CN1746329A - 多晶形铟锡氧化物薄膜以及多晶形铟锡氧化物电极的制造方法 - Google Patents

Abstract

一种多晶形铟锡氧化物薄膜的制造方法，首先，于基材上形成非晶形铟锡氧化物薄膜，接着进行快速热退火处理，以将非晶铟锡氧化物薄膜转换为多晶形铟锡氧化物薄膜。另外，本发明还提出一种多晶形铟锡氧化物电极的制造方法，首先，于薄膜晶体管阵列基材上形成非晶铟锡氧化物薄膜。接着，在此非晶铟锡氧化物薄膜上制作布线图案，以于基材上形成多个非晶铟锡氧化物电极。之后，进行快速热退火处理，以将多个非晶铟锡氧化物电极转换为多晶形铟锡氧化物电极。上述的制造方法可形成较佳平坦度之多晶形铟锡氧化物薄膜，并可缩短处理时间并提高成品率。

Description

多晶形铟锡氧化物薄膜以及多晶形铟锡氧化物电极 的制造方法

技术领域

本发明涉及一种铟锡氧化物薄膜以及透明电极的制造方法，且特别是涉及一种多晶形铟锡氧化物薄膜以及多晶形铟锡氧化物电极的制造方法。

背景技术

显示器为人与信息的沟通界面，目前以平面显示器为发展之趋势。平面显示器主要有以下几种：有机电致发光显示器、等离子显示器、液晶显示器以及发光二极管等。铟锡氧化物透明导电薄膜在上述的显示器中扮演重要的角色，铟锡氧化物薄膜不仅是极佳的透明电极材料，同时也具有发热、热反射、电磁波屏蔽以及防静电等不同之用途。所以，铟锡氧化物薄膜可广泛应用于薄膜晶体管阵列、彩色滤光片、发光二极管、有机电致发光元件或是等离子显示器等不同型态的显示器元件中。

然而，铟锡氧化物薄膜表面的粗糙度将明显地影响到元件的稳定度。以有机电致发光显示器为例，若铟锡氧化物薄膜表面粗糙度较大，其阴极层(若铟锡氧化物为阳极)易与铟锡氧化物薄膜电极之凸起处接触，这将使电极表面之局部电场变高，因而导致较大电流通过此局部区域。当较大电流通过此局部区域时，此局部区域之温度将会升高，最后便会导致此局部区域之熔融，因而造成有机电致发光元件的破坏。

因此，为了使铟锡氧化物具有较佳之薄膜特性(例如表面平坦度、电阻值)，公知技术通常会在薄膜制作完成后，再加上一道退火工序。公知的退火技术是使用烘箱或是加热板将非晶形铟锡氧化物薄膜进行退火以转换成多晶形铟锡氧化物薄膜，但是在此处理中升温、保温(200℃)以及再降温的時間太长(处理时间通常长达数小時)，因此将不利于成品率之提高。

另一种公知的退火方式系利用紫外线照射法将非晶形之铟锡氧化物薄膜转换成多晶形铟锡氧化物薄膜，由于所采用之紫外线的能量较低，因此在紫外线照射完后，仍需要使用烘箱使铟锡氧化物薄膜进行后退火。整体而言，退火的时间并不会缩短。

为了有效缩短上述之退火时间，美国专利US 6,448,158已提出一种铟锡氧化物薄膜的布线图案制作方法。在美国专利US6,448,158中，其主要系利用激态分子激光退火法将非晶形之铟锡氧化物薄膜转换成多晶形铟锡氧化物薄膜。然而，由于激光光束本身照射面积狭小之限制，若使用于大面积的退火时，所形成之薄膜的均匀度仍不容易控制。此外，昂贵的激光退火设备也使得制作的成本提高，将会降低生产商的竞争力。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种铟锡氧化物薄膜的制造方法，其适于制作具有较佳薄膜特性的多晶形铟锡氧化物薄膜，且可缩短处理时间并降低成本。

本发明的另一目的是提供一种铟锡氧化物电极的制造方法，其适于制作稳定性高的多晶形铟锡氧化物电极，且可缩短处理时间并降低成本。

本发明提出一种多晶形铟锡氧化物薄膜的制造方法。首先，于基材上形成非晶形铟锡氧化物薄膜，接着进行快速热退火处理，以将非晶形铟锡氧化物薄膜转换为多晶形铟锡氧化物薄膜。

本发明之一较佳实施例中，非晶形铟锡氧化物薄膜的形成方法例如为溅镀或是其它成膜方式(物理气相沉积、化学气相沉积等)。此外，本实施例所形成之非晶形铟锡氧化物薄膜的厚度例如系介于400埃～1,500埃之间。上述的快速热退火处理例如系于400℃～700℃的条件下进行0.5分钟～6分钟。

本发明提出一种多晶形铟锡氧化物电极的制造方法，适于制作薄膜晶体管阵列、彩色滤光片、发光二极管、有机电致发光元件或是等离子显示器中之透明电极。此多晶形铟锡氧化物电极的制造方法，首先，于基材上形成非晶形铟锡氧化物薄膜。接着，在此非晶形铟锡氧化物薄膜上制作布线图案，以于基材上形成多个非晶形铟锡氧化物电极。之后，进行快速热退火处理，以将多个非晶形铟锡氧化物电极转换为多个多晶形铟锡氧化物电极。

本发明之一较佳实施例中，多晶形铟锡氧化物电极的形成方法例如为溅镀或是其它成膜方式(物理气相沉积、化学气相沉积等)。此外，本实施例所形成之非晶形铟锡氧化物薄膜的厚度例如系介于400埃～1,500埃之间。上述的快速热退火处理例如系于400℃～700℃的条件下进行0.5分钟～6分钟。

本发明之一较佳实施例中，在非晶形铟锡氧化物薄膜上制作布线图案例如包括下列步骤。首先，形成有布线图案的光阻层于非晶形铟锡氧化物薄膜上。接着，以此有布线图案的光阻层为掩膜，移除部分非晶形铟锡氧化物薄膜，上述的非晶形铟锡氧化物薄膜例如系以草酸或是其它蚀刻液进行移除，以于基材上形成多个非晶形铟锡氧化物电极。之后，剥除有布线图案的光阻层。

本发明的之一较佳实施例中，上述之基材包括玻璃基材、硅基材或塑胶基材。

本发明的之一较佳实施例中，上述之基材包括硬质基材或软质基材。

本发明因采用快速热退火方法，因此可以快速地将非晶形铟锡氧化物薄膜转换成多晶形铟锡氧化物薄膜，除了可缩短处理时间以增进成品率外，所制作出之多晶形铟锡氧化物薄膜，亦具有较佳之薄膜特性(例如表面平坦度、电阻值)。

为让本发明之上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附的附图，作详细说明如下。

附图说明

图1为本发明较佳实施例中一种多晶形铟锡氧化物薄膜的制造方法流程示意图。

图2A到图2D为本发明较佳实施例中一种多晶形铟锡氧化物薄膜制造方法的流程剖面示意图。

图3为本发明较佳实施例中之一种多晶形铟锡氧化物电极的制造方法。

图4A到图4H为本发明较佳实施例中之一种多晶形铟锡氧化物电极的制造流程剖面图。

图5A到图5E为铟锡氧化物电极应用于各种显示器中之示意图。

主要元件符号说明

100、110、120、130、140：步骤

210：基材

220：非晶形铟锡氧化物薄膜

230：靶离子

240：快速热退火处理

250：多晶形铟锡氧化物薄膜

300、310、320、330、340、350、360、370、380：步骤

410：基材

420：非晶形铟锡氧化物薄膜

430：靶离子

450：光阻层

460：有布线图案的光阻层

470：非晶形铟锡氧化物电极

480：快速热退火处理

490：多晶形铟锡氧化物电极

500：基板

510：阳极

520：有机发光层

530：阴极

600：基板

610：遮光层

620：彩色滤光薄膜

630：保护层

640：共享电极

700：薄膜晶体管

710：像素电极

720：数据配线

730：扫描配线

800：前基板

810：后基板

812：隔壁

814：地址电极

900：基板

910：阴极

920：n型半导体层

930：发光区

940：p型半导体层

950：阳极

X：X电极

Y：Y电极

具体实施方式

图1为本发明较佳实施例中一种多晶形铟锡氧化物薄膜的制造方法流程示意图，图2A到图2D为本发明较佳实施例中一种多晶形铟锡氧化物薄膜制造方法的流程剖面示意图。

如图1以及图2A所示，首先提供基材210(步骤100)，并在制作铟锡氧化物膜前，先进行清洗基材210之动作(步骤110)，以去除基材210上之污染物或微粒。本实施例中，基材210例如为玻璃基材、硅基材、塑胶基材，或是其它硬质基材或软质基材。

接着，如图1以及图2B所示，在基材210上形成非晶形铟锡氧化物薄膜220(步骤120)。上述的形成非晶形铟锡氧化物薄膜的方法例如为物理气相沉积法或化学气相沉积法。在本发明之一实施例中，非晶形铟锡氧化物薄膜220的形成方法例如为溅镀，其使用铟锡氧化物之靶形成靶离子230，并经由溅镀处理将靶离子230沉积在基材210上以形成非晶形铟锡氧化物薄膜220，且形成之非晶形铟锡氧化物薄膜220的厚度例如介于400埃～1,500埃之间。在一较佳实施例中，形成之非晶形铟锡氧化物薄膜220的厚度例如为500埃。

如图1以及图2C所示，进行快速热退火处理240，以加热非晶形铟锡氧化物薄膜220使其转换成多晶形铟锡氧化物薄膜250(步骤130)。由于非晶形铟锡氧化物薄膜220的电阻值、晶格结构、表面粗糙度、或晶格内应力均未优化，因此必须再经过退火步骤，使其转换成多晶形铟锡氧化物薄膜250。本实施例所采用之快速热退火处理能够在短时间内将反应室的温度提升到反应温度，在反应完成后又能快速地降回原来的温度。在本发明一实施例中，形成于基材210上的非晶形铟锡氧化物薄膜220，其经由快速热退火处理于400℃～700℃的条件下进行0.5分钟～6分钟之反应后，即可转换成多晶形铟锡氧化物薄膜250。在另一较佳实施例中，快速热退火处理例如在600℃的条件下进行1分钟之反应，可得到薄膜特性良好之多晶形铟锡氧化物薄膜250。

图3为本发明较佳实施例中之一种多晶形铟锡氧化物电极的制造方法流程示意图。图4A到图4H为本发明较佳实施例中之一种多晶形铟锡氧化物电极的制造流程剖面图。

如图3以及图4A所示，首先，提供基材410(步骤300)，并在其上进行铟锡氧化物薄膜的制作，本实施例中，基材210例如为玻璃基材、硅基材、塑胶基材，或是其它硬质基材或软质的基材。在制作铟锡氧化物薄膜前，可先进行基材410清洗之动作(步骤310)，以去除基材410上之污染物或微粒。接着，如图3以及图4B所示，于基材410上形成非晶形铟锡氧化物薄膜420(步骤320)。本实施例中，形成非晶形铟锡氧化物薄膜420的方法例如为物理气相沉积或化学气相沉积。在一较佳实施例中，形成非晶形铟锡氧化物薄膜420例如为溅镀，其使用铟锡氧化物之靶形成靶离子430，并经由溅镀处理将靶离子430沉积在基材410上以形成非晶形铟锡氧化物薄膜420，且形成之非晶形铟锡氧化物薄膜420的厚度系介于400埃～1,500埃之间。在一较佳实施例中，形成之非晶形铟锡氧化物薄膜420的厚度例如为500埃。

接下来，在此非晶形铟锡氧化物薄膜420上制作布线图案，以在基材410上形成多个非晶形铟锡氧化物电极470。

如图3以及图4C所示，涂布光阻层450于非晶形铟锡氧化物薄膜420上，并将此光阻层450曝光(步骤330)。接着，如图3以及图4D所示，将光阻层450显影，并制作布线图案以形成有布线图案的光阻层460(步骤340)。接着，如图3以及图4E所示，以有布线图案的光阻层460为掩膜，移除部分非晶形铟锡氧化物薄膜420，以于基材410上形成多个非晶形铟锡氧化物电极470(步骤350)。在一较佳实施例中，例如使用草酸进行湿式蚀刻以移除部分之非晶形铟锡氧化物薄膜420，当然也可使用其它对于非晶形铟锡氧化物薄膜420具有蚀刻效果之蚀刻液。之后，如图3以及图4F所示，剥除有布线图案的光阻层460，以留下非晶形铟锡氧化物电极470于基材410上(步骤360)。

如图3以及图4G所示，进行快速热退火处理480加热多个非晶形铟锡氧化物电极470，以使其转换为多个多晶形铟锡氧化物电极490(步骤370)。在一实施例中，快速热退火处理系于400℃～700℃的条件下进行0.5分钟～6分钟后，即可将非晶形铟锡氧化物电极470转换成多晶形铟锡氧化物电极490。在一较佳实施例中，快速热退火处理例如在600℃的条件下进行1分钟之反应，即可得到薄膜特性良好之多晶形铟锡氧化物电极490。此多晶形铟锡氧化物电极490将具有较佳之电阻特性、表面平坦度、晶格结构以及电子迁移率，可使后续元件之操作更为稳定。

如图3以及图4H所示，多晶形铟锡氧化物电极490，可再进行后续的处理(步骤380)，以将此透明电极应用于各种不同类型之平面显示器。

图5A到图5E为铟锡氧化物电极应用于各种显示器中之示意图。首先请参照图5A，有机电致发光显示器至少包括基板500、阳极510、有机发光层520以及阴极530。在此有机电致发光显示器中，阳极510即可采用本发明之铟锡氧化物薄膜的制造方法来制作。

本发明之铟锡氧化物薄膜的制造方法亦可应用于一般的液晶显示器中，如图5B所示的彩色滤光片以及图5C中之薄膜晶体管阵列。由图5B可知，彩色滤光片至少包括基板600、多个遮光层610、多个彩色滤光薄膜620、保护层630以及共用电极640。在此彩色滤光片中，共享电极640即可采用本发明之铟锡氧化物薄膜的制造方法来制作。由图5C可知，薄膜晶体管阵列至少包括多个薄膜晶体管700、像素电极710，数据配线720以及扫描配线730，其中像素电极710即可采用本发明之铟锡氧化物薄膜的制造方法来制作。

在大尺寸的显示器中，以图5D中之等离子显示器为例，等离子显示器中例如为前基板800以及后基板810所构成。前基板800至少包括X电极与Y电极。后基板810至少包括隔壁812以及地址电极814。其中，X电极以及Y电极即可采用本发明之铟锡氧化物薄膜的制造方法来制作。

发光二极管显示器中也有铟锡氧化物薄膜的应用。如图5E所示，发光二极管至少包括基板900、阴极910、n型半导体层920、发光层930、p型半导体层940、以及阳极950。其中，阴极910与/或阳极950即可为透明之铟锡氧化物薄膜。此阴极910与/或阳极950即可采用本发明之铟锡氧化物薄膜的制造方法来制作。

综上所述，本发明之多晶形铟锡氧化物薄膜以及多晶形铟锡氧化物电极的制造方法，具有以下优点：

(1)本发明将快速热退火处理应用于铟锡氧化物薄膜的制作上，具有缩短处理的时间、提升成品率以及降低成本等优点。

(2)本发明可制作具有良好薄膜特性之铟锡氧化物薄膜，除薄膜之平坦度较佳外，利用此薄膜制作之元件，其操作特性能够更为稳定。

(3)本发明制作铟锡氧化物薄膜的方法，可应用于各种平面显示器中薄膜或电极的制作。

虽然本发明已以较佳实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，任何发明所属技术领域的普通专业人员，在不脱离本发明之精神和范围内，当可作些许之更动与改进，因此本发明之保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (14)

1.一种多晶形铟锡氧化物薄膜的制造方法，其特征是包括下列步骤：

于基材上形成非晶形铟锡氧化物薄膜；以及

进行快速热退火处理，以将该非晶形铟锡氧化物薄膜转换为多晶形铟锡氧化物薄膜。

2.根据权利要求1所述之多晶形铟锡氧化物薄膜的制造方法，其特征是该非晶形铟锡氧化物薄膜的形成方法包括溅镀。

3.根据权利要求1所述之多晶形铟锡氧化物薄膜的制造方法，其特征是该非晶形铟锡氧化物薄膜的厚度系介于400埃～1,500埃之間。

4.根据权利要求1所述之多晶形铟锡氧化物薄膜的制造方法，其特征是该快速热退火处理系于400℃～700℃的条件下进行0.5分钟～6分钟。

5.根据权利要求1所述之多晶形铟锡氧化物薄膜的制造方法，其特征是该基材包括玻璃基材、硅基材或塑胶基材。

6.根据权利要求1所述之多晶形铟锡氧化物薄膜的制造方法，其特征是该基材包括硬质基材或软质基材。

7.一种多晶形铟锡氧化物电极的制造方法，适于制作薄膜晶体管阵列、彩色滤光片、发光二极管、有机电致发光元件或是等离子显示器中之透明电极，其特征是该多晶形铟锡氧化物电极的制造方法包括下列步骤：

于基材上形成一非晶形铟锡氧化物薄膜；

在该非晶形铟锡氧化物薄膜制作布线图案，以于该基材上形成多数个非晶形铟锡氧化物电极；以及

进行快速热退火处理，以将该些非晶形铟锡氧化物电极转换为多数个多晶形铟锡氧化物电极。

8.根据权利要求7所述之多晶形铟锡氧化物电极的制造方法，其特征是该非晶形铟锡氧化物薄膜的形成方法包括溅镀。

9.根据权利要求7所述之多晶形铟锡氧化物电极的制造方法，其特征是该非晶形铟锡氧化物薄膜的厚度系介于400埃～1,500埃之間。

10.根据权利要求7所述之多晶形铟锡氧化物电极的制造方法，其特征是在该非晶形铟锡氧化物薄膜上制作布线图案包括下列步骤：

形成有布线图案的光阻层于该非晶形铟锡氧化物薄膜上；

以该有布线图案的光阻层为掩膜，移除部分该非晶形铟锡氧化物薄膜，以于该基材上形成多数个非晶形铟锡氧化物电极；以及

剥除该有布线图案的光阻层。

11.根据权利要求10所述之多晶形铟锡氧化物电极的制造方法，其特征是该非晶形铟锡氧化物薄膜系以草酸进行移除。

12.根据权利要求7所述之多晶形铟锡氧化物电极的制造方法，其特征是该快速热退火处理系于400℃～700℃的条件下进行0.5分钟～6分钟。

13.根据权利要求7所述之多晶形铟锡氧化物电极的制造方法，其特征是该基材包括玻璃基材、硅基材或塑胶基材。

14.根据权利要求7所述之多晶形铟锡氧化物电极的制造方法，其特征是该基材包括硬质基材或软质基材。

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