透明导电氧化物制造技术

提出了一种由金属靶沉积透明导电膜的方法。根据本发明专利技术实施方案形成透明导电氧化物膜的方法包括：用衬底偏压，由脉冲ＤＣ反应离子工艺沉积透明导电氧化物膜，并且控制至少一个工艺参数以影响导电氧化物膜的至少一种特性。得到的透明氧化物膜，其在某些实施方案中可以是铟－锡氧化物膜，可以根据工艺参数的改变而显示各种各样的材料性质。例如，改变工艺参数可以导致膜具有各种各样抵抗性质和膜的表面光滑度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请本专利技术申请要求R.Ernest Demaray和Mukundan Narasimhan于2003年5月23日提交的美国临时申请60/473,379，“Transparent ConductiveOxides from a Metallic Target”的优先权，该申请通过引用以其全文形式结合在此。
技术介绍
1、专利
本专利技术涉及氧化物在衬底上的沉积，具体而言，透明导电氧化物的沉积。2、相关技术讨论透明导电氧化物具有各种各样的应用，包括在太阳能电池、有机发光二极管(OLED)、电场装置、现行装置(即，触摸屏)、能效窗(energy efficientwindows)、导电抗反射装置、电磁干扰屏蔽、加热器、透明电极，阴极射线管(CRT)显示器用涂料的应用，仅举几个例子。另一重要的应用是用于触敏MEMS装置，如在例如指纹传感器等中使用的那些装置。在许多情况下，导电膜的电性能很重要。特别是，对于OLED应用，用目前的技术沉积的膜通常粗糙，导致应力梯级和场集中的问题，这可以引起泄漏。此外，在得到膜中的粗糙可以在最相邻的膜中诱导寿命相关的缺陷，这可以缩短装置寿命。此外，可以降低来自OLED出射光的亮度。已经由陶瓷靶通过RF磁控管溅射来沉积透明导电氧化物。但是，得到膜的表面性质通常包括瘤状体或粗糙，这在得到的膜中可以引起电弧、缺陷、表面粗糙度和其它的有害缺陷。此外，制造陶瓷靶倾向于比制造金属靶更昂贵。在用金属靶沉积透明导电氧化物例如铟锡氧化物(ITO)的在先尝试出现了大量的问题，包括小的工艺窗口、工艺控制性的问题、消失的阳极效应和在膜上的粒子沉积。已经放弃了这种尝试。用陶瓷靶沉积也是困难的，包括粒子、瘤状物形成和沉积过程中搭桥的问题。在这两种情况下，膜光滑度成为主要的困难。此外，难以控制膜参数，如电阻率和透明度。因此，需要节省成本的透明导电氧化物更光滑层的沉积，其中对层性质如电阻率和透明度进行更大程度的控制。专利技术概述根据本专利技术，提出一种由金属靶沉积透明导电膜的方法。根据本专利技术实施方案的一种形成透明导电氧化物膜的方法包括用衬底偏压，由脉冲DC反应离子工艺沉积透明导电氧化物膜，并且控制至少一个工艺参数以提供导电氧化物膜的至少一种特性在一个特定值下。于是，根据本专利技术一些实施方案的一种在衬底上沉积透明导电氧化物膜的方法包括将衬底放置于反应室中，将功率调节至与至反应室中的靶耦联的脉冲DC电源，调节与衬底耦联的RF偏压功率，调节进入反应室中的气流，和在靶处提供磁场，以在脉冲-dc偏压反应离子沉积工艺中引导透明导电氧化物膜在衬底上的沉积，其中所述的透明导电氧化物膜显示至少一种特定的性质。得到的透明氧化物膜，其可以是根据本专利技术一些实施方案沉积的，可以是铟锡氧化物(ITO)膜。ITO膜可以根据工艺参数的改变而显示各种各样的材料性质。例如，根据本专利技术一些实施方案改变工艺参数可以导致膜的各种各样抵抗性质和表面光滑度。下面参考如下附图对本专利技术的这些以及其它实施方案进行进一步讨论。附图简述附图说明图1A和图1B图示了根据本专利技术可以在沉积方法中利用的脉冲DC偏压反应离子沉积装置。图2所示为可以在图1A和1B所图示的反应器中利用的靶的一个实例。图3A所示为根据本专利技术一些实施方案的一种铟锡氧化物(ITO)工艺的原子力显微术(AFM)图像。图3B所示为使用根据本专利技术一些实施方案的工艺沉积的另一种ITO工艺的原子力显微术(AFM)图像。图4所示为根据本专利技术一些实施方案的ITO层在真空中250℃退火前后的体积电阻率作为用于两种不同的靶功率的氧流量函数的变化。图5所示为根据本专利技术一些实施方案的ITO层在真空中250℃退火前后的薄膜积电阻作为用于两种不同的靶功率的氧流量函数的变化。图6所示为作为氧流量函数的靶电流和电压(最小和最大)。图7所示为作为氧流量函数的根据本专利技术实施方案的ITO层的厚度改变。图8图示了用于金属靶的氧流量和氧分压之间的关系。图9A-9D图示了根据本专利技术用陶瓷靶沉积的透明导电氧化物的光滑度。附图中，具有相同名称的元件具有相同或类似的功能。专利技术详述采用脉冲DC偏压反应离子沉积的材料沉积方法描述于张红梅等2002年3月16日提交的美国专利申请序列号10/101863中，标题为“Biased PulseDC Reactive Sputtering of Oxide Films”。靶的制备方法描述于VassilikiMilonopoulou等2002年3月16日提交的美国专利申请序列号10/101,341中，标题为“Rare-Earth Pre-Alloyed PVD Targets for Dielectric PlanarApplications”。美国专利申请序列号10/101863和美国专利申请序列号10/101,341各自转让给和本专利技术公开相同的受让人，并且分别以全文形式结合在此。氧化物材料的沉积方法还描述于美国专利6,506,289中，该专利也通过引用以全文形式结合在此。透明氧化物膜是使用与具体描述于美国专利6,506,289和美国申请序列号10/101863中的方法相类似的方法沉积的。图1A显示了本专利技术用于溅射来自靶12的材料的反应器装置10的示意图。在一些实施方案中，装置10可以从，例如Applied Komatsu，Santa Clara，CA.的AKT-1600PVD(400×500mm衬底大小)体系或者从Applied Komatsu的AKT-4300PVD(600×720mm衬底大小)体系改造。例如，AKT-1600反应器含有通过真空运送室连接的三个沉积室。可以改装这些Komatsu反应器，使得在材料膜沉积过程中将脉冲DC功率施加在靶上而RF功率施加在衬底上。装置10包括通过滤波器15电耦合到脉冲DC电源14的靶12。在一些实施方案中，靶12是提供将要沉积在衬底16上的材料的宽区域溅射源靶。衬底16平行于靶12并与其相对。当功率施加到靶12时，靶12起到阴极作用，并且等价地称作阴极。向靶12施加功率，产生等离子体53。衬底16通过绝缘体54电容性地耦合到电极17上。电极17可以耦合到RF电源18。磁铁20在靶12上方扫描。对于脉冲反应dc磁控管溅射，如用装置10进行的，由电源14施加在靶12上的功率极性在负电势和正电势之间振荡。在正相期间，靶12表面上的绝缘层被放电而防止形成电弧。为了获得不产生电弧的沉积，脉冲频率要超过临界频率，所述的临界频率可能取决于靶材料、阴极电流和反转时间。使用如装置10中所示的反应脉冲DC磁控管溅射可以制造高质量的氧化膜。脉冲DC电源14可以是任何脉冲DC电源，例如Advanced Energy，Inc.的AE Pinnacle plus 10K。使用这种DC电源，可以以在0和350KHz之间的频率提供最高为10kW的脉冲DC功率。反向电压可以是负靶电压的10％。利用其它电源将导致不同的功率特性、频率特性和反向电压百分比。可以在0和5μs之间调节该电源14实施方案的反转时间。滤波器15防止来自电源18的偏压功率耦合到脉冲DC电源14中。在一些实施方案中，电源18可以是2MHz RF电源，例如ENI，Colorado Springs，Co.制造的Nova-25电源。在一些实本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种形成透明导电氧化物膜的方法，该方法包括：　　　　用衬底偏压，由脉冲ＤＣ反应离子工艺沉积透明导电氧化物膜；和　　　　控制至少一个工艺参数以提供导电氧化物膜的至少一种在一个特定值下的特性。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：理查德欧内斯特德马雷，穆昆丹纳拉辛汉，
申请(专利权)人：希莫菲克斯公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]