铟锡氧化物的溅镀工艺与形成铟锡氧化物层的方法技术

一种铟锡氧化物的溅镀工艺，包括下列步骤：将基板移至反应室内，其中反应室包括设置有铟锡氧化物靶材。然后，将等离子体气体以及反应气体通入反应室内，以便在基板上形成铟锡氧化物层，其中反应气体至少包括氢气，且氢气占反应室内气体总量约为１％～４％。此外，本发明专利技术亦提出一种形成铟锡氧化物层的方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是关于一种金属氧化物的溅镀工艺，且特别是关于一种的专利技术。
技术介绍
由于铟锡氧化物(indium tin oxide，ITO)层具有极佳的导电特性、高可见光穿透率以及高红外光反射率等特点，因此铟锡氧化物层已经广泛地应用各种电子、光学及光电装置上。上述铟锡氧化物层之制造方法包括真空蒸镀法(vacuum evaporation)、溅镀法(sputtering)及化学气相沉积(chemical vapor deposition，CVD)等。就溅镀法而言，形成铟锡氧化物层的工艺包括下列步骤首先，将基板移至反应室(reaction chamber)内，其中反应室包括设置有铟锡氧化物靶材(ITO target)。然后，将等离子体气体以及水气通入反应室内，以便在基板上形成铟锡氧化物层。更详细而言，通入反应室内之水气会被离子化而解离成氢离子与氧离子，其中氢离子会参与铟锡氧化物的沉积，而使沉积在基板上的膜层为非晶质(amorphous)铟锡氧化物层。与多晶质(polycrystalline)铟锡氧化物层必须使用王水(aqua regia)才能进行蚀刻相比，非晶质铟锡氧化物层只需使用弱酸便可进行蚀刻。因此，能使用弱酸蚀刻的非晶质铟锡氧化物层的优点是可以降低蚀刻剂的成本以及后续处理的花费。承上所述，目前溅镀工艺所需之水气是由水气供应设备所提供，而水气供应设备是供应水气至反应室。更详细而言，此水气供应设备包括水瓶与质量流量控制器(mass flow controller，MFC)，其中质量流量控制器是通过管道连接水瓶与反应室。由于水瓶内的气体压力大于反应室内的气体压力，因此水瓶内的水气会往反应室流动。此时，质量流量控制器便可控制进入反应室内之水气的流量。值得注意的是，在两个完整工艺之间的空闲期时，质量流量控制器是处于关闭的状态，因此残留于管道内部的水气通常会凝结于管道内壁上，进而造成管道的堵塞。如此一来，当工艺再度需要水气进入反应室时，流入反应室之水气的流量便不稳定，进而造成铟锡氧化物薄膜的质量不稳定。此外，为了解决水气流量不稳定的情况，则必须停机，以清除凝结于管道内壁上之水气，而在维修之后，则必须重新对于反应室进行抽真空以及其它的检测作业，其结果不仅增加工艺时间，而且造成工艺成本的提高。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的是提供一种铟锡氧化物的溅镀工艺，以便取代使用水气做为反应气体之公知工艺。此外，本专利技术的另一目的是提供一种形成铟锡氧化物层的方法，此方法能够形成非晶质铟锡氧化物层，且不会有使用水气所产生的问题。基于上述目的或其它目的，本专利技术提出一种铟锡氧化物的溅镀工艺，包括下列步骤将基板移至反应室(reaction chamber)内，其中反应室包括设置有铟锡氧化物靶材(ITO target)。然后，将等离子体气体以及反应气体通入反应室内，以便在基板上形成铟锡氧化物层，其中反应气体至少包括氢气，且氢气占反应室内气体总量约为1％～4％。依照本专利技术的较佳实施例，上述在基板上形成铟锡氧化物层之步骤是施加功率例如介于2.4～4.0KW之间的直流电。基于上述目的或其它目的，本专利技术提出一种形成铟锡氧化物层的方法，包括下列步骤将基板移至反应室(reaction chamber)内，其中反应室包括设置有铟锡氧化物靶材(ITO target)。然后，将等离子体气体以及反应气体通入反应室内，以便在基板上形成非晶质铟锡氧化物层，其中反应气体至少包括氢气，且氢气占反应室内气体总量约为1％～4％。接着，将非晶质铟锡氧化物层转换成多晶质铟锡氧化物层。依照本专利技术的较佳实施例，上述之氢气之流量例如是介于1sccm～4sccm之间。依照本专利技术的较佳实施例，上述之反应气体还包括氧气。此外，氧气之流量例如是介于1sccm～3sccm之间。依照本专利技术的较佳实施例，上述之等离子体气体之流量例如是介于96sccm至99sccm之间。此外，等离子体气体例如是氩气。依照本专利技术的较佳实施例，上述之反应室内之压力例如是介于0.15至0.88Pa之间。依照本专利技术的较佳实施例，上述在基板上形成非晶质铟锡氧化物层之步骤系施加功率例如介于2.4～4.0KW之间的直流电。依照本专利技术的较佳实施例，上述将非晶质铟锡氧化物层转换成多晶质铟锡氧化物层之方法包括热工艺。依照本专利技术的较佳实施例，上述在基板上形成非晶质铟锡氧化物层之后，以及在将非晶质铟锡氧化物层转换成多晶质铟锡氧化物层之前，还包括对于非晶质铟锡氧化物层进行图案化工艺。基于以上所述，本专利技术之铟锡氧化物的溅镀工艺采用氢气作为反应气体，以取代公知技术所使用之水气，因此本专利技术之铟锡氧化物的溅镀工艺不仅没有公知技术使用水气所产生的问题，而且所形成之铟锡氧化物的质量也与公知技术相近。此外，本专利技术之形成铟锡氧化物层的方法是形成出非晶质铟锡氧化物层，因此使用弱酸便可对于此非晶质铟锡氧化物层进行蚀刻。为让本专利技术之上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。具体实施例方式图1为依照本专利技术较佳实施例之铟锡氧化物的溅镀工艺的示意图。请参照图1，本实施例之铟锡氧化物的溅镀工艺包括下列步骤首先，基板210移至溅镀设备之反应室110内，其中反应室110包括设置有铟锡氧化物靶材120。此外，基板210例如是透明基板、液晶显示器之薄膜晶体管阵列基板或是具有其它膜层之基板。然后，将等离子体气体130以及反应气体140通入反应室110内，以在基板210上形成铟锡氧化物层220(如图1之放大部分所示)，而同时在基板210与铟锡氧化物靶材120之间系形成等离子体132。此外，等离子体气体130例如是氩气、氦气或是其它惰性气体。值得注意的是，反应气体140至少包括氢气，且氢气占反应室内气体总量约为1％～4％。与公知技术是利用通入水气之方式以使水分子解离而产生氢离子相比，本专利技术则是直接通入氢气以提供所需之氢离子。以下列举数个实例以说明本专利技术所形成之铟锡氧化物的材料性质。表1 图2为退火后之铟锡氧化物的表面电阻(AVE)与表面电阻均一性(UNIF)的数据图，其中图2之左侧为电阻值(ohm)，而图2之右侧为面电阻均一性值(％)，且横坐标为各实例编号。此外，且图2之各实例系依据表1所列之工艺参数实施而量测到的数据。请参照图2，各实例之面电阻值约略在20.7至21.8之间，其中使用直流电功率2.4KW之实例7、8的面电阻值为最低。值得一提的是，反应气体并不限定需同时包括氢气与氧气，然而氧气有助于改善所形成之铟锡氧化物的电气品质。表2 图3为退火后之铟锡氧化物的表面电阻与表面电阻均一性的实验数据图，其中图3之左侧为电阻值(ohm)，而图3之右侧为面电阻均一性值(％)，且横坐标为实例代码。此外，图3之各实例是依据表2所列之工艺参数实施而量测到的数据。请参照图3，各实例之面电阻值约略在20.5至23.8之间，其中使用直流电功率3.2KW之实例9、10的面电阻值为最低。由图2与图3可以归纳出在下列工艺条件下均可制造出铟锡氧化物层氢气流量介于1sccm～4sccm(较佳为3sccm至4sccm之间)，而氩气流量介于96sccm至99sccm(较佳为96sccm之间)。此外，氧气流量例如是介于1sccm本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种铟锡氧化物的溅镀工艺，其特征是该溅镀工艺包括：将基板移至反应室内，其中该反应室包括设置有一铟锡氧化物靶材；以及将等离子体气体以及反应气体通入该反应室内，以便在该基板上形成铟锡氧化物层，其中该反应气体至少包括氢气，且该氢气 占该反应室内气体总量的１％～４％。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李育舟，郑琮锜，许泓译，
申请(专利权)人：中华映管股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]