(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
主成分として酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３）、酸化錫（ＳｎＯ２）及び酸化スカンジウム（Ｓｃ２Ｏ３）を含有してなり、前記酸化インジウム及び酸化スカンジウムと酸化錫の割合が重量比で（Ｉｎ２Ｏ３＋Ｓｃ２Ｏ３）：ＳｎＯ２＝９９〜９３：１〜７であり、かつ酸化スカンジウムの含有量が酸化インジウムとの重量比でＩｎ２Ｏ３：Ｓｃ２Ｏ３＝９９．８〜６０：０．２〜４０である事を特徴とするＩ．Ｔ．Ｏ焼結体。
【請求項２】
主成分として酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３）及び酸化錫（ＳｎＯ２）及び酸化スカンジウム（Ｓｃ２Ｏ３）を含有し、前記酸化インジウム及び酸化スカンジウムと酸化錫の割合が重量比で（Ｉｎ２Ｏ３＋Ｓｃ２Ｏ３）：ＳｎＯ２＝９９〜９３：１〜７であり、かつ酸化スカンジウムの含有量が酸化インジウムとの重量比でＩｎ２Ｏ３：Ｓｃ２Ｏ３＝９９．８〜６０：０．２〜４０である粉末を混合、成形し、加熱して焼結する事を特徴とするＩ．Ｔ．Ｏ焼結体の製造方法。
【請求項３】
請求項１に記載のＩ．Ｔ．Ｏ焼結体を蒸着源として成膜してなることを特徴とするＩ．Ｔ．Ｏ薄膜。
【請求項４】
薄膜中の錫（Ｓｎ）の含有量の相違にかかわらず同じ体積抵抗率が得られる請求項３記載のＩ．Ｔ．Ｏ薄膜。
【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のための真空成膜用のＩ．Ｔ．Ｏ焼結体とその製造方法及びＩ．Ｔ．Ｏ薄膜に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
酸化インジウム（Ｉｎ2 Ｏ3 ）及び酸化錫（ＳｎＯ2 ）からなるＩ．Ｔ．Ｏ焼結体は、真空成膜法の真空蒸着用ペレットまたはスパッタリング用ターゲットとして使用する事で、透明電極、帯電防止、電磁波遮断、面発熱体、熱線遮断、光電変換素子等の透明導電膜として幅広く用いられている。
【０００３】
その中でも、ＬＣＤ（液晶ディスプレイ）の大型化、高精細、高画質化により、透明電極として用いられるＩ．Ｔ．Ｏ膜への特性要求も厳しくなつている。特に低抵抗化は大きな課題である。
【０００４】
真空成膜法にてＩ．Ｔ．Ｏ焼結体から良質の透明導電膜を得る方法として次の様な報告がなされている。
まず、特開平３−１２６６５５号公報には、凝集性のない平均粒径０．ｌμｍ以下の酸化インジウム−酸化錫粉末にバインダーを添加して混合成形した後、１５００℃以上の酸素雰囲気中で焼結する方法が開示されている。
特開平３−１５０２５３号公報には、１２００℃〜１３００℃の酸素雰囲気中で一旦焼結し、次いで５００〜１３００℃の減圧または不活性ガス雰囲気中で熱処理する方法が開示されている。
【０００５】
特開平６−３１６７６０号公報においては、酸化錫−酸化インジウム粉末を大気中にて仮焼きし、仮焼き後の粉末を混合・造粒・成形し９００℃〜１１００℃の焼結温度で焼結とする方法が開示されている。
また、「機能材料」Ｖｏｌ．１１，Ｎｏ．３（１９９１）の中で密度６３％のＩ．Ｔ．ＯターゲットのＩ．Ｔ．Ｏ膜の比抵抗は、スパッタ・パワーにより膜中のＳｎＯ2 量の差が大きく起因し、使用するスパッタ装置や条件に最適のＳｎＯ2 量を考慮したターゲットを使用することは、非常に重要であることが記載されている。
【０００６】
さらに、「ニューガラス」Ｖｏｌ．７，Ｎｏ．２（１９９２）でも、装置によって多少の違いがあるものの真空蒸着でのＩ．Ｔ．ＯペレットのＳｎＯ2 添加の最適量は５ｗｔ％前後の添加量に比抵抗は最も近い値を示すことが記載されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
前述したように、従来の真空成膜法にてＩ．Ｔ．Ｏ焼結体から良質の透明導電膜を得るには、真空成膜法の真空蒸着用Ｉ．Ｔ．Ｏペレットまたはスパッタリング用Ｉ．Ｔ．Ｏターゲットの密度及び厳密なＳｎＯ2 含有量の最適化や真空蒸着装置条件の精密な管理を行わなければならず、再現よく安定した比抵抗を持つ透明導電Ｉ．Ｔ．Ｏ薄膜を得るのは困難である。
【０００８】
本発明は、この様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り、焼結体中のＳｎＯ2 のばらつき（Ｉ．Ｔ．Ｏ薄膜中のＳｎＯ2 量の差）に影響されにくく、高透過率を持ち再現よく安定した比抵抗を持つＩ．Ｔ．Ｏ焼結体および透明導電Ｉ．Ｔ．Ｏ薄膜を提供することを目的とするものである。
【０００９】
さらに、本発明は、高透過率を持つ透明導電Ｉ．Ｔ．Ｏ薄膜を提供出来る為、透明導電膜としての透過率（８０％以上）を失しない範囲で膜厚を増やす事ができ、膜全体の抵抗を低くできるＩ．Ｔ．Ｏ薄膜を提供することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明は、主成分として酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３）、酸化錫（ＳｎＯ２）及び酸化スカンジウム（Ｓｃ２Ｏ３）を含有してなり、前記酸化インジウム及び酸化スカンジウムと酸化錫の割合が重量比で（Ｉｎ２Ｏ３＋Ｓｃ２Ｏ３）：ＳｎＯ２＝９９〜９３：１〜７であり、かつ酸化スカンジウムの含有量が酸化インジウムとの重量比でＩｎ２Ｏ３：Ｓｃ２Ｏ３＝９９．８〜６０：０．２〜４０である事を特徴とするＩ．Ｔ．Ｏ焼結体に係るものである。
【００１１】
また、本発明は、主成分として酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３）及び酸化錫（ＳｎＯ２）及び酸化スカンジウム（Ｓｃ２Ｏ３）を含有し、前記酸化インジウム及び酸化スカンジウムと酸化錫の割合が重量比で（Ｉｎ２Ｏ３＋Ｓｃ２Ｏ３）：ＳｎＯ２＝９９〜９３：１〜７であり、かつ酸化スカンジウムの含有量が酸化インジウムとの重量比でＩｎ２Ｏ３：Ｓｃ２Ｏ３＝９９．８〜６０：０．２〜４０である粉末を混合、成形し、加熱して焼結する事を特徴とするＩ．Ｔ．Ｏ焼結体の製造方法である。
【００１３】
さらに、本発明は、上記のＩ．Ｔ．Ｏ焼結体を蒸着源として成膜してなることを特徴とするＩ．Ｔ．Ｏ薄膜である。
薄膜中の錫（Ｓｎ）の含有量の相違にかかわらず同じ体積抵抗率が得られるのが好ましい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
上記目的を達成する為、本発明は、主成分としてＩｎ2 Ｏ3 及びＳｎＯ2 からなるＩ．Ｔ．Ｏ粉末にＳｃ2 Ｏ3 を添加する事を特徴とする。
【００１５】
上記のＩｎ2 Ｏ3 及びＳｃ2 Ｏ3 とＳｎＯ2 の割合が重量比で（Ｉｎ2 Ｏ3 ＋Ｓｃ2 Ｏ3 ）：ＳｎＯ2 ＝９９〜９４：１〜７、さらに好ましくは９８〜９４：２〜６であるのが望ましい。上記のＩｎ2 Ｏ3 、Ｓｃ2 Ｏ3 およびＳｎＯ2 の割合とすることにより、真空成膜により、スプラッシュが全く発生せず透過率９１％以上、体積抵抗率３．３×ｌ０-4Ω・ｃｍ以下を示す様に動作する。
【００１６】
また、Ｓｃ2 Ｏ3 の含有量がＩｎ2 Ｏ3 との重量比でＩｎ2 Ｏ3 ：Ｓｃ2 Ｏ3 ＝９９．８〜６０：０．２〜４０、好ましくは９９．７〜６２：０．３〜３８であるのが望ましい。上記のＩｎ2 Ｏ3 およびＳｃ2 Ｏ3 の割合とすることにより、真空成膜によりスプラッシュが全く発生せず透過率９１％以上、体積抵抗率７×ｌ０-4Ω・ｃｍ以下を示す様に動作する。
【００１７】
本発明のＩ．Ｔ．Ｏ焼結体の製造方法は、主成分としてＩｎ2 Ｏ3 、ＳｎＯ2 及びＳｃ2 Ｏ3 の粉末を混合、成形し、加熱して焼結することにより行なう。
成形および加熱焼結の方法は、特に制限することなく、通常の方法で行なうことができ、例えば成形方法としては一軸加圧成形法が、加熱焼結方法としては大気中にて加熱、焼成する事が挙げられる。
【００１８】
本発明のＩ．Ｔ．Ｏ薄膜は、上記のＩ．Ｔ．Ｏ焼結体を蒸着して成膜することにより得られる。成膜方法は、特に制限することなく、通常の方法で行なうことができる。
Ｉ．Ｔ．Ｏ焼結体を蒸着してなる薄膜は、薄膜の表面から基板との間にＳｃが均一に分散し、同量含有する。
また、Ｉ．Ｔ．Ｏ焼結体を蒸着してなる薄膜は、薄膜中のＳｎ含有量の相違にかかわらず、同じ体積抵抗率が得られる。ＬＣＤ用Ｉ．Ｔ．Ｏ薄膜の体積抵抗率は１．０×１０-4〜３．５×１０-4Ω・ｃｍの範囲で同じ値が好ましい。
【００１９】
【実施例】
以下に、実施例を用いて本発明を説明する。
【００２０】
実施例１
Ｉｎ2 Ｏ3 及びＳｃ2 Ｏ3 とＳｎＯ2 の割合が重量比で（Ｉｎ2 Ｏ3 ＋Ｓｃ2 Ｏ3 ）：ＳｎＯ2 ＝９９〜９４：ｌ〜７（ＳｎＯ2 １〜７％）となるようにする。好ましくはＳｎＯ2 を２〜６％加える。本実施例においては、ＳｎＯ2 を２％加えた。
【００２１】
次いで、Ｉｎ2 Ｏ3 とＳｃ2 Ｏ3 （純度９９．９％、ＩＣＰ発光分析による不純物分析結果（ｐｐｍ）：Ｃａ  ２５、Ｙ  １８０、Ｄｙ  ５２、Ｈｏ  ３０、Ｅｒ  ３０、Ｔｍ  １５、Ｙｂ  ９０、Ｌｕ  ２５）の割合が重量比でＩｎ2 Ｏ3 ：Ｓｃ2 Ｏ3 ＝９９．５：０．５となるようにそれぞれ加える。この混合物をボールミルを使って十分に細かい粒状形状にしながら混ぜ合わせる。
【００２２】
その後、プレス圧力１３００ｋｇｆ／ｃｍ2 で大きさが１７角ｍｍ×２０t ｍｍのペレット形状に成形する。プレス後大気中にて温度１３５０℃で加熱し、Ｉ．Ｔ．Ｏ焼結体を得る。
【００２３】
通常の真空蒸着装置の電子ビーム蒸発源部に、このＩ．Ｔ．Ｏ焼結体を設置し酸素ガス圧５×ｌ０-4ｔｏｒｒ、基板温度３００℃の雰囲気で成膜速度３．０Å／ｓｅｃで合成石英基板上に膜厚１２００ÅのＩ．Ｔ．Ｏ膜を作製した。得られたＩ．Ｔ．Ｏ膜の透過率は波長５５０ｎｍで９５％、四端子法により測定した体積抵抗率は３．２×ｌ０-4Ω・ｃｍであった。
【００２４】
また、２次イオン質量分析（以下、ＳＩＭＳ分析と略す）にてＩ．Ｔ．Ｏ膜中のＳｎ、Ｓｃの分散状態を測定したところ、120 Ｓｎ+ の強度は２×１０3 （ｃｏｕｎｔｓ）、45Ｓｃ+ の強度は２×ｌ０4 （ｃｏｕｎｔｓ）であり、膜中で均一に分散している事を確認した。
【００２５】
実施例２
ＳｎＯ2 の成分が６％である事以外は、実施例１と同様にＩ．Ｔ．Ｏ焼結体を作製し、蒸着を行った。
得られた薄膜の波長５５０ｎｍでの透過率は９６％、体積抵抗率は３．０×ｌ０-4Ω・ｃｍであった。ＳＩＭＳ分析によるＩ．Ｔ．Ｏ膜中のＳｎ、Ｓｃの分散状態を測定したところ、120 Ｓｎ+ の強度は４．５×１０3 （ｃｏｕｎｔｓ）、45Ｓｃ+ の強度は２×ｌ０4 （ｃｏｕｎｔｓ）であり、膜中で均一に分散している事を確認した。
【００２６】
さらにＳＩＭＳ分析によるＩ．Ｔ．Ｏ膜中の113 Ｉｎ+ の測定を行ったところ、実施例１及び２とも強度は１．２×１０5 （ｃｏｕｎｔｓ）であった。
実施例１及び２からのＳＩＭＳ分析によれば、Ｉ．Ｔ．Ｏ膜中にＳｃが同量含有していればＳｎの含有量が３倍程度の差があっても、高透過率で同じ体積抵抗率を持つＩ．Ｔ．Ｏ薄膜が得られる事が解る。
【００２７】
尚、ＳｎＯ2 の成分が１〜７％の範囲であり、かつＳｃ2 Ｏ3 の含有量がＩｎ2 Ｏ3 との重量比で０．２〜１．５％である場合、波長５５０ｎｍでの透過率は９１％以上、体積抵抗率で２．７〜３．３×ｌ０-4Ω・ｃｍの範囲にあり、ＳＩＭＳ分析においては本実施例と同じ結果を得た。
【００２８】
比較例１
ＳｎＯ2 の成分が１％未満である０．５％である事以外は、実施例１と同様にＩ．Ｔ．Ｏ焼結体を作製し、蒸着を行った。
得られた薄膜の波長５５０ｎｍでの透過率は８２％、体積抵抗率は３．５×ｌ０-4Ω・ｃｍであった。
【００２９】
比較例２
ＳｎＯ2 の成分が７％を越える１０％である事以外は、実施例１と同様にＩ．Ｔ．Ｏ焼結体を作製し、蒸着を行った。
得られた薄膜の波長５５０ｎｍでの透過率は５４％であった。
【００３０】
実施例３
Ｉｎ2 Ｏ3 及びＳｃ2 Ｏ3 とＳｎＯ2 の割合が重量比で（Ｉｎ2 Ｏ3 ＋Ｓｃ2 Ｏ3 ）：ＳｎＯ2 ＝９５：５となるようにする。ついでＩｎ2 Ｏ3 とＳｃ2 Ｏ3 の割合が重量比でＩｎ2 Ｏ3 ：Ｓｃ2 Ｏ3 ＝９９．８〜６０．０：０．２〜４０（Ｓｃ2 Ｏ3 ０．２〜４０％）となるようにそれぞれ加える。好ましくはＳｃ2 Ｏ3 を０．３〜３８％加える。本実施例においては、Ｓｃ2 Ｏ3 を５％加えた。この混合物をボールミルを使って十分に細かい粒状形状にしながら混ぜ合わせる。
【００３１】
その後プレス圧力１３００ｋｇｆ／ｃｍ2 で大きさが１７角ｍｍ×２０t ｍｍのペレット形状に成形する。プレス後大気中にて侃度１３５０℃で加熱し、Ｉ．Ｔ．Ｏ焼結体を得る。
【００３２】
次に、実施例１と同様に蒸着を行った。
得られた薄膜の波長５５０ｎｍでの透過率は９４％、体積抵抗率は３．８×ｌ０-4Ω・ｃｍであった。
【００３３】
実施例４
Ｓｃ２Ｏ３の成分が３５．０％である事以外は、実施例３と同様にＩ．Ｔ．Ｏ焼結体を作製し、蒸着を行った。
得られた薄膜の波長５５０ｎｍでの透過率は９２％、体積抵抗率は６．２×ｌ０−４Ω・ｃｍであった。
【００３４】
尚、Ｓｃ2 Ｏ3 の成分が０．２〜４０％の範囲である場合、得られた薄膜の波長５５０ｎｍでの透過率は９１％以上、体積抵抗率で２．７〜７．０×ｌ０-4Ω・ｃｍの範囲にある事を確認した。
【００３５】
比較例３
Ｓｃ２Ｏ３が０．２％未満である０．１％である事以外は、実施例３と同様にＩ．Ｔ．Ｏ焼結体を作製し、蒸着を行った。
得られた薄膜の波長５５０ｎｍでの透過率は８４％、体積抵抗率は９．７×ｌ０−４Ω・ｃｍであった。
【００３６】
比較例４
Ｓｃ２Ｏ３の成分が４０％を越える５０％である事以外は、実施例３と同様にＩ．Ｔ．Ｏ焼結体を作製し、蒸着を行った。
得られた薄膜の波長５５０ｎｍでの透過率は９４％、体積抵抗率は７．８×ｌ０−３Ω・ｍであった。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明した様に、本発明によれば、Ｉ．Ｔ．Ｏ焼結体中のＳｎＯ2 のばらつき（Ｉ．Ｔ．Ｏ薄膜中のＳｎＯ2 量の差）に影響されにくく、高透過率を持ち再現よく安定した比抵抗を持つ透明導電Ｉ．Ｔ．Ｏ薄膜が作製でき、ＬＣＤ等の大型化、高精細、高画質化に大いに役立つものである。