專利名稱：Ito基板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及導(dǎo)電基板制備領(lǐng)域，特別是涉及一種ITO基板。
背景技術(shù)：
ITO (銦錫氧化物)薄膜是一種η型半導(dǎo)體材料，具有導(dǎo)電率高、可見光透光率高、機械硬度高和化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定等優(yōu)點。因此，它在等離子顯示器、液晶顯示器、電致發(fā)光顯示器、觸摸屏、太陽能電池以及電子儀表的透明電極等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。傳統(tǒng)的電容式觸摸屏使用的ITO基板，通過在室溫條件下采用磁控濺射鍍膜的工藝在基板上沉積ITO膜層得到。然而，這種條件制備的ITO膜層為非晶態(tài)，從而使制得的ITO基板的ITO膜層的電阻率較高。

實用新型內(nèi)容基于此，有必要提供一種ITO膜層電阻率較低的ITO基板。一種ITO基板，包括基板、沉積在所述基板的一個表面的納米結(jié)晶態(tài)的第一 ITO膜層。在一個實施例中，還包括沉積在所述基板的另一個表面的納米結(jié)晶態(tài)的第二 ITO膜層。在一個實施例中，所述第二 ITO膜層的厚度為20nnT40nm。在一個實施 例中，所述第一 ITO膜層的厚度為20nnT40nm。在一個實施例中，所述基板的材質(zhì)為聚甲基丙烯酸甲酯、聚對苯二甲酸乙二醇酯或聚碳酸酯。上述ITO基板包括基板和沉積在所述基板的一個表面的第一 ITO膜層，第一 ITO膜層為納米結(jié)晶態(tài)。納米結(jié)晶態(tài)的第一 ITO膜層，其內(nèi)部離子呈周期性排列，具有各向異性，而非晶態(tài)的ITO膜層，其內(nèi)部離子的排列無周期性，具有各向同性。這種ITO基板的納米結(jié)晶態(tài)的第一 ITO膜層與傳統(tǒng)的非晶態(tài)的ITO膜層相比，電阻率較低。

圖1為一實施方式的ITO基板的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為如圖1所示的ITO基板的制備方法的流程圖；圖3為實施例1制備的ITO基板的X射線衍射光譜圖；圖4為對比例制備的ITO基板的X射線衍射光譜圖。
具體實施方式
為了便于理解本實用新型，下面將參照相關(guān)附圖對本實用新型進(jìn)行更全面的描述。附圖中給出了本實用新型的較佳實施例。但是，本實用新型可以以許多不同的形式來實現(xiàn)，并不限于本文所描述的實施例。相反地，提供這些實施例的目的是使對本實用新型的公開內(nèi)容的理解更加透徹全面。如圖1所不的一實施方式的ITO基板,包括基板10和沉積在基板10的一個表面的第一 ITO膜層20。第一 ITO膜層20為納米結(jié)晶態(tài)。上述ITO基板包括基板10和沉積在基板10的一個表面的第一 ITO膜層20，第一ITO膜層20為納米結(jié)晶態(tài)。納米結(jié)晶態(tài)的第一 ITO膜層20，其內(nèi)部離子呈周期性排列，具有各向異性，而非晶態(tài)的ITO膜層，其內(nèi)部離子的排列無周期性，具有各向同性。這種ITO基板的納米結(jié)晶態(tài)的第一 ITO膜層20與傳統(tǒng)的非晶態(tài)的ITO膜層相比，電阻率較低，具有較高的導(dǎo)電率。第一 ITO膜層20的厚度可以為20nnT40nm。第一 ITO膜層20的厚度越薄，則具有較好的透光率，在本實施方式中，第一 ITO膜層20的厚度為20nnT40nm時，第一 ITO膜層20的面電阻不是很高，同時，透光率較高。在其他實施方式中，可以根據(jù)需要靈活選擇第一ITO膜層20的厚度。基板10的材質(zhì)可以為聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmethacrylate, PMMA)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(polyethylene terephthalate,PET)或聚碳酸酯(Polycarbonate,PC)。第一 ITO膜層20包含按照質(zhì)量百分比1% 20%的SnO2，余量為Ιη203?；蛘叩谝?ITO膜層20包含按照質(zhì)量百分比O. 3% 5%的TiO2，余量為Ιη203。TiO2中的Ti4+或者SnO2中的Sn4+能夠取代In2O3晶格中In3+的位置，從而形成一個電子載流子，載流子濃度越大，第一 ITO膜層的電阻率越低，但過大的Sn4+、或Ti4+離子的加入會形成載流子的散射中心，從而影響到了載流子的遷移率，反而使第一 ITO膜層的電阻率提高。第一 ITO膜層20包含 按照質(zhì)量百分比1% 20%的SnO2或質(zhì)量百分比O. 3% 5%的TiO2，余量為In2O3時，第一 ITO膜層20的載流子濃度和遷移率都較高。在其他的本實施方式中，ITO基板還包括沉積在基板的另一個表面的第二 ITO膜層，第二 ITO膜層為納米結(jié)晶態(tài)。第二 ITO膜層包含按照質(zhì)量百分比1% 20%的SnO2，余量為In2O3。或者第二 ITO膜層包含按照質(zhì)量百分比O. 3°/Γ5%的TiO2，余量為In2O3。傳統(tǒng)的ITO基板是單層鍍膜結(jié)構(gòu)，需要兩張ITO膜層用光學(xué)膠貼合在一起使用，從而存在貼合不良以及增加光學(xué)膠成本的缺點。基板的兩個表面分別沉積有第一 ITO膜層和第二 ITO膜層，具有電阻率低和透光率高等優(yōu)點，而且還可以節(jié)約觸摸屏的成本。第二 ITO膜層的厚度可以為20nnT40nm。第二 ITO膜層的厚度越薄，則具有較好的透光率，在本實施方式中，第二 ITO膜層的厚度為20nnT40nm時，第二 ITO膜層的面電阻不是很高，同時，透光率較高。在其他實施方式中，可以根據(jù)需要靈活選擇第二 ITO膜層的厚度。圖2所示的上述ITO基板的制備方法，包括如下步驟SI 10、提供基板10和靶材。基板的材質(zhì)可以為PMMA、PET或PC。S120、采用等離子誘導(dǎo)的工藝，在基板10溫度為室溫、濺射功率為4kW 8kW，氬氣流量為300sccnT500sccm,氧氣流量為lsccnT20sccm以及雜質(zhì)氣體的分壓小于5 X 10_7torr的條件下，采用靶材在基板10的一個表面沉積形成納米結(jié)晶態(tài)的第一 ITO膜層20，得到ITO基板。氧氣含量對第一 ITO膜層20的電阻率和透光率的影響較大。第一 ITO膜層20中氧空位是電子載流子的另外一個來源，第一 ITO膜層20會隨著氧空位的增加而降低電阻率，同樣當(dāng)增加到一定程度后氧空位對降低載流子的遷移率影響更大，使第一 ITO膜層20的電阻率反而上升，第一 ITO膜層電阻率20越低，透光率越高。同時，氧氣含量過低，會生成黑色的低價化合物InO，影響第一 ITO膜層20的透光率。在本實施方式中，氧氣含量為lsccnT20sccm,制備得到的第一 ITO膜層20具有適量的自由電子和氧空穴，面電阻較低。同時氧氣含量適量，不會生產(chǎn)黑色的InO，得到的第一ITO膜層20具有較好的透光率。此外，氧氣含量可以根據(jù)靶材的濺射功率和氬氣的壓力做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，使的制備得到的第一 ITO膜層20在縮水之后電阻率最低。雜質(zhì)氣體的分壓可以通過殘留氣體分析儀(Residual gas analyzer, RGA)檢測。雜質(zhì)氣體可能是H2O和CO2等。如果通過RGA監(jiān)控腔室內(nèi)的H2O等雜質(zhì)氣體的分壓大于X KTtorr，則可以將基板置于真空設(shè)備內(nèi)的收卷轂與放卷轂之間，使基板展開并來回轉(zhuǎn)動，通過真空抽氣設(shè)備脫掉基板表面吸附的雜質(zhì)氣體，減小雜質(zhì)氣體對第一 ITO膜層20的污染。第一 ITO膜層20的厚度可以為20nnT40nm。第一 ITO膜層20的厚度越薄，則具有較好的透光率，在本實施方式中，第一 ITO膜層20的厚度可以為20nnT40nm，第一 ITO膜層20的面電阻也不是很高，同時，透光率較高。在其他實施方式中，可以根據(jù)需要，調(diào)節(jié)第一ITO膜層20的沉積速率和沉積的時間來制備所需厚度的第一 ITO膜層20。靶材包含按照質(zhì)量百分比1% 20%的SnO2，余量為Ιη203?；蛘甙胁陌凑召|(zhì)量百分比O. 3% 5%的TiO2,余量為In2O3。靶材中的SnO2或TiO2被濺射到基板10表面時，TiO2中的Ti4+或者SnO2中的Sn4+能夠取代In2O3晶格中In3+的位置，In2O3中的In3+是正三價，而Sn4+或Ti4+是正四價，從而形成一個電子載流子，載流子濃度越大，膜層的電阻率越低，但過大的Sn4+、或Ti4+離子的加入會形成載流子的散射中心，從而影響到了載流子的遷移率，反而使第一 ITO膜層的電阻率提高。第一 ITO膜層20包含按照質(zhì)量百分比1% 20%的SnO2或質(zhì)量百分比O. 3% 5%的TiO2，余量為In2O3時，第一 ITO膜層20的載流子濃度和遷移率都較高。S120還可以包括采用靶材在基板的另一個表面沉積形成納米結(jié)晶態(tài)的第二 ITO膜層的操作。傳統(tǒng)的ITO基板是單層鍍膜結(jié)構(gòu)，需要兩張ITO膜層用光學(xué)膠貼合在一起使用，從而存在貼合不良以及增加光學(xué)膠成本的缺點?；宓膬蓚€表面分別沉積有第一 ITO膜層20和第二 ITO膜層，具有電阻率低和透光率高等優(yōu)點，而且還可以節(jié)約觸摸屏的成本。第一 ITO膜層20的導(dǎo)電率和第一 ITO膜層20的載流子濃度以及載流子遷移速率成正比。第一 ITO膜層20的載流子濃度與第一 ITO膜層20中的Sn4+含量、Ti4+含量和02_含量有關(guān)，為了得到較高的載流子濃度可以通過控制靶材中的錫或鈦的含量以及等離子誘導(dǎo)的工藝中的氧氣含量來實現(xiàn)。載流子遷移速率與第一 ITO膜層20的結(jié)晶狀態(tài)、晶格結(jié)構(gòu)和晶格缺陷有關(guān)。氧氣在等離子源產(chǎn)生的02_可以進(jìn)入到第一 ITO膜層20中的間隙，補充到In3+間的氧空穴位置，使In2O3的結(jié)晶更加完整，可以得到較高的載流子遷移速率，降低電子在晶體內(nèi)的復(fù)合機率，從而降低第一 ITO膜層20的電阻率。傳統(tǒng)的ITO基板的制備采用的是室溫下磁控濺射鍍膜的工藝，在室溫的條件下制備的ITO是非晶態(tài)，這樣ITO膜層的電阻率會很高。要實現(xiàn)面電阻為150 Ω/ □，需要沉積厚度為80nm的ITO膜層，ITO基板的透光率為70%左右。采用等離子誘導(dǎo)的工藝條件，在室溫下沉積形成的納米結(jié)晶態(tài)第一 ITO膜層，能夠提高第一 ITO膜層的導(dǎo)電性能，降低第一 ITO膜層的電阻率。要實現(xiàn)面電阻為150 Ω/口，需要沉積的第一 ITO膜層的厚度為20nnT40nm左右，同時透光率可以提高到84%以上。上述方法采用等離子體誘導(dǎo)的工藝條件，在基板的一個表面沉積形成了納米結(jié)晶態(tài)的第一 ITO膜層。納米結(jié)晶態(tài)的第一 ITO膜層，其內(nèi)部離子呈周期性排列，具有各向異性。而非晶態(tài)的ITO膜層，其內(nèi)部離子的排列無周期性，具有各向同性。這種ITO基板的納米結(jié)晶態(tài)的第一 ITO膜層與傳統(tǒng)的非晶態(tài)的ITO膜層相比，電阻率較低，具有較高的導(dǎo)電率。同時，上述方法可以在基板的另一個表面也沉積形成有納米結(jié)晶態(tài)的第二 ITO膜層，相比于傳統(tǒng)的用兩張ITO膜層采用光學(xué)膠貼合在一起，可以減低觸摸屏的生產(chǎn)成本。下面為具體實施例部分。實施例1將厚度為125 μ m的PET基板進(jìn)行等離子體清潔后，除去表面雜質(zhì)。以包括質(zhì)量百分比為12%的SnO2和余量的In2O3的靶材作為陰極。采用等離子誘導(dǎo)的工藝條件，在基板溫度為室溫，氧氣流量為13SCCm，雜質(zhì)氣體的分壓為4X 10_7torr，氬氣流量為400sCCm和濺射功率為6kW的條件下，在PET基板的一個表面濺射形成厚度為35nm的第一 ITO膜層，得到ITO基板，其面電阻為170 Ω/口，ITO膜層的電阻率為595 μ Ω · cm。 實施例2將厚度為125 μ m的PET基板進(jìn)行等離子體清潔后，除去表面雜質(zhì)。以包括質(zhì)量百分比為1%的SnO2和余量的In2O3的靶材作為陰極。采用等離子誘導(dǎo)的工藝條件，在基板溫度為室溫，氧氣含量為lsccm，雜質(zhì)氣體分壓為3X 10_7torr，氬氣用量為300sCCm和濺射功率為4kW的條件下，在PET基板的一個表面濺射形成厚度為30nm的第一 ITO膜層，其面電阻為300 Ω/ 口，ITO膜層的電阻率為900 μ Ω · cm。然后按照制備第一 ITO膜層的方法在PET基板的另一個表面濺射形成厚度為30nm的第二 ITO膜層，制備得到ITO基板。實施例3將厚度為125 μ m的PET基板進(jìn)行等離子體清潔后，除去表面雜質(zhì)。以包括質(zhì)量百分比為20%的SnO2和余量的In2O3的靶材作為陰極。采用等離子誘導(dǎo)的工藝條件，在基板溫度為室溫，氧氣含量為20sCCm，雜質(zhì)其他的分壓為3X10_7torr，氬氣用量為500sCCm和濺射功率為8kW的條件下，在PET基板的一個表面濺射形成厚度為40nm的ITO膜層，得到ITO基板，其面電阻為180 Ω/ 口，ITO膜層的電阻率為720μ Ω · cm。實施例4將厚度為125 μ m的PET基板進(jìn)行等離子體清潔后，除去表面雜質(zhì)。以包括質(zhì)量百分比為O. 3%的TiO2和余量的In2O3的靶材作為陰極。采用等離子誘導(dǎo)的工藝條件，在基板溫度為室溫，氧氣含量為6Sccm，雜質(zhì)氣體分壓為4X 10_7torr，氬氣用量為500sccm和濺射功率為6kW的條件下，在PET基板的一個表面濺射形成厚度為36nm的第一 ITO膜層，其面電阻為160 Ω/口，ITO膜層的電阻率為540 μ Ω · cm。實施例5將厚度為125 μ m的PET基板進(jìn)行等離子體清潔后，除去表面雜質(zhì)。以包括質(zhì)量百分比為5%的TiO2和余量的In2O3的靶材作為陰極。采用等離子誘導(dǎo)的工藝條件，在基板溫度為室溫，氧氣含量為6sCCm，雜質(zhì)氣體分壓為4X 10_7torr，氬氣用量為400sccm和濺射功率為6kW的條件下，在PET基板的一個表面濺射形成厚度為28nm的第一 ITO膜層，其面電阻為160 Ω/ 口，ITO膜層的電阻率為784 μ Ω · cm。實施例6將厚度為125 μ m的PET基板進(jìn)行等離子體清潔后，除去表面雜質(zhì)。以包括質(zhì)量百分比為2. 3%的TiO2和余量的In2O3的靶材作為陰極。采用等離子誘導(dǎo)的工藝條件，在基板溫度為室溫，氧氣含量為6sCCm，雜質(zhì)氣體分壓為4X10_7torr，氬氣用量為500sccm和濺射功率為5kW的條件下，在PET基板的一個表面濺射形成厚度為20nm的第一 ITO膜層，其面電阻為400 Ω / 口，ITO膜層的電阻率為800 μ Ω · cm。對比例將厚度為125 μ m的PET基板進(jìn)行等離子體清潔后，除去表面雜質(zhì)。以包括質(zhì)量百分比為10%的SnO2和余量的In2O3的靶材作為陰極。在室溫下，在氧氣含量為12sccm,雜質(zhì)氣體分壓為2X10 6torr, IS氣用量為500sccm和濺射功率為8KW的條件下，在PET基板的一個表面濺射形成厚度為80nm的第一ITO膜層，其面電阻為150 Ω/ 口，ITO膜層的電阻率為1200 μ Ω · cm。圖3和圖4分別為按照實施例1的制備方法得到的ITO基板的X射線衍射光譜圖和對比例制備的ITO基板的X射線衍射光譜圖。如圖3所示，在30°、35. 5°和51°處的衍射峰為In2O3晶體的衍射峰。相應(yīng)的，30°的衍射峰歸屬于In2O3晶體[222]晶面的衍射，
35.5°的衍射峰歸屬于In2O3晶體[400]晶面的衍射，51°的衍射峰歸屬于In2O3晶體[440]晶面的衍射。而圖4中沒有出現(xiàn)In2O3晶體的衍射峰，制備得到的ITO膜層為非晶態(tài)。因此，在室溫下采用等離子誘導(dǎo)的工藝條件制備得到的第一 ITO膜層具有納米晶體結(jié)構(gòu)，而在室溫下采用傳統(tǒng)的磁控濺射方法制備的ITO膜層為非晶態(tài)。采用等離子誘導(dǎo)的工藝條件制備的這種ITO基板的納米結(jié)晶態(tài)的第一 ITO膜層與傳統(tǒng)的非晶態(tài)的ITO膜層相比，電阻率較低，具有較高的導(dǎo)電率。以上所述實施例僅表達(dá)了本實用新型的一種或幾種實施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對本實用新型專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本實用新型的保護范圍。因此，本實用新型專利的保護范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
權(quán)利要求1.一種ITO基板,其特征在于,包括基板、沉積在所述基板的一個表面的納米結(jié)晶態(tài)的第一 ITO膜層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ITO基板，其特征在于，還包括沉積在所述基板的另一個表面的納米結(jié)晶態(tài)的第二 ITO膜層。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的ITO基板，其特征在于，所述第二ITO膜層的厚度為 20nm 40nmo
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ITO基板，其特征在于，所述第一ITO膜層的厚度為 20nm 40nmo
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的ITO基板，其特征在于，所述基板的材質(zhì)為聚甲基丙烯酸甲酯、聚對苯二甲酸乙二醇酯或聚碳酸酯。
專利摘要本實用新型公開了一種ITO基板，包括基板和沉積在所述基板的一個表面的納米結(jié)晶態(tài)的第一ITO膜層。上述ITO基板包括基板和沉積在所述基板的一個表面的第一ITO膜層，第一ITO膜層為納米結(jié)晶態(tài)。納米結(jié)晶態(tài)的第一ITO膜層，其內(nèi)部離子呈周期性排列，具有各向異性，而非晶態(tài)的ITO膜層，其內(nèi)部離子的排列無周期性，具有各向同性。這種ITO基板的納米結(jié)晶態(tài)的第一ITO膜層與傳統(tǒng)的非晶態(tài)的ITO膜層相比，電阻率較低。
文檔編號B32B27/06GK202878837SQ20122058653
公開日2013年4月17日 申請日期2012年11月8日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月8日
發(fā)明者柳錫運, 江成軍, 余俊佼, 夏國濤, 李章國, 李路, 李國勇, 楊俊峰 申請人:深圳南玻顯示器件科技有限公司