铟锡氧化物导电薄膜rf溅镀法制备及鉴定

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1、銦錫氧化物導電薄膜RF濺鍍法製備及鑑定1•目的以RF濺鍛法(RadioFrequencySputteringDeposition)製備鍋錫氧化物導電薄膜，並對其進行鑑定。2.原理自從1968年荷蘭Philips公司之Boort和Groth在銦化物表面上噴灑氣化錫液體，而得到3x10-4Q-cm以之低電阻係數的透明導電薄膜後，IT0薄膜之研究就一直被熱烈的討論著。IT0，銦錫氧化物，這個名詞原本應該叫做Tin-dopedIndiumOxide，即換雜錫之銦氧化物。一些人簡稱它叫IndiumTinOx

2、ide(ITO)，使之成為共通語言。銦錫氧化物(IT0)薄膜，由於其極佳的導電特性(電阻係數可至2x10-40•cm下，約為最佳導體銀金屬之100倍)，及高可見光之透過性(圖2.2)及高紅外光之反射性(圖2.3)，一直是學術界及工業界積極探討之對象。透明導電薄膜可以應用於許多包括透明加熱元件(transparentheatingelement)、抗靜電(anti-static)膜、電磁波防護(electromagnetic-shield)膜、太陽能電池之透明電極、防反光塗佈(anti-reflec

3、tion)及熱反射鏡(heatreflectingmirror)等電子、光學及光電裝置上0目前IT0薄膜主要被使用於液晶顯示器(LiquidCrystalDisplayjLCD)之透明導電電極材料上；但由於上述之光學特性未i具有被當作省能源用之熱線反射膜塗佈在門窗之玻璃上。曰本為當前世界最大IT0薄膜製造國，其產量隨著LCD的成長，已由1985年之100萬平方米，增至1991年之1000平方米；未來隨著LCD及其他顯示器(如electroluminescentdisplay)之持續成長以及熱線反射

4、玻璃之應用，其發展潛力及重要性將不容忽視。IT0薄膜之優良導電特性主要來自於錫的糝雜(Tin-doping)及氧的空位(oxygenvacancy)兩種帶電載子(chargecarrier)之存在而大幅提昇其導電度。ITO薄膜中，銦錫氧化物因錫的摻雜，而使得其晶格中部份位置之銦原子被取代。由於錫之價電子比銦多1，當每個錫取代銦，便可多放出一個電子，因此錫以n-typedonor的方式來提高銦錫氧化物之導電性。氧的空位在IT0薄膜中，因晶格氧的位置沒有填補，而使得該鍵結之兩個電子釋出形成自由電子，因

5、此氧的空位亦以n-typedonor的方式來提高銦錫氧化物之導電性。IT0薄膜之導電度，在少量錫摻雜時，導電度因電荷carrier濃度之增加而增加；但在錫摻雜量加大時，因銦氧化物(In203)晶格構造扭曲變大，使得電荷carrier之移動度(mobility)變小而降低導電度。另外，隨著氧的空位濃度降低(即帶電載子之數量減少)，IT0薄膜之導電度亦隨之下降。而氧空位之濃度與製程中的許多操作變數，如加熱溫度有關、加熱時間、加熱氣氛等息息相關。由此可見IT0薄膜之特性，會隨著錫摻雜量之多寡及製造程序之

6、條件不同而變。IT0薄膜製造法，目前有真空蒸鍍法(vacuumevaporation)、濺鍍法(sputtering)、化學蒸鍛法(chemicalvapordeposition)及使用溶膠-凝膠程序之浸潰塗佈法(dipcoating)等；但目前工業界製造IT0薄膜仍以濺鍍法為主。濺鍍法是利用電漿所產生的離子，藉著離子對被濺鍍物體電極(electrode)(濺鍍把)的轟擊(bombardment)，使電漿內的氣相內具有欲鍍物的粒子(如原子)，沉積到到介質上形成薄膜。圖一顯示一個DC電漿的陰極電板遭

7、離子轟擊的情形。脫離電漿的帶正電荷離子，在暗區的電場加速下，將獲得極高的能量。當離子與陰極產生羼擊之後，基於動量轉換(momentumtransfer)的原理，離子轟擊除了會產生二次電子外，還會把電極板表面的原子給”打擊”出來，這個動作，我們稱之為”濺擊”(sputtering)。這些被擊出的電極板原子在進入電漿裡面後，利用諸如擴散等方式，傳遞到晶片的表面，經由吸附的作用而沉積形成薄膜。這種利用電漿獨特的離子羼擊，稱之為”濺鍍”(sputteringdeposition)。本實驗將利用RF濺鍍法製

8、備ITO薄膜，並對其進行鑑定。