。
また、本発明によれば、高い蒸着速度や高い生産性のため大量量産工程に適合した常圧化学気相蒸着にて酸化亜鉛系薄膜を蒸着することで、酸化亜鉛系薄膜の量産工程に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】従来技術に係るＤＥＺまたはＤＭＺを原料物質として用いて酸化亜鉛系薄膜を蒸着するＰＥＣＶＤ装置を概略的に示す構成図である。
【図２】従来技術に係るＤＥＺを有機溶媒に溶解させて調製した溶液を原料として用いて酸化亜鉛系薄膜を蒸着する蒸着チャンバを概略的に示す断面図である。
【図３】ジエチル亜鉛、オクタン、ヘプタン、ヘキサン及びペンタンの蒸気圧を示すグラフである。
【図４】本発明の実施例に係る酸化亜鉛系薄膜蒸着方法に使用される化学気相蒸着装置を概略的に示す構成図である。
【図５】図４に示す化学気相蒸着装置における亜鉛前駆体供給部１１３の一例であるディップ・チューブの断面図である。
【図６】図４に示す化学気相蒸着装置における亜鉛前駆体供給部１１３の一例であるキャニスタの断面図である。
【図７】本発明の実施例１に従って蒸着された酸化亜鉛系薄膜の拡大断面を示す図である。
【図８】本発明の実施例１に従って蒸着された酸化亜鉛系薄膜の成分分析を示す図である。
【図９】本発明の実施例１に従って蒸着された酸化亜鉛系薄膜の回折パターンを示す図である。
【図１０】本発明の実施例２に従って蒸着された酸化亜鉛系薄膜の拡大断面を示す図である。
【図１１】本発明の実施例２に従って蒸着された酸化亜鉛系薄膜の成分分析を示す図である。
【図１２】本発明の実施例２に従って蒸着された回折パターンを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、添付の図面を参照して本発明の実施例に係る酸化亜鉛前駆体及びこれを利用した酸化亜鉛系薄膜蒸着方法について詳しく説明することにする。
なお、本発明を説明するにあたって、関連公知機能あるいは構成についての具体的な説明が本発明の要旨を不要に曖昧にし得ると判断された場合、その詳細な説明は省略することにする。
【００１６】
本発明の実施例に係る酸化亜鉛前駆体は、化学気相蒸着工程で酸化剤とともに用いられて基板上に酸化亜鉛系薄膜を蒸着する亜鉛源である。該酸化亜鉛前駆体は、混合溶媒及び原料物質を含む。
【００１７】
混合溶媒は二種以上の有機溶媒の混合からなる。該有機溶媒は、一般式ＣｎＨ２ｎ＋２で示されるパラフィン系炭化水素及び一般式ＣｎＨ２ｎで示されるシクロパラフィン系炭化水素からなる群より選ばれてよく、このとき、nは５〜１２の整数である。例えば、混合溶媒は、オクタンとヘプタンを含んでいてよい。その他、混合溶媒は、オクタンとヘキサンまたはオクタンとペンタンを含んでいてよい。
【００１８】
また、原料物質は、ジエチル亜鉛（ＤＥＺ）またはジメチル亜鉛（ＤＭＺ）からなることが好ましい。該原料物質は、混合溶媒に希釈され、混合溶媒に希釈される原料物質の含有量は０．１〜２ｍｏｌ／Ｌであってよい。そして、混合溶媒の蒸気圧に対する原料物質の蒸気圧は、９５〜９９％であることが好ましい。
【００１９】
本発明の実施例に係る酸化亜鉛前駆体は、空気中で発火し酸素中で爆発する化学的特性を持っているため、その取り扱いが難しいとされているジエチル亜鉛（ＤＥＺ）またはジメチル亜鉛（ＤＭＺ）からなる原料物質と、該原料物質が希釈されている二種以上の有機溶媒との混合からなる混合溶媒からなり、原料物質の発火性及び爆発性が抑制、すなわち、安定性が確保されるため、結局、常圧で化学気相蒸着が可能になるとともに、高品質且つ高純度の酸化亜鉛系薄膜の蒸着が可能になる。また、図３に示すように、本発明の実施例に係る酸化亜鉛前駆体は、原料物質と溶媒間の蒸気圧をほぼ一致させるために、単一溶媒ではない二種以上の溶媒が所定の割合で混合されてなる混合溶媒に原料物質が希釈された構造からなる。従って、化学気相蒸着工程の際、従来、原料物質と溶媒との異なる蒸気圧のため使用されていた気化装置を使用することなく、原料物質と混合溶媒とを均一に揮発させることができ、高品質且つ高純度の酸化亜鉛系薄膜蒸着が可能になる。
【００２０】
以下、本発明の実施例に係る酸化亜鉛系薄膜蒸着方法について説明することにする。
本発明の実施例に係る酸化亜鉛系薄膜蒸着方法では、化学気相蒸着工程、特に、常圧化学気相蒸着工程にて基板上に酸化亜鉛系薄膜を蒸着する。
【００２１】
具体的に、図４に示すように、本発明の実施例に係る酸化亜鉛系薄膜蒸着方法では、常圧化学気相蒸着装置を利用していてよい。本発明の実施例に係る酸化亜鉛系薄膜蒸着方法では、先ず、上部電極１０２と下部電極１０３が具備されている蒸着チャンバ１００内に基板１０５を搬入する。ここで、上部電極１０２はシャワーヘッド形態を有し、シャワーヘッドは、前駆体などを蒸着チャンバ１００へ排出する複数の開口を有するチャンバ、プレナム（ｐｌｅｎｕｍ）またはその他の構造物をいう。
【００２２】
本発明の実施例において、基板１０５としては、シリコン基板、サファイア基板、セラミックス基板、ガラス基板、金属酸化物基板、及び金属基板のうちの何れか一つを選択して使用していてよい。このとき、酸化亜鉛系薄膜の蒸着効率を増加させ且つ蒸着再現性を確保するために、基板１０５を１００〜４００℃、好ましくは、２５０〜３５０℃に加熱する。
【００２３】
次いで、蒸着されて酸化亜鉛系薄膜を形成する酸化亜鉛前駆体と酸化剤とを蒸着チャンバ１００内部に供給する。このとき、酸化亜鉛前駆体としては、二種以上の有機溶媒からなる混合溶媒と、前記混合溶媒に希釈されているジエチル亜鉛またはジメチル亜鉛からなる原料物質と、を含む酸化亜鉛前駆体を用いる。ここで、混合溶媒としては、二種以上の有機溶媒、すなわち、上記一般式ＣｎＨ２ｎ＋２で示されるパラフィン系炭化水素及び一般式ＣｎＨ２ｎで示されるシクロパラフィン系炭化水素からなる群より二種を選択して用いてよく、例えば、オクタンとヘプタンまたはオクタンとヘキサンまたはオクタンとペンタンを用いていてよい。そして、該混合溶媒に原料物質を０．１〜２ｍｏｌ／Ｌ添加していてよい。これは、原料物質の蒸気圧を混合溶媒の蒸気圧に対して９５〜９９％に制御するためである。
【００２４】
該酸化亜鉛前駆体は、気化された状態で蒸着チャンバ１００内に供給される。これにより、酸化亜鉛前駆体を酸化亜鉛前駆体供給部１１３に収容した状態で、キャリアガス供給部１１１から酸化亜鉛前駆体供給部１１３へキャリアガスを供給して酸化亜鉛前駆体を気化させるか、または蒸気のみを発生させて得られた気体状態の酸化亜鉛前駆体を、窒素、ヘリウム、アルゴンのような不活性ガスからなるキャリアガスにて蒸着チャンバ１００内に搬送する。ここで、酸化亜鉛前駆体供給部１１３は、図５に示すように、ディップ・チューブ（ｄｉｐ−ｔｕｂｅ）の形態で具備されるか、または図６に示すように、キャニスタ（ｃａｎｉｓｔｅｒ）の形態で具備されていてよい。
【００２５】
このように、気化された状態でキャリアガスにて蒸着チャンバ１００内部に搬送される酸化亜鉛前駆体とともに、酸化剤供給部１１５、１１７から酸化剤ガスを蒸着チャンバ１００へ供給する。このとき、酸化剤としては、酸素ガス、オゾンガス、窒素酸化物ガス、水蒸気、及びアルコールの蒸気のうちの少なくとも一種を用いていてよい。
【００２６】
図４に示すように、酸化亜鉛前駆体と酸化剤とが蒸着チャンバ１００内部に流入される前に混合されてしまうことを防止するために、それぞれの供給経路が異なるように制御することが好ましい。そして、キャリアガス供給部１１１、酸化亜鉛前駆体供給部１１３、及び酸化剤供給部１１５、１１７に収容されているガスの供給量は、各装置に設けられている流量調節装置（ＭＦＣ）を操作して調節することができる。
【００２７】
一方、本発明の実施例に従って蒸着される酸化亜鉛系薄膜が、例えば、光電池の透明電極に適用される場合、電気伝導性が確保されている必要がある。そのため、本発明の実施例では、蒸着される酸化亜鉛系薄膜に各種のドーパントを注入していてよい。このとき、酸化亜鉛系薄膜にドープされるドーパントとしては、ガリウム（Ｇａ）、ボロン（Ｂ）、フッ素（Ｆ）またはアルミニウム（Ａｌ）のうちの何れか一種または二種以上を用いていてよい。該ドーパントは酸化亜鉛内部の格子にＺｎまたはＯを置換して格子を形成し、酸化亜鉛の電気的特性を向上させる役割を果たすようになる。ここで、ドーパントドーピング工程は、化学気相蒸着反応工程の実施中に蒸着チャンバ１００内部にドーパントを投入してドープしていてよく、または化学気相蒸着反応工程にて酸化亜鉛系薄膜を基板１０５上に蒸着してからイオン注入などの方法にてドープしていてよい。これにより、蒸着される酸化亜鉛系薄膜に伝導性を与えることができ、蒸着された酸化亜鉛系薄膜をディスプレイや光電池の透明電極に適用させることができる。
【００２８】
上述したように、二種以上の有機溶媒を所定の蒸気圧となるように混合してなる混合溶媒を調製し、該混合溶媒にＤＥＺまたはＤＭＺからなる原料物質を希釈させて調製した酸化亜鉛前駆体を常圧化学気相蒸着工程に用いることで、原料物質の蒸気圧が混合溶媒の蒸気圧に対して９５〜９９％となるように制御することができ、その結果、混合溶媒と原料物質との蒸気圧をほぼ一致させることができるため、原料物質の発火性及び爆発性を抑えることができ、これに伴い、従来使用されていた気化装置を利用することなく原料物質と混合溶媒とを均一に揮発させることができ、常圧化学気相蒸着工程の適用が可能になることは勿論、高品質且つ高純度の酸化亜鉛系薄膜を基板１０５上に蒸着することができる。そして、常圧化学気相蒸着にて高品質且つ高純度の酸化亜鉛系薄膜を蒸着することで、酸化亜鉛系薄膜の量産工程に適用することができる。
【００２９】
＜実施例１＞
１．原料（酸化亜鉛前駆体）の調製
内径７０ｃｍ、高さ５０ｃｍのキャニスタ内に不活性アルゴンを供給し、キャニスタ内をアルゴン雰囲気にした。そして、該キャニスタ内にジエチル亜鉛をあらかじめ希釈させたオクタン及びヘプタン溶液またはオクタンとヘキサン溶液またはオクタンとペンタン溶液を投入した後、該混合溶液を常温、常圧下で撹拌して原料を調製した。このとき、原料に含有されたジエチル亜鉛の含有量は０．３ｍｏｌ／Ｌに制御した。そして、ラウール、ドルトンの法則を用いて全蒸気圧を求めた後、下記の表１ないし表３に表したように、温度毎のオクタンとヘプタンの蒸気圧、温度毎のオクタンとヘキサンの蒸気圧、温度毎のオンタンとペンタンの蒸気圧をそれぞれジエチル亜鉛の蒸気圧と一致させた。
【００３０】
【表１】
2014077197.tif 000003
【表２】
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【表３】
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【００３１】
２．酸化亜鉛系薄膜の蒸着
化学気相蒸着装置の蒸着チャンバ内に設けられている加熱部にガラス基板をセッティングし、蒸着チャンバ内の真空度を常圧に設定した後、キャニスタ内部の温度を常温に設定するとともにガラス基板の温度を３５０℃に保持した。そして、ガス流量制御機を利用して２０ｓｃｃｍ／ｍｉｎの流量にてキャリアガスを原料に供給して原料の気化を助けるとともに、８０℃に加熱されたキャリアガス供給ラインを介してアルゴンガスを５０ｓｃｃｍ／ｍｉｎの流量にて供給し、酸素ガスを５ｓｃｃｍ／ｍｉｎの流量にて供給して数分間ガラス基板上に酸化亜鉛系薄膜を蒸着させた。
【００３２】
こうして得られた酸化亜鉛系薄膜を走査電子顕微鏡で分析した結果、薄膜厚さ９０ｎｍの円柱状（ｃｏｌｕｍｎａｒ）構造のｃ−軸方向に成長した結晶性が示された（図７及び図８）。また、Ｘ−線回折分析した結果、２θ（degree）値３４．４付近でｃ−軸方向の（００２）結晶面が示された（図９）。また、面抵抗測定器で分析した結果、２．２２２×１０Ω／□（比抵抗２×１０−３Ωｃｍ）の面抵抗を有することと示された。さらには、赤外線分光分析の結果、可視光線領域で８０％以上の透過率を有することと示された。
結果的に、本発明の実施例１に従って酸化亜鉛系薄膜を蒸着した結果、キャリア移動度の面において優れたｃ−軸方向の（００２）結晶面を有し、高い光透過度と低い抵抗を有する透明導電性酸化亜鉛系薄膜を得ることができた。
【００３３】
＜実施例２＞
１．酸化亜鉛系薄膜の蒸着
化学気相蒸着装置の蒸着チャンバ内に設けられている加熱部にガラス基板をセッティングし、蒸着チャンバ内の真空度を常圧に設定した後、キャニスタ内部の温度を４０℃に設定するとともにガラス基板の温度を３５０℃に保持した。そして、ガス流量制御機を利用して５００ｓｃｃｍ／ｍｉｎの流量にてキャリアガスを本発明の実施例１に従って調製された原料に供給して原料の気化を助けるとともに、８０℃に加熱されたキャリアガス供給ラインを介してアルゴンガスを２００ｓｃｃｍ／ｍｉｎの流量にて供給し、酸素ガスを３００ｓｃｃｍ／ｍｉｎの流量にて供給して２０分間ガラス基板上に酸化亜鉛系薄膜を蒸着した。
【００３４】
こうして得られた酸化亜鉛系薄膜を走査電子顕微鏡で分析した結果、薄膜厚さ１４０ｎｍの円柱状構造のｃ−軸方向に成長した結晶性が示された（図１０及び図１１）。また、Ｘ−線回折分析した結果、２θ（degree）値３４．４付近でｃ−軸方向の（００２）結晶面が示された（図１２）。また、面抵抗測定器に分析した結果、４．２８×１０Ω／□（比抵抗６×１０−３Ωｃｍ）の面抵抗を有することと示された。さらには、赤外線分光分析の結果、可視光線領域で８０％以上の透過率を有することと示された。
【００３５】
結果的に、本発明の実施例２に従って酸化亜鉛系薄膜を蒸着した結果、キャリア移動度の面において優れたｃ−軸方向の（００２）結晶面を有し、高い光透過度と低い抵抗を有する透明導電性酸化亜鉛系薄膜を得ることができた。
【００３６】
以上のように、本発明を限定された実施例や図面に基づいて説明したが、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、本発明の属する分野における通常の知識を有する者であれば、このような記載から種々の修正及び変形が可能である。
したがって、本発明の範囲は前述の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲や特許請求の範囲と均等なものなどによって決められるべきである。
【符号の説明】
【００３７】
１００  蒸着チャンバ
１０２  上部電極
１０３  下部電極
１０５  基板
１１１  キャリアガス供給部
１１３  酸化亜鉛前駆体供給部
１１５、１１７  酸化剤供給部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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