透明導電膜の各種使用条件下での適合化と高性能化に関する研究

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研究の目的は透明導電膜の各種応用に対する適合性を追求することによって、高性能透明導電膜を実現することであり、現在実用可能な透明導電膜材料であるITO、SnO_2系及びZnO系の3種の金属酸化物は、それぞれ化学的特性がかなり異なり、それぞれの化学的特性の特長を生かした適合化の可能性のあることが明らかになった。また、透明導電膜が各種使用条件下に置かれた場合、(1)透明導電膜の特性変化(劣化)、(2)作製したデバイスの特性変化(劣化)が認められるが、それは(a)膜の構成原子や不純物原子の相互拡散、(b)膜表面の化学状態の変化のいずれか、もしくは両者が直接の原因で引き起こされることが明らかにできた。しかし、(a)および(b)の原因は適用されたデバイスによっては、(1)及び(2)を引き起こすことのない場合もあり、極めて複雑であり、最終的にはデバイスに実装して経時安定性を含め、その適合性を評価した。さらに最適化の基本である透明導電膜の特性の理論的限界について明らかにした。一方、透明導電膜の多くの応用においてパタ-ン加工を必要とするが、従来のウエット法に代わる新しいドライエッチング技術の導入が期待されている。しかし、ドライプロセスに対する透明導電膜の適合性については、これまで殆ど明らかにされていない。本研究ではこの点に注目して、透明導電膜の新しいパタ-ンニング法として、電子サイクロトロン共鳴(ECR)水素プラズマを用いたドライエッチング技術を提案し、上記3種類の透明導電膜に対する有効性を明らかにすると共に、プロセス内でのアッシング等で要求される酸素プラズマ耐性を調べた。また、耐性を高めるための成膜法としてプラズマ制御磁界印加形直流マグネトロンスパッタンリグ法によるZnO系透明導電膜の作成を行い、その改善に成功した。