[发明专利]一种金属氧化物透明导电薄膜的制备方法及其产品和用途

说明书

本发明涉及一种金属氧化物透明导电薄膜的制备方法及其产品和用途，所述制备方法包括如下步骤：(1)向反应腔中通入第一金属前驱体，清洗，通入O₂化学吸附，通入惰性气体辅助等离子体起辉，原位氧化，清洗；再通入还原气，等离子体起辉，部分还原，清洗；(2)重复(1)N₁次得第一金属氧化物膜；(3)通入第二金属前驱体，清洗，通入O₂化学吸附，通入惰性气体辅助等离子体起辉，原位氧化，清洗；再通入还原气，等离子体起辉，部分还原，清洗；(4)重复(3)N₂次得第二金属氧化物膜；(5)重复(1)～(4)M次，其中，N₁:N₂＝(14～21):(1～4)，M＝10～40。实现了低温下制备低电阻率的金属氧化物导电膜。

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种金属氧化物透明导电薄膜的制备方法及其产品和用途。

背景技术

氧化物透明导电膜是重要的光电子信息材料，在可见光区具有很高的透过性，在红外区又具有很高的反射率。薄膜的制备工艺及后处理方式对透明导电膜的结构、光学特性和电学特性有较大影响，此外，不同的掺杂元素对薄膜的物理和电学特性影响重大，通过控制薄膜的掺杂等级可以有效地改善薄膜特性，氧化物透明导电膜的这些特殊光电特性使其在太阳电池、平板显示等众多领域得到广泛应用。目前制备氧化物透明导电薄膜方法众多，主要包括：磁控溅射、脉冲激光沉积、化学气相沉积、喷涂热解和溶胶-凝胶法。但是这些制备方法在制备相同电阻率的导电薄膜时金属氧化物的比例存在较大差异，无法得到质量稳定的高性能导电薄膜。

原子层沉积(ALD)技术作为一种制备透明导电膜的潜在沉积方法，相比传统的沉积方法有较明显的优势，包括：大面积沉积，通过循环次数精确控制薄膜厚度，且具有良好的均匀性及重现性。这一新型沉积方法能够很好地满足新技术研发需求，近年来引起了广泛关注。另外，针对柔性平板显示器件逐渐成为未来显示发展的主流技术之一，柔性衬底无法承受长时间高温环境。因此，通过原子层沉积技术低温制备高性能透明导电膜是一种具有挑战性的技术。

CN101535524B公开了一种进行等离子体增强原子层沉积的方法和系统，解决了半导体加工在线宽越来越小而保形性、粘附性和纯度成为影响所得半导体器件的越来越重要的因素条件下而产生的各种问题，减少后续沉积的材料层界面间的污染问题，在同一系统中提供一种与原子层沉积和等离子体增强还原相容的配置。但其没有解决低温高效制备金属氧化物透明导电薄膜。

CN100590819C公开了一种等离子体增强原子层沉积方法和包含由此形成的膜的半导体器件，先将第一处理材料引入工艺室内之后，将第二处理材料引入工艺室，利用电磁功率耦合以生成促进第一和第二处理材料之间的还原反应的等离子体，待第一处理材料和第二处理材料之间的还原反应将所述膜以固态沉积在衬底上完成后，将第三材料，即反应性气体引入工艺室内与污染物反应，一定程度上解决了沉积速率较慢以及影响沉积的膜的质量的污染问题，但是没有实现低温高效制备金属氧化物透明导电薄膜。

CN1041195523A公开了一种等离子体增强原子层沉积制备铝掺杂氧化锌薄膜制备方法。通过将n次氧化锌基体薄膜ALD沉积循环和N次Al掺杂工艺循环的组合进行M次循环，逐层形成铝氧化锌薄膜，其中Al掺杂工艺循环包括Al掺杂工艺预处理；n＝9～29；M＝30～90。其中薄膜沉积和掺杂都是在向沉积室引入金属前驱体后，再直接用经氧化剂单独或与惰性气体混合的等离子体进行氧化沉积，最终实现氧化铝掺杂进氧化锌层，抑制氧化铝团簇的产生与偏聚，降低薄膜的电阻率，但其反应过程中衬底加热的温度在150℃以上，气体和前驱体源管路的加热温度在100℃以上。

因此，需要开发一种高效低温制备低电阻率金属氧化物透明导电膜的方法。

发明内容

鉴于现有技术中存在的问题，本发明的目的之一在于提供一种高效低温制备低电阻率金属氧化物透明导电膜的方法。