[發明專利]過濾陰極電弧法制備的高性能透明導電薄膜

在審

• 申請號: 202210190914.3
• 申請日: 2022-02-25
• 公開（公告）號: CN114566543A
• 公開（公告）日: 2022-05-31
• 發明（設計）人: 姚建可;唐杰;湯皎寧
• 申請（專利權）人: 惠州市中德納微科技有限公司
• 主分類號: H01L29/43
• 分類號: H01L29/43;H01L29/49;H01L29/24;H01L29/786;H01L21/34;H01L21/44;C23C14/08;C23C14/32
• 代理公司: 廣東中禾共贏知識產權代理事務所(普通合伙) 44699
• 代理人: 熊士昌

本發明涉及顯示材料技術領域，且公開了一種過濾陰極電弧法制備的高性能透明導電薄膜，過濾陰極電弧法具有高沉積速率和高離子能量的優點，可以制備高結晶質量、高致密度、優異光電性能和化學穩定性的透明導電薄膜，本發明公開了用FCAD制備高性能ZnO和SnO2基透明導電薄膜和薄膜晶體管的技術。首先，公開了一種高性能ZnOTFT的制備方法，其有源層和電極層分別采用以FCAD在低溫制備的ZnO和AlZnO薄膜；其次，公開了幾種SnO2基TFTs的制備工藝，其有源層可分別采用FCAD在低溫制備的高阻SnO2、Sb或Ta或W摻雜的SnO2薄膜，其電極層可分別采用FCAD在低溫制備的低阻Sb或Ta或W摻雜的SnO2薄膜。

技術領域

本發明涉及顯示材料技術領域，具體為一種過濾陰極電弧法制備的高性能透明導電薄膜。

背景技術

透明導電氧化物薄膜，如常見的In2O3、ZnO、SnO2以及它們的摻雜體系薄膜，能作為平板顯示器中薄膜晶體管的有源層(高電阻值)和電極層(低電阻值)材料，而得到了廣泛的研究和應用。

TCO薄膜的成分、結構、光電性能、化學穩定性等均與薄膜制備方法和工藝條件密切相關。TCO薄膜的制備方法多樣，主要包括磁控濺射，化學氣相沉積，脈沖激光沉積，噴射熱解法，溶膠凝膠法，熱蒸發以及過濾陰極電弧法等。

FCAD制備薄膜過程通常是首先在陰極靶材表面產生并激發出等離子體，然后利用磁控彎管過濾不帶電的大顆粒粒子，經過濾后具有一定能量的等離子體到達襯底表面并冷凝成膜。近年來，FCAD已經被用來制備各類高質量的TCO薄膜，包括ITO、AZO、SnO2、ZnSnOx、ZnO、InCdO等。

與制備高質量TCO薄膜使用的PLD方法相比，FCAD產生相似能量的等離子，所制備的TCO薄膜性能較相近，但是FCAD設備更簡單、成本更低、并能制備大面積的均勻薄膜。與磁控濺射方法相比，FCAD的粒子離化率較高，等離子能量較高，可在較低溫度下制備出具有較優異性能的薄膜。與磁控濺射方法不同，FCAD制備薄膜過程中等離子體平均能量約為40eV，這一能量有利于薄膜生長但不會對薄膜表面產生有害轟擊；而磁控濺射易產生高能量的負離子，這些負離子能量最高能達到幾百電子伏特，在電場加速作用下高速轟擊薄膜表面，將對薄膜表面產生明顯破壞，從而導致薄膜整體性能嚴重下降，為此我們提出了一種過濾陰極電弧法制備的高性能透明導電薄膜。

發明內容

(一)解決的技術問題

針對現有技術的不足，本發明提供了一種過濾陰極電弧法制備的高性能透明導電薄膜，具備具有沉積速率快、襯底溫度較低、膜基結合好、成分易精確調節、工藝重復性較好、可大面積沉積等優點，且所制備的薄膜表面平整度好、厚度均勻、摻雜均勻等優點，解決了上述背景技術中所提出的問題。

(二)技術方案

本發明提供如下技術方案：一種過濾陰極電弧法制備的高性能透明導電薄膜，包括基底和有源層，所述有源層與基底的一側固定，所述有源層頂部的兩側分別固定設有源極和漏極，所述源極和漏極之間固定設有絕緣層，所述絕緣層的頂部固定設有柵極。

優選的，在普通玻璃或塑料基底，用FCAD制備，以Al摻雜4％原子比的AlZn合金為陰極靶材，通氧氣反應，溫度在室溫～400℃。

優選的，在普通玻璃或塑料基底，有源層采用以FCAD制備的ZnO薄膜(高電阻值)，以Zn為陰極靶材，通氧氣反應，溫度在室溫～400℃；柵極、源極和漏極采用權利要求1中制備的AlZnO薄膜(電阻值≤500Ω/□)。

優選的，在普通玻璃或塑料基底，用FCAD制備，以Sb摻雜10％原子比的SbSn合金為陰極靶材，通氧氣反應，基底溫度在室溫～400℃。

優選的，在普通玻璃或塑料基底，有源層采用以FCAD制備的SnO2薄膜(高電阻值)，以Sn為陰極靶材，通氧氣反應，溫度在室溫～400℃；柵極、源極和漏極采用權利要求3中制備的SbSnO2薄膜(電阻值≤500Ω/□)。