DE10152410A1

DE10152410A1 - Filmschicht mit bestimmten optischen und elektrischen Eigenschaften

Info

Publication number: DE10152410A1
Application number: DE10152410A
Authority: DE
Inventors: Chaun-Gi Choi; Young-Rag Do; Joon-Bae Lee; Chang-Won Park
Original assignee: Samsung SDI Co Ltd
Current assignee: Samsung SDI Co Ltd
Priority date: 2001-02-07
Filing date: 2001-10-24
Publication date: 2002-08-08
Also published as: FR2820512A1; JP2002323606A; US20020160218A1; GB0126125D0; KR20020065758A; CN1311286C; GB2372043A; CN1368657A; KR100768175B1; FR2820512B1; GB2372043B; US6579624B2

Abstract

Filmschicht mit einer Übergangsschicht, die einen ersten Bestandteil, der SiO als dielektrisches Material aufweist, und wenigstens einen zweiten Bestandteil umfaßt, der unter Aluminium (Al), Silber (Ag), Silizium (Si), Germanium (Ge), Yttrium (Y), Zink (Zn), Zirkon (Zr), Wolfram (W) und Tantal (Ta) gewählt ist, wobei der erste und der zweite Bestandteil Gehaltsgradienten nach Maßgabe der Dicke der Filmschicht haben.

Description

Die Erfindung betrifft eine Filmschicht mit bestimmten optischen und elektrischen Eigenschaften und insbesondere eine nicht dekorative funktionelle Filmschicht, deren opti sche und elektrische Eigenschaften einstellbar oder wählbar sind.

Eine Filmschicht mit elektrischer Leitfähigkeit, deren Reflexionsvermögen bezüglich äußeren Lichtes minimal ist, wird auf verschiedenen Anwendungsgebieten benutzt, die Son nenbrillengläser, Abschirmungsgläser für äußeres Licht, UV- Schutz- und Isoliermaterialien oder elektromagnetische Abschirmungsmaterialien einschließen.

Ein Beispiel einer derartigen Filmschicht ist auch die sogenannte Schwarzmatrix, die zwischen den Leuchtstoff schichten einer Farbanzeigevorrichtung, wie beispielsweise einer Farbkathodenstrahlröhre, ausgebildet ist, um äußeres Licht und Licht zu absorbieren, das von den benachbarten Leuchtstoffschichtmustern gestreut wird. Wenn das Refle xionsvermögen bezüglich des äußeren Lichtes des Bildschirms einer Anzeigevorrichtung zunimmt, wird das angezeigte Bild unscharf. Da äußeres Licht hauptsächlich an der Schwarzma trix des Bildschirmes reflektiert wird, wurde immer wieder versucht, die Luminanz und den Kontrast dadurch zu verbes sern, daß das Absorptionsvermögen der Schwarzmatrix erhöht wurde, die die Bildpunkte der Anzeigevorrichtung umgibt. Es wurde bereits eine Schwarzmatrix vorgeschlagen, die einen unter Verwendung von Chrom gebildeten Schichtaufbau hat, der aus einer Chromschicht und einer Chromoxidschicht besteht. Um das Absorptionsvermögen der Schwarzmatrix weiter zu erhö hen, kann der Chromoxidschicht Kohlenstoff zugesetzt sein.

Die US PS 5 976 639 zeigt ein Verfahren zum Ausbilden einer Schwarzmatrix für eine Flüssigkristallanzeige, die eine Filmschicht mit Schichtaufbau aus einer Übergangs schicht und einer Metallschicht auf der Innenfläche der An zeigefrontplatte verwendet. Diese Filmschicht mit Schicht aufbau weist eine Übergangsschicht auf, bei der der Gehalt eines Bestandteils wie beispielsweise Cr, W, Ta, Ti, Fe, Ni oder Mo um annähernd 0,5% bis höchstens annähernd 20% pro 10 nm in Einfallsrichtung des äußeren Lichts zunimmt. Die Übergangsschicht kann weiterhin ein Element wie Sauerstoff, Stickstoff oder Kohlenstoff als Bestandteil enthalten. Das Metallelement ist vorzugsweise Chrom. Die Übergangsschicht ist zwischen einer Schicht mit niedrigem Metallgehalt und einer Schicht mit hohem Metallgehalt angeordnet. Der Gehalt der Metallelemente der Schicht mit hohem Metallgehalt liegt im Bereich von 50 bis 100 Gew.-% und der Gehalt der Metalle lemente der Schicht mit niedrigen Metallgehalt liegt im Bereich von 10 bis 50 Gew.-%. Die Schicht mit niedrigen Metall gehalt ist kein wesentlicher Bestandteil vom Standpunkt der Funktion einer Schwarzmatrix.

Die Schwarzmatrix wird über reaktives Sputtern herge stellt, bei dem ein Metall, das heißt ein Chromtarget auf einer Magnetronkathode in einer Vakuumkammer angeordnet wird, ein erstes Gas in die Kammer zur Magnetronentladung eingeführt wird und ein zweites, nämlich ein reaktives Gas (Sauerstoff oder Stickstoff), das mit den Sputtermetallele menten reagiert, in die Kammer eingeführt wird. Das Sputtern erfolgt in einer Atmosphäre, in der der Partialdruck des reaktiven Gases allmählich in Bewegungsrichtung eines trans parenten Substrates abnimmt.

Bei der Schwarzmatrix und ihrem Herstellungsverfahren, die in der US PS 5 976 639 beschrieben sind, werden aller dings umweltschädliche Materialen wie beispielsweise Chrom verwandt und sollte der Niederschlag der Filmschicht in ei ner reaktiven Atmosphäre erfolgen. Während der Bildung der Übergangsschicht und der Metallschicht in der Filmschicht mit Schichtaufbau muß weiterhin die Zusammensetzung und die Stärke jeder Schicht genau gesteuert werden, was den Her stellungsvorgang kompliziert.

Um diese Schwierigkeiten zu beseitigen, soll durch die Erfindung eine Filmschicht mit ausgezeichneten mechanischen, optischen und elektrischen Eigenschaften geschaffen werden, indem ein Gemisch aus einem anderen ungiftigen Metall als Chrom und einem dielektrischen Material verwandt wird.

Dazu umfaßt die eine Übergangsschicht aufweisende er findungsgemäße Filmschicht einen ersten Bestandteil mit SiO als dielektrischem Material und wenigsten einem zweiten Be standteil, der unter Aluminium (Al), Silber (Ag), Silizium (Si), Germanium (Ge), Yttrium (Y), Zink (Zn), Zirkon (Zr), Wolfram (W) und Tantal (Ta) gewählt wird, wobei der erste und der zweite Bestandteil Gehaltsgradienten nach Maßgabe der Dicke der Filmschicht haben.

Die Gehaltsgradienten sind vorzugsweise so verteilt, daß der Brechungsindex in Einfallsrichtung des äußeren Lich tes nach Maßgabe der Dicke der Filmschicht allmählich zu- oder abnimmt.

Die Gehaltsgradienten sind vorzugsweise gleichfalls so verteilt, daß das Lichtabsorptionsvermögen in Einfallsrich tung des äußeren Lichts nach Maßgabe der Dicke der Film schicht allmählich zunimmt.

Die Gehaltsgradienten sind insbesondere so verteilt, daß die elektrische Leitfähigkeit nach Maßgabe der Dicke der Filmschicht allmählich zu- oder abnimmt.

Weiterhin können die Gehaltsgradienten vorzugsweise so verteilt sein, daß in Einfallsrichtung des äußeren Lichts nach Maßgabe der Dicke der Filmschicht der Gehalt des ersten Bestandteils allmählich abnimmt und der Gehalt des zweiten Bestandteils allmählich zunimmt.

Bei der Filmschicht gemäß der Erfindung ist der Unter schied im Brechungsindex zwischen dem Substrat und einer Außenfläche der Filmschicht, die mit dem Substrat in Kontakt steht, kleiner als oder gleich 0,5.

Die erfindungsgemäße Filmschicht kann weiterhin eine aus SiO gebildete dielektrische Schicht einschließen. Die Stelle der Ausbildung der dielektrischen Schicht ist nicht in besonderer Weise beschränkt, sie wird vorzugsweise zwi schen dem Substrat und der Übergangsschicht ausgebildet, so daß sie mit dem Substrat in Kontakt steht. Dann ist der Un terschied im Brechungsindex zwischen der dielektrischen Schicht und dem Substrat kleiner oder gleich 0,5.

Die erfindungsgemäße Filmschicht kann weiterhin eine leitende Schicht enthalten, die aus wenigstens einem Metall bestandteil besteht, der aus der Gruppe gewählt ist, die aus Aluminium (Al), Silber (Ag), Silizium (Si), Germanium (Ge), Yttrium (Y), Zink (Zn), Zirkon (Zr), Wolfram (W) und Tantal (Ta) besteht. Die Stelle der Ausbildung der leitenden Schicht ist nicht in besonderer Weise beschränkt, in Hin blick auf die niedrige Widerstandscharakteristik der Film schicht wird die leitende Schicht vorzugsweise auf einer Außenfläche ausgebildet, die derjenigen Außenfläche gegen überliegt, an der die Filmschicht mit dem Substrat in Kon takt steht, wenn die Filmschicht auf Gebieten benutzt wird, bei denen elektrische Leitfähigkeitscharakteristiken benö tigt werden, der zweite Bestandteil Silizium ist und der Siliziumgehalt nach Maßgabe der Dicke der Filmschicht zu nimmt.

Wenn andererseits die Filmschicht eine dielektrische Schicht aufweist, kann die Übergangsschicht weiterhin eine leitende Schicht aus einem Metallbestandteil, der aus der Gruppe gewählt ist, die aus Al, Ag, Si, Ge, Y, Zn, Zr, W und Ta besteht, auf einer Außenfläche aufweisen, die der Außen fläche gegenüberliegt, an der die Übergangsschicht die di elektrische Schicht kontaktiert.

Im Folgenden werden anhand der zugehörigen Zeichnung besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung nä her beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 in einem schematischen Diagramm den Aufbau der erfindungsgemäßen Filmschicht,

Fig. 2 in einem Diagramm das Grundprinzip der Erfin dung,

Fig. 3 in einem Diagramm die Änderung der Verteilung von Siliziumoxid (SiO) als dielektrischem Material und Sil ber (Ag) als Metallbestandteil eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Filmschicht,

Fig. 4 in einem Diagramm die Änderung der Verteilung von Siliziumoxid (SiO) als dielektrischem Material und Alu minium (Al) als Metallbestandteil eines weiteren Ausfüh rungsbeispiels der erfindungsgemäßen Filmschicht und

Fig. 5 in einem Diagramm die Änderung der Verteilung von Siliziumoxid (SiO) als dielektrischem Material und Alu minium (Al) als Metallbestandteil noch eines Ausführungsbei spiels der erfindungsgemäßen Filmschicht.

Die erfindungsgemäße Filmschicht weist Gradienten im Brechungsindex, im Extinktionskoeffizienten und in der elek trischen Leitfähigkeit auf, derart, daß sich die relativen Gehalte an SiO als dielektrischem Material und wenigstens eines Metallbestandteils, der aus Aluminium (Al), Silber (Ag), Silizium (Si), Germanium (Ge), Yttrium (Y), Zink (Zn), Zirkon (Zr), Wolfram (W) und Tantal (Ta) gewählt ist, all mählich dadurch ändern, daß nach Maßgabe der Dicke der Film schicht die Niederschlagsraten eingestellt werden, unter denen das dielektrische Material und der Metallbestandteil auf einem Substrat niedergeschlagen werden.

Das Reflexionsvermögen einer Filmschicht 20, die auf ein Substrat 10 geschichtet ist, wie es in Fig. 1 dargestellt ist, ist gleich dem Quadrat des Absolutwertes eines Refle xionskoeffiezienten (r), der allgemein durch die folgende Gleichung (1) wiedergegeben wird:

wobei N_s und N_f komplexe Brechungsindizes, n_s und n_f Brechungsindizes und k_s und k_f Extinktionskoeffizienten des Substrates und der Filmschicht jeweils bezeichnen.

Um das Reflexionsvermögen der Filmschicht herabzuset zen, ist ein kleiner Unterschied im Brechungsindex zwischen dem Substrat und der Filmschicht bevorzugt. Das heißt mit anderen Worten, daß dann keine Reflexion auftritt, wenn die Brechungsindizes des Substrates und der Filmschicht gleich sind.

Eine Filmschicht, bei der nur eine Absorption und keine Reflexion auftritt, kann dadurch erhalten werden, daß in Richtung zunehmender Dicke der Filmschicht der Brechungsin dex allmählich verändert, das heißt erhöht oder herabgesetzt wird.

Die erfindungsgemäße Filmschicht, die auf dem oben be schriebenen Grundprinzip basiert, ist in Fig. 2 dargestellt. Ein erstes Material, das ein dielektrisches Material ist, dessen Brechungsindex dem des Substrates sehr ähnlich ist, ist auf einen an das Substrat angrenzenden Teil geschichtet.

Dabei sei angenommen, daß der Brechungsindex und der Extink tionskoeffizient des Substrates gleich n_s und k_s sind, wie es oben erwähnt wurde, und daß der Brechungsindex und der Extinktionskoeffizient des ersten Materials gleich n₁ und k₁ sind. Da nur ein geringer Unterschied im Brechungsindex zwi schen dem Substrat und dem ersten Material besteht, kann eine Reflexion von Licht auf dem durch die Gleichung (1) wiedergegebenen Grundprinzip nahezu vollständig vermieden werden.

Anschließend ist ein zweites Material mit dem Bre chungsindex n₂ und dem Extinktionskoeffizienten k₂, das im Wesentlichen denselben Brechungsindex wie das erste Material hat, auf das erste Material geschichtet, wodurch die Refle xion von Licht auf der Grundlage des gleichen oben beschrie benen Prinzips herabgesetzt wird. Nacheinander sind ein drittes Material mit dem Brechungsindex n₃ und dem Extinkti onskoeffizienten k₃, ein viertes Material mit dem Brechungs index n₄ und dem Extinktionskoeffizienten k₄, ein fünftes Material mit dem Brechungsindex n₅ und dem Extinktions koeffizienten k₅ und so weiter nach dem gleichen Grundprin zip wie es oben beschrieben wurde, niedergeschlagen.

Der Gradient im Brechungsindex kann so erzeugt werden, daß der Brechungsindex allmählich zu- oder abnimmt. Um die Reflexion von äußerem Licht zu verringern und die Lichtab sorption zu erhöhen, erfolgt der Niederschlag vorzugsweise so, daß der Extinktionskoeffizient in Einfallsrichtung des äußeren Lichts zunimmt. Dadurch daß der Extinktionskoeffizi ent allmählich nach Maßgabe der Dicke der Filmschicht zu nimmt, kann bewirkt werden, daß die Lichtmenge, die durch die Filmschicht geht, allmählich abnimmt, bis kein Licht mehr übertragen wird, wenn die Dicke einen bestimmten Wert erreicht.

Es ist auch dafür gesorgt, daß die elektrische Leitfä higkeit der Filmschicht sich allmählich ändert, indem der Metallgehalt des zweiten Bestandteils nach Maßgabe ihrer Dicke verändert wurde, wodurch der Nutzungsgrad der Filmschicht maximal wird. Das heißt mit anderen Worten, daß dann, wenn der Gehalt der Metallelemente in der Richtung von der Außenfläche, die das Substrat kontaktiert, zur gegen überliegenden Außenfläche nach Maßgabe der Dicke der Film schicht zunimmt, um die elektrische Leitfähigkeit allmählich zu erhöhen, die Reflexion des äußeren Lichts minimal ist, so daß sich eine optische Struktur mit hoher elektrischer Leit fähigkeit ergibt. Eine derartige Struktur kann wirksam eine Ladungsansammlung verhindern, wenn sie als elektromagneti sches Abschirmungsmaterial oder als Schwarzmatrix einer An zeigevorrichtung verwandt wird.

Bei der erfindungsgemäßen Filmschicht wird vorzugsweise SiO als dielektrisches Material verwandt, da es sehr ähnlich einem üblichen Glassubstrat in Hinblick auf die Zusammenset zung ist, was zu einer Ähnlichkeit in den verschiedenen Ei genschaften einschließlich dem Brechungsindex führt.

Bei der erfindungsgemäßen Filmschicht wird weiterhin wenigstens ein Metallbestandteil, der aus der Gruppe gewählt ist, die aus Al, Ag, Si, Ge, Y, Zn, Zr, W und Ta besteht, vorzugsweise als zweiter Bestandteil aufgrund seines hohen Lichtabsorptionsvermögens k verwandt. Insbesondere Al und Ag sind aufgrund ihrer hohen elektrischen Leitfähigkeit bevor zugt.

Bei der erfindungsgemäßen Filmschicht sind die Gehalts gradienten vorzugsweise so verteilt, daß der Brechungsindex in Einfallsrichtung des äußeren Lichtes nach Maßgabe der Dicke der Filmschicht allmählich zu- oder abnimmt. Vorzugs weise sind die Gehaltsgradienten so verteilt, daß das Lich tabsorptionsvermögen in Einfallsrichtung des äußeren Lichts nach Maßgabe der Dicke der Filmschicht allmählich zunimmt. Die Gehaltsgradienten sind insbesondere so verteilt, daß die elektrische Leitfähigkeit nach Maßgabe der Dicke der Film schicht allmählich zu- oder abnimmt. Insbesondere können die Gehaltsgradienten so verteilt sein, daß in Einfallsrichtung des äußeren Lichts nach Maßgabe der Dicke der Filmschicht der Gehalt des ersten Bestandteils allmählich abnimmt und der Gehalt des zweiten Bestandteils allmählich zunimmt.

Gemäß der Erfindung wird die Filmschicht auf eine Sub strat niedergeschlagen, das einen Brechungsindexunterschied von weniger als oder gleich 0,5 gegenüber dem Brechungsindex einer Außenfläche der Filmschicht hat, die das Substrat kon taktiert. Wenn dieser Unterschied größer als 0,5 ist, nimmt das Reflexionsvermögen der Filmschicht in unerwünschter Wei se verglichen mit dem Substrat, insbesondere einem Glassub strat, zu.

Die erfindungsgemäße Filmschicht kann weiterhin eine dielektrische Schicht aus SiO aufweisen. Vorzugsweise ist die dielektrische Schicht zwischen dem Substrat und der Übergangsschicht so vorgesehen, daß sie das Substrat kontak tiert.

Gemäß der Erfindung ist der Unterschied im Brechungsin dex zwischen den dielektrischen Schicht und dem Substrat vorzugsweise kleiner oder gleich 0,5. Wenn er größer als 0,5 ist, nimmt das Reflexionsvermögen der Filmschicht verglichen mit dem Substrat, insbesondere einem Glassubstrat, in uner wünschter Weise zu.

Die erfindungsgemäße Filmschicht kann weiterhin eine leitenden Schicht aufweisen, die aus wenigstens einem Me tallbestandteil besteht, der aus der Gruppe gewählt ist, die aus Aluminium (Al), Silber (Ag), Germanium (Ge), Yttrium (Y), Zink (Zn), Zirkon (Zr), Wolfram (W) und Tantal (Ta) besteht. Die Stelle der Ausbildung der leitenden Schicht ist nicht in besonderer Weise beschränkt, im Hinblick auf die Niedrigwiderstandscharakteristik der Filmschicht wird die leitende Schicht vorzugsweise jedoch auf der Außenfläche ausgebildet, die der Außenfläche gegenüberliegt, an der die Filmschicht das Substrat kontaktiert, wenn die Filmschicht auf Gebieten verwandt wird, die elektrische Leitfähig keitseigenschaften erfordern und der Gehalt des zweiten Be standteils nach Maßgabe der Dicke der Filmschicht zunimmt.

Wenn die erfindungsgemäße Filmschicht eine dielektri sche Schicht aufweist, wird die leitende Schicht auf einer Außenfläche ausgebildet, die der Außenfläche gegenüberliegt, an der die Übergangsschicht die dielektrische Schicht kon taktiert.

Die erfindungsgemäße Filmschicht wird unter Verwendung eines üblichen Verfahrens der Ausbildung eines dünnen Filmes beispielsweise durch Sputtern, durch Vakuumniederschlagen, physikalisches oder chemisches Aufdampfen usw. ausgebildet.

Beim Sputtern kann bei einem bevorzugten Ausführungs beispiel der erste Bestandteil, der ein dielektrisches Mate rial ist, einem Hochfrequenzmagnetonsputtern unterworfen werden und kann der zweite Bestandteil, der Metallelemente enthält, einem Hochfrequenz- oder Gleichstromsputtern unter worfen werden. Die Sputtervorrichtung weist vorzugsweise eine Vakuumkammer mit einem Pumpsystem, eine Magnetronkatho de, die in der Vakuumkammer angeordnet ist, ein Target, das auf der Magnetronkathode angeordnet ist, und beispielsweise den ersten und den zweiten Bestandteil bildet, und ein Ar gongaseinlaßsystem für die Magnetronentladung auf.

Das heißt mit anderen Worten, daß die Hochfrequenzlei stung zunächst an den ersten Bestandteil aus einem dielek trischen Material gelegt wird, um den Niederschlag des er sten Bestandteils auf dem Substrat auszulösen und daß all mählich die Gleichstrom- oder Hochfrequenzleistung am zwei ten Bestandteil, der die Metallelemente enthält, erhöht wird, während gleichzeitig die Hochfrequenzleistung am er sten Bestandteil herabgesetzt wird, um dadurch eine Film schicht mit relativen Gehaltsgradienten des ersten und des zweiten Bestandteils auf dem Substrat zu bilden.

Die Filmschicht kann so niedergeschlagen werden, daß die relativen Zusammensetzungen des ersten und des zweiten Bestandteils linear variieren, das ist aber nicht unbedingt erforderlich. Der Niederschlag kann auch so erfolgen, daß die relativen Zusammensetzungen des ersten und des zweiten Bestandteils abgestufte Gradienten haben. Im Fall einer li nearen Erhöhung oder Herabsetzung der an den jeweiligen Tar gets liegenden Hochfrequenz- oder Gleichstromleistung können mit anderen Worten lineare Gehaltsgradienten erzeugt werden, wie es Fig. 3 und 4 dargestellt ist. Als Alternative, die in Fig. 5 dargestellt ist, kann auch eine Filmschicht mit einem abgestuften Gradienten erhalten werden, indem eine bestimmte Hochfrequenz- oder Gleichstromleistung stufenweise an das Target gelegt wird.

Nach dem Sputtern von SiO und des Metalls in der oben beschriebenen Weise, um in dieser Weise die erfindungsgemäße Filmschicht herzustellen, kann ein anschließender Arbeits vorgang durchgeführt werden, der je nach der Art der Benut zung der Filmschicht notwendig ist. Wenn beispielsweise die Schwarzmatrix eine Anzeigevorrichtung gebildet werden soll, kann ein Schritt der Bemusterung der Filmschicht über ein fotolithografisches Verfahren zusätzlich ausgeführt werden.

Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden im Einzel nen an Beispielen beschrieben.

Beispiel 1

Ein Siliziumoxid (SiO) Target und ein Silber (Ag) Tar get wurden auf einer Magnetronkathode angeordnet, während ein Grunddruck von 5.10^-6 Torr oder weniger beibehalten wurde. Das SiO wurde einem Hochfrequenzmagnetronsputtern unterworfen und das Ag wurde einem Gleichstrommagnetronsput tern unterworfen. Ein Ar Gas wurde eingeblasen und das Maß an Unterdruck wurde auf 3,0 mTorr gehalten. Anschließend wurde Energie an die SiO und Ag Targets gelegt, so daß SiO und Ag gleichzeitig niedergeschlagen wurden. Um für Gehalts gradienten des SiO und des Ag zu sorgen, wurde die am SiO liegende Energie allmählich herabgesetzt, während die am Ag liegende Energie allmählich erhöht wurde. Bei einer Dicke des SiO-Ag Films von 200 bis 250 nm wurde die Energie am SiO abgeschaltet und wurde nur noch Ag auf eine Stärke von 100 nm niedergeschlagen.

Beispiel 2

Eine Filmschicht wurde in der gleichen Weise wie beim Beispiel 1 allerdings mit der Ausnahme hergestellt, daß Al als zweiter Bestandteil anstelle von Ag benutzt wurde.

Beispiel 3

Eine Filmschicht wurde in der gleichen Weise wie beim Beispiel 1 hergestellt allerdings mit der Ausnahme, daß an stelle von Ag Ge als zweiter Bestandteil benutzt wurde.

Beispiel 4

Eine Filmschicht wurde in der gleichen Weise wie beim Beispiel 1 hergestellt allerdings mit der Ausnahme, daß an stelle von Ag Zn als zweiter Bestandteil benutzt wurde.

Beispiel 5

Eine Filmschicht wurde in der gleichen Weise wie beim Beispiel 1 hergestellt allerdings mit der Ausnahme, daß an stelle von Ag Zr als zweiter Bestandteil benutzt wurde.

Beispiel 6

Eine Filmschicht wurde in der gleichen Weise wie beim Beispiel 1 hergestellt allerdings mit der Ausnahme, daß an stelle von Ag W als zweiter Bestandteil benutzt wurde.

Beispiel 7

Eine Filmschicht wurde in der gleichen Weise wie beim Beispiel 1 hergestellt allerdings mit der Ausnahme, daß an stelle von Ag Ta als zweiter Bestandteil benutzt wurde.

Beispiel 8

Eine Filmschicht mit einem abgestuften Gradienten, wie er in Fig. 5 dargestellt ist, wurde unter Verwendung von Al als zweitem Bestandteil hergestellt.

Die bei den Beispielen 1 und 2 gebildeten Filmschichten hatten die Zusammensetzungsverteilung, die in den Fig. 3 und 4 dargestellt ist. Bei einer Filmschicht auf einem Natron kalksubstrat gemäß Fig. 3 und 4 nimmt der Gehalt an SiO nach Maßgabe der Dicke von der Außenfläche, die das Substrat kon taktiert, bis zur gegenüberliegenden Außenfläche in Ein fallsrichtung des äußeren Lichts allmählich ab, während der Gehalt an Metallelementen allmählich zunimmt.

Die Fig. 3 und 4 zeigen den Fall, in dem die Zusammen setzungen der Targets linear variieren, die Erfindung ist hierauf aber nicht beschränkt. Wie es in Fig. 5 dargestellt ist, kann der Niederschlag auch so ausgebildet sein, daß er einen abgestuften Gradienten hat.

Bei einer Filmschicht mit den oben beschriebenen Zusam mensetzungsverteilungen gemäß der Erfindung werden das di elektrische Material und die Metallelemente langsam so nie dergeschlagen, daß sie umgekehrt proportionale Gehaltsgra dienten haben, so daß sich Gradienten bezüglich des Bre chungsindex, des Lichtabsorptionsvermögens und der elektri schen Leitfähigkeit ergeben.

Die Brechungsindizes von SiO₂, das ein übliches Sub strat bildet und einer SiO-Schicht auf einem das Substrat kontaktierenden Bereich sind im Wesentlichen gleich und be tragen annähernd 1,7. Äußeres Licht wird an der Grenzfläche zwischen dem Substrat und der Filmschicht daher nicht re flektiert sondern durchgelassen. Da die Metallelemente der Filmschicht zunehmen, nehmen auch der Brechungsindex und das Lichtabsorptionsvermögen allmählich zu, so daß das äußere Licht nicht reflektiert sondern nahezu vollständig absor biert wird. Da der Gehalt an Metallelementen allmählich zu nimmt, nimmt dementsprechend die elektrische Leitfähigkeit der Filmschicht allmählich zu, so daß schließlich eine lei tende Schicht erzeugt werden kann, die zu 100% aus Metalle lementen besteht.

Die elektrischen und optischen Eigenschaften der Film schichten, die nach den Beispielen 1 bis 8 hergestellt wur den, wurden bewertet, die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle 1 zusammengestellt.

Das Reflexionsvermögen und die optische Dichte in Ta belle 1 wurden bei einer Wellenlänge von 550 nm unter Ver wendung eines Spektrometers für UV-Licht und sichtbares Licht gemessen während der Schichtwiderstand Rs nach einem Vierpunktmeßverfahren gemessen wurde.

Tabelle 1

Aus Tabelle 1 ergibt sich, daß die Filmschicht nach den Beispielen 1 bis 8 ein gutes Reflexionsvermögen, einen guten Schichtwiderstand und eine gute optische Dichte haben, das heißt daß diese Filmschichten einen Schichtwiderstand von annähernd 200 bis 4000 mΩ/, ein Reflexionsvermögen von 1,4 oder weniger und eine optische Dichte von 4,0 oder mehr hat ten.

Um bei der Filmschicht gemäß der Erfindung das Refle xionsvermögen stark herabzusetzen, kann der Brechungsindex der Filmschicht problemlos so gewählt oder eingestellt wer den, daß er im Wesentlichen gleich dem des Substrats ist. Während der Brechungsindex der Filmschicht allmählich vari iert, kann gleichfalls die Filmschicht am Ende mit den gewünschten elektrischen Eigenschaften versehen werden, so daß die Filmschicht sowohl eine Lichtabsorptionsschicht als auch eine leitende Schicht aufweist. Die Filmschicht gemäß der vorliegenden Erfindung kann daher bei vielen verschiedenen Anwendungsformen verwandt werden, bei denen sowohl optische Eigenschaften als auch elektrische Eigenschaften benötigt werden.

Claims

1. Filmschicht mit einer Übergangsschicht, die einen ersten Bestandteil mit SiO als dielektrischem Material und wenigstens einen zweiten Bestandteil umfaßt, der unter Alu minium (Al), Silber (Ag), Silizium (Si), Germanium (Ge), Yttrium (Y), Zink (Zn), Zirkon (Zr), Wolfram (W) und Tantal (Ta) gewählt ist, wobei der erste und der zweite Bestandteil nach Maßgabe der Dicke der Filmschicht Gehaltsgradienten haben.

2. Filmschicht nach Anspruch 1, bei der die Gehalts gradienten so verteilt sind, daß der Brechungsindex in Ein fallsrichtung des äußeren Lichts nach Maßgabe der Dicke der Filmschicht allmählich zu- oder abnimmt.

3. Filmschicht nach Anspruch 1, bei der die Gehalts gradienten so verteilt sind, daß das Lichtabsorptionsvermö gen in Einfallsrichtung des äußeren Lichts nach Maßgabe der Dicke der Filmschicht allmählich zunimmt.

4. Filmschicht nach Anspruch 1, bei der die Gehalts gradienten so verteilt sind, daß die elektrische Leitfähig keit nach Maßgabe der Dicke der Filmschicht allmählich zu- oder abnimmt.

5. Filmschicht nach Anspruch 1, bei der die Gehalts gradienten so verteilt sind, daß in Einfallsrichtung des äußeren Lichts nach Maßgabe der Dicke der Filmschicht der Gehalt des ersten Bestandteils allmählich abnimmt und der Gehalt des zweiten Bestandteils allmählich zunimmt.

6. Filmschicht nach Anspruch 1, welche auf ein Sub strat niedergeschlagen ist, das einen Brechungsindexunter schied von weniger als oder gleich 0,5 gegenüber dem Brechungsindex einer Außenfläche der Filmschicht hat, die mit dem Substrat in Kontakt steht.

7. Filmschicht nach Anspruch 1, welche weiterhin eine dielektrische Schicht aus SiO umfaßt.

8. Filmschicht nach Anspruch 7, bei der die dielektri sche Schicht zwischen dem Substrat und der Übergangsschicht so ausgebildet ist, daß sie mit dem Substrat in Kontakt steht.

9. Filmschicht nach Anspruch 8, welche einen Unter schied im Brechungsindex zwischen der dielektrischen Schicht und dem Substrat von weniger als oder gleich 0,5 hat.

10. Filmschicht nach Anspruch 1, welche weiterhin eine leitende Schicht umfaßt, die aus wenigstens einem Metallbe standteil besteht, der aus der Gruppe gewählt ist, die aus Aluminium (Al), Silber (Ag), Silizium (Si), Germanium (Ge), Yttrium (Y), Zink (Zn), Zirkon (Zr), Wolfram (W) und Tantal (Ta) besteht.

11. Filmschicht nach Anspruch 10, bei der die leitende Schicht auf einer Außenfläche ausgebildet ist, die der Au ßenfläche gegenüberliegt, die das Substrat kontaktiert.

12. Filmschicht nach Anspruch 8, bei der die Übergangs schicht weiterhin eine leitende Schicht, die aus einem Me tallbestandteil gebildet ist, der aus der Gruppe gewählt ist, die aus Al, Ag, Si, Ge, Y, Zn, Zr, W und Ta besteht, auf einer Außenfläche aufweist, die der Außenfläche gegen überliegt, an der die Übergangsschicht die dielektrische Schicht kontaktiert.