r>[0027] 圖6通過脈沖DC在大于350°C的溫度下沉積的蝕刻AZ0膜的SEM圖像。
[0028] 詳細描述
[0029] 現(xiàn)在詳細參考實施方式，附圖中顯示了實施方式的示例，其中只顯示了一些但沒 有顯示全部的實施方式。實際上，這些概念可以以許多不同的形式具體表現(xiàn)，不應(yīng)看作限于 本文所述的實施方式；相反，提供這些實施方式以便使本發(fā)明的揭示內(nèi)容可以滿足可適用 的法律要求。只要可能，相同的附圖標記用于指相同的組件或零件。
[0030] 描述了改進的AZ0膜和產(chǎn)生所述改進的AZ0膜的方法。所述膜是穩(wěn)定、高度導(dǎo)電 和高度透明的。本文所述的AZ0膜的晶粒結(jié)構(gòu)是柱狀而不是冠型或錐形，該冠型晶粒結(jié)構(gòu) 是文獻中使用DC在小于或等于250°C下沉積中所通常描述的。和目前報道的AZ0膜相比， 本文所述的AZ0膜具有下述獨特性質(zhì)：（1)通過脈沖DC在大于325°C下沉積的AZ0膜顯示 柱狀晶粒結(jié)構(gòu)，得到小橫向晶粒尺寸的AZ0膜（從基片延伸到膜頂部的、直徑小于70nm 的柱）；（2)在膜厚度大于375nm時AZ0膜的電阻率與其厚度無關(guān)；（3)雖然具有高電子迀 移率，但膜具有低光學(xué)吸收；(4)膜更加熱穩(wěn)定，在最高達450°C的溫度時沒有電氣降解；和 (5)膜具有改進的化學(xué)耐久性。
[0031] 本文所述的方法使得能制備具有鋁摻雜的氧化鋅膜的玻璃基片，該膜的組成范圍 是0. 5-2重量％A1203，呈現(xiàn)包括從底部延伸到模頂部的柱的柱狀晶粒結(jié)構(gòu)，面內(nèi)晶粒尺寸 小于70nm。此外，優(yōu)選地膜的表面電阻率小于10歐姆/平方，厚度小于400nm。根據(jù)另一方 面，AZ0膜的表面粗糙度R/j、于10nm，膜厚度大于500nm。還根據(jù)另一方面，AZ0膜的柱狀 晶粒的晶粒角小于2°，其中晶粒角定義為在厚度方向在晶粒的兩個側(cè)壁之間的角度。還 根據(jù)另一方面，AZO膜的霍爾迀移率大于45cmV(V?s)，電阻率小于400x10 6歐姆?厘米。 理想地，AZO膜電阻率在最高達450°C的溫度下退火時不改變。還理想地，在酸性溶液中觀 察到的AZO膜的蝕刻速率小于在小于300°C沉積且具有冠型晶粒和晶粒角大于5°的AZO 膜的蝕刻速率的50%。
[0032] 還根據(jù)另一方面，用于沉積AZO膜的方法還包括濺射氧化物靶，其組成是ZnO中 的0.5-2.0重量％41203。根據(jù)所述方法的另一方面，沉積溫度大于325°(：。還根據(jù)所述方 法的另一方面，把脈沖DC電壓施加到氧化物靶。還根據(jù)另一方面，脈沖的工作循環(huán)大于 40%。理想地，通過脈沖DC信號形成的等離子體的功率密度是l-2W/cm2,此外理想地加工 壓力小于10毫托（mTorr)。
[0033] 本文所述的AZ0膜是非常導(dǎo)電的，具有良好的透明度，且還是化學(xué)耐久的，制備 AZ0膜的濺射過程通常是穩(wěn)定和、且可重復(fù)的過程。
[0034] 實驗
[0035] 在近程低溫栗吸PVD系統(tǒng)中，使用通過脈沖DC電源濺射的12.9"直徑氧化物靶， 在150mm玻璃基片上沉積AZ0膜。把基片機械地夾持到不銹鋼加熱器，并用背側(cè)氬氣加熱 到最高達425°C。發(fā)現(xiàn)通過有效地隨脈沖工作循環(huán)而與脈沖頻率無關(guān)線性降低濺射電壓，脈 沖DC濺射消除了靶電弧作用。
[0036] 圖1A(比較性）和1B(所批露的過程和結(jié)構(gòu)）中顯示了 250°C和425°C下沉積的 1.0重量％AZ0的橫截面SEM圖像。250°C下，觀察到膜為柱狀形貌，具有大的晶粒和高表 面粗糙度。425°C下，生長是柱狀的，且晶粒僅為小于或等于70nm寬，表面粗糙度低。X射 線衍射分析表明預(yù)期的紅鋅礦結(jié)構(gòu)，其在小于250°C下具有無規(guī)/多重取向且在大于或等 于350°C下具有強（002)取向。圖2顯示0. 5重量％，1. 0重量％，和2. 0重量％AZ0的 電阻率隨沉積溫度的變化。可知2%AZ0的電阻率在~350°C時達到最小值~3. 2E-4歐 姆?厘米。觀察到0. 5重量％AZ0的電阻率隨溫度降低，在最大加熱器溫度即425°C時達 到低的7. 50E-4歐姆?厘米。1重量％AZ0的電阻率和溫度曲線具有兩個極小值。電阻率 在250°C時具有第一最小值8. 00x10 4,其中SEM顯示冠狀生長與現(xiàn)有技術(shù)一致。電阻率在 250°C以上首先隨溫度的增加而增加，然后下降到425°C的第二最小值即2. 9510 4歐姆?厘 米，其中SEM顯示本文認為優(yōu)選地柱狀生長。
[0037] 圖3所示的霍爾測量與電阻率一致。2重量％AZ0的霍爾迀移率和游離載流子密 度在350°C附近達到峰值。相反，1重量％AZ0的迀移率和游離載流子密度跟隨1重量％電 阻率曲線在250°C附近有第一最小值，其中游離載流子濃度繼續(xù)增加而霍爾迀移率下降到 21cmV(V?s)，然后再次增加到425°C下的45cmV(V?s)?？芍?. 5重量％AZ0的迀移率一 直增加到425°C。
[0038] 圖4顯示摻雜劑活化隨溫度的變化，從通過EMPA所測的游離載流子濃度和鋁含 量來計算（Eidgen6ssischeMaterialprufungs-undForschungsanstalt,圣加侖（St. Gallen)，瑞士）。一般地，摻雜劑活化隨沉積溫度增加。但是，350°C以上活化相對于溫度 的斜率對于0. 5重量％和1. 0重量％AZ0增加，但對于2. 0%AZ0變成負的。對于0. 5重 量％和1.0重量％AZ0在400°C以上的溫度觀察到超過60%的活化。（現(xiàn)有技術(shù)中報道了 使用金屬靶在200°C的最佳條件下沉積的AZ0膜的摻雜劑活化為40%。）。425°C下沉積的 1重量％AZ0膜的電阻率相對于厚度見圖4。觀察到對于只有375納米厚的膜，電阻率下降 到低于300x10 6歐姆?厘米。在現(xiàn)有技術(shù)中，在400納米厚度觀察到大于550x10 6歐姆?厘 米的電阻率，直到膜厚度為1微米電阻率才下降到低于400x10 6歐姆?厘米。
[0039] 圖5A顯示蝕刻速率，圖5B相對于厚度標準化的峰谷表面粗糙度，其通過把在 250 °，325 °，和425 °C下沉積的1 %AZ0膜蝕刻5-50秒來形成。425 °C沉積的1 %AZ0的 蝕刻速率僅為在較低溫度下沉積的AZ0的三分之一。相對于厚度標準化的（Ra/厚度）表 面粗糙度（Ra)，也更低，特別是在較長蝕刻時間時。但是，相對于厚度標準化的峰谷粗糙度 (Rp-v/厚度，見圖5B)沒有顯著不同。蝕刻時間超過30秒時，峰谷粗糙度超出50%膜厚 度。蝕刻速率和Ra/厚度以及Rpv/厚度之間的這種矛盾的原因可見圖6所示的425°C下沉 積的1%AZ0的AFM圖像。蝕刻之后的表面是光滑的，除了當(dāng)蝕刻時間超過20秒時形成的 大凹坑。這種蝕刻的表面形貌導(dǎo)致改善的光散射，例如參加，奧.克盧斯（O.Kluth)等《固 體薄膜》（ThinSolidFilmss) 442, 80 (2003)。
[0040] 通過閱讀以上說明書和相關(guān)附圖，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以想到本發(fā)明的許多改良和 其它的實施方式。因此，應(yīng)當(dāng)理解本說明書和權(quán)利要求不僅限于本發(fā)明所述的具體實施方 式，以上各種改良和其它的實施方式也包括在所附權(quán)利要求書限定的范圍之內(nèi)。因此，本發(fā) 明人意圖是本實施方式包括本發(fā)明的修改和變化，前提是這些修改和變化落在所附的權(quán)利 要求和它們的等同內(nèi)容的范圍內(nèi)。雖然本文使用了具體的術(shù)語，但它們只用于概括和描述 目的，不用于限制目的。
【主權(quán)項】
1. 一種上面沉積AZO膜的透明的基片，其包括： 透明基片； 在基片上并與基片接觸的鋁摻雜的氧化鋅（AZO)膜，該膜具有0. 5-2重量％ Al2O3的 組成范圍，并具有從膜底部延伸到膜頂部的柱的柱狀晶粒結(jié)構(gòu)，且面內(nèi)晶粒尺寸小于70nm。2. 如權(quán)利要求1所述的基片，其特征在于，所述AZO膜的表面電阻率小于10歐姆/平 方，厚度小于400nm〇3. 如權(quán)利要求1所述的基片，其特征在于，所述AZO膜的表面粗糙度R 3小于10nm，膜 厚度大于500nm〇4. 如權(quán)利要求3所述的基片，其特征在于，所述AZO膜的表面電阻率小于10歐姆/平 方。5. 如權(quán)利要求1-4中任一項所述的基片，其特征在于，所述AZO膜的柱狀晶粒的晶粒角 小于2°，其中晶粒角定義為晶粒的兩個側(cè)壁之間的角度，該側(cè)壁在基本上垂直于基片方 向延伸。6. 如權(quán)利要求1-5中任一項所述的基片，其特征在于，所述AZO膜的電子迀移率大于 45cm2/(Vs)，電阻率小于400x10 6歐姆?厘米。7. 如權(quán)利要求1-6中任一項所述的基片，其特征在于，所述AZO膜的電阻率在最高達 450 °C的溫度下退火時不改變。8. 如權(quán)利要求1-7中任一項所述的基片，其特征在于，在酸性溶液中觀察到的所述AZO 膜的蝕刻速率小于在小于300°C沉積且具有冠型晶粒結(jié)構(gòu)和晶粒角大于5°的AZO膜的蝕 刻速率的50%，其中晶粒角定義為晶粒的兩個側(cè)壁之間的角度。9. 如權(quán)利要求1-8中任一項所述的基片，其特征在于，所述透明度基片包括玻璃基片。10. 批露了一種用于沉積AZO膜的方法，該方法包括： 提供氧化物靶，其組成是ZnO中的0. 5-2. 0重量％ Al2O3JP 通過濺射氧化物靶來沉積AZO膜。11. 如權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述沉積步驟在大于325°C的溫度下實 施。12. 如權(quán)利要求10或權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述沉積步驟還包括把脈 沖DC電壓施加到氧化物靶。13. 如權(quán)利要求10-12中任一項所述的方法，其特征在于，把脈沖DC電壓施加到所述靶 包括施加工作循環(huán)大于40 %的脈沖。14. 如權(quán)利要求10-13中任一項所述的方法，其特征在于，所述沉積步驟還包括形成功 率密度是l-2W/cm2的等離子體。15. 如權(quán)利要求10-14中任一項所述的方法，其特征在于，所述加工壓力小于10毫托。
【專利摘要】批露了通過脈沖DC使用氧化物靶在透明基片上沉積的AZO膜，其組成范圍是0.5-2重量％Al2O3,理想地在大于325℃的溫度下進行沉積,所得膜顯示包括從膜頂部延伸到膜底部的柱的柱狀晶粒結(jié)構(gòu),和小的橫向晶粒尺寸(小于70nm，從基片到膜頂部)。所得膜具有低電阻率，厚度小于400nm時小于10歐姆/平方,理想地電阻率在最高達450℃的溫度下退火時不改變。
【IPC分類】H01L31/18, C23C14/34, C23C14/08
【公開號】CN105051244
【申請?zhí)枴緾N201380063481
【發(fā)明人】R·A·貝爾曼, J·C·克拉克, P·A·薩琴科, L·B·辛普森, 田麗莉
【申請人】康寧股份有限公司
【公開日】2015年11月11日
【申請日】2013年10月4日
【公告號】EP2904128A1, US20150279500, WO2014058726A1