Способ формирования прозрачных проводящих слоев

Результат выполнения технологической разработки. Относится к области магнетронного осаждения тонкопленочных прозрачных проводящих слоев на основе широкозонных оксидных материалов, а именно к способу формирования прозрачных проводящих слоев на основе оксида индия, легированного цинком и направлено на увеличение их проводимости путем снижения рассеяния свободных носителей заряда на донорных центрах. Краткое описание технологии: проводят магнетронное распыление композиционной мишени, состоящей из оксида индия и оксида цинка, и осаждение распыленного материала на подложку с формированием сплошной пленки. В процессе распыления периодически изменяют содержание кислорода в составе рабочего газа, при этом осаждение проводят на подложку, нагретую до температуры не более 100 °С. Обеспечивается формирование модулированной по толщине пленки, состоящей из чередующихся областей с высокой и низкой концентрацией кислородных вакансий. При этом многослойная модулированная структура на основе единого материала, ввиду отсутствия гетерограниц между единичными слоями, свободна от проблем, связанных с возникновением напряжений несоответствия. Проводимость прозрачных проводящих слоев, определяемая как σ=е n μ, где е – заряд электрона, а n и μ – концентрация и подвижность свободных носителей заряда имеет ограничения, связанные с тем, что с ростом концентрации свободных носителей выше некоторого предельного значения снижается их подвижность в следствие увеличения рассеяния на донорных центрах. Одним из возможных способов устранения этих ограничений является физическое разделение донорных центров, являющихся источником свободных носителей заряда и путей их транспортировки методом замены однородной пленки многослойной тонкопленочной структурой, состоящей из чередующихся ультратонких (2+5 нм) слоев с высокой концентрацией свободных носителей заряда и слоев с высокой их подвижностью. При этом для снижения рассеяния ключевое значение имеют качество единичных слоев и межслоевых интерфейсов, в частности необходимо обеспечить минимизацию дефектов в слоях и хорошее согласование решеток прилегающих слоев. В предлагаемом решении разделение областей с высокой концентрацией свободных электронов и областей высокой их подвижностью происходит в единой ионной оксидной системе InО3–ZnO путем программируемого периодического изменения содержания кислорода в составе рабочего газа в процессе вч-магнетронного распыления. В результате формируется модулированная по толщине пленка, состоящая из чередующихся областей с высокой и низкой концентрацией кислородных вакансий. При этом многослойная модулированная структура на основе единого материала, ввиду отсутствия гетерограниц между единичными слоями, свободна от проблем, связанных с возникновением напряжений несоответствия. Разработка защищена патентом № 2812434.