透明导电氧化物薄膜的制备方法与流程

本申请涉及半导体，具体涉及一种透明导电氧化物薄膜的制备方法。

背景技术：

1、透明导电氧化物薄膜具有良好的可见光透过率及导电性，目前已被广泛应用于光电领域，在发光器件中通常作为透明电极连接发光单元与金属电极。磁控溅射法是沉积透明导电薄膜使用最广泛的工艺之一。采用磁控溅射法沉积透明导电薄膜(ito，铟锡氧化物)时，ito靶材中的氧或腔室反应气体中的氧在粒子相互碰撞后会形成氧负离子，氧负离子在高压电场的作用下向衬底表面轰击，由于氧负离子的速度及质量较大，使衬底表面形成无法修复的损伤，进而影响器件性能。

技术实现思路

1、本申请针对相关技术的缺点，提出一种透明导电氧化物薄膜的制备方法，用以解决相关技术中制备透明导电氧化物薄膜时衬底表面受到氧负离子轰击容易损伤的问题。

2、本申请实施例提供了一种透明导电氧化物薄膜的制备方法，包括以下步骤：

3、无氧条件下，在衬底上形成金属层；

4、在所述金属层远离所述衬底的一侧形成第一金属氧化物层，并将所述金属层氧化形成第二金属氧化物层，以形成包括所述第一金属氧化物层和所述第二金属氧化物层的金属氧化物薄膜；所述第一金属氧化物层的材料和所述第二金属氧化物层的材料相同。

5、在一些实施例中，所述在所述金属层远离所述衬底的一侧形成第一金属氧化物层，并将所述金属层氧化形成第二金属氧化物层的步骤在反应腔室内进行；所述在所述金属层远离所述衬底的一侧形成第一金属氧化物层，并将所述金属层氧化形成第二金属氧化物层包括：

6、在第一功率及第一气体环境下，氧化所述金属层以形成第二金属氧化物层，其中所述第一气体环境下所述反应腔室内的气体包括氧气；

7、在第二功率及第二气体环境下，在所述第二金属氧化物层上形成所述第一金属氧化物层；其中，所述第一功率大于所述第二功率。

8、在一些实施例中，所述第一功率的范围为800w～1500w。

9、在一些实施例中，所述第一气体环境下及所述第二气体环境下所述反应腔室内的气体均包括氧气和工艺气体，所述工艺气体包括惰性气体中的至少一种；所述第一气体环境下所述反应腔室内氧气的占比为第一比例，所述第二气体环境下所述反应腔室内氧气的占比为第二比例，所述第一比例大于所述第二比例；

10、或者，所述第二气体环境下所述反应腔室内的气体不包括氧气。

11、在一些实施例中，所述第一气体环境下，所述反应腔室内的工艺气体和氧气的气体流量比范围为50：1至10：1；所述第二气体环境下，所述腔室内的气体包括氧气时，工艺气体与氧气的气体流量比大于95：5。

12、在一些实施例中，所述在所述金属层远离所述衬底的一侧形成第一金属氧化物层，并将所述金属层氧化形成第二金属氧化物层包括：

13、在所述金属层远离所述衬底的一侧形成所述第一金属氧化物层，得到包括所述金属层和所述第一金属氧化物层的复合层；

14、对所述复合层进行热处理，使所述第一金属氧化物层中的氧离子扩散到所述金属层中，所述金属层转变为第二金属氧化物层。

15、在一些实施例中，所述对所述复合层进行热处理包括：

16、采用退火工艺对所述复合层进行热处理。

17、在一些实施例中，在所述衬底指向所述金属层的方向上，所述金属层的厚度小于所述第一金属氧化物层的厚度的十分之一。

18、在一些实施例中，所述金属层包括铟、锡、铝、锌、镓、锶和钛中的至少一种。

19、在一些实施例中，在所述衬底指向所述金属层的方向上，所述金属层的厚度小于10纳米。

20、本申请的有益效果包括：

21、本申请在无氧条件下进行，因此在制备金属层的过程中，可避免在反应腔室内形成氧负离子对衬底表面轰击造成损伤，再者，先在衬底表面形成一层金属层作为衬底保护层，而后在形成第一金属氧化物层的过程中，金属层可用于承受氧负离子的轰击，保护衬底表面不受到氧负离子的轰击，可提升器件性能。进一步地，本实施例步骤s200中将金属层进一步氧化成第二金属氧化物层，则第二金属氧化物层和第一金属氧化物层可共同构成金属氧化物薄膜，并且，由于第一金属氧化物层的材料和第二金属氧化物层的材料相同，可实现，本实施例制备得到的金属氧化物薄膜和通过单一步骤直接在衬底上磁控溅射形成的金属氧化物薄膜的结构组成一致，因而不影响器件性能。

22、本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

技术特征：

1.一种透明导电氧化物薄膜的制备方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的透明导电氧化物薄膜的制备方法，其特征在于，所述在所述金属层远离所述衬底的一侧形成第一金属氧化物层，并将所述金属层氧化形成第二金属氧化物层的步骤在反应腔室内进行；所述在所述金属层远离所述衬底的一侧形成第一金属氧化物层，并将所述金属层氧化形成第二金属氧化物层包括：

3.根据权利要求2所述的透明导电氧化物薄膜的制备方法，其特征在于，所述第一功率的范围为800w～1500w。

4.根据权利要求2所述的透明导电氧化物薄膜的制备方法，其特征在于，所述第一气体环境下及所述第二气体环境下所述反应腔室内的气体均包括氧气和工艺气体，所述工艺气体包括惰性气体中的至少一种；所述第一气体环境下所述反应腔室内氧气的占比为第一比例，所述第二气体环境下所述反应腔室内氧气的占比为第二比例，所述第一比例大于所述第二比例；

5.根据权利要求4所述的透明导电氧化物薄膜的制备方法，其特征在于，所述第一气体环境下，所述反应腔室内的工艺气体和氧气的气体流量比范围为50：1至10：1；所述第二气体环境下，所述腔室内的气体包括氧气时，工艺气体与氧气的气体流量比大于95：5。

6.根据权利要求1所述的透明导电氧化物薄膜的制备方法，其特征在于，所述在所述金属层远离所述衬底的一侧形成第一金属氧化物层，并将所述金属层氧化形成第二金属氧化物层包括：

7.根据权利要求6所述的透明导电氧化物薄膜的制备方法，其特征在于，所述对所述复合层进行热处理包括：

8.根据权利要求6所述的透明导电氧化物薄膜的制备方法，其特征在于，在所述衬底指向所述金属层的方向上，所述金属层的厚度小于所述第一金属氧化物层的厚度的十分之一。

9.根据权利要求1～8任一项所述的透明导电氧化物薄膜的制备方法，其特征在于，所述金属层包括铟、锡、铝、锌、镓、锶和钛中的至少一种。

10.根据权利要求1～8任一项所述的透明导电氧化物薄膜的制备方法，其特征在于，在所述衬底指向所述金属层的方向上，所述金属层的厚度小于10纳米。

技术总结
本申请提供了一种透明导电氧化物薄膜的制备方法，该制备方法包括以下步骤：无氧条件下，在衬底上形成金属层；在金属层远离衬底的一侧形成第一金属氧化物层，并将金属层氧化形成第二金属氧化物层，以形成包括第一金属氧化物层和第二金属氧化物层的金属氧化物薄膜；第一金属氧化物层的材料和第二金属氧化物层的材料相同。可保护衬底表面避免衬底受到损伤，提升器件性能。

技术研发人员：刘铭全
受保护的技术使用者：星钥（珠海）半导体有限公司
技术研发日：
技术公布日：2025/3/27