一種鋁摻雜氧化鋅薄膜的制備方法技術

本發明專利技術涉及原子層沉積技術領域，具體涉及一種鋁摻雜氧化鋅薄膜的制備方法，包括如下步驟：向原子層沉積設備的反應腔室中交替通入含鋅前驅體和含氧前驅體，形成ZnO原子層沉積薄膜；向所述反應腔室中依次通入所述含鋅前驅體、含鋁前驅體、含氧前驅體進行反應，形成Al摻雜層；重復上述步驟，得到AZO薄膜。本發明專利技術在沉積過程中引入更多的Al循環，并通過Al原子置換Zn原子，可以彌散分布于ZnO基體中，從而減少了改為AlOx團簇的產生，使AZO薄膜的載流子遷移率與載流子密度都有所提高，最終降低其電阻率，從而提高AZO薄膜的電學性能。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及原子層沉積
，具體涉及。
技術介紹
隨著薄膜太陽能電池及液晶顯示器的大規模應用與普及，作為其透明電極的銦摻 雜氧化錫（IT0)透明導電薄膜進入實用化階段，IT0薄膜同時具有較低的電阻率與高的可 見光透射率，并具有良好的穩定性，是透明導電薄膜的首選材料，但銦屬于貴金屬元素，其 原料價格隨著近些年的大規模開采與使用逐年提升，導致IT0成本居高不下。鋁摻雜氧化 鋅薄膜（AZ0)以其接近IT0薄膜的光學電學性能與極其低廉的成本，成為替代IT0薄膜作為 透明電極的最優選擇。原子層沉積技術(ALD)作為近幾年興起的化學氣相薄膜沉積技術， 其優點為優秀的保形性與均勻性，原子級別的厚度控制，較低的生長溫度而成為在結構表 面或制備大面積薄膜的理想選擇，也是制備大面積AZ0薄膜的理想薄膜生長技術之一。但 是現有技術中，由于ALD特有的自限制生長模式與分層摻雜方式造成A1原子不能彌散的分 布在ZnO基體中，而導致其電阻率始終偏高。雖然退火過程可使其A1原子均勻化后其電阻 率降低，但退火過程溫度普遍較高(大于300°C )，無疑不適用于柔性襯底，也使得ALD的低 溫沉積優勢損失殆盡。
技術實現思路
本專利技術為了解決現有技術中AZ0薄膜電阻率較高且A1原子不均勻的技術問題，提 供，可以降低AZ0薄膜電阻率，提高A1原子在ZnO基底 的彌散分布狀態。 為了達到上述目的，本專利技術采用的技術方案為： -種鋁摻雜氧化鋅薄膜的制備方法，包括如下步驟： 步驟（1)，向原子層沉積設備的反應腔室中通入含鋅前驅體，與襯底發生化學吸 附； 步驟（2)，向所述反應腔室中通入含氧前驅體，使所述襯底吸附的含鋅前驅體與所 述含氧前驅體發生反應，形成一層ZnO原子層沉積薄膜； 步驟（3)，循環所述步驟（1)和（2) n次，得到所需厚度的ZnO薄膜； 步驟（4)，向所述反應腔室中通入所述含鋅前驅體，與所述ZnO薄膜發生化學吸 附； 步驟（5)，向所述反應腔室中通入含鋁前驅體，使所述含鋁前驅體取代所述ZnO薄 膜表面吸附的部分含鋅前驅體，形成彌散分布的A1摻雜結構； 步驟（6)，向所述反應腔室中通入所述含氧前驅體，所述含氧前驅體與所述ZnO薄 膜表面的含鋅前驅體和含鋁前驅體發生反應形成摻雜層； 步驟（7)，循環所述步驟（1)- (6) m次，得到所需厚度的AZ0薄膜。 進一步地，所述制備方法還包括：在每次向所述反應腔室通入前驅體進行反應后， 向所述反應腔室通入惰性氣體進行清洗，清除所述反應腔室內未反應的殘余氣體。 進一步地，所述制備方法還包括：在所述步驟（1)之前，對襯底進行預處理，并將 所述襯底放置于所述原子層沉積設備的反應腔室中； 所述對襯底進行預處理具體包括：采用丙酮溶液超聲清洗所述襯底30min，再采 用去離子水超聲清洗所述襯底30min，最后用高純氮氣吹干所述襯底。 進一步地，所述制備方法還包括：在所述步驟（1)之前，將所述反應腔室抽真空， 調整所述原子層沉積設備的工藝參數進入預設值范圍； 所述工藝參數包括：薄膜生長溫度范圍為室溫~400°C，本底壓強小于l(T3t 〇rr、 工藝壓強范圍l(T3t〇rr~lOtorr，氣體流量范圍Osccm~lOOOsccm，各前驅體劑量范圍為 8ms~10 4ms，載氣吹掃時間為2s~100, A1元素摻雜比例范圍為0. 1%~10%。 進一步地，所述A1元素摻雜比例范圍為0. 1%~10%，是根據原子層沉積循環比，即 n與m的比值，控制AZ0薄膜中A1元素與Zn元素的含量，進而控制A1元素摻雜比例。 進一步地，所述含鋅前驅體為ZnCl2、ZnMe2、ZnEt 2、Zn (CH3C00) 2，所述含鋁前驅體 為AlCl3、AlMe3、AlMe 2Cl、AlEt3、Al (OEt) 3，所述含氧前驅體種類包括H20、02/Ar等離子體、 03。 進一步地，所述制備方法還包括：在所述步驟（7)之后，向所述反應腔室內通入高 純載氣使所述反應腔室內部壓強與大氣壓相等，然后取出沉積AZ0薄膜的襯底。 與現有技術方案相比，本專利技術采用的技術方案產生的有益效果如下： 本專利技術在沉積過程中引入更多的A1循環，并通過A1原子置換Zn原子，可以彌散 分布于ZnO基體中，從而減少了 A10x團簇的產生，使AZ0薄膜的載流子遷移率與載流子密 度都有所提高，最終降低其電阻率，從而提高AZ0薄膜的電學性能?！靖綀D說明】 圖1為本專利技術實施例提供的鋁摻雜氧化鋅薄膜的制備方法的工藝流程圖； 圖2為本專利技術實施例提供的AZ0薄膜中A1原子摻雜方式的示意圖。【具體實施方式】 下面結合附圖和實施例對本專利技術技術方案進行詳細描述。 如圖1所示，本專利技術實施例提供，具體包括如 下步驟： 步驟101，向原子層沉積設備的反應腔室中通入含鋅前驅體，與襯底發生化學吸 附； 步驟102,向所述反應腔室通入惰性氣體進行清洗，清除所述反應腔室內未反應的 殘余氣體； 步驟103,向所述反應腔室中通入含氧前驅體，使所述襯底吸附的含鋅前驅體與所 述含氧前驅體發生反應，形成一層ZnO原子層沉積薄膜； 步驟104,向所述反應腔室通入惰性氣體進行清洗，清除所述反應腔室內未反應的 殘余氣體； 步驟105,循環所述步驟101-104n次，得到所需厚度的ZnO薄膜； 步驟106,向所述反應腔室中通入所述含鋅前驅體，與所述ZnO薄膜發生化學吸 附； 步驟107,向所述反應腔室通入惰性氣體進行清洗，清除所述反應腔室內未反應的 殘余氣體； 步驟108,向所述反應腔室中通入含鋁前驅體，使所述含鋁前驅體取代所述ZnO薄 膜表面吸附的部分含鋅前驅體，形成彌散分布的A1摻雜結構； 步驟109,向所述反應腔室通入惰性氣體進行清洗，清除所述反應腔室內未反應的 殘余氣體； 步驟110,向所述反應腔室中通入所述含氧前驅體當前第1頁1 2 本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種鋁摻雜氧化鋅薄膜的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：步驟（1），向原子層沉積設備的反應腔室中通入含鋅前驅體，與襯底發生化學吸附；步驟（2），向所述反應腔室中通入含氧前驅體，使所述襯底吸附的含鋅前驅體與所述含氧前驅體發生反應，形成一層ZnO原子層沉積薄膜；步驟（3），循環所述步驟（1）和（2）n次，得到所需厚度的ZnO薄膜；步驟（4），向所述反應腔室中通入所述含鋅前驅體，與所述ZnO薄膜發生化學吸附；步驟（5），向所述反應腔室中通入含鋁前驅體，使所述含鋁前驅體取代所述ZnO薄膜表面吸附的部分含鋅前驅體，形成彌散分布的Al摻雜結構；步驟（6），向所述反應腔室中通入所述含氧前驅體，所述含氧前驅體與所述ZnO薄膜表面的含鋅前驅體和含鋁前驅體發生反應形成摻雜層；步驟（7），循環所述步驟（1）?（6）m次，得到所需厚度的AZO薄膜。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：夏洋，劉邦武，馮嘉恒，
申請(專利權)人：嘉興科民電子設備技術有限公司，
類型：發明
國別省市：浙江;33