(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
実質的にＩｎ，Ｓｎ及びＯからなるＩＴＯ焼結体において主相とｍｏｌ比でＩｎ：Ｓｎ＝１．６：１〜３．０：１からなる第２相とを有することを特徴とする透明導電膜形成用ＩＴＯ焼結体。
【請求項２】
主相がｍｏｌ比でＩｎ：Ｓｎ＝１０：１〜２２：１である請求項１に記載の透明導電膜形成用ＩＴＯ焼結体。
【請求項３】
主相の格子定数が１．０１２１ｎｍ以上である請求項１または２に記載の透明導電膜形成用ＩＴＯ焼結体。
【請求項４】
主相と第２相との面積比が主相：第２相＝９９．９：０．１〜７５：２５  であることを特徴とする請求項１ないし３のいづれかに記載の透明導電膜形成用ＩＴＯ焼結体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、透明導電膜形成用ＩＴＯ焼結体に関し、特に低温基板、すなわち２００℃以下から室温までの基板温度において低抵抗な透明導電膜を形成するための  ＩＴＯ焼結体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、液晶を中心とする表示デバイスの発展に伴い、透明導電膜の需要が増加している。その透明導電膜には、低い抵抗性と高い透明性を備えているインジウム・スズ酸化物膜（以下ＩＴＯ膜と称する）が最適とされている。
ＩＴＯ膜を得る方法としては酸化インジウム粉末と酸化スズ粉末からなる混合粉末を成形、焼結することによりインジウム・スズ酸化物焼結体（以下ＩＴＯ焼結体と称する）を作製し、それをターゲットとしてＩＴＯ膜を形成する。ＩＴＯ膜の形成方法には、スパッタリング法、真空蒸着法、ＣＶＤ法等があるが、中でもスパッタリング法は、大面積を成膜することが可能でかつ低抵抗膜を再現性良く得られるとの利点から、現在、ＩＴＯ膜を形成する方法の主流になっている。スパッタリング法はターゲットを不活性ガスイオンによりスパッタリングし、３００℃程度に加熱した基板上に成膜する方法である。このようにして得られたＩ  ＴＯ膜は、比抵抗が２．０×１０−４Ω・ｃｍ程度になることが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、最近は液晶のカラー化、表示素子の微細化、アクティブマトリックス方式の採用、薄膜トランジスタの導入に伴い、加熱可能温度が２００℃以下のフィルム等の樹脂製基板上に低抵抗のＩＴＯ膜を形成させることが要望され、成膜に用いるターゲットも低温成膜可能なターゲットとする必要が生じてきた。
従来のターゲットの抵抗率は、成膜温度２００℃で５×１０−４Ω・ｃｍが限界であるが、目的とする液晶用電極として使用するには、成膜温度２００℃で４×１０−４Ω・ｃｍより低い抵抗率が必要とされている。
したがって、本発明は低温成膜によっても低抵抗なＩＴＯ膜が得られる透明導電膜形成用ＩＴＯ焼結体を得ることを目的とする。
【０００３】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は前記目的を解決するため、種々検討を行った結果、ＩＴＯ焼結体として、Ｉｎ２Ｏ３を主成分とする主相と主相に比べＳｎＯ２が多い第２相からなる組織  とし、各相の組成を新規に規定することにより、低温成膜によっても低抵抗な膜が得られるターゲットとすることができることを知見した。
すなわち、本発明の透明導電膜形成用ターゲットは、実質的にＩｎ、Ｓｎ、およびＯからなるＩＴＯ焼結体であり、主相とｍｏｌ比でＩｎ：Ｓｎ＝１．６：１〜３．０：１  からなる第２相とを有することを特徴とする透明導電膜形成用ＩＴＯ焼結体である。ただし、主相、第２相以外の相、例えば第３相としてＩｎ：Ｓｎ＝１．６：１よ  りもＳｎが多い相も、面積比にて第２相より少なければ一部含んでも良い。
本発明において、主相はｍｏｌ比でＩｎ：Ｓｎ＝１０：１〜８６：１とするのが望ましく  、Ｉｎ：Ｓｎ＝１０：１〜２２：１とするのがさらに望ましい。また、主相の格子定数は１．０１２１ｎｍ以上とするのが望ましく、１．０１２１〜１．０１４０とするのがさらに望ましい。さらに、主相と第２相との面積比は主相：第２相＝９９．９：０．１〜７５：２５  であることが望ましく、さらには第２相／第３相＞１であることが望ましい。
【０００４】
本発明透明導電膜形成用ＩＴＯ焼結体において、第２相の組成をｍｏｌ比でＩｎ：Ｓｎ＝１．６：１〜３．０：１としたのは、低温成膜によっても低抵抗な透明導電膜を得るためである。第２相の組成がＩｎ／Ｓｎ＜１．６になるとＳｎ量が過剰となり  低抵抗な膜が得られない。また、第２相の組成がＩｎ／Ｓｎ＞３．０の場合はＳｎ  量が不足し、ＩＴＯ膜中に酸素欠陥が生じないために充分な低抵抗性が発現しない。なお、主相、第２相以外の第３相（例えば、Ｉｎ／Ｓｎ＜１．６である相）が  焼結体中に存在したとしても、第２相より少なければ膜特性に与える影響は少なく、許容される。
【０００５】
また、本発明において、主相はｍｏｌ比でＩｎ：Ｓｎ＝１０：１〜８６：１とするのが望ましく、Ｉｎ：Ｓｎ＝１０：１〜２２：１とするのが特に望ましい。主相の組成がＩｎ／Ｓｎ＜１０になるとＳｎ量が過剰となり低抵抗な膜が得られにくく、主相の組成がＩｎ／Ｓｎ＞２２の場合はＳｎ量が不足し、ＩＴＯ膜中に酸素欠陥が生じないために充分な低抵抗性が発現しにくい。
さらに、本発明において、主相の格子定数が１．０１２１ｎｍ未満であると酸素欠陥が生じにくく充分な低抵抗性が発現しにくいので１．０１２１ｎｍ以上であることが望ましく、１．０１２１〜１．０１４０ｎｍとするのがさらに望ましい。
【０００６】
また、主相と第２相との面積比は、主相：第２相＝９９．９：０．１〜７５：２５であるこ  とが望ましく、（主相／第２相）＞（９９．９／０．１）の場合はＳｎ量が不足し、（  主相／第２相）＜（７５／２５）場合はＳｎ量が過剰となり、低温成膜において低抵抗な膜が得られにくい。
本発明において、各相の組成はＳＥＭ−ＥＤＸ分析（Ｓｃａｎｎｉｎｇ  ｅｌｅｃｔｒｏｎ  ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ−Ｅｎｅｒｇｙ  ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ  Ｘｒａｙ  ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ）によってＩｎとＳｎの組成分析を行うことにより、また、相の面積比はＳＥＭ組織写真の、ライトグレーを主相とし  、ダークグレーを第２相とし面積比を求めることにより確認することができる。主相の格子定数はＸ線回折装置（例えば、リガク  ＲＩＮＴ１０００）により確認することが  できる。
【０００７】
本発明のターゲットを作製するに際しては、例えば、Ｉｎ２Ｏ３粉末とＳｎＯ２粉末と  を所定の割合で均一に混合し、混合粉末やあるいは固溶体粉末あるいは共沈粉末等の複合粉末を用いてもよい。また、複合粉末を主成分とし、Ｉｎ２Ｏ３粉末およびＳｎＯ２粉末の一種または二種を混合した混合粉末を用いることもできる。
前記の混合粉末を一軸加圧あるいは静水圧プレス等にて成形し、得られた成形体を酸素濃度が２５ｖｏｌ％以上の雰囲気で１３００℃〜１７００℃の温度で加熱保持する。
【０００８】
本発明において、焼結雰囲気を酸素雰囲気中とするのは  Ｉｎ２Ｏ３やＳｎＯ２の分解を抑えるために必要だからであるが、酸素濃度は２５％以上、より好ましくは５０％以上が望ましい。加圧酸素雰囲気中であれば更に望ましい。焼結温度は、１３００℃未満では相対密度８５％以上の焼結体が得られず、一方１７００℃を越えると酸化スズ、酸化インジウムの分解により密度低下が生ずるので１２００〜１７００℃とするのが望ましい。また、ＩＴＯ焼結体を、主相とＩｎ：Ｓｎ＝１．６：１〜３．０：１からなる第２相とを有する焼結体とするために、１０００℃以上での昇温速度を０．５℃／ｍｉｎ以上に、さらに冷却時の降温速度を０．５℃／ｍｉｎ以上にするのが好ましい。昇温速度を０．５℃／ｍｉｎより小さくするとＳｎの分解により相対密度８５％以上の焼結体が得られにくい。降温速度を０．５℃／ｍｉｎより小さくするとＩｎ／Ｓｎ＜１．６になり易  くなる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
（実施例１）
平均粒径５０ｎｍのＩｎ２Ｏ３粉末と、平均粒径１５０ｎｍのＳｎＯ２粉末とを、所定の比率になるように配合しボールミルによって２４時間混合した。
成形は、これらの粉末にポリビニルアルコール（ＰＶＡ）を１％添加して造粒  し、これを冷間静水圧プレスで成形圧力３０００ｋｇ／ｃｍ２で成形した。この成形体を１５５０℃、１気圧、７０％の酸素雰囲気中で５時間保持し焼結した。試料Ｎｏ．１〜１３、１８〜２０については、１０００℃以上での昇温速度２℃／ｍｉｎ、冷却時の降温速度２℃／ｍｉｎの焼結条件で焼結を行った。Ｎｏ．１４〜１７、２１については、冷却時の降温速度０．２℃／ｍｉｎの条件で焼結を行った。
得られた焼結体の各相の組成と面積比、格子定数を測定し表１、２に示す。さらに得られた焼結体を研削により直径１００ｍｍ、厚さ５ｍｍの形状に加工したターゲットを用いて成膜した時の成膜温度２００℃でのＩＴＯ膜の抵抗率を表１，２に示す  。なお、Ｎｏ．１〜１３，１８〜２０は本発明であり、Ｎｏ．１４〜１７，２１は比較例である。
表１のＮｏ．１、Ｎｏ．８、Ｎｏ．１５のＩＴＯ焼結体のミクロ組織を鏡面加工後のＳＥＭに  て観察したＳＥＭ組織写真を図１、図２、図３に示す。
また、表１、２のＮｏ．１、８、１１、１４、１５の試料について、成膜時の基板温度を変化  させた場合のＩＴＯ膜の抵抗率（μΩ・ｃｍ）を表３に示す。
なお、成膜条件は次の通りである。
スパッタ方式              ＤＣマグネトロンスパッタリング
ターゲット−基板間距離    ６０ｍｍ
スパッタ電力                    １．０Ｗ／ｃｍ２
スパッタガス組成      ９９％アルゴン＋１％酸素の混合ガス
スパッタガス圧                １Ｐａ
膜厚                  １５０ｎｍ
基板                  コーニング＃７０５９ガラス
【００１０】
表１より、第２相の組成をｍｏｌ比でＩｎ：Ｓｎ＝１．６：１〜３．０：１とすることにより、低温成膜によっても低抵抗な透明導電膜が得られること、また主相の組成がｍｏｌ比でＩｎ：Ｓｎ＝１０：１〜２２：１の場合特に低抵抗なＩＴＯ膜が得られることがわかる。
また、表２より、第３相の面積比が第２相より大きくなると、第２相による低抵抗の効果は発現しないことがわかる。なお、Ｎｏ．１８〜２１の試料に含有された第  ３相は、Ｉｎ：Ｓｎ＝１．５：１の相であった。
さらに、表３に示すように、本発明のターゲットの試料Ｎｏ．１ないし試料Ｎｏ．８，１１は比較例のＮｏ．１４に較べ、特に、２００℃以下の低温成膜において低い抵抗値を示  した。
【００１１】
【表１】
0003591610.tif 000002
【００１２】
【表２】
0003591610.tif 000003
【００１３】
【表３】
0003591610.tif 000004
【発明の効果】
本発明透明導電膜形成用ＩＴＯ焼結体をターゲットとすれば、低温でのスパッタリングによっても低い抵抗値のＩＴＯ膜が得ることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明ＩＴＯ焼結体である試料Ｎｏ．１のミクロ金属組織写真である。
【図２】本発明ＩＴＯ焼結体である試料Ｎｏ．８のミクロ金属組織写真である。
【図３】比較例ＩＴＯ焼結体である試料Ｎｏ．１５のミクロ金属組織写真である。
【図１】
0003591610.tif 000005
【図２】
0003591610.tif 000006
【図３】
0003591610.tif 000007