[发明专利]硼锌氧化物溅镀靶材及其应用

说明书

技术领域

本发明是关于一种硼锌氧化物溅镀靶材，尤指一种可应用于直流溅镀工艺的硼锌氧化物溅镀靶材。此外，本发明另关于一种利用直流溅镀工艺形成硼锌氧化物薄膜的方法及其硼锌氧化物薄膜。

背景技术

透明导电氧化物(transparent conducting oxide,TCO)由于在可见光区域能够具有大于80%以上的高透光性以及薄膜电阻率小于10Ω/square的导电性，因而能够被广泛地应用于各种光电产品(例如：太阳能电池、平面显示器、发光二极管等)中，成为一种良好的透明导电电极材料。

传统透明导电氧化物如：锡掺杂铟氧化物(tin doped indium oxide,ITO)(简称铟锡氧化物)或一氧化锌(ZnO)等，其中，铟锡氧化物虽具备高透光性与良好的导电性的优点，却因为铟元素原料短缺、价格昂贵以及容易和氢气电浆产生还原反应等问题，而逐渐被其它透明导电氧化物所取代；而一氧化锌虽无上述诸多缺点，却因为无法提供足够的导电性，而降低其于光电产业的应用价值。

因此，为了提升一氧化锌的导电性，通常会在一氧化锌中掺杂如硼、铝或镓等元素，形成硼掺杂锌氧化物(boron doped zinc oxide,BZO)(简称硼锌氧化物)、铝掺杂锌氧化物(aluminum doped zinc oxide,AZO)(简称铝锌氧化物)或镓掺杂锌氧化物(gallium doped zinc oxide,GZO)(简称镓锌氧化物)等透明导电氧化物。透过掺杂元素置换锌的晶格位置，使得BZO、AZO或GZO获得所需的导电性(即，薄膜电阻率低于10Ω/square)，而可应用于各种光电产品中。

根据Jun-chi Nomoto et.al.,J.Vac.Sci.Technol.,A29,041504(2011)文献报导指出，以直流磁控溅镀工艺(direct current magnetron sputtering,dc-MS sputtering)制作硼锌氧化物薄膜，其薄膜电阻率、霍尔迁移率(Hall mobility)及载子浓度的变异性很大；若以射频磁控溅镀工艺(radio frequency magnetron sputtering,rf-MS sputtering)制作硼锌氧化物薄膜，则不会有上述问题。

此外，由于形成硼锌氧化物溅镀靶材所使用的两种氧化物中，三氧化二硼容易随着温度的升高而挥发，不仅使得于工艺中难以控制硼的添加量，对于硼锌氧化物溅镀靶材中的硼含量更是难以掌握。

是以，现有技术的硼锌氧化物溅镀靶材于溅镀形成硼锌氧化物薄膜时，仅能采用溅镀速率较慢的射频磁控溅镀工艺形成硼锌氧化物薄膜，而无法采用直流磁控溅镀工艺形成成分均匀的硼锌氧化物薄膜。此外，目前也没有相关文献报导提及，硼锌氧化物溅镀靶材可采用具备高溅镀速率且工艺条件易于控制的直流溅镀工艺，形成可应用于光电产品的透明导电电极的硼锌氧化物薄膜。

发明内容

有鉴于现有技术所面临的问题，本发明的主要目的在于提供一种硼锌氧化物溅镀靶材，其能采用高溅镀速率且工艺条件易于控制的直流溅镀工艺(DC sputtering)形成硼锌氧化物薄膜，藉以提升硼锌氧化物薄膜的工艺产率，并且获得具有良好薄膜特性的硼锌氧化物薄膜。

为达成前述目的，本发明提供一种硼锌氧化物溅镀靶材(boron doped zinc oxide sputtering target,BZO sputtering target)，其中硼含量相对于硼与锌的含量和为1.15原子百分比至6.74原子百分比，且该硼锌氧化物溅镀靶材中包含一基底相及一二次相，该二次相的面积占硼锌氧化物溅镀靶材的面积的2%至25%。

本发明将硼锌氧化物靶材中的二次相面积控制于适当的范围内，使所述的硼锌氧化物溅镀靶材可采用直流溅镀工艺，形成具备良好薄膜特性的硼锌氧化物薄膜。

较佳的，所述二次相的面积占硼锌氧化物溅镀靶材的面积的5.5%至16%。

较佳的，于本发明硼锌氧化物溅镀靶材中，基底相的成份为氧化锌，二次相的成份为Zn_(3+y)B_(2-x)O₆，其中x为0至0.5，y为0至1.5。其中，该二次相成分例如：Zn_3.6B_1.6O₆、Zn_4.1B_1.9O₆、Zn_4.4B_1.9O₆。