[发明专利]氧化锌系烧结体及其制造方法和溅射靶以及透明导电膜

说明书

技术领域

本发明涉及一种在溅射靶中利用的氧化锌系烧结体及其制造方法，特别是涉及一种在溅射成膜中产生的异常放电(电弧放电)受到抑制而可以长时间连续成膜的氧化锌系烧结体及其制造方法，以及对氧化锌系烧结体进行加工而获得的溅射靶和通过溅射成膜法制造的高电阻的透明导电膜。

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、有机电致发光或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来利用。

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的透明导电膜。其中，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：氧化铟锡)膜，尤其是，由于容易获得低电阻的透明导电膜，因此得到了广泛应用。

作为上述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以下的气压的条件下，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，针对上述透明导电膜，也研究了采用离子镀法等的蒸镀法进行制造。

ITO等的氧化铟系材料，虽然在工业上被广泛应用，但从稀有金属的铟的价格昂贵、以及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的观点出发，近年来被要求使用非铟系的透明导电膜材料。并且，作为非铟系的材料，已知有如上所述的AZO或GZO等的氧化锌系材料、FTO或ATO等的氧化锡系材料。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。

但是，在实际操作中难以使用上述氧化锌系材料稳定地制造跟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(电弧放电)。即，当使用氧化锌系材料并采用溅射法来尝试制造透明导电膜时，上述异常放电(电弧放电)容易发生，难以进行透明导电膜的稳定成膜。

虽然产生上述异常放电(电弧放电)的原因有多种，但其原因之一，是在成膜中溅射靶表面上沉积的绝缘物(颗粒)或者在成膜中靶表面上产生的突起物(结瘤)的存在。若靶表面上存在绝缘物(颗粒)、突起物(结瘤)，则在这些颗粒、结瘤上电荷发生蓄积，在超过某耐压值时，会引起绝缘破坏，由此，发生电弧放电。另外，已知在成膜时电压越高就越会发生电弧放电现象。

因此，为了避免该问题，在专利文献1中提出了一种方法，其在氧化锌中添加2～7质量％的铝，并且调整烧结条件，由此，达到氧化锌系烧结体的低电阻率化，抑制上述电弧放电的发生。

另外，在专利文献2中提出了一种方法，其在氧化锌中添加铝和镓，并使它们的含量最优化，以最适当方式控制在烧成中生成的结晶相的种类和组成、特别是尖晶石结晶相的组成，由此，防止颗粒的发生，抑制上述电弧放电的发生。

在专利文献1～2中记载的各发明中，基于在氧化锌中添加铝、镓而达到氧化锌系烧结体的低电阻率化的关系，将该氧化锌系烧结体用于溅射靶而进行成膜后的膜，也会成为低电阻的透明导电膜。

但是，在利用于CIGS系太阳电池的透明导电膜中，存在要求有适度绝缘电阻的用途。例如，由于在CIGS系太阳电池的光吸收层(发电层)与透明电极(低电阻的透明导电膜)之间设置的缓冲层，被要求由高电阻的透明导电膜组成，因此，不优选使用专利文献1～2中记载的达到低电阻率化的氧化锌系烧结体。