[发明专利]氧化铟烧结体、氧化铟透明导电膜以及该透明导电膜的制造方法

说明书

本发明涉及一种氧化铟烧结体，其含有锆作为添加物，其特征在于，锆的原子浓度相对于铟的原子浓度与锆的原子浓度之和的比率为0.5～4％的范围，相对密度为99.3％以上，体电阻为0.5mΩ·cm以下。本发明的目的在于提供在可见光区域及红外区域具有高透射率、并且膜的电阻率低、结晶温度可以控制的氧化铟透明导电膜及其制造方法以及用于制作该透明导电膜的氧化铟烧结体。

本申请是申请日为2010年9月30日、申请号为201080032234.4的中国专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及在可见光区域和红外线区域具有高透射率，且膜的电阻率低，并且结晶温度可以控制的透明导电膜及其制造方法，以及用于制作该透明导电膜的氧化物烧结体。

背景技术

作为透明导电膜，添加有锡的氧化铟(以下称为ITO)由于具有低电阻率、高透射率的优良特性，因而作为FPD(平板显示器)等的电极材料广泛使用。

但是，ITO的载流子浓度高，在长波长区域的透射率差，因此对于近年来取得显著进展的太阳能电池用透明电极而言，不一定有效。这是因为：关于太阳能电池的光谱灵敏度，结晶硅型为直到约1200nm，CIGS(Cu-In-Ga-Se系)为直到约1300nm，因此要求直到这样的长波长区域都具有高透射率。

鉴于这样的状况，代替ITO，提出了在长波长区域也具有高透射率、并且作为低电阻率的材料的候选的添加有锆的氧化铟(以下称为IZrO)。IZrO的迁移率高并且载流子浓度低，因此在长波长区域也可以保持比较高的透射率，因此受到关注。

作为迄今与IZrO相关的报道，列举以下文献。

在专利文献1中，记载了添加有锆的氧化铟。但是，其目的仅仅在于提示其为可以代替ITO的低电阻率材料，只不过是将氧化铟中的添加物从锡换成了锆。

在实施例中，记载了所得膜的电阻率非常低，但是载流子迁移率却非常高达到10²¹cm^-3等级，因此与ITO同样在长波长区域的透射率非常低，因此一定是很差的。

关于锆浓度，仅仅记载了一种结果，未提及适当的锆浓度。另外，关于成膜时的衬底温度，仅仅在250℃及室温成膜后实施了220℃的退火，因此完全没有记载膜的结晶性，也完全没有利用结晶性控制蚀刻速度或者控制结晶温度的技术思想。另外，关于溅射时使用的靶，记载了“高密度”，但是对于具体的值完全没有记载。另外，关于体电阻也没有任何记载。关于对膜的电特性有显著影响的溅射时的气体，仅仅记载了“在氩气中添加有微量氧气的混合气体”。

在专利文献2和3中，记载了添加有锆的氧化铟。但是，室温成膜时的非晶膜的电阻率高，另一方面，对于200℃成膜时膜的电阻率没有记载。另外，也完全没有认识到通过添加物的种类或浓度控制膜的结晶温度的思想。另外，作为溅射靶的氧化物烧结体的密度较高，但是最高的密度也不过是相对密度98.7％，而为了控制长时间溅射后产生的结瘤，需要更高密度的靶。

在专利文献4中，作为在长波长区域具有高透射率的透明导电膜，记载了以氧化铟为主成分的添加有锆的膜的电子迁移率和比电阻优良。但是，实施例中衬底温度为650℃或者虽然低也仍然高达450℃的高温，但是实际应用方面，至少不为300℃以下时实际应用存在很大的限制。这是因为：衬底材质方面的限制或者需要适当地保持太阳能电池的p-n结的电子浓度分布。

关于添加有锆的氧化铟的靶，完全没有记载包括烧结体密度、体电阻等在内的所有特性。关于这一点，从在实施例中进行RF溅射而非DC溅射可以推测出来，估计作为靶使用的烧结体的体电阻高。

在非专利文献1和2中，记载了添加有锆的氧化铟。但是，其内容与专利文献4同样，衬底温度非常高，并且未记载作为靶使用的烧结体的密度，与专利文献4同样地进行了RF溅射。