專利名稱：銦錫氧化物的濺鍍工藝與形成銦錫氧化物層的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種金屬氧化物的濺鍍工藝，且特別是關(guān)于一種銦錫氧化物的濺鍍工藝與形成銦錫氧化物層的方法的發(fā)明。
背景技術(shù)：
由于銦錫氧化物(indium tin oxide，ITO)層具有極佳的導(dǎo)電特性、高可見光穿透率以及高紅外光反射率等特點(diǎn)，因此銦錫氧化物層已經(jīng)廣泛地應(yīng)用各種電子、光學(xué)及光電裝置上。上述銦錫氧化物層之制造方法包括真空蒸鍍法(vacuum evaporation)、濺鍍法(sputtering)及化學(xué)氣相沉積(chemical vapor deposition，CVD)等。
就濺鍍法而言，形成銦錫氧化物層的工藝包括下列步驟首先，將基板移至反應(yīng)室(reaction chamber)內(nèi)，其中反應(yīng)室包括設(shè)置有銦錫氧化物靶材(ITO target)。然后，將等離子體氣體以及水氣通入反應(yīng)室內(nèi)，以便在基板上形成銦錫氧化物層。更詳細(xì)而言，通入反應(yīng)室內(nèi)之水氣會被離子化而解離成氫離子與氧離子，其中氫離子會參與銦錫氧化物的沉積，而使沉積在基板上的膜層為非晶質(zhì)(amorphous)銦錫氧化物層。與多晶質(zhì)(polycrystalline)銦錫氧化物層必須使用王水(aqua regia)才能進(jìn)行蝕刻相比，非晶質(zhì)銦錫氧化物層只需使用弱酸便可進(jìn)行蝕刻。因此，能使用弱酸蝕刻的非晶質(zhì)銦錫氧化物層的優(yōu)點(diǎn)是可以降低蝕刻劑的成本以及后續(xù)處理的花費(fèi)。
承上所述，目前濺鍍工藝所需之水氣是由水氣供應(yīng)設(shè)備所提供，而水氣供應(yīng)設(shè)備是供應(yīng)水氣至反應(yīng)室。更詳細(xì)而言，此水氣供應(yīng)設(shè)備包括水瓶與質(zhì)量流量控制器(mass flow controller，MFC)，其中質(zhì)量流量控制器是通過管道連接水瓶與反應(yīng)室。由于水瓶內(nèi)的氣體壓力大于反應(yīng)室內(nèi)的氣體壓力，因此水瓶內(nèi)的水氣會往反應(yīng)室流動。此時，質(zhì)量流量控制器便可控制進(jìn)入反應(yīng)室內(nèi)之水氣的流量。
值得注意的是，在兩個完整工藝之間的空閑期時，質(zhì)量流量控制器是處于關(guān)閉的狀態(tài)，因此殘留于管道內(nèi)部的水氣通常會凝結(jié)于管道內(nèi)壁上，進(jìn)而造成管道的堵塞。如此一來，當(dāng)工藝再度需要水氣進(jìn)入反應(yīng)室時，流入反應(yīng)室之水氣的流量便不穩(wěn)定，進(jìn)而造成銦錫氧化物薄膜的質(zhì)量不穩(wěn)定。此外，為了解決水氣流量不穩(wěn)定的情況，則必須停機(jī)，以清除凝結(jié)于管道內(nèi)壁上之水氣，而在維修之后，則必須重新對于反應(yīng)室進(jìn)行抽真空以及其它的檢測作業(yè)，其結(jié)果不僅增加工藝時間，而且造成工藝成本的提高。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種銦錫氧化物的濺鍍工藝，以便取代使用水氣做為反應(yīng)氣體之公知工藝。
此外，本發(fā)明的另一目的是提供一種形成銦錫氧化物層的方法，此方法能夠形成非晶質(zhì)銦錫氧化物層，且不會有使用水氣所產(chǎn)生的問題。
基于上述目的或其它目的，本發(fā)明提出一種銦錫氧化物的濺鍍工藝，包括下列步驟將基板移至反應(yīng)室(reaction chamber)內(nèi)，其中反應(yīng)室包括設(shè)置有銦錫氧化物靶材(ITO target)。然后，將等離子體氣體以及反應(yīng)氣體通入反應(yīng)室內(nèi)，以便在基板上形成銦錫氧化物層，其中反應(yīng)氣體至少包括氫氣，且氫氣占反應(yīng)室內(nèi)氣體總量約為1％～4％。
依照本發(fā)明的較佳實(shí)施例，上述在基板上形成銦錫氧化物層之步驟是施加功率例如介于2.4～4.0KW之間的直流電。
基于上述目的或其它目的，本發(fā)明提出一種形成銦錫氧化物層的方法，包括下列步驟將基板移至反應(yīng)室(reaction chamber)內(nèi)，其中反應(yīng)室包括設(shè)置有銦錫氧化物靶材(ITO target)。然后，將等離子體氣體以及反應(yīng)氣體通入反應(yīng)室內(nèi)，以便在基板上形成非晶質(zhì)銦錫氧化物層，其中反應(yīng)氣體至少包括氫氣，且氫氣占反應(yīng)室內(nèi)氣體總量約為1％～4％。接著，將非晶質(zhì)銦錫氧化物層轉(zhuǎn)換成多晶質(zhì)銦錫氧化物層。
依照本發(fā)明的較佳實(shí)施例，上述之氫氣之流量例如是介于1sccm～4sccm之間。
依照本發(fā)明的較佳實(shí)施例，上述之反應(yīng)氣體還包括氧氣。此外，氧氣之流量例如是介于1sccm～3sccm之間。
依照本發(fā)明的較佳實(shí)施例，上述之等離子體氣體之流量例如是介于96sccm至99sccm之間。此外，等離子體氣體例如是氬氣。
依照本發(fā)明的較佳實(shí)施例，上述之反應(yīng)室內(nèi)之壓力例如是介于0.15至0.88Pa之間。
依照本發(fā)明的較佳實(shí)施例，上述在基板上形成非晶質(zhì)銦錫氧化物層之步驟系施加功率例如介于2.4～4.0KW之間的直流電。
依照本發(fā)明的較佳實(shí)施例，上述將非晶質(zhì)銦錫氧化物層轉(zhuǎn)換成多晶質(zhì)銦錫氧化物層之方法包括熱工藝。
依照本發(fā)明的較佳實(shí)施例，上述在基板上形成非晶質(zhì)銦錫氧化物層之后，以及在將非晶質(zhì)銦錫氧化物層轉(zhuǎn)換成多晶質(zhì)銦錫氧化物層之前，還包括對于非晶質(zhì)銦錫氧化物層進(jìn)行圖案化工藝。
基于以上所述，本發(fā)明之銦錫氧化物的濺鍍工藝采用氫氣作為反應(yīng)氣體，以取代公知技術(shù)所使用之水氣，因此本發(fā)明之銦錫氧化物的濺鍍工藝不僅沒有公知技術(shù)使用水氣所產(chǎn)生的問題，而且所形成之銦錫氧化物的質(zhì)量也與公知技術(shù)相近。
此外，本發(fā)明之形成銦錫氧化物層的方法是形成出非晶質(zhì)銦錫氧化物層，因此使用弱酸便可對于此非晶質(zhì)銦錫氧化物層進(jìn)行蝕刻。
為讓本發(fā)明之上述和其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉較佳實(shí)施例，并配合所附圖式，作詳細(xì)說明如下。
具體實(shí)施例方式
圖1為依照本發(fā)明較佳實(shí)施例之銦錫氧化物的濺鍍工藝的示意圖。請參照圖1，本實(shí)施例之銦錫氧化物的濺鍍工藝包括下列步驟首先，基板210移至濺鍍設(shè)備之反應(yīng)室110內(nèi)，其中反應(yīng)室110包括設(shè)置有銦錫氧化物靶材120。此外，基板210例如是透明基板、液晶顯示器之薄膜晶體管陣列基板或是具有其它膜層之基板。
然后，將等離子體氣體130以及反應(yīng)氣體140通入反應(yīng)室110內(nèi)，以在基板210上形成銦錫氧化物層220(如圖1之放大部分所示)，而同時在基板210與銦錫氧化物靶材120之間系形成等離子體132。此外，等離子體氣體130例如是氬氣、氦氣或是其它惰性氣體。值得注意的是，反應(yīng)氣體140至少包括氫氣，且氫氣占反應(yīng)室內(nèi)氣體總量約為1％～4％。
與公知技術(shù)是利用通入水氣之方式以使水分子解離而產(chǎn)生氫離子相比，本發(fā)明則是直接通入氫氣以提供所需之氫離子。以下列舉數(shù)個實(shí)例以說明本發(fā)明所形成之銦錫氧化物的材料性質(zhì)。
表1

圖2為退火后之銦錫氧化物的表面電阻(AVE)與表面電阻均一性(UNIF)的數(shù)據(jù)圖，其中圖2之左側(cè)為電阻值(ohm)，而圖2之右側(cè)為面電阻均一性值(％)，且橫坐標(biāo)為各實(shí)例編號。此外，且圖2之各實(shí)例系依據(jù)表1所列之工藝參數(shù)實(shí)施而量測到的數(shù)據(jù)。
請參照圖2，各實(shí)例之面電阻值約略在20.7至21.8之間，其中使用直流電功率2.4KW之實(shí)例7、8的面電阻值為最低。值得一提的是，反應(yīng)氣體并不限定需同時包括氫氣與氧氣，然而氧氣有助于改善所形成之銦錫氧化物的電氣品質(zhì)。
表2

圖3為退火后之銦錫氧化物的表面電阻與表面電阻均一性的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)圖，其中圖3之左側(cè)為電阻值(ohm)，而圖3之右側(cè)為面電阻均一性值(％)，且橫坐標(biāo)為實(shí)例代碼。此外，圖3之各實(shí)例是依據(jù)表2所列之工藝參數(shù)實(shí)施而量測到的數(shù)據(jù)。
請參照圖3，各實(shí)例之面電阻值約略在20.5至23.8之間，其中使用直流電功率3.2KW之實(shí)例9、10的面電阻值為最低。
由圖2與圖3可以歸納出在下列工藝條件下均可制造出銦錫氧化物層氫氣流量介于1sccm～4sccm(較佳為3sccm至4sccm之間)，而氬氣流量介于96sccm至99sccm(較佳為96sccm之間)。此外，氧氣流量例如是介于1sccm～3sccm之間，而直流電功率是介于2.4～4.0KW之間(較佳為2.4～3.2KW之間)。
另外，由圖2可知直流電功率2.4KW、氬氣流量為96sccm、氫氣流量為3sccm，以及由圖3可知直流電功率3.2KW、氬氣流量為96sccm、氫氣流量為4sccm均能夠制造出較佳的銦錫氧化物層。此外，有關(guān)于這兩種工藝參數(shù)所制造出來之銦錫氧化物層實(shí)例將詳述如后。
表3

ITO殘留代表使用弱酸進(jìn)行蝕刻，并觀察銦錫氧化物層是否完全被蝕刻，若銦錫氧化物層為多晶質(zhì)則弱酸無法完全蝕刻。由表3可知，直流電功率3.2KW與氬氣流量為96sccm所形成之銦錫氧化物層具有多晶質(zhì)區(qū)域，而弱酸無法蝕刻多晶質(zhì)區(qū)域之銦錫氧化物層。此外，由表3可知，直流電功率2.4KW與氬氣流量為96sccm便能夠形成非晶質(zhì)銦錫氧化物層。換言之，本發(fā)明所形成之銦錫氧化物層能夠使用弱酸進(jìn)行蝕刻。另外，由表3能夠歸納出反應(yīng)室內(nèi)之壓力例如是介于0.15至0.88Pa之間(較佳為0.21至0.34Pa之間)。
由上述之各種實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，本發(fā)明之銦錫氧化物的濺鍍工藝不僅能夠形成銦錫氧化物層，還可形成非晶質(zhì)銦錫氧化物層，而使用弱酸便可對于非晶質(zhì)銦錫氧化物層進(jìn)行蝕刻。有關(guān)于公知技術(shù)使用水氣所形成之銦錫氧化物層與本發(fā)明所形成之銦錫氧化物層之比較將詳述如后(如表4所示)。
表4

請參考表4，實(shí)例21是采用本發(fā)明所形成之銦錫氧化物層，而實(shí)例22是采用水氣所形成之銦錫氧化物層。由表4可知本發(fā)明所形成之銦錫氧化物層不僅能夠達(dá)到公知技術(shù)的質(zhì)量，且異物量也較少，其中異物量是在成膜后未經(jīng)過清洗檢驗(yàn)而得。此外，本發(fā)明之銦錫氧化物的濺鍍工藝亦無公知技術(shù)使用水氣的相關(guān)缺點(diǎn)。
圖4A至圖4B為依照本發(fā)明較佳實(shí)施例之形成銦錫氧化物層的方法的示意圖。請參照圖4A，在基板310上形成非晶質(zhì)銦錫氧化物層320。更詳細(xì)而言，將基板310移至反應(yīng)室內(nèi)，其中反應(yīng)室包括設(shè)置有銦錫氧化物靶材，然后，將等離子體氣體以及反應(yīng)氣體通入反應(yīng)室內(nèi)，其中反應(yīng)氣體至少包括氫氣，且氫氣占反應(yīng)室內(nèi)氣體總量約為1％～4％(類似圖1所示)。
接著，為了提高電氣質(zhì)量，將非晶質(zhì)銦錫氧化物層320轉(zhuǎn)換成多晶質(zhì)銦錫氧化物層322，其中將非晶質(zhì)銦錫氧化物層320轉(zhuǎn)換成多晶質(zhì)銦錫氧化物層322之方法例如是熱工藝或其它退火工藝。更特別地，在基板310上形成非晶質(zhì)銦錫氧化物層320之后，對于非晶質(zhì)銦錫氧化物層320進(jìn)行圖案化工藝，其中圖案化工藝是使用弱酸進(jìn)行蝕刻。
綜上所述，本發(fā)明之銦錫氧化物的濺鍍工藝采用氫氣為主的反應(yīng)氣體，以取代公知技術(shù)所使用之水氣，其結(jié)果不僅能夠形成出非晶質(zhì)銦錫氧化物，還可使用較為便宜的弱酸進(jìn)行蝕刻。
與公知技術(shù)相比，本發(fā)明之形成銦錫氧化物層的方法不僅能夠使用較為便宜的弱酸進(jìn)行蝕刻，而且沒有公知技術(shù)使用水氣的相關(guān)缺點(diǎn)。
雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭示如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明之精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許之更動與改進(jìn)，因此本發(fā)明之保護(hù)范圍當(dāng)視權(quán)利要求所界定者為準(zhǔn)。


圖1為依照本發(fā)明較佳實(shí)施例之銦錫氧化物濺鍍工藝的示意圖。
圖2為退火后之銦錫氧化物的表面電阻與表面電阻均一性的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)圖。
圖3為退火后之銦錫氧化物的表面電阻與表面電阻均一性的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)圖。
圖4A至圖4B為依照本發(fā)明較佳實(shí)施例之形成銦錫氧化物層的方法的示意圖。
主要元件標(biāo)記說明110反應(yīng)室120銦錫氧化物靶材130等離子體氣體132等離子體
140反應(yīng)氣體210、310基板220銦錫氧化物層320非晶質(zhì)銦錫氧化物層322多晶質(zhì)銦錫氧化物層
權(quán)利要求
1.一種銦錫氧化物的濺鍍工藝，其特征是該濺鍍工藝包括將基板移至反應(yīng)室內(nèi)，其中該反應(yīng)室包括設(shè)置有一銦錫氧化物靶材；以及將等離子體氣體以及反應(yīng)氣體通入該反應(yīng)室內(nèi)，以便在該基板上形成銦錫氧化物層，其中該反應(yīng)氣體至少包括氫氣，且該氫氣占該反應(yīng)室內(nèi)氣體總量的1％～4％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述之銦錫氧化物的濺鍍工藝，其特征是該氫氣之流量介于1sccm～4sccm之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述之銦錫氧化物的濺鍍工藝，其特征是該反應(yīng)氣體還包括氧氣。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述之銦錫氧化物的濺鍍工藝，其特征是該氧氣之流量介于1sccm～3sccm之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述之銦錫氧化物的濺鍍工藝，其特征是該等離子體氣體之流量介于96sccm～99sccm之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述之銦錫氧化物的濺鍍工藝，其特征是該等離子體氣體包括氬氣。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述之銦錫氧化物的濺鍍工藝，其特征是該反應(yīng)室內(nèi)之壓力介于0.15至0.88Pa。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述之銦錫氧化物的濺鍍工藝，其特征是在該基板上形成該銦錫氧化物層之步驟是施加功率介于2.4～4.0KW之間的直流電。
9.一種形成銦錫氧化物層的方法，其特征是該方法包括將基板移至反應(yīng)室內(nèi)，其中該反應(yīng)室包括設(shè)置有銦錫氧化物靶材；將等離子體氣體以及反應(yīng)氣體通入該反應(yīng)室內(nèi)，以便在該基板上形成非晶質(zhì)銦錫氧化物層，其中該反應(yīng)氣體至少包括氫氣，且該氫氣占反應(yīng)室內(nèi)氣體總量的1％～4％；以及將該非晶質(zhì)銦錫氧化物層轉(zhuǎn)換成多晶質(zhì)銦錫氧化物層。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述之形成銦錫氧化物層的方法，其特征是該氫氣之流量介于1sccm～4sccm之間。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述之形成銦錫氧化物層的方法，其特征是該反應(yīng)氣體還包括氧氣。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述之形成銦錫氧化物層的方法，其特征是該氧氣之流量介于1sccm～3sccm之間。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述之形成銦錫氧化物層的方法，其特征是該等離子體氣體之流量介于96sccm～99sccm之間。
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述之形成銦錫氧化物層的方法，其特征是該等離子體氣體包括氬氣。
15.根據(jù)權(quán)利要求9所述之形成銦錫氧化物層的方法，其特征是該反應(yīng)室內(nèi)之氣體壓力介于0.15至0.88Pa。
16.根據(jù)權(quán)利要求9所述之形成銦錫氧化物層的方法，其特征是在該基板上形成非晶質(zhì)銦錫氧化物層之步驟是施加功率介于2.4～4.0KW之間的直流電。
17.根據(jù)權(quán)利要求9所述之形成銦錫氧化物層的方法，其特征是將該非晶質(zhì)銦錫氧化物層轉(zhuǎn)換成多晶質(zhì)銦錫氧化物層之方法包括一熱工藝。
18.根據(jù)權(quán)利要求9所述之形成銦錫氧化物層的方法，其特征是在該基板上形成非晶質(zhì)銦錫氧化物層之后，以及在將該非晶質(zhì)銦錫氧化物層轉(zhuǎn)換成多晶質(zhì)銦錫氧化物層之前，還包括對于該非晶質(zhì)銦錫氧化物層進(jìn)行圖案化工藝。
全文摘要
一種銦錫氧化物的濺鍍工藝，包括下列步驟將基板移至反應(yīng)室內(nèi)，其中反應(yīng)室包括設(shè)置有銦錫氧化物靶材。然后，將等離子體氣體以及反應(yīng)氣體通入反應(yīng)室內(nèi)，以便在基板上形成銦錫氧化物層，其中反應(yīng)氣體至少包括氫氣，且氫氣占反應(yīng)室內(nèi)氣體總量約為1％～4％。此外，本發(fā)明亦提出一種形成銦錫氧化物層的方法。
文檔編號C23C14/08GK1814856SQ20051000500
公開日2006年8月9日 申請日期2005年1月31日 優(yōu)先權(quán)日2005年1月31日
發(fā)明者李育舟, 鄭琮锜, 許泓譯 申請人:中華映管股份有限公司