[发明专利]一种氧化物薄膜的溅射方法

说明书

技术领域

本发明涉及氧化物薄膜技术领域，特别涉及一种氧化物薄膜的溅射方法。

背景技术

目前，金属氧化薄膜由于其在薄膜晶体管中的潜在应用，得到了人们的青睐。随着信息产业的快速发展，薄膜制备工艺也变得越来越重要，人们对制备更高质量薄膜的追求也越来越迫切。

 PVD溅射镀膜方法以其重复性好、效率高、可大规模量产等优点得到了广泛应用。以PVD溅射法沉积氧化物薄膜时，通常使用的溅射气体为Ar、O₂、N₂和H₂O。其中Ar气的主要作用是在电场的作用下电离产生Ar⁺离子，一方面轰击靶材，将靶材上的物质转移到衬底上进行薄膜沉积；另一方面维持等离子体的稳定。而O₂、N₂、H₂O气则主要与溅射产物发生化学反应，调节氧化物薄膜的特性。因而，参与溅射的气体种类和含量多少对所制备的薄膜特性至关重要。

在PVD溅射方法制备金属氧化半导体薄膜的过程中，金属氧化物半导体薄膜中通常会出现氧空位，即晶格中的氧脱离。氧空位数量对于金属氧化半导体薄膜的半导体性能有至关重要的影响。一般而言，金属氧化物半导体中载流子浓度与其氧空位数量成正相关，氧空位过多，则载流子浓度会过高，这样将导致金属氧化物半导体失去半导体特性，成为导体。同时，氧空位过多，会导致金属氧化物薄膜晶体管的器件稳定性劣化。所以控制金属氧化物半导体中氧空位的浓度，是制作高性能氧化物半导体薄膜的关键。

在溅射制备氧化物透明导电薄膜时，氧含量是控制薄膜透过率的关键因素，对薄膜的结构形态起决定性的影响。通常，氧含量的增加会改善薄膜的透过率，但是薄膜的电阻率会受一定的影响。二者之间存在竞争关系，对于具体的应用需要具体考虑。此外，氧含量对薄膜的热稳定性也有重大作用。

随着技术的不断发展，对薄膜的性能要求也越来越高。对于金属氧化物半导体薄膜需要控制氧空位的浓度，确保金属氧化物半导体薄膜的性能。对于透明导电薄膜，需要具有高透、低阻及稳定性好的特点。对于氧化物介质薄膜，目前采用的溅射方法制备氧化物介质膜，所制备的薄膜不够致密，耐压特性差等，因此需要改善工艺制备耐压性能优良的氧化物介质膜。

因此，针对现有技术不足，提供一种氧化物薄膜的溅射方法，能够制备性能优良的氧化物薄膜甚为必要。

发明内容

本发明的目的是提供一种氧化物薄膜的溅射方法，能够有效控制薄膜中不稳定的氧空位数量，提高器件的性能和稳定性。

本发明的上述目的通过如下技术手段实现。

一种氧化物薄膜的溅射方法，是将臭氧直接通入物理气相沉积设备的反应腔内作为溅射气体进行氧化物薄膜沉积。

优选的，通入反应腔内的臭氧的流量占溅射使用气体总流量的0.1%~50%。

优选的，通入反应腔内的臭氧的流量占溅射使用气体总流量的5%或者10%或者30%或者40%。

上述物理气相沉积设备为直流溅射、射频溅射、中频溅射、交流溅射或者脉冲直流溅射设备中的任意一种。

上述物理气相沉积设备为单靶直接溅射方式或者为多靶共溅射方式。

上述臭氧是通过臭氧发生器以电晕放电法、紫外照射法或者电解法中的任意一种方式制备而成。

优选的，上述氧化物薄膜为金属氧化物半导体薄膜，所述金属氧化物半导体薄膜具体为氧化铟锌镓、氧化铟锌、氧化铟锌铪、氧化铟锌铝或者氧化铟锌锡薄膜中的任意一种。

优选的，上述氧化物薄膜为透明导电薄膜，所述透明导电薄膜具体为氧化铟锡、氧化铟锌、氧化锌铝或者氧化锌镓薄膜中的任意一种。

优选的，上述氧化物薄膜为介质膜，所述介质膜具体为氧化硅、氮氧化硅、碳氧化硅或者氧化铝薄膜中的任意一种。

进一步的，上述氧化物薄膜的衬底为硬质玻璃基板或者柔性塑料基板。

本发明的氧化物薄膜的溅射方法，是将臭氧直接通入物理气相沉积设备的反应腔内作为溅射气体进行氧化物薄膜沉积。由于加入臭氧作为反应气体，本发明的方法能够制备出具有低氧空位含量的氧化物半导体薄膜、高透低阻的氧化物透明导电薄膜以及工艺窗口大、耐压特性好的氧化物介质薄膜。

附图说明

图1是本发明方法所使用的物理气相沉积设备的示意图。

在图1中，包括：

1反应腔 、 2加热装置、  3基板 、 4溅射靶材 、 5进气口、  6出气口、

7 MFC流量控制器 、  8 臭氧发生器 、 9电源。

具体实施方式