层叠体、其制造方法和电子设备的制造方法_3

文档序号:9916687阅读:来源:国知局
30是表示以ZnO:-种金属(Mo) :A1203的比率为4.5:3:1.5成膜出金属化合物层 (在40nm~60nm之间以5nm的增幅)后、成膜出由AINd合金构成的金属层(100nm)作为金属层 的实施例66~70的层叠体的反射率的测定值的曲线图。
[0110] 图31 是表示将 Zn0:Cu=l:l与Al2〇3 的比率设定为(211〇:〇1):(厶12〇3) = 10:3.5而成 膜出金属化合物层(在35nm~65nm之间以15nm的增幅)后、成膜出Cu作为金属层的实施例71 ~73的层叠体的平均反射率以及最大反射率与最小反射率之差的曲线图。
[0111] 图32是表示将ZnO:Cu= 1:1与Al2〇3的比率设定为(Zn0:Cu): (Al2〇3) = 10:3·5而成 膜出金属化合物层(在35nm~65nm之间以15nm的增幅)后、成膜出Cu作为金属层的实施例71 ~73的层叠体的反射率的测定值的曲线图。
【具体实施方式】
[0112] 下面,对于本发明的一个实施方式所涉及的层叠体,使用附图详细地进行说明。
[0113] <层叠体1的构成>
[0114] 本实施方式的层叠体1被用作:装载于移动电话、便携信息终端、游戏机、售票机、 ATM设备、车载导航系统等各种电子设备的液晶显示器、等离子显示器等显示装置的触控面 板的带电极的基板。另外,除此以外,还能够用作显示元件、发光元件、光电转换元件等的主 要电极、辅助电极以及端子的连接电极。
[0115] 如图1所示,本实施方式的层叠体1是在透明基板10上依次形成金属化合物层30a、 金属层20、金属化合物层30b而成。
[0116] 但是,本实施方式的层叠体1根据所应用的用途也可以构成为不具备金属化合物 层30b。这种情况下,在透明的基板10上形成金属层20,在透明基板10与金属层20之间形成 作为金属化合物层的具有导电性的金属化合物层30a。
[0117] 另外,本实施方式的层叠体1也可以构成为不具备金属化合物层30a,在透明基板 10上直接形成金属层20,在金属层20之上形成金属化合物层30b。
[0118] 基板10为公知的透明基板,由透明的玻璃材料、透明的树脂等构成,也可以为透明 的树脂膜。
[0119] 金属层20具备一层或多层电阻率为1 .ΟμΩ · cm~ΙΟμΩ · cm的金属的层、或以电 阻率为1·〇μΩ ·〇ιι~ΙΟμΩ ·〇ιι的金属作为主要成分的合金的层。
[0120] 作为电阻率为1.ΟμΩ · cm~ΙΟμΩ · cm的金属,例如,可以使用银(Ag)、铜(Cu)、错 (A1)等金属单质。其原因在于,层叠体1被用作电极,因此,除了特别地指定高电阻值而使用 的情况以外,电阻值低、能够自由地进行图案形成的金属物质适合作为金属层20的材料。
[0121] 另外,金属层20可以由Ag、Cu、Al等金属的合金构成。
[0122] 另外,虽然导电性略差,但在与金属化合物层30a、30b的组合中,为了高效地降低 反射率,作为金属层20的材料,可以使用钼(Mo)、镍(Ni)或其合金等。
[0123] 但是,如果考虑导电性和蚀刻性,在用于金属层20的情况下,从导电性和蚀刻性的 方面出发,作为更有效的物质,可以列举Cu。
[0124] 金属层20调整为层整体的电阻率为10μΩ · cm以下。
[0125] 关于金属层20,可以将由Ag、Cu、Al等电阻率为1 .ΟμΩ · cm~10μΩ · cm的金属或 其合金构成的一层与异种金属层层叠,该异种金属层由与构成一层的金属不同种类的金属 构成。例如,可以由层叠了如下层的两层以上形成,所述层为:Ag、Cu、Al的金属或其合金构 成的一层;和包含与该一层不同种类的金属并由Mo、Mo合金、A1、A1合金中的任意者构成的 层。
[0126] 本实施方式的金属化合物层30a、30b由透明氧化物半导体物质、和具有与锌(Zn) 同等以上的氧化物生成自由能的金属的至少一种以上的混合物构成,为具有导电性的光吸 收层。
[0127] 透明氧化物半导体物质中,可以使用氧化铟(In2〇3)、氧化锌(ZnO)、氧化锡(Sn0 2)、 或分别以上述氧化物作为主要成分且包含Sn等添加物的透明氧化物半导体物质中的一种 或两种、或者具有与这些透明氧化物半导体物质同等的折射率(n)l.7~2.7的介电体、金属 氧化物、金属氮化物、金属氧氮化物、金属碳化物等。但是,由于金属化合物层30a、30b需要 导电性,因此优选使用透明氧化物半导体物质。
[0128] 具有与锌(Zn)同等以上的氧化物生成自由能的金属包含铜(Cu)、镍(Ni)、钼(Mo)、 钴(Co)、铅(Pb)等,可以选择在将横轴设为温度、将纵轴设为氧化物的标准生成自由能的一 般的氧化物的埃林汉姆(E11 ingham)图中与Cu同等或者位于Cu的上侧的金属。
[0129]将在金属化合物层30a、30b中混合的金属设定为具有与锌(Zn)同等以上的氧化物 生成自由能的金属的原因在于,如果使用氧化物生成自由能比Zn低的金属,在混合于透明 氧化物半导体物质而形成薄膜时,与氧反应过度,仅作为透明氧化物半导体物质的单纯添 加物发挥作用,难以得到作为目标的吸收大的具有适当的光学常数的薄膜。
[0130]另外,在金属化合物层30a、30b中混合具有与锌(Zn)同等以上的氧化物生成自由 能的金属是基于下述原因。
[0131] 即,金属层20是主要的确保导电性的层,金属化合物层30a、30b是降低该金属层20 的高反射率所引起的光泽而导致的晃眼的层。因此,对于金属化合物层30a、30b而言,需要 适当地吸收金属反射。仅利用透明氧化物半导体物质、介电体、各种金属化合物构成金属化 合物层30a、30b的情况下,这些物质吸收少,因此不能充分地得到反射率降低效果。这种情 况下,金属化合物层30a、30b单层是不充分的,因此,需要在金属层20与金属化合物层30a、 30b之间另外配置金属的半透过层、或者将半透过层和金属化合物层交替反复层叠。
[0132] 另外,对于仅由透明氧化物半导体物质、介电体、各种金属化合物构成的金属化合 物层30a、30b,仅利用成膜时的温度、压力、速率、等离子体或反应气体等控制,反射率降低、 可视区域的分光特性的平坦性、导电性、蚀刻性中的某种特性无法如期待那样,不能成为具 有充分的功能的层叠体的一层。
[0133] 因此,在本实施方式中,通过在金属化合物层30a、30b中混合具有与锌(Zn)同等以 上的氧化物生成自由能的金属,由此,在反射率降低、可视区域的分光特性的平坦性、导电 性、蚀刻性的所有方面能够得到充分的性能。因此,不需要金属的半透过层。
[0134]另外,对于本实施方式的金属化合物层30a、30b而言,可视区域(400~700nm)内的 折射率(η)为1.5~3.0、消光系数(k)为0.30~2.5、膜厚30~60nm时的吸收(α)为20~60% 的范围。
[0135] 为了在降低反射率的同时,使得目视呈黑化,需要使可视区域内的光谱反射系数 的变化变小、即需要使在将纵轴设为光谱反射系数、将横轴设为波长的可视区域的范围内 的曲线图的形状尽可能地成为平坦的形状、并且需要降低可视区域整体的反射率。
[0136] 在金属化合物层30a、30b中,透明氧化物半导体物质和具有与锌(Zn)同等以上的 氧化物生成自由能的金属的体积比设定为:透明氧化物半导体物质:具有与锌(Zn)同等以 上的氧化物生成自由能的金属= 8:2~5:5的范围。由此,可以使金属化合物层30a、30b的导 电性、光学常数和蚀刻性的所有方面为适合的范围。
[0137] 另外,通过混合使用两种透明氧化物半导体物质、或混合使用两种具有与锌(Zn) 同等以上的氧化物生成自由能的金属,从而物质的组合变得丰富,因此能够将反射率、蚀刻 性、导电性微细地控制。
[0138] 此外,对于金属化合物层30a、30b而言,在成膜时通过导入氧气(〇2)、氮气(N2)、二 氧化碳(C02)中任意一种以上的反应气体,可以制成导电性、蚀刻性良好的膜。
[0139] 另外,通过选择光学常数与膜厚的组合,而能够使层叠体1的针对从金属化合物层 30a、30b侧入射的光的反射率达到可视区域平均为1.0%以上15%以下、使最大反射率与最 小反射率之差为10%以下,能够形成目视呈暗色的层叠体1。
[0140] <层叠体1的制造方法>
[0141]本实施方式的层叠体1通过进行下述工序来制造:金属层形成工序,在透明的基板 10上成膜出至少一层电阻率为Ι.ΟμΩ · cm~ΙΟμΩ · cm的金属的层或以该金属作为主要成 分的合金的层,形成电阻率为1〇μΩ · cm以下的金属层20;和金属化合物层形成工序,在该 金属层形成工序之前、之后中的至少一种情况下,成膜透明氧化物半导体物质、和至少一种 以上的具有与锌(Zn)同等以上的氧化物生成自由能的金属的混合物,形成作为具有导电性 的光吸收层的金属化合物层30a、30b。
[0142] 下面,对本实施方式的层叠体1的制造方法进行说明。
[0143] 首先,进行金属化合物层形成工序,即,成膜出由透明氧化物半导体物质和具有与 锌(Zn)同等以上的氧化物生成自由能的金属的混合物构成、作为具有导电性的光吸收层的 金属化合物层30a。
[0144] 在该工序中,将粘接有透明氧化物半导体物质的靶、和粘接有具有与锌(Zn)同等 以上的氧化物生成自由能的金属的靶、和透明的基板10安放在溅射装置中,以透明氧化物 半导体物质和具有与锌(Zn)同等以上的氧化物生成自由能的金属在膜中的体积比为8:2~ 5:5的范围内的方式,调整粘接有透明氧化物半导体物质的靶和粘接有具有与锌(Zn)同等 以上的氧化物生成自由能的金属的靶的输入电力(原文:投入電力),通过溅射,双源成膜出 金属化合物层30a。
[0145] 需要说明的是,此时,可以使用预先将透明氧化物半导体物质和具有与锌(Zn)同 等以上的氧化物生成自由能的金属以8:2~5:5的体积比率混合而成的单个靶进行溅射,也 可以使用透明氧化物半导体物质和具有与锌(Zn)同等以上的氧化物生成自由能的金属以 8:2~5:5的体积比率混合而成的靶、和其它的透明氧化物半导体物质和/或具有与锌(Zn) 同等以上的氧化物生成自由能的金属的靶,进行双源成膜。
[0146]接着,进行金属层形成工序,即,成膜出至少一层电阻率为Ι.ΟμΩ · cm~ΙΟμΩ · cm的金属的层或以该金属作为主要成分的合金的层,形成电阻率为ΙΟμΩ · cm以下的金属 层。
[0147] 在该工序中,将电阻率为Ι.ΟμΩ · cm~1〇μΩ · cm的金属或以该金属作为主要成 分的合金以达到膜厚为120nm左右的方式通过公知的方法进行溅射而成膜。另外,也可以将 电阻率为Ι.ΟμΩ · cm~1〇μΩ · cm的金属或以该金属作为主要成分的合金通过公知方法进 行派射而成膜后,将电阻率为Ι.ΟμΩ · cm~ΙΟμΩ · cm的其它金属或以该其它金属作为主 要成分的合金通过公知方法进行溅射,由此制成由2层构成的金属层20。另外,也可以制成3 层以上的多层膜。
[0148] 接着,进行金属化合物层形成工序,即,成膜出由透明氧化物半导体物质和具有与 锌(Zn)同等以上的氧化物生成自由能的金属的混合物构成、作为具有导电性的光吸收层的 金属化合物层30b。
[0149] 该工序通过形成金属化合物层30a的金属化合物层形成工序的步骤进行。
[0150] 通过上述步骤,完成本实施方式的层叠体1的形成。
[0151]需要说明的是,在本实施方式中,依次进行了形成金属化合物层30a的金属化合物 层形成工序、金属层形成工序、形成金属化合物层30b的金属化合物层形成工序,但并非限 定于此,金属化合物层形成工序也可以仅进行其中的任一者。
[0152] 实施例
[0153] 下面,基于具体的实施例对本发明更详细地进行说明。但是,本发明并不限定于下 述实施例的方式。
[0154] (试验例1金属化合物中的透明氧化物半导体物质与金属的比率的研究)
[0155] 在本试验例中,在由玻璃基板构成的透明基板10上,使金属化合物层30a中的ZnO 与Cu的比率变为8:2、7:3、6:4、5:5四个阶段而成膜出由氧化锌(211〇)和铜((:11)构成的金属 化合物层30a和由Cu构成的金属层20,针对由此得到的实施例1~4的层叠体1,进行光学特 性的研究。
[0156] 首先,在由透明的玻璃基板构成的透明基板10上,将粘接有以ZnO作为主要成分的 市售的透明氧化物半导体物质ZnO的靶、和粘接有作为氧化物生成自由能高的金属的Cu的 靶安放在溅射装置中,以ZnO: Cu(体积比)为8:2 (实施例1)、7
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