[发明专利]图案化氧化铟锡薄膜的方法

说明书

技术领域

本发明是有关于一种半导体制造的方法，特别是有关于一种利用水电浆来进行导电且透光的氧化铟锡薄膜的图案化，可以获得相当优异氧化铟锡薄膜边缘外型的图案化氧化铟锡薄膜的方法。

背景技术

氧化铟锡(ITO)是一种导电材料，且在薄膜状态下(例如厚度介于约100_至约2200_)，同时也可以透光。由于氧化铟锡具有这些特性，氧化铟锡因此而具有许多的应用，包括但不限于光微机电系统(MEMS)、平面显示器、太阳能电池、触控式萤幕、相机镜头与表面加热感测器等。

制作氧化铟锡时，可藉由掺杂锡于氧化铟(In₂O₃)中并以之取代氧化铟中的铟原子(In³⁺)而制得。将氧化铟锡的薄膜沉积于一表面上时，可利用下列许多技术中之一或多种技术，这些技术包括但不限于电子束蒸镀、物理气相沉积、溅镀与脉冲激光沉积(Pulsed Laser Deposition)技术。

制作导电且可透光的氧化铟锡结构时，一般是先沉积一层氧化铟锡的薄膜于所需的基材上，再形成图案化光阻层于氧化铟锡薄膜上，接着蚀刻图案化光阻层所暴露出的氧化铟锡薄膜的区域，以将氧化铟锡薄膜图案化成所需的结构。

氧化铟锡薄膜的蚀刻目前是采用干式与湿式蚀刻的方式。一种常用的氧化铟锡薄膜的干式蚀刻法为反应性离子蚀刻法(RIE)。反应性离子蚀刻法是利用一种电浆，此种电浆通常至少包括相当大比例的三氯甲烷(CHCl₃)气体以供应高分子聚合物，以及少量的高分子聚合物抑制气体，例如三氯化硼(BCl₃)或氯(Cl₂)。三氯化硼/氯的混合物的离子轰击进行图案化制程。反应性离子蚀刻制程的高离子率轰击对图案化氧化铟锡薄膜而言是一种相当有效的方法。然而，反应性离子蚀刻制程所生成的氧化铟锡图案的边缘具有倾斜或渐细的边缘外型，而非垂直的边缘外型，如此会限制关键尺寸的缩减。此一制程控制问题是导因于不适当的氧化铟锡蚀刻选择比，其中离子轰击开始蚀刻光阻图案的边缘，进而造成氧化铟锡图案的倾斜或渐细的边缘外型。

在一项改善反应性离子蚀刻制程的氧化铟锡蚀刻选择比的努力中，是利用甲烷(CH₄)与氢气的混合物来进行氧化铟锡薄膜的图案化，然而此种气体混合物存在有爆炸的潜在性，因此在没有相对昂贵的排气装备的持续运转以移除此气体混合物的任何发展的情况下，并不适合采用此种气体混合物。

湿式化学蚀刻是一种图案化氧化铟锡薄膜时常用的湿式蚀刻法。可以利用氟化氢(HF)溶液，例如一份氟化氢、一份过氧化氢与十份水(HF∶H₂O₂∶10H₂O)的比例所构成的溶液，或者更常见的是利用氯化氢(HCl)溶液，例如一份氯化氢与一份水(HCl∶H₂O)的比例所构成的溶液，来图案化氧化铟锡薄膜。使用HF∶H₂O₂∶10H₂O溶液时，蚀刻速率相当高，介于约100_/秒至约150_/秒之间，因而通常无法控制。

HCl∶H₂O溶液在未稀释状态时，一莫耳溶液含有体积36％的氯化氢，且蚀刻速率大约为2500_/分。利用氯化氢溶液来进行氧化铟锡薄膜的图案化时，位于光阻蚀刻罩幕下方的氧化铟锡经常遭蚀刻而被移除掉一定的量，大约是从0.5μm到约1.5μm厚的氧化铟锡。因此，氧化铟锡图案的边缘外型并非垂直，且会呈底切(Undercut)状，在严重的情况下，甚至有微量的光阻会残留在基材上。

氧化铟锡图案的非垂直边缘外型会降低氧化铟锡图案的明确度与解析度，进而在后续处理中增加光配向抑制(Photo-alignment Rejection)的可能性。其次，具有越不明确的边缘外型的氧化铟锡图案会限制线宽与关键尺寸的进一步缩减。因此，氧化铟锡在面板尺寸持续缩减的显示应用上，需藉由缩减像素之间的空间的方式来增加像素尺寸。而无法制备缩小线宽与关键尺寸的氧化铟锡图案，将限制小型显示器中的像素尺寸。

因此，需要一种氧化铟锡的图案化方法，可以进一步缩减氧化铟锡图案的线宽与关键尺寸。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种新的图案化氧化铟锡薄膜的方法，所要解决的技术问题是使其利用水电浆来进行导电且透光的氧化铟锡薄膜的图案化，可获得相当优异的氧化铟锡薄膜边缘外型，非常适于实用。