[发明专利]透明导电薄膜制备所用的靶材及导电薄膜和电极制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及透明导电薄膜制备所用的靶材，以及利用该靶材制作透明导电薄膜和透明电极的方法，特别是涉及含有薄膜晶体管液晶显示器(TFT LCD)的透明导电薄膜制备所用的靶材，以及利用该靶材制作透明导电薄膜和电极的方法。

背景技术

透明导电膜(transparent conductive oxide，简称TCO)是所有透明导电材料中应用最为广泛的一类。由于这种材料制备的薄膜不仅在可见光区有着很高的透过率，在红外和近红外区的反射率很高，而且薄膜的电阻率也很低。因此既可以用作平面显示(FPD)和太阳能用的平面电极材料，也用作节能方面，如建筑玻璃表面等，还可以用于汽车玻璃和微波炉。在这一类材料中目前应用最为广泛的是氧化铟锡(Indium Tin Oxide，简称ITO)。但是作为其主要成份之一的金属铟是稀有金属，在地壳中的含量只有，而且只能是以共生的方式存在于Pb和Zn矿中，而且其冶炼会造成环境的污染。近年由于平面显示器和太阳能电池的发展，特别是2000年以来全球TFT LCD面板生产的增速使得铟的用量急遽增加，其价格飞速飙升，从2001年的40-50$/kg增加至今年的1050-1070$/kg。由于铟矿属于稀有资源，大量的消耗必然导致枯竭。因此从节约资源保护环境的角度出发有必要开发出ITO的替代品。

发明内容

本发明的目的就是提供廉价的AZO陶瓷靶材来取代ITO陶瓷靶材，并利用该陶瓷靶材制备透明导电薄膜。本发明的另外一个目的就是提供制备一种制备透明和导电薄膜电极的方法。

为了实现上述目的，本发明提供一种透明导电薄膜制备所用的靶材，其中所述靶材为AZO陶瓷。

上述方案中，所述靶材中Al元素的含量在1at％-10at％，其他组分为ZnO。

为了实现上述目的，本发明同时提供一种透明导电薄膜的制造方法，包括：磁控溅射AZO靶材，在玻璃基板或其他介质等基体上沉积得到透明导薄膜，且磁控溅射时控制溅射室O2的体积含量为0-5％；Ar的压力0.35-0.45Pa；以及溅射功率为40-120W；真空度为0.35-0.45Pa。

为了实现上述目的，本发明同时提供另一种透明导电薄膜的制造方法，包括：电子束蒸发AZO靶材的，在玻璃基板或其他介质等基体上沉积得到透明导薄膜。

为了实现上述目的，本发明同时还提供一种透明导电电极的制造方法，包括：首先采用磁控溅射或电子束蒸发AZO靶材，在玻璃基板或其他介质上等基体上沉积得到透明导薄膜，接着就经过掩模板掩模并光刻成图形，再经过刻蚀形成电极形状。

本发明相对于现有技术，其创新点就在于用资源丰富的Al和Zn代替资源稀缺高价格的In和Sn，制备二元陶瓷靶材，用磁控溅射的方法在玻璃基板或其他基体上沉积薄膜，经过光刻和刻蚀作为FPD透明导电电极，如用来替代ITO电极。替代的结果是不仅具有低的电阻率和优良的可见光透过率，以及抗等离子体的还原作用。

本发明中作为半导体器件要求的AZO薄膜是由磁控溅射的方法沉积的，这是由于该方法保证了沉积过程的低温和高速特点，另外在大面积上沉积薄膜的均匀性好也是其一大特点。

本发明采取利用AZO靶材替代ITO靶材，用磁控溅射的方法在大面积的玻璃衬底上进行薄膜沉积。该薄膜具有如下特点：在可见光区透过率高；电阻率低；抗等离子还原；腐蚀速度快，易于刻蚀干净，不留残渣；用弱酸性刻蚀液，对于设备腐蚀小，延长其寿命。

下面结合说明书附图和具体实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1是本发明基片温度为150℃时制备AZO薄膜的X衍射图；

图2是本发明掺不同氧时AZO薄膜的透过率光谱图；

图3是本发明氧分压对AZO薄膜平均透过率的影响示意图；

图4是本发明不同工作气体压力(0.3-0.45Pa)时薄膜的透过率示意图；

图5是本发明工作气体的压力对于薄膜透过率的影响示意图；

图6是本发明不同的溅射功率时AZO薄膜的透过率光谱示意图；

图7是本发明溅射功率对于AZO薄膜透过率的影响示意图；

图8是本发明氧含量对薄膜电阻率的影响示意图；

图9是本发明工作压强对薄膜电阻率的影响示意图。

具体实施方式

本发明提供一种制作透明导电薄膜的新的靶材，具体为用AZO靶材，该靶材中AL的含量为1at％-10at％。