ITO導(dǎo)電膜工藝全解

在19世紀(jì)末，ITO薄膜的研究工作開(kāi)始真正地發(fā)展了起來(lái)，當(dāng)時(shí)是在光電導(dǎo)的材料上獲得很薄的金屬薄膜。而關(guān)于透明導(dǎo)電材料的研究進(jìn)入一個(gè)新的時(shí)期，則是在**次世界大戰(zhàn)期間，主要應(yīng)用于飛機(jī)的除冰窗戶(hù)玻璃。

而在1950年，**種透明半導(dǎo)體氧化物 In2O3 **被制成，特別是在 In2O3 里摻入錫以后，使這種材料在透明導(dǎo)電薄膜方面得到了普遍的應(yīng)用，并具有廣闊的應(yīng)用前景。

目前制備ITO薄膜的方法有很多種，如低電壓濺射、直流磁控濺射和HDAP法。

低電壓濺射

低電壓濺射制備ITO薄膜由于ITO薄膜本身含有氧元素，磁控濺射制備ITO薄膜的過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生大量的氧負(fù)離子，氧負(fù)離子在電場(chǎng)的作用下，以一定的粒子能量會(huì)轟擊到所沉積的ITO薄膜表面，使ITO薄膜的結(jié)晶結(jié)構(gòu)和晶體狀態(tài)造成結(jié)構(gòu)缺陷。

濺射的電壓越大，氧負(fù)離子轟擊膜層表面的能量也越大，那么造成這種結(jié)構(gòu)缺陷的幾率就越大，產(chǎn)生晶體結(jié)構(gòu)缺陷也越嚴(yán)重，從而導(dǎo)致了ITO薄膜的電阻率上升。

一般情況下，磁控濺射沉積ITO薄膜時(shí)的濺射電壓在-400V左右，如果使用一定的工藝方法將濺射電壓降到-200V以下，那么所沉積的ITO薄膜電阻率將降低50%以上，這樣不僅提高了ITO薄膜的產(chǎn)品質(zhì)量，同時(shí)也降低了產(chǎn)品的生產(chǎn)成本。

直流磁控濺射

兩種在直流磁控濺射制備ITO薄膜時(shí)，降低薄膜濺射電壓的有效途徑磁場(chǎng)強(qiáng)度對(duì)濺射電壓的影響當(dāng)磁場(chǎng)強(qiáng)度為300G時(shí)，濺射電壓約為-350v；但當(dāng)磁場(chǎng)強(qiáng)度升高到1000G時(shí)，濺射電壓下降至-250v左右。

一般情況下，磁場(chǎng)強(qiáng)度越高、濺射電壓越低，但磁場(chǎng)強(qiáng)度為1000G以上時(shí)，磁場(chǎng)強(qiáng)度對(duì)濺射電壓的影響就不明顯了。因此為了降低ITO薄膜的濺射電壓，可以通過(guò)合理的增強(qiáng)濺射陰極的磁場(chǎng)強(qiáng)度來(lái)實(shí)現(xiàn)。

RF+DC電源使用對(duì)濺射電壓的影響

為了有效地降低磁控濺射的電壓，以達(dá)到降低ITO薄膜電阻率的目的，可以采用一套特殊的濺射陰極結(jié)構(gòu)和濺射直流電源，同時(shí)將一套3KW的射頻電源合理地匹配疊裝在一套6KW的直流電源上，在不同的直流濺射功率和射頻功率下進(jìn)行降低ITO薄膜濺射電壓的工藝研究。

當(dāng)磁場(chǎng)強(qiáng)度為1000G，直流電源的功率為1200W時(shí)，通過(guò)改變射頻電源的功率，經(jīng)大量的工藝實(shí)驗(yàn)得出：“當(dāng)射頻功率為600W時(shí)，ITO靶的濺射電壓可以降到-110V”的結(jié)論。因此，RF+DC新型電源的應(yīng)用和特殊濺射陰極結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)也能有效的降低ITO薄膜的濺射電壓，從而達(dá)到降低薄膜電阻率的目的。

HDAP法

降低ITO薄膜電阻率的新沉積方法——HDAP法，是利用高密度的電弧等離子體（HDAP）放電轟擊ITO靶材，使ITO材料蒸發(fā)，沉積到基體材料上形成ITO薄膜。由于高能量電弧離子的作用導(dǎo)致ITO粒子中的In、Sn達(dá)到完全離化，從而增強(qiáng)沉積時(shí)的反應(yīng)活性，達(dá)到減少晶體結(jié)構(gòu)缺陷，降低電阻率的目的。

利用同樣成分的ITO材料，其它工藝條件保持一樣，并在同樣的基片溫度下，分別進(jìn)行“DC磁控濺射”、“DC+RF磁控濺射”、“HDAP法制備ITO薄膜”的實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，利用HDAP法能獲得電阻率較低的ITO薄膜，尤其是在基片溫度不能太高的材料上制備ITO薄膜時(shí)，使用HDAP法制備ITO薄膜可以得到較理想的ITO薄膜。基片溫度到350℃左右時(shí)，這三種沉積方法對(duì)ITO薄膜電阻率的影響較小。