JPS5843899B2 - 透明電導膜の形成方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は透明導電膜の形成方法に関するものである。

近年、半導体工学の進歩にともなって、少なくとも一層
の半導体層を有する薄膜デバイスが開発され１次いで工
業化されていて、その汎用性は極めて大きいものである
。

たとえば薄膜デバイスは近年著しい進歩をとげた液晶や
プラズマ等のディスプレイ装置に用いられている。

そして、薄膜デバイスにおける薄膜形成方法としては真
空蒸着法やスパッタリング法あるいは現在研究段階で次
第に重要視されつつあるイオンブレーティング法等があ
げられる。

そして、透明導電膜の形成技術は、この薄膜応用の代表
例として知られているが、所望する抵抗値の薄膜を再現
性よく得ることができないという製法上の問題点がある
。

たとえば、Ｉｎ２０３Ｓｎ０２のある混合比のベレット
から公知の電子ビーム蒸着法（真空蒸着法の一つ）によ
って、 ７３Ｄ熱状態のガラス基板上に低抵抗の薄膜を
再現性よく得ることは次にあげる理由から極めて困難で
あった。

すなわち、ペレット内のベース物質であるＩ ｎ ２０
３と原子価側脚のためのドーピング物質であるＳ ｎ
０２との混合が均一に分散しにくい点や。

熱解離および蒸気圧の差等の諸原因が再現性を阻害して
いる理由としてあげられる。

このことは他の方法すなわち、スパッタリング法や二元
蒸着法についても同様である。

換言すれば公知の手段はいずれも再現性が劣るものであ
る。

本発明はか＼る事情に鑑みて、ＩＯＫΩ／Ｓｇ以下の高
抵抗の透明電導膜層を形成し、この透明電導膜層を通Ｉ
ｎ熱した状態でこの透明電導膜層にイオンを注入するこ
とにより、イオン注入時に発生する欠陥量すなわち格子
欠陥の発生を抑制しつつ低抵抗化を促進し、再現性がよ
くしかも抵抗値の制（財）性の良好な透明電導膜の形成
方法を提供しようとするものである。

以下１本発明の実施例を図面にしたがって説明すると、
まず第１図に示すガラス基板１上に透明電導膜層たとえ
ばＩ ｎ２０３層２を形成する。

このＩ ｎ ２０ ｓ層２の形成は公知の手段すなわち
スパッタリング法もしくは電子ビーム蒸着法等によって
行なわれるものである。

そして前記Ｉｎ２Ｏ３層２は公知の技術によって膜厚を
２００ＯＡに０表面抵抗を比較的高抵抗であるＩＫΩ／
Ｓ９〜ＩＯＫΩ／ＳｇたとえばＩＫΩ／Ｓｇに制御する
。

かＸるオーダーの抵抗値の制御性は表面抵抗が比較的高
抵抗であるので極めて良好である。

次に、Ｉｎ２Ｏ３層２の主面両端にＡｕ、Ｔａ、 ＡＩ
等の金属電極層３を公知手段によって形成し、該電極層
３を７７［ｌ熱醒源４に接続する。

そして、電極層３の層間距離をＡ １ｃｍＪ 、ガラス
基板１の幅を５ＡＪｍｌとした場合、Ｉｎ２Ｏ３層２の
両端に交流もしくは直流ｚｏｏｖの電圧を印加してＩ
ｎ ２０３層２を直接通電加熱する。

Ｉｎ２Ｏ３層２が温度平衡に達するのはイオンを照射す
るためのガラス基板１の保持構成や該基板１の厚み等ｌ
こよって多少異なるが、熱絶縁の設計から考慮して５〜
ＩＯ分間で温度平衡に達するものである。

この実施例では５分後に２００°Ｃに達した。

Ｉｎ２Ｏ３層２を上記の高温に保持した状態で、すなわ
ちアニーリングした状態下においてイオンビーム５を該
Ｉｎ２Ｏ３層２に照射する。

このイオンビーム５としてはＳｎイオンが用いられ、１
０−５〜ＩＯ−６ｍ７ＭＨｇの真空中で行なわれる。

このＳｎイオンの照射は、金属を蒸気化してプラズマを
形成し、このプラズマからＳｎＭオンを引き出す手段で
もよく、また５ｎＣ１４の高周波プラスマイオン源を用
いる手段でもよい。

さらにイオン注入のための卯速系０分析系、減速系およ
び走査系等は公知手段によるものである。

このようにして、Ｉｎ２Ｏ３層２にＳｎ＋イオンを１０
１５〜１０１６１ｏｎ／ｃｎ！Ｌ注入することによって
Ｉ ｎ ２０３をベースにし且つ１０〜］ＯＯΩ／Ｓｇ
の低抵抗の表面抵抗値を有する透明電導膜を再現性よく
形成することができた。

ここで、Ｓｎ＋イオンのエネルギは５ＫｅＶ程度で充分
であるが、該エネルギは注入層すなわちＩ ｎ ２０３
層２の膜厚と、注入層内に必要な分布とで決定するもの
である。

なお、定電圧電源を用いて加熱を行なうと、イオンの注
入に追従して抵抗値が下がり１発熱量が変化するので、
注入層に定温制御を施すためにスロープ制卸が行なわれ
る。

そして、このスロープ制御のために注入層の温度をフィ
ードバックさせて制御信号を得る方法が施されるが、必
ずしも、この方法による必要はない。

また上記の様な定温制御を行なわずに一定電圧を印加し
て、イオン注入によるＩｎ２Ｏ３層２の抵抗値の低下に
ともなうＩｎ２Ｏ３層２の昇温状態下において、形成し
てもよく、この場合においても再現性の良好な透明電導
膜を得ることができるものである。

上記の実施例において、所望する抵抗値の制（財）性が
極めて良好な透明電導膜を得ることができた。

このことはイオン注入の制御性に起因するものである。

すなわち注入イオンは荷晟粒子であり、その電気量によ
って高精度に測定側（財）することができるからである
。

しかも、注入層を高温状態に保って注入するので後工程
としての熱処理を省略することも可能である。

第２図は他の実施例を示すものである。

すなわち厚さ２皿のガラス基板６上にＩ ＯＯＡのＡｕ
電極層７を形成し、該電極層７上に４００ＯＡ のＺ
ｎ３層８を形成した後に、このＺｎ３層８上に透明電導
膜層であるＩｎ２Ｏ３層９を形成して、該Ｉｎ２Ｏ３層
９の主面両端にＡｕ、 Ｔａ、 Ａ、Ｉ等の金属電極層
１０を形成し、さらに該電極層１０を７ＪＤ熱電源１１
に接続する。

而して、Ｉｎ２Ｏ３層９を上述の如く高温加熱した状態
の下において、Ｍｎイオン１２をエネルギ１０〜２０Ｋ
ｅｖ、注入量１０１４〜Ｉ ０１６ｉｏｎ／ｉで注入す
ることによって、ＺｎＳの発光中心を作ることができる
と同時にＩｎ２Ｏ３の透明度および電気伝導度を向上さ
せることができ、実用上極めて優れた効果を有するもの
である。

なお、上記の各実施例の他に物質層と基板との組合せや
パターン注入等の組合せにより各種用途に適応した薄膜
を形成することができ、その汎用性は極めて大きい。

また、イオン注入によって半導体層の抵抗値を高める組
合せも可能である。

さらに、基板としてはＳｉ、Ｇｅ等の半導体およびＧａ
ＡＳ、ＧａＰ＠；の金属間化合物半導体や高分子成形物
あるいはフィルム等のいずれについても適用でき、同様
の効果を得ることができるものである。

本発明は以上詳述したように再現性がよく、かつ抵抗値
の制御性すなわち透明電導膜層中のドーパント不純物の
濃度の制（財）性がよい透明導電膜の形成方法を提供で
き、さらにまた、その良い制御□□性の保持に高度の技
術が不要であって、工場で容易に使える透明導電膜の形
成方法を提供することができた。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の詳細な説明するための薄
膜デバイスの断同図である。 １．６は基板、２，９は半導体、５．１２はイオン。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ １０に０７８ｇ以下の高抵抗の透明電導膜層を形成
   し、この透明電導膜層を通電り１熱した状態でこの透明
   電導膜層にイオンを注入し、前記透明電導膜層の低抵抗
   化を促進する透明電導膜の形成方法。