專(zhuān)利名稱(chēng)：一種銦鎵共摻的低阻p型二氧化錫薄膜材料及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種低阻P型透明導(dǎo)電金屬氧化物半導(dǎo)體薄膜及其制造方法，特別涉及一種銦鎵共摻的低阻P型二氧化錫薄膜材料及其制造方法。
背景技術(shù)：
中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利CN 03141558.X提供一種P型銦錫氧化物的制備方法，制成P型摻銦的二氧化錫透明導(dǎo)電薄膜，其缺點(diǎn)是在摻銦的二氧化錫中存在晶格畸變，導(dǎo)致空穴遷移率大幅下降，使得制成的薄膜的電阻率難以進(jìn)一步降低，制約該薄膜導(dǎo)電性能的提高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種銦鎵共摻的低阻P型二氧化錫薄膜材料及其制造方法，即制成銦鎵共摻的二氧化錫透明導(dǎo)電薄膜，利用銦離子比錫離子大、鎵離子比錫離子小的關(guān)系，使該導(dǎo)電薄膜的晶格畸變減小，載流子遷移率提高，電阻率降低，由此改善P型二氧化錫透明導(dǎo)電薄膜電學(xué)性能。
一種銦鎵共摻的低阻P型二氧化錫薄膜材料，其特征在于該薄膜材料的分子通式為GaxInySn1-x-yO2，其中X的取值范圍為0.09～0.15，y的取值范圍為0.15～0.25，兩者之比滿(mǎn)足0.55≤X/y≤0.65。
一種制造銦鎵共摻的低阻P型二氧化錫薄膜材料的方法，其特征是采用下列工藝步驟1)以純度皆為99.99％的錫、銦、鎵為原料，用真空融煉法制作銦鎵錫三元合金磁控濺射靶材，該靶材的分子通式為GaxInySn1-x-y，其中X的取值范圍0.09～0.15，y的取值范圍為0.15～0.25，兩者之比滿(mǎn)足0.55≤X/y≤0.65；
2)取上述靶材，按常規(guī)直流磁控濺射工藝，在普通玻璃上沉積銦鎵錫合金薄膜；3)將上述合金薄膜置于空氣或氧氣中，在400℃～550℃的情況下熱氧化1-2小時(shí)，形成銦鎵共摻的P型二氧化錫薄膜材料。
表1為圖1所示的單獨(dú)摻銦的二氧化錫薄膜和銦鎵共摻二氧化錫薄膜的霍爾效應(yīng)測(cè)試結(jié)果單獨(dú)摻銦的二氧化錫薄膜的電阻率為420Ω.cm，而遷移率很低，僅為0.00373cm2V-1S-1；鎵銦共摻的二氧化錫薄膜的電阻率為0.168Ω.cm，遠(yuǎn)比單獨(dú)摻銦的二氧化錫薄膜的電阻率小，而遷移率卻比單獨(dú)摻銦時(shí)高4個(gè)數(shù)量級(jí)，為39.2cm2V-1S-1?？梢?jiàn)同時(shí)摻入離子半徑比錫離子大的銦離子和離子半徑比錫離子小的鎵離子，可以有效提高空穴的遷移率，顯著降低P型二氧化錫薄膜的電阻率。
表1 摻銦、鎵銦共摻二氧化錫薄膜的電學(xué)性能

同現(xiàn)有技術(shù)比較，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是導(dǎo)電薄膜材料晶格畸變小，空穴遷移率大幅度提高，電阻率大大下降。


圖1為純二氧化錫、摻銦二氧化錫、摻鎵二氧化錫、銦鎵共摻二氧化錫薄膜的X射線衍射圖。在圖1中，銦鎵共摻二氧化錫薄膜的衍射峰的位置與純二氧化錫薄膜的相差很小，表明其晶格畸變很小。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例11)以純度皆為99.99％的錫、銦、鎵為原料，用真空融煉法制作銦鎵錫三元合金磁控濺射靶材，靶材半徑75cm，厚度4mm，合金的分子通式為Ga0.09In0.15Sn0.76；2)取上述靶材，按常規(guī)直流磁控濺射工藝，在普通玻璃上沉積銦鎵錫合金薄膜；濺射電壓為400V，濺射電流為50mA，沉積時(shí)間為15min，工作氣體為高純氬氣；3)將上述合金薄膜置于空氣或氧氣中，在400℃的情況下熱氧化1小時(shí)，形成銦鎵共摻的P型二氧化錫薄膜材料。
霍爾效應(yīng)測(cè)試表明，該薄膜的空穴濃度為1.35×1018cm-3，遷移率為0.183cm2V-1S-1，電阻率為25.2Ω.cm。
實(shí)施例21)以純度皆為99.99％的錫、銦、鎵為原料，用真空融煉法制作銦鎵錫三元合金磁控濺射靶材，靶材半徑75cm，厚度4mm，合金的分子通式為Ga0.09In0.2Sn0.71；2)取上述靶材，按常規(guī)直流磁控濺射工藝，在普通玻璃上沉積銦鎵錫合金薄膜；濺射電壓為400V，濺射電流為50mA，沉積時(shí)間為15min，工作氣體為高純氬氣；3)將上述合金薄膜置于空氣或氧氣中，在450℃的情況下熱氧化1.5小時(shí)，形成銦鎵共摻的P型二氧化錫薄膜材料。
霍爾效應(yīng)測(cè)試表明，該薄膜的空穴濃度為+9.5×1017cm-3，遷移率為39.2cm2V-1S-1，電阻率為0.168Ω.cm。
實(shí)施例31)以純度皆為99.99％的錫、銦、鎵為原料，用真空融煉法制作銦鎵錫三元合金磁控濺射靶材，靶材半徑75cm，厚度4mm，合金的分子通式為Ga0.15In0.24Sn0.61；2)取上述靶材，按常規(guī)直流磁控濺射工藝，在普通玻璃上沉積銦鎵錫合金薄膜；濺射電壓為400V，濺射電流為50mA，沉積時(shí)間為15min，工作氣體為高純氬氣；3)將上述合金薄膜置于空氣或氧氣中，在500℃的情況下熱氧化2小時(shí)，形成銦鎵共摻的P型二氧化錫薄膜材料。
霍爾效應(yīng)測(cè)試表明，該薄膜的空穴濃度為3.29×1018cm-3，遷移率為2.56cm2V-1S-1，電阻率為0.742Ω.cm。
權(quán)利要求
1.一種銦鎵共摻的低阻P型二氧化錫薄膜材料，其特征在于該薄膜材料的分子通式為GaxInySn1-x-yO2，其中X的取值范圍為0.09～0.15，y的取值范圍為0.15～0.25，兩者之比滿(mǎn)足0.55≤X/y≤0.65。
2.一種制造權(quán)利要求1所述材料的方法，其特征是采用下列工藝步驟1)以純度皆為99.99％的錫、銦、鎵為原料，用真空融煉法制作銦鎵錫三元合金磁控濺射靶材，該靶材的分子通式為GaxInySn1-x-y，其中X的取值范圍0.09～0.15，y的取值范圍為0.15～0.25，兩者之比滿(mǎn)足0.55≤X/y≤0.65；2)取上述靶材，按常規(guī)直流磁控濺射工藝，在普通玻璃上沉積銦鎵錫合金薄膜；3)將上述合金薄膜置于空氣或氧氣中，在400℃～550℃的情況下熱氧化1-2小時(shí)，形成銦鎵共摻的P型二氧化錫薄膜材料。
全文摘要
一種銦鎵共摻的低阻P型二氧化錫薄膜材料及其制造方法，其特征在于該薄膜材料的分子通式可表示為Ga
文檔編號(hào)H01L21/00GK101077826SQ20071006766
公開(kāi)日2007年11月28日 申請(qǐng)日期2007年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月28日
發(fā)明者季振國(guó), 黃奕仙, 霍麗娟 申請(qǐng)人:杭州電子科技大學(xué)