一种透明导电氧化物及其制备方法与流程

专利2026-06-29  3


本申请涉及半导体,具体涉及一种透明导电氧化物及其制备方法。


背景技术:

1、透明导电膜(transparent conducti ng oxide fi lm,tco膜)是一种兼具高透明度和导电性的材料,被广泛应用于显示屏、太阳能、气敏传感器、光电元器件的电极材料等领域,主要技术难点之一为如何在保证合理成本(厚度、化学成分、设备和工艺选取)条件下,制备透过率高(多数情况下考虑可见光波域)但电阻率低的薄膜。

2、常用的调整tco薄膜折射率或致密度的方法有:1)改变基底的粗糙度;2)调整镀膜工艺参数;3)液相非真空镀膜如溶胶凝胶法(sol-ge l);4)斜角真空溅射。也可以通过激光局部开孔、遮光板镀膜、真空干法刻蚀等方法获取微孔疏松结构以达到改变薄膜致密度,最终得到与器件其他膜层结构相匹配的tco材料。但是这些方法虽然能获得致密的结构,但是得到的产品折射系数一般在1.6以上,无法达到较低折射系数的要求;如需达到低折射率要求,则需要镀膜设备的改造,或采用工艺复杂的制作过程,成本高,较难转化至量产生产。


技术实现思路

1、本申请实施例的目的在于提供一种透明导电氧化物及其制备方法,能够达到结构致密且折射率低的目的,且制备方法简单,便于量产。

2、本申请实施例的一方面,提供了一种透明导电氧化物的制备方法,包括在衬底上形成透明导电材料和掺杂材料的混合物膜层;

3、刻蚀所述掺杂材料,留下多孔的透明导电膜层,以形成所述透明导电氧化物,所述透明导电膜层内的孔隙尺寸在10nm~100nm之间,密度在10%~50%之间。

4、可选地,所述在衬底上形成透明导电材料和掺杂材料的混合物膜层,包括:

5、按1:5~5:1的比例混合所述透明导电材料和所述掺杂材料;所述掺杂材料至少包括二氧化硅、氧化铝。

6、可选地,所述混合物膜层的厚度在50nm~500nm之间。

7、可选地,所述在衬底上形成透明导电材料和掺杂材料的混合物膜层,包括:

8、在所述衬底上共溅射所述透明导电材料和所述掺杂材料,调整所述透明导电材料和所述掺杂材料的共溅射的镀膜速度,以使所述透明导电材料和所述掺杂材料形成1:5~5:1的比例。

9、可选地,所述在衬底上形成透明导电材料和掺杂材料的混合物膜层,包括:

10、在所述衬底上采用原子层沉积的方式沉积所述透明导电材料和所述掺杂材料,调整所述透明导电材料的气态和所述掺杂材料的气态反应前通入真空腔的循环次数,以使所述透明导电材料和所述掺杂材料形成1:5~5:1的比例。

11、可选地,所述在衬底上形成透明导电材料和掺杂材料的混合物膜层,包括:

12、在所述衬底上采用化学气相沉积的方式沉积所述透明导电材料和所述掺杂材料,调整所述透明导电材料和所述掺杂材料的镀膜时长比、气流量或镀膜功率的至少一种,以使所述透明导电材料和所述掺杂材料形成1:5~5:1的比例。

13、可选地,所述刻蚀所述掺杂材料,留下多孔的透明导电膜层,以形成所述透明导电氧化物,所述透明导电膜层内的孔隙尺寸在10nm~100nm之间,密度在10%~50%之间,包括:

14、所述掺杂材料包括二氧化硅或氧化铝;

15、选用二氧化硅刻蚀酸或氧化铝刻蚀酸对所述混合物膜层刻蚀,刻蚀温度在20℃~150℃之间,刻蚀液对所述掺杂材料和所述透明导电材料的刻蚀选择率大于10:1,刻蚀后留下多孔的所述透明导电膜层。

16、可选地,所述刻蚀所述掺杂材料,留下多孔的透明导电膜层,以形成所述透明导电氧化物,所述透明导电膜层内的孔隙尺寸在10nm~100nm之间,密度在10%~50%之间,包括:

17、所述掺杂材料包括二氧化硅或氧化铝;

18、选用含氟的干刻刻蚀气体刻蚀所述混合物膜层,刻蚀温度在20℃~150℃之间,刻蚀气体对所述掺杂材料和所述透明导电材料的刻蚀选择率大于10:1,刻蚀后留下多孔的所述透明导电膜层。

19、可选地,所述刻蚀所述掺杂材料,留下多孔的透明导电膜层,以形成所述透明导电氧化物,所述透明导电膜层内的孔隙尺寸在10nm~100nm之间,密度在10%~50%之间之后,所述方法还包括:

20、超声波表面清洗,去除所述透明导电膜层表面残留的固态颗粒和刻蚀液或刻蚀气体;

21、通过离心机采用40℃~120℃的中低温干燥,得到所述透明导电氧化物。

22、本申请实施例的另一方面,提供了一种透明导电氧化物,采用上述的透明导电氧化物的制备方法制备而成。

23、本申请实施例提供的透明导电氧化物及其制备方法,透明导电材料和掺杂材料形成混合物膜层时,以化合物的形态呈现,透明导电材料的离子位于掺杂材料的离子的空隙内,掺杂材料的离子位于透明导电材料的离子的空隙内,利用透明导电材料的离子和掺杂材料的离子相互扩散填补,形成了混合物膜层。刻蚀掉掺杂材料,留下透明导电材料,这样原来掺杂材料的位置处就形成了空隙,得到疏松多孔的透明导电材料,这样一来,可获得低折射系数的透明导电膜层,无需改造设备硬件,高效并且成本低廉。



技术特征:

1.一种透明导电氧化物的制备方法,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的制备方法,其特征在于,所述在衬底上形成透明导电材料和掺杂材料的混合物膜层,包括:

3.根据权利要求2所述的透明导电氧化物的制备方法,其特征在于,所述混合物膜层的厚度在50nm~500nm之间。

4.根据权利要求2所述的透明导电氧化物的制备方法,其特征在于,所述在衬底上形成透明导电材料和掺杂材料的混合物膜层,包括:

5.根据权利要求2所述的透明导电氧化物的制备方法,其特征在于,所述在衬底上形成透明导电材料和掺杂材料的混合物膜层,包括:

6.根据权利要求2所述的透明导电氧化物的制备方法,其特征在于,所述在衬底上形成透明导电材料和掺杂材料的混合物膜层,包括:

7.根据权利要求1至6任一项所述的透明导电氧化物的制备方法,其特征在于,所述刻蚀所述掺杂材料,留下多孔的透明导电膜层,以形成所述透明导电氧化物,所述透明导电膜层内的孔隙尺寸在10nm~100nm之间,密度在10%~50%之间,包括:

8.根据权利要求1至6任一项所述的透明导电氧化物的制备方法,其特征在于,所述刻蚀所述掺杂材料,留下多孔的透明导电膜层,以形成所述透明导电氧化物,所述透明导电膜层内的孔隙尺寸在10nm~100nm之间,密度在10%~50%之间,包括:

9.根据权利要求1所述的透明导电氧化物的制备方法,其特征在于,所述刻蚀所述掺杂材料,留下多孔的透明导电膜层,以形成所述透明导电氧化物,所述透明导电膜层内的孔隙尺寸在10nm~100nm之间,密度在10%~50%之间之后,所述方法还包括:

10.一种透明导电氧化物,其特征在于,采用权利要求1至9任一项所述的透明导电氧化物的制备方法制备而成。


技术总结
本申请提供一种透明导电氧化物及其制备方法,涉及半导体技术领域,在衬底上形成透明导电材料和掺杂材料的混合物膜层;刻蚀掺杂材料,留下多孔的透明导电膜层,形成透明导电氧化物,透明导电膜层内的孔隙尺寸在10nm~100nm之间,密度在10%~50%之间。透明导电材料和掺杂材料形成混合物膜层以化合物形态呈现,透明导电材料离子位于掺杂材料离子的空隙内,掺杂材料离子位于透明导电材料离子的空隙内,利用透明导电材料离子和掺杂材料离子相互扩散填补,形成混合物膜层。刻蚀掉掺杂材料,留下透明导电材料,原来掺杂材料的位置形成空隙,得到疏松多孔的透明导电材料,获得低折射系数的透明导电膜层,无需改造设备硬件,高效且成本低。

技术研发人员:王建晖,尧俊,王文琦,张睿智,李龚剑,卢仁,鮑加拴,金利剑
受保护的技术使用者:浙江水晶光电科技股份有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/12/17
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