[发明专利]ITO薄膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体领域，特别是涉及一种ITO薄膜的制备方法。

背景技术

ITO（indium tin oxide，氧化铟锡）是一种半导体技术行业中重要的透明导电氧化物，在可见光范围的透过率高达90%以上，能大大提高半导体器件的光电性能。目前，ITO已经被应用于一种可以替代传统的白炽灯和荧光灯的节能器件，即LED（light emitting diode，发光二极管）器件。LED器件的结构主要包括n-GaN层、MQW（multiple quantum well，量子阱）层、p-GaN层、ITO薄膜层以及合金电极层等。这些薄膜层中，ITO薄膜层对LED器件的发光性能十分重要。ITO薄膜在可见光范围内的透过率，远高于合金电极的透过率；与此同时，ITO薄膜导电性能良好，起到扩展p-GaN层的表面电流的作用。因此，ITO薄膜是提高LED器件发光效率的重要结构部分。

图1为常用的磁控溅射的工艺腔室基本结构示意图。ITO薄膜磁控溅射沉积ITO薄膜的主要过程：在高真空度的情况下，将基片3放置在基座4的正上方，通入一定流量的气体（Ar，O₂），其中，流量计6为Ar气流量计，流量计7为O₂气流量计，通过旋转磁控管1和施加一定功率的RF-Dc电源5来消耗ITO靶材2，最后将ITO薄膜沉积在基片3上。

ITO薄膜的沉积通常采用单步法和两步法，通过改变RF（radio frequency，射频）功率、Dc（direct current，直流）功率、Ar和O₂气体流量等参数进行调节，每一步的Ar和O₂气体流量是固定的。通常来讲，Ar和O₂气体流量是影响ITO薄膜折射率的最敏感的因素，目前的单步法和两步法磁控溅射工艺制备的ITO薄膜折射率范围较窄，在1.9到2.1之间。

在LED器件中，ITO位于GaN和封装材料之间，GaN折射率通常在2.5以上，封装材料通常在1.0以上。由于材料间的折射率不匹配，导致出光效率难以进一步提升。如果ITO薄膜的折射率调整到适当的范围，就可以有效地降低全反射造成的出光损耗，从而提高LED器件的出光效率。但目前的ITO薄膜的折射率范围较窄，往往不能满足提高出光效率的需要。

发明内容

基于上述问题，本发明提供了一种ITO薄膜的制备方法，利用该方法可使ITO薄膜的折射率调整到较宽的范围。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种ITO薄膜的制备方法，所述制备方法采用磁控溅射制备工艺，工艺过程中通入的O₂流量随时间变化，其变化过程为：

ITO薄膜沉积步骤之前，只通Ar气，O₂流量为0；

ITO薄膜沉积的第一阶段，O₂流量分步增加，从0一直增加到最大值。

在其中一个实施例中，所述ITO薄膜的制备方法还包括如下步骤：

ITO薄膜沉积的第二阶段，O₂流量分步减小，由最大值逐步减小到0。

在其中一个实施例中，所述第一阶段为RF和DC共同溅射；所述第二阶段为DC溅射。

在其中一个实施例中，在O₂流量分步增加或分步减小的过程中，分步时间为2s～10s；分步O₂流量为0.02～0.1sccm。

在其中一个实施例中，O₂流量呈等差数列分步增加或分步减小。

在其中一个实施例中，O₂流量的变化率为0.01～0.05sccm/s；O₂流量的变化次数为40～200。

在其中一个实施例中，所述ITO薄膜沉积的第二阶段，在O₂流量分步减小之前，还包括过渡步骤，所述过渡步骤中O₂流量保持最大值不变。

在其中一个实施例中，所述分步时间为5s，分步O₂流量为0.05sccm；

ITO薄膜沉积步骤之前，第1-3步，只通Ar气，O₂流量为0；

ITO薄膜沉积的第一阶段，第4-24步，每一步增加0.05sccm，从0增加到最大值1sccm；

第25步为过渡步骤，O₂流量保持最大值1sccm不变；