一种透明导电膜的沉积方法以及RPD设备与流程

本申请涉及半导体，更具体的说，涉及一种透明导电膜的沉积方法以及rpd(reactive plasma deposi-tion，反应等离子体沉积)设备。

背景技术：

1、透明导电膜在许多半导体器件中具有重要的应用。如在异质结太阳能电池中，需要制备透明导电氧化物(transparent conducting oxide，简称tco)薄膜作为载流子的横向运输层，以便于和电极形成良好的欧姆接触，减少载流子运输过程中的损耗。tco薄膜在可见光波段范围内平均透过率大于80％，且电阻率小于10-3ω·cm。tco薄膜具有较高的光透过率，可以减少在近红外区的寄生吸收，并能起到一定的减反射效果。

2、tco多有掺杂的金属氧化物组成，目前应用较多的tco包括：氧化铟锡(ito，in2o3:sn)、铝掺杂的氧化铟(azo，zno:al)以及掺锑的氧化锡(ato，sno2:sb)等。其中，ito在产业方面应用较为广泛，但是ito中in的比例较高，导致制作成本较高。而且ito薄膜在红外波段吸收较高，由于mo6+比sn4+能提供更多的自由电子，只需要引用较少的mo就可以获得足够的载流子，相对较少的掺杂量有利于减少薄膜中电子散射中心，提高载流子迁移率，相对于ito在近红外光区域内拥有更高透明度。

3、为了在满足不同要求的情况下获得高电导、高质量、高透光、表面平整、附着牢固的tco薄膜，多种沉积工艺被应用于蒸镀tco薄膜。目前，常用tco薄膜的制备方法有真空热蒸发法、电子束蒸发法、化学气相沉积法、脉冲激光沉积法以及磁控溅射法等。上述方法制备的tcp薄膜在低温下迁移率较低，虽然经过高温退火后，迁移率虽然会有所提升，但是会破坏电池其他结构，从而影响电池效率，如磁控溅射法在沉积过程中离子能量较大会对衬底表面造成损伤、溅射靶材成本高等。相对于上述方法，较晚开始发展的rpd已经被证明有着很大的优势，具有蒸发源离化率高、离子能量低、生长的薄膜均一性好以及表面粗糙度低等诸多优点。

4、虽然使用rpd蒸镀tco薄膜具有上述很多优点，但是常规通过rpd设备制备tco薄膜的方法多是直接采用金属氧化物的陶瓷靶材，金属氧化物的陶瓷靶材制备工艺复杂，制作成本高，而且陶瓷靶材需要烧结工艺制备，在烧结过程中容易引入杂质，从而影响tco薄膜的质量。

技术实现思路

1、有鉴于此，本申请提供了一种透明导电膜的沉积方法以及rpd设备，方案如下：

2、一种透明导电膜的沉积方法，通过rpd设备在待镀膜衬底的表面沉积透明导电膜，rpd设备具有反应室；

3、沉积方法包括：

4、将反应室的气压抽至预设的背底真空；

5、为气压处于背底真空的反应室通入惰性气体，使得反应室的气压维持在预设稳定状态；

6、开启第一电源，调整第一电源输出的电流，使得反应室内的惰性气体启辉，生成等离子体；等离子体用于蒸发反应室内的铟靶材；

7、当辉光稳定后，开启第二电源，以蒸发反应室内的钼靶材，向反应室内通入氧气；

8、维持惰性气体和氧气的通入，在反应室内的气压再次处于稳定状态后，开始在待镀膜衬底的表面沉积透明导电膜。

9、优选的，在上述沉积方法中，待镀膜衬底的待镀膜表面与反应室的底部相对设置；待镀膜衬底可转动的固定在反应室的顶部，转动轴垂直于待镀膜表面；

10、沉积方法还包括：

11、在待镀膜衬底的表面沉积透明导电膜的过程中，匀速转动待镀膜衬底。

12、优选的，在上述沉积方法中，背底真空不超过8×10-4pa；

13、稳定状态下，反应室的气压范围是0.1pa～1pa。

14、优选的，在上述沉积方法中，待镀膜衬底固定在反应室的顶部，待镀膜衬底的待镀膜表面与反应室的底部相对设置；反应室内具有姿态可调节的挡板；钼靶材和铟靶材均位于待镀膜衬底的下方；

15、在反应室内的气压再次处于稳定状态后，开始在待镀膜衬底的表面沉积透明导电膜，包括：

16、将挡板由第一姿态切换至第二姿态；

17、其中，在第一姿态下，挡板遮挡待镀膜衬底下方的钼靶材和铟靶材；在第二姿态下，挡板露出待镀膜衬底下方的钼靶材和铟靶材。

18、优选的，在上述沉积方法中，rpd设备包括：第一电源与反应室内的射频电极连接，用于控制反应室内的惰性气体转换为等离子体；第二电源与反应室内的靶材电极连接，用于控制靶材电极所连接的钼靶材的蒸发参数；位于反应室的底部的坩埚，用于放置铟靶材；

19、反应室内的气压再次处于稳定状态后，第一电源的输出电流范围是30a～60a，输出电压范围是30v～40v，第二电源的输出电流范围是20a～40a。

20、优选的，在上述沉积方法中，在处于稳定状态时，惰性气体的流量是10sccm～100sccm，氧气的流量是90sccm～120sccm。

21、优选的，在上述沉积方法中，钼靶材为金属钼单质，铟靶材为金属铟单质。

22、本申请还提供了一种rpd设备，rpd设备用于上述任一项沉积方法，rpd设备包括：

23、反应室；

24、抽真空设备，用于对反应室进行抽真空处理；

25、位于反应室外部的第一电源和第二电源；第一电源与反应室内的射频电极连接，用于控制反应室内的惰性气体转换为等离子体；第二电源与反应室内的靶材电极连接，用于控制靶材电极所连接的钼靶材的蒸发参数；

26、位于反应室底部的坩埚，用于放置铟靶材。

27、优选的，在上述rpd设备中，反应室的顶部具有衬底固定架，将待镀膜衬底可转动的固定在反应室的顶部。

28、优选的，在上述rpd设备中，待镀膜衬底固定在反应室的顶部，待镀膜衬底的待镀膜表面与反应室的底部相对设置；反应室内具有姿态可调节的挡板；钼靶材和铟靶材均位于待镀膜衬底的下方；

29、挡板具有第一姿态和第二姿态；在第一姿态下，挡板遮挡待镀膜衬底下方的钼靶材和铟靶材；在第二姿态下，挡板露出待镀膜衬底下方的钼靶材和铟靶材。

30、通过上述描述可知，本申请技术方案提供了一种透明导电膜的沉积方法以及rpd设备，该沉积方法通过该rpd设备在待镀膜衬底的表面沉积透明导电膜，该沉积方法通过第一电源将反应室内的惰性气体转换为等离子体，以蒸发反应室内的铟靶材，通过第二电源蒸发反应室内的钼靶材，在反应室内气压处于稳定状态后，通入氧气，氧气与反应室内方法的钼离子和铟离子反应，从而在待镀膜沉底的表面沉积透明导电膜。本申请技术方案直接采用铟靶材和钼靶材在待镀膜衬底表面沉积透明导电膜，相对于采用金属氧化物的陶瓷靶材的沉积方法，降低了生产成本，而且避免了陶瓷靶材烧结过程中引入的杂质对所沉积透明导电膜性能的影响。

技术特征：

1.一种透明导电膜的沉积方法，其特征在于，通过rpd设备在待镀膜衬底的表面沉积所述透明导电膜，所述rpd设备具有反应室；

2.根据权利要求1所述的沉积方法，其特征在于，所述待镀膜衬底的待镀膜表面与所述反应室的底部相对设置；所述待镀膜衬底可转动的固定在所述反应室的顶部，转动轴垂直于所述待镀膜表面；

3.根据权利要求1所述的沉积方法，其特征在于，所述背底真空不超过8×10-4pa；

4.根据权利要求1所述的沉积方法，其特征在于，所述待镀膜衬底固定在所述反应室的顶部，所述待镀膜衬底的待镀膜表面与所述反应室的底部相对设置；所述反应室内具有姿态可调节的挡板；所述钼靶材和所述铟靶材均位于所述待镀膜衬底的下方；

5.根据权利要求1所述的沉积方法，其特征在于，所述rpd设备包括：所述第一电源与所述反应室内的射频电极连接，用于控制所述反应室内的所述惰性气体转换为所述等离子体；所述第二电源与所述反应室内的靶材电极连接，用于控制所述靶材电极所连接的所述钼靶材的蒸发参数；位于反应室的底部的坩埚，用于放置所述铟靶材；

6.根据权利要求1所述的沉积方法，其特征在于，在处于所述稳定状态时，所述惰性气体的流量是10sccm～100sccm，所述氧气的流量是90sccm～120sccm。

7.根据权利要求1-6任一项所述的沉积方法，其特征在于，所述钼靶材为金属钼单质，所述铟靶材为金属铟单质。

8.一种rpd设备，其特征在于，所述rpd设备用于如权利要求1-7任一项所述沉积方法，所述rpd设备包括：

9.根据权利要求8所述的rpd设备，其特征在于，所述反应室的顶部具有衬底固定架，将所述待镀膜衬底可转动的固定在所述反应室的顶部。

10.根据权利要求8所述的rpd设备，其特征在于，所述待镀膜衬底固定在所述反应室的顶部，所述待镀膜衬底的待镀膜表面与所述反应室的底部相对设置；所述反应室内具有姿态可调节的挡板；所述钼靶材和所述铟靶材均位于所述待镀膜衬底的下方；

技术总结
本申请公开了一种透明导电膜的沉积方法以及RPD设备，该沉积方法通过该RPD设备在待镀膜衬底的表面沉积透明导电膜，该沉积方法通过第一电源将反应室内的惰性气体转换为等离子体，以蒸发反应室内的铟靶材，通过第二电源蒸发反应室内的钼靶材，在反应室内气压处于稳定状态后，通入氧气，氧气与反应室内方法的钼离子和铟离子反应，从而在待镀膜沉底的表面沉积透明导电膜。本申请技术方案直接采用铟靶材和钼靶材在待镀膜衬底表面沉积透明导电膜，相对于采用金属氧化物的陶瓷靶材的沉积方法，降低了生产成本，而且避免了陶瓷靶材烧结过程中引入的杂质对所沉积透明导电膜性能的影响。

技术研发人员：赵东明,虞祥瑞,李晓磊,周颖,王立闯,陈传科,罗丽珍
受保护的技术使用者：华能（嘉峪关）新能源有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/27