一种沉积透明导电薄膜的方法技术

一种沉积透明导电薄膜的方法，把直流偏压器和射频电源或者中频电源并联连接到磁控溅射系统靶头上，利用直流偏压器调节溅射透明导电薄膜的靶材偏压，步骤如下：第一步，把衬底置于室温下不加热，或者把衬底加热，使衬底温度稳定在室温到700℃之间；第二步，向磁控溅射腔室通入氩气或者氩气和氧气的混合气体；第三步，打开射频电源或者中频电源；第四步，打开直流偏压器，使靶材偏压为‐10到‐300V，并开始溅射长膜。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种透明导电薄膜的沉积方法。
技术介绍
透明导电薄膜同时具备透明和导电的功能，在可见光范围内具有极好的透光性，具有低的导电性能，广泛应用于平板显示器、透明电磁屏蔽材料、荧光材料、气体传感器、紫外光探测器、发光二极管和太阳电池等领域应用。透明导电薄膜包括掺铝氧化锌(AZO)、掺镓氧化锌(GZO)、掺硼氧化锌(BZO)、掺铟氧化锌(IZO)、掺钛氧化锌(TZO)、掺锆氧化锌(ZZO)、摻铌氧化锌(NZO)、锡酸镉(CTO)、掺铌氧化钛(TiO2:Nb)、掺锡氧化铟(ITO)、掺钼氧化铟(IMO)等，都可以利用射频和中频磁控溅射沉积。射频磁控溅射和中频磁控溅射是极具潜力的制备透明导电薄膜的方法，该种方法操作简单、沉积的透明导电薄膜电阻率低，易于在生产线上推广。在射频和中频磁控溅射透明导电薄膜靶材的过程中，靶材的厚度随着溅射时间的增加而逐渐变薄，导致在固定靶基距、沉积气压和射频功率等所有溅射参数设置下所沉积的薄膜的光电特性发生变化。发生这种变化的主要原因是靶材变薄时衬底和透明导电薄膜靶材之间的电压减低，变化的电压使射频和中频溅射过程中等离子体相对透明导电薄膜靶材所具有的能量发生变化，从而影响到等离子体轰击靶材的力度以及离开靶材的粒子的能量，从而影响到衬底上沉积所得的透明导电薄膜的微观结构和光电性能。这种现象使实验和生产过程中射频和中频磁控溅射所沉积到的薄膜的质量的可重复性受到严重影响。同时，由于靶材偏压绝对值变小后靶材和衬底之间的电压差值变小，射频和中频磁控溅射中等离子体轰击靶材的力度减小，导致单位时间内靶材上被等离子体有效轰击而离开靶材的粒子数减小，衬底上透明导电薄膜的长膜速率降低。目前在射频和中频磁控溅射沉积透明导电薄膜的生产和实验中还没有见到控制靶材偏压，从而改善薄膜沉积过程中质量稳定性和提升薄膜沉积速率方面的报道。目前关于射频和中频磁控溅射沉积透明导电薄膜的研究主要集中在讨论磁控溅射的各种设置参对薄膜光电性质的影响上，研究者研究过磁控溅射中衬底温度[ZhiyunZhang,ChonggaoBao,WenjingYao,ShengqiangMa,LiliZhang,ShuzengHou.InfluenceofdepositiontemperatureonthecrystallinityofAl-dopedZnOthinfilmsatglasssubstratespreparedbyRFmagnetronsputteringmethod.SuperlatticesandMicrostructures49(2011)644–653]、射频功率[Y.M.Lu,W.S.Hwang,W.Y.Liu,J.S.Yang.EffectofRFpoweronopticalandelectricalpropertiesofZnOthinfilmbymagnetronsputtering.MaterialsChemistryandPhysics72(2001)269–272][BoenHoung,ChiShiungHsi,BingYiHou,ShenLiFu.Effectofprocessparametersonthegrowthandpropertiesofimpurity-dopedzincoxidetransparentconductingthinfilmsbyRFmagnetronsputtering.Vacuum83(2009)534–539]、中频功率[C.May,J.ITOcoatingbyreactivemagnetronsputtering-comparisonofpropertiesfromDCandMFprocessing.ThinSolidFilms351(1999)48-52]、沉积气压[BoenHoung,ChiShiungHsi,BingYiHou,ShenLiFu.Effectofprocessparametersonthegrowthandpropertiesofimpurity-dopedzincoxidetransparentconductingthinfilmsbyRFmagnetronsputtering.Vacuum83(2009)534–539]、氧气分压[TakashiTsuji,MitsujiHirohashi.InfluenceofoxygenpartialpressureontransparencyandconductivityofRFsputteredAl-dopedZnOthinfilms.AppliedSurfaceScience157200047–51][JungHyunLee,SangHoSohn,JiHyunMoon,MyungSubPark,andSangGulLee.CharacteristicsofITOThinFilmsforthePlasmaDisplayPanelPreparedbyaMFDualMagnetronSputteringintheOxygenAtmosphere.Mol.Cryst.Liq.Cryst.499(2009)178[500]–184[506]]、靶基距[FatmaZ.Tepehan,FerhadE.Ghodsi,NilgunOzer,GalipG.Tepehan.Opticalpropertiesofsol-geldip-coatedTa2O5filmsforelectrochromicapplications.SolarEnergyMaterials&SolarCells59(1999)265-275]和薄膜厚度[J.Mass,P.Bhattacharya,R.S.Katiyar.EffectofhighsubstratetemperatureonAl-dopedZnOthinfilmsgrownbypulsedlaserdeposition.MaterialsScienceandEngineeringB103(2003)9-15]等对薄膜的影响规律，没有涉及到靶材偏压的影响。申请人在实验中发现磁控溅射中，随着靶材变薄，靶材偏压绝对值也减小，固定衬底温度、靶基距、沉积气压等因素则所沉积的薄膜电学性质会发生变化，薄膜的沉积速率也相应减小，假如通过调节功率密度等溅射的参数从新调节薄膜的电学性质，则需要做大量的实验才能达到目的。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有射频和中频磁控溅射过程中靶材变薄时沉积所得到的薄膜的质量发生变化和薄膜沉积速率降低的缺点，提出一种制备薄膜的方法。本专利技术在射频和中频磁控溅射过程中通过直流偏压电源调节透明导电薄膜靶材的偏压，在确定各种沉积参数时，利用直流偏压设备提升靶材偏压，保证每次射频和中频溅射时靶材的偏压恒定，在不同靶材厚度下以及其它沉积参数恒定的情况下，保证溅射沉积出的薄膜光电特性很接近，从而改善射频和中频磁控溅射的可重复性；并在一定程度上加快沉积速率，降低生产成本。本专利技术采用的射频或者中频磁控溅射装置为常规的射频或中频磁控溅射装置，在射频或者中频功率的输出端，即靶头的输入端并联一个直流偏压器，在直流偏压器的输出端连接一个高频滤波器。常规射频磁控溅射电路由射频发生本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种沉积透明导电薄膜的方法，其特征在于：所述的沉积方法把直流偏压器和射频或者中频电源并联到磁控溅射装置的靶头上，利用直流偏压器调节溅射透明导电薄膜的靶材偏压，步骤如下：第一步，把衬底置于室温下，或者加热衬底，使衬底温度稳定在室温到700℃之间；第二步，向磁控溅射腔室通入氩气或者氩气和氧气混合气体；第三步，打开射频电源或者中频电源进行预溅射；第四步，溅射结束前同时打开直流偏压器，使靶材偏压为‑10到‑300V，并开始溅射长膜。

【技术特征摘要】
1.一种沉积透明导电薄膜的方法，其特征在于：所述的沉积方法把直流偏压器和射频或者中频电源并联到磁控溅射装置的靶头上，利用直流偏压器调节溅射透明导电薄膜的靶材偏压，步骤如下：第一步，把衬底置于室温下，或者加热衬底，使衬底温度稳定在室温到700℃之间；第二步，向磁控溅射腔室通入氩气或者氩气和氧气混合气体；第三步，打开射频电源或者中频电源进行预溅射；第四步，溅射结束前同时打开直流偏压器，使靶材...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜忠明，刘向鑫，
申请(专利权)人：中国科学院电工研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11