CN109161863A - 一种靶材、磁控溅射装置及溅射方法、溅射薄膜 - Google Patents

一种靶材、磁控溅射装置及溅射方法、溅射薄膜 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种靶材、磁控溅射装置及溅射方法、溅射薄膜，属于磁控溅射技术领域，其可解决现有的旋转靶磁控溅射设备的溅射得到的薄膜的电阻存在周期性差异致使显示不均的问题。本发明的靶材通过改变不同区域的靶元素含量，使得不同区域靶材的电阻率不同，这样当该靶材溅射成膜后，较薄薄膜的导电性能与较厚薄膜的导电性能一致，即薄厚不均的薄膜导电性能相同。采用该薄膜作为TFT的源漏极或者有源层，不同区域的TFT的电流大小相同，所制备的产品显示均匀。

Description

一种靶材、磁控溅射装置及溅射方法、溅射薄膜
技术领域
本发明属于磁控溅射技术领域，具体涉及一种靶材、磁控溅射装置及溅射方法、溅射薄膜。
背景技术
现有的旋转靶磁控溅射设备，如图1所示，一般包括多个旋转的靶材，每个靶材呈中空的圆柱形，磁控部件设于该靶材内部，利用磁控部件在靶材表面上形成正交电磁场，将电子束缚在靶材表面特定区域来提高电离效率，增加等离子体的密度和能量，从而实现在基板上高速率溅射成膜。
发明人发现现有技术中至少存在如下问题：每个靶材正对基板的位置，溅射得到的薄膜厚度较厚，方块电阻较小(如图2中的A区域所示)；而在相邻靶材之间的位置，溅射得到的薄膜厚度较小，方块电阻较大(如图2中的B区域所示)。这样得到的薄膜的膜厚和膜质都会存在周期性差异，这样溅射形成的源漏极或者有源层会造成A区域和B区域的TFT的电流大小不同，最终会导致显示的不均匀，形成所谓的Target Mura。
发明内容
本发明针对现有的旋转靶磁控溅射设备的溅射得到的薄膜的电阻存在周期性差异致使显示不均的问题，提供一种靶材、磁控溅射装置及溅射方法、溅射薄膜。
解决本发明技术问题所采用的技术方案是：
一种靶材，所述靶材包括第一区域和第二区域，所述第一区域用于向基板的正对靶材的位置进行溅射，所述第二区域用于向基板的斜对靶材的位置进行溅射，所述靶材含有至少两种靶元素，所述第一区域与第二区域中的至少部分靶元素的含量不同，所述第一区域的靶材的电阻率高于第二区域的靶材的电阻率。
可选的是，所述靶材由半导体材料构成。
可选的是，所述半导体材料包括金属氧化物。
可选的是，所述靶元素包括锌元素、氧元素，还包括铟元素、镓元素中的至少一种。
可选的是，所述靶元素包括锌元素，氧元素，以及铟元素，所述第二区域中铟元素的含量大于第一区域中铟元素的含量。
可选的是，所述靶材为筒状，所述靶材可绕轴线旋转。
本发明还提供一种磁控溅射装置，包括多个靶单元，所述靶单元设有上述的靶材。
可选的是，所述靶单元包括旋转靶单元。
可选的是，所述旋转靶单元设于所述靶材内，所述旋转靶单元包括：
磁控部件，用于向靶材提供电磁场；
支撑轴，用于支撑所述磁控部件，并带动磁控部件绕所述轴线在预定范围内转动。
本发明还提供一种溅射薄膜，采用上述的靶材溅射形成。
可选的是，所述溅射薄膜正对靶材的位置的厚度大于斜对靶材的位置的厚度，且所述溅射薄膜正对靶材的位置的材料电阻率小于斜对靶材的位置的材料电阻率。
本发明还提供一种磁控溅射方法，包括以下步骤：采用上述的靶材溅射形成溅射薄膜。
附图说明
图1为现有的旋转靶磁控溅射设备的截面结构示意图；
图2为现有的旋转靶磁控溅射设备的溅射成膜示意图；
图3为本发明的实施例1的靶材的结构示意图；
图4为本发明的实施例2的靶材的截面结构示意图；
图5为本发明的实施例3的磁控溅射装置的截面结构示意图；
其中，附图标记为：1、靶材；11、第一区域；12、第二区域；2、磁控部件；3、薄膜。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
实施例1：
本实施例提供一种靶材，如图3所示，所述靶材1包括第一区域11和第二区域12，所述第一区域11用于向基板的正对靶材的位置进行溅射，所述第二区域12用于向基板的斜对靶材的位置进行溅射，所述靶材含有至少两种靶元素，所述第一区域11与第二区域12中的至少部分靶元素的含量不同，所述第一区域11的靶材的电阻率高于第二区域12的靶材的电阻率。
本实施例的靶材1通过改变不同区域的靶元素含量，使得不同区域靶材的电阻率不同，这样当该靶材溅射成膜后，较薄薄膜3的导电性能与较厚薄膜3的导电性能一致，即薄厚不均的薄膜3导电性能相同。采用该薄膜3作为TFT的源漏极或者有源层，不同区域的TFT的电流大小相同，所制备的产品显示均匀。
需要说明的是，本实施例中“正对”是指靶材在平行投影中，投影线垂直于基板所在的投影面，“斜对”是指靶材在平行投影中，投影线与基板所在投影面不垂直，也就是说，投影线与基板所在的投影面相倾斜。
实施例2：
本实施例提供一种靶材，如图4所示，所述靶材1为筒状，所述靶材1可绕轴线旋转，所述靶材1包括第一区域11和第二区域12，所述第一区域11用于向基板的正对靶材的位置进行溅射，所述第二区域12用于向基板的斜对靶材的位置进行溅射，所述靶材含有至少两种靶元素，所述第一区域11与第二区域12中的至少部分靶元素的含量不同，所述第一区域11的靶材的电阻率高于第二区域12的靶材的电阻率。
本实施例中靶材1为旋转靶，可以理解的是，其也可以是平面的，在此不做限定，平面靶与旋转靶的应用原理与本实施例的旋转靶类似。其中，本实施例的靶材可以包含多个第一区域11和多个第二区域12，实际应用中，还可以包含多个渐变区域，即多个区域中靶元素的含量各不相同，呈现一定渐变，以使得多个区域中靶材的电阻率相应的呈一定渐变，以使靶材溅射成膜后，较薄薄膜3的导电性能与较厚薄膜3的导电性能一致。
本实施例中不限定靶材的具体材料，其可以是各种合金，例如镍铬合金、钴钽锆合金、铜铟镓合金等，具体的金属材料可以根据实际需要进行选择。作为本实施例中的一种可选实施方案，所述靶材由半导体材料构成。
作为本实施例的一种优选方案，所述半导体材料包括金属氧化物。
作为本实施例的一种可选方案，所述靶元素包括锌元素、氧元素，还包括铟元素、镓元素中的至少一种。
也就是说，靶材可以是金属与氧形成的化合物半导体材料。例如ITO(In2O3-SnO2)，IGZO(InGaZnO4)等。
作为本实施例的一种优选方案，所述靶元素包括锌元素，氧元素，以及铟元素，所述第二区域12中铟元素的含量大于第一区域11中铟元素的含量。
本案发明人经过创造性劳动发现，含有多种靶元素的靶材中，不同含量的靶元素构成的靶材的导电率不同，相应的靶材溅射成膜后的薄膜3的导电性能也存在相应的差异。
在一个具体实施例中，IGZO旋转靶的第一区域11中铟元素、镓元素、锌元素的含量分别为1：1：1，其第二区域12中铟元素、镓元素、锌元素的含量分别为1.2：1：0.8，或者第二区域12中铟元素、镓元素、锌元素的含量分别为1.2：0.8：1。即第二区域12中铟元素的含量相较于第一区域11的铟元素含量高，测得的第一区域11的靶材的电阻率高于第二区域12的靶材的电阻率，这样该旋转靶溅射成膜后得到的对应第一区域11的薄膜3的导电性能与对应第二区域12的薄膜3的导电性能相同。
在本实施例对应的附图中，显示了的各结构层的大小、厚度等仅为示意，实际应用中，各结构的大小、厚度、尺寸等均可根据需要进行改变或调整。
实施例3：
本实施例提供一种磁控溅射装置，包括多个靶单元，所述靶单元设有上述实施例的靶材。
本实施例的磁控溅射装置中的靶材不同区域的靶元素含量不同，不同区域靶材的电阻率不同，这样溅射成膜后，得到的较薄薄膜的导电性能与较厚薄膜的导电性能一致，即得到的薄厚不均的薄膜导电性能相同。
在一个具体实施例中，如图5所示，所述靶单元包括旋转靶单元。
具体的，所述旋转靶单元设于所述靶材1内，所述旋转靶单元包括用于向靶材提供电磁场的磁控部件2；以及支撑轴(图中未示出)，所示支撑轴用于支撑所述磁控部件2，并带动磁控部件2绕所述轴线在预定范围内转动。
本实施例的磁控溅射装置使用时，磁控部件2(例如磁铁)往复摆动，旋转靶绕轴360°旋转，通常磁控部件2的摆动角度在180°范围内，旋转靶360°转圈，以达到对靶材的充分利用。具体的，磁控部件2摆动到右侧的第二区域12的位置，斜对溅射形成薄膜3；然后靶材顺时针旋转45°，磁控部件2摆到中间第一区域11的位置，正对溅射形成薄膜3；之后靶材再次顺时针旋转45°，磁控部件2摆动到左侧第二区域12的位置，斜对溅射形成薄膜3，依次往复；由于第二区域12中铟元素含量较高，第一区域11是中铟元素含量较低，所以可以达到调节不同区域形成的薄膜3的发光亮度和颜色的目的，实现改善旋转靶磁控溅射设备引起Target Mura的问题。
实施例4：
本实施例提供一种溅射薄膜，采用上述的靶材溅射形成。
本实施例的溅射薄膜正对靶材的位置的厚度大于斜对靶材的位置的厚度，且所述溅射薄膜正对靶材的位置的材料电阻率小于斜对靶材的位置的材料电阻率。
本实施例的溅射薄膜可以是薄膜晶体管(TFT)的源漏极，也可以是有源层。
在一个具体实施例中，TFT的有源层为上述的IGZO旋转靶材溅射形成的薄膜。其中，流过TFT源漏极之间的电流IDS为：
IDS＝1/2×μ×C×W/L×(VGS-Vth)2
其中μ为有源层迁移率，C是栅电极和有源层形成的电容值，W/L是有源层沟道的宽长比，VGS是栅极与源极之间的电压差，Vth是TFT的阀值电压，由于IGZO旋转靶材中的铟元素含量不同，因此，对应不同区域的有源层的迁移率μ的大小与铟元素含量成正比，流过源漏极之间的电流IDS可以用有源层迁移率μ来调节以使对应第一区域的薄膜的导电性能与对应第二区域的薄膜的导电性能相同。
实施例5：
本实施例提供一种磁控溅射方法，包括以下步骤：采用上述的靶材溅射形成溅射薄膜。
具体的，在实际的溅射工艺过程中，可以根据需要沉积薄膜的大小，选择适应尺寸的基板，并将多个旋转靶并列设置，其中每个旋转靶的旋转速度可以进行单独控制。
实施例6：
本实施例提供了一种显示装置，其包括上述任意一种溅射薄膜。所述显示装置可以为：液晶显示面板、电子纸、OLED面板、手机、平板电脑、电视机、显示器、笔记本电脑、数码相框、导航仪等任何具有显示功能的产品或部件。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (12)

1.一种靶材，其特征在于，所述靶材包括第一区域和第二区域，所述第一区域用于向基板的正对靶材的位置进行溅射，所述第二区域用于向基板的斜对靶材的位置进行溅射，所述靶材含有至少两种靶元素，所述第一区域与第二区域中的至少部分靶元素的含量不同，所述第一区域的靶材的电阻率高于第二区域的靶材的电阻率。
2.根据权利要求1所述的靶材，其特征在于，所述靶材由半导体材料构成。
3.根据权利要求2所述的靶材，其特征在于，所述半导体材料包括金属氧化物。
4.根据权利要求3所述的靶材，其特征在于，所述靶元素包括锌元素、氧元素，还包括铟元素、镓元素中的至少一种。
5.根据权利要求4所述的靶材，其特征在于，所述靶元素包括锌元素，氧元素，以及铟元素，所述第二区域中铟元素的含量大于第一区域中铟元素的含量。
6.根据权利要求1所述的靶材，其特征在于，所述靶材为筒状，所述靶材可绕轴线旋转。
7.一种磁控溅射装置，其特征在于，包括多个靶单元，所述靶单元设有权利要求1-6任一项所述的靶材。
8.根据权利要求7所述的磁控溅射装置，其特征在于，所述靶单元包括旋转靶单元。
9.根据权利要求8所述的磁控溅射装置，其特征在于，所述靶材为权利要求6所述的靶材，所述旋转靶单元设于所述靶材内，所述旋转靶单元包括：
磁控部件，用于向靶材提供电磁场；
支撑轴，用于支撑所述磁控部件，并带动磁控部件绕所述轴线在预定范围内转动。
10.一种溅射薄膜，其特征在于，采用权利要求1-6任一项所述的靶材溅射形成。
11.根据权利要求10所述的溅射薄膜，其特征在于，所述溅射薄膜正对靶材的位置的厚度大于斜对靶材的位置的厚度，且所述溅射薄膜正对靶材的位置的材料电阻率小于斜对靶材的位置的材料电阻率。
12.一种磁控溅射方法，其特征在于，包括以下步骤：采用权利要求1-6任一项所述的靶材溅射形成溅射薄膜。
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