射頻磁控濺鍍氧化矽和氧化銦鋅薄膜在PC基板之研究

陳禹睿

指導教授 ： 黃倉秀

國立清華大學/工學院/材料科學工程學系/碩士(2008年)

摘要

本論文以射頻(RF)平面磁控濺鍍法在PC基板上製備氧化矽(SiOx)和氧化銦鋅 (IZO, In2O3-10 wt%ZnO)薄膜，探討不同膜厚、RF功率、氧/氬流量比等鍍膜參數對氧化矽薄膜性質的影響，配合光學顯微鏡觀察孔洞密度，原子力顯微鏡分析薄膜的表面粗糙度探討最佳反應濺鍍參數，以鍍製出具有最佳阻隔氣體效果的SiOx薄膜。最後在玻璃、PC、SiOx/PC上鍍製氧化銦鋅薄膜，利用四點探針量測片電阻，配合量測可見光穿透率來瞭解氧化銦鋅薄膜的光電性質以及水氣和氧氣透過率測試儀量測水氣和氧氣的滲透率。
由實驗結果可知，氧化矽薄膜表面會隨厚度增加而較為粗糙，孔洞密度降低的臨界厚度為50 nm，在80 nm之後達到穩定低值。RF功率增加會使得氧化矽薄膜較為緻密且平滑，孔洞密度也會隨著功率增加而減少；但是超過50 W，試片會明顯彎曲且孔洞密度上升。隨著氧/氬流量比的提升，表面粗糙度變小，孔洞密度會些微的下降。氧化矽薄膜的最佳反應濺鍍條件是以RF功率50 W、氧/氬流量比3/4、氣體壓力為10-11 mTorr濺鍍100 nm的薄膜，其孔洞密度為6±1 mm-2、表面粗糙度為1.865 nm、水氣和氧氣滲透率為0.20 g/m2-day和2.9 c.c./m2-day。和文獻上以電漿輔助化學氣相沉積法所鍍製的氧化矽薄膜比較，我們的水氣滲透率更低，氧氣滲透率稍高。在PC基板上預先鍍製一層100 nm的氧化矽薄膜時，可增加氧化銦鋅薄膜的附著力和降低表面粗糙度，而直接濺鍍在玻璃基板上的表面粗糙度是最小的。氧化銦鋅薄膜鍍製在玻璃、PC、SiOx/PC上的電阻率幾乎相同；可見光平均穿透率幾乎都在80%以上。在SiOx/PC上鍍製255 nm的氧化銦鋅薄膜，可以使水氣和氧氣滲透率再度下降到0.16 g/m2-day和1.1 c.c./m2-day。

關鍵字

射頻磁控濺鍍 ； 氧化矽 ； 氧化銦鋅 ； 氣體滲透率

參考文獻

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