引言

氧化鋅(ZnO)半導體由於在低沉積溫度下具有高電子遷移率，非常適用於有機發光二極體器件。其作為一種新的半導體層取代了薄膜電晶體中使用的非晶矽半導體，在表徵方面取得了重大進展。氧化鋅的溼法圖形化是大規模生產氧化鋅薄膜電晶體器件的另一個重要問題。本工作採用電化學分析方法研究了射頻磁控濺射氧化鋅薄膜在各種溼溶液如磷酸和硝酸溶液中的溼腐蝕行為。還考察了沉積引數如射頻功率和氧分壓對腐蝕速率的影響。

結果和討論

氧化鋅薄膜是透過濺射法制備的，這種方法可以很好地控制薄膜的厚度、均勻性和成分。濺射沉積薄膜的結構和效能受到濺射引數的強烈影響，如氣體、壓力、功率、襯底溫度、偏壓和離子加速能量。已知薄膜的腐蝕行為強烈依賴於薄膜的結構。氧化鋅薄膜的生長速率和電阻率隨著射頻功率和氧壓的增加而增加(圖1)射頻功率越高，氧化鋅薄膜的沉積速率越高。隨著射頻功率的增加，濺射的鋅原子或離子透過增強氬離子與氧化鋅靶的碰撞而增加。高射頻功率下薄膜電導率的下降是由於氧陰離子轟擊氧化鋅表面的可能性增加。另一方面，隨著氧分含量的增加，薄膜的電阻率接近飽和值。

圖1 玻璃襯底上氧化鋅薄膜電阻率和沉積速率的變化(a)襯底溫度為150℃時10毫託的射頻功率和(b)襯底溫度為50℃時100瓦和10毫託的氧氣分壓的函式。

薄膜的腐蝕速率隨著射頻功率和氧分壓的增加而降低(圖2). 薄膜的腐蝕速率受到薄膜結晶度的強烈影響。隨著膜中結晶度的增加，膜的溶解更加有利。

圖2 氧化鋅薄膜溶解速率對各種酸溶液的依賴性:作為(a)射頻功率和(b) O2分壓的函式。

圖2顯示了氧化鋅薄膜的腐蝕速率對各種酸溶液的依賴性。從上述結果可知，在硝酸(0.1M)中蝕刻速率最快，在乙酸(0.1M)中蝕刻速率最慢。氧化鋅的溶解趨勢與氧化銦錫薄膜有很大的不同。

總結

研究了射頻磁控管濺射的氧化鋅薄膜在玻璃基板上的溼式溶解行為。溶解速率隨射頻功率的增加而增加，在0.5sccm氧分壓下表現為最小值。這種行為與氧化鋅晶體的結晶度密切。薄膜在硝酸中溶解最快，在乙酸中溶解最慢。