专利名称：一种铟镓共掺的低阻p型二氧化锡薄膜材料及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种低阻P型透明导电金属氧化物半导体薄膜及其制造方法，特别涉及一种铟镓共掺的低阻P型二氧化锡薄膜材料及其制造方法。
背景技术：
中国发明专利CN 03141558.X提供一种P型铟锡氧化物的制备方法，制成P型掺铟的二氧化锡透明导电薄膜，其缺点是在掺铟的二氧化锡中存在晶格畸变，导致空穴迁移率大幅下降，使得制成的薄膜的电阻率难以进一步降低，制约该薄膜导电性能的提高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种铟镓共掺的低阻P型二氧化锡薄膜材料及其制造方法，即制成铟镓共掺的二氧化锡透明导电薄膜，利用铟离子比锡离子大、镓离子比锡离子小的关系，使该导电薄膜的晶格畸变减小，载流子迁移率提高，电阻率降低，由此改善P型二氧化锡透明导电薄膜电学性能。
一种铟镓共掺的低阻P型二氧化锡薄膜材料，其特征在于该薄膜材料的分子通式为GaxInySn1-x-yO2，其中X的取值范围为0.09～0.15，y的取值范围为0.15～0.25，两者之比满足0.55≤X/y≤0.65。
一种制造铟镓共掺的低阻P型二氧化锡薄膜材料的方法，其特征是采用下列工艺步骤1)以纯度皆为99.99％的锡、铟、镓为原料，用真空融炼法制作铟镓锡三元合金磁控溅射靶材，该靶材的分子通式为GaxInySn1-x-y，其中X的取值范围0.09～0.15，y的取值范围为0.15～0.25，两者之比满足0.55≤X/y≤0.65；
2)取上述靶材，按常规直流磁控溅射工艺，在普通玻璃上沉积铟镓锡合金薄膜；3)将上述合金薄膜置于空气或氧气中，在400℃～550℃的情况下热氧化1-2小时，形成铟镓共掺的P型二氧化锡薄膜材料。
表1为图1所示的单独掺铟的二氧化锡薄膜和铟镓共掺二氧化锡薄膜的霍尔效应测试结果单独掺铟的二氧化锡薄膜的电阻率为420Ω.cm，而迁移率很低，仅为0.00373cm2V-1S-1；镓铟共掺的二氧化锡薄膜的电阻率为0.168Ω.cm，远比单独掺铟的二氧化锡薄膜的电阻率小，而迁移率却比单独掺铟时高4个数量级，为39.2cm2V-1S-1。可见同时掺入离子半径比锡离子大的铟离子和离子半径比锡离子小的镓离子，可以有效提高空穴的迁移率，显著降低P型二氧化锡薄膜的电阻率。
表1 掺铟、镓铟共掺二氧化锡薄膜的电学性能
同现有技术比较，本发明的优点是导电薄膜材料晶格畸变小，空穴迁移率大幅度提高，电阻率大大下降。
图1为纯二氧化锡、掺铟二氧化锡、掺镓二氧化锡、铟镓共掺二氧化锡薄膜的X射线衍射图。在图1中，铟镓共掺二氧化锡薄膜的衍射峰的位置与纯二氧化锡薄膜的相差很小，表明其晶格畸变很小。
具体实施例方式
实施例11)以纯度皆为99.99％的锡、铟、镓为原料，用真空融炼法制作铟镓锡三元合金磁控溅射靶材，靶材半径75cm，厚度4mm，合金的分子通式为Ga0.09In0.15Sn0.76；2)取上述靶材，按常规直流磁控溅射工艺，在普通玻璃上沉积铟镓锡合金薄膜；溅射电压为400V，溅射电流为50mA，沉积时间为15min，工作气体为高纯氩气；3)将上述合金薄膜置于空气或氧气中，在400℃的情况下热氧化1小时，形成铟镓共掺的P型二氧化锡薄膜材料。
霍尔效应测试表明，该薄膜的空穴浓度为1.35×1018cm-3，迁移率为0.183cm2V-1S-1，电阻率为25.2Ω.cm。
实施例21)以纯度皆为99.99％的锡、铟、镓为原料，用真空融炼法制作铟镓锡三元合金磁控溅射靶材，靶材半径75cm，厚度4mm，合金的分子通式为Ga0.09In0.2Sn0.71；2)取上述靶材，按常规直流磁控溅射工艺，在普通玻璃上沉积铟镓锡合金薄膜；溅射电压为400V，溅射电流为50mA，沉积时间为15min，工作气体为高纯氩气；3)将上述合金薄膜置于空气或氧气中，在450℃的情况下热氧化1.5小时，形成铟镓共掺的P型二氧化锡薄膜材料。
霍尔效应测试表明，该薄膜的空穴浓度为+9.5×1017cm-3，迁移率为39.2cm2V-1S-1，电阻率为0.168Ω.cm。
实施例31)以纯度皆为99.99％的锡、铟、镓为原料，用真空融炼法制作铟镓锡三元合金磁控溅射靶材，靶材半径75cm，厚度4mm，合金的分子通式为Ga0.15In0.24Sn0.61；2)取上述靶材，按常规直流磁控溅射工艺，在普通玻璃上沉积铟镓锡合金薄膜；溅射电压为400V，溅射电流为50mA，沉积时间为15min，工作气体为高纯氩气；3)将上述合金薄膜置于空气或氧气中，在500℃的情况下热氧化2小时，形成铟镓共掺的P型二氧化锡薄膜材料。
霍尔效应测试表明，该薄膜的空穴浓度为3.29×1018cm-3，迁移率为2.56cm2V-1S-1，电阻率为0.742Ω.cm。
权利要求
1.一种铟镓共掺的低阻P型二氧化锡薄膜材料，其特征在于该薄膜材料的分子通式为GaxInySn1-x-yO2，其中X的取值范围为0.09～0.15，y的取值范围为0.15～0.25，两者之比满足0.55≤X/y≤0.65。
2.一种制造权利要求1所述材料的方法，其特征是采用下列工艺步骤1)以纯度皆为99.99％的锡、铟、镓为原料，用真空融炼法制作铟镓锡三元合金磁控溅射靶材，该靶材的分子通式为GaxInySn1-x-y，其中X的取值范围0.09～0.15，y的取值范围为0.15～0.25，两者之比满足0.55≤X/y≤0.65；2)取上述靶材，按常规直流磁控溅射工艺，在普通玻璃上沉积铟镓锡合金薄膜；3)将上述合金薄膜置于空气或氧气中，在400℃～550℃的情况下热氧化1-2小时，形成铟镓共掺的P型二氧化锡薄膜材料。
全文摘要
一种铟镓共掺的低阻P型二氧化锡薄膜材料及其制造方法，其特征在于该薄膜材料的分子通式可表示为Ga
文档编号H01L21/00GK101077826SQ20071006766
公开日2007年11月28日 申请日期2007年3月28日 优先权日2007年3月28日
发明者季振国, 黄奕仙, 霍丽娟 申请人:杭州电子科技大学