• 沒有找到結果。

本章節將介紹 InGaZnO4靶材、薄膜以及元件的製作過程。因為,

實驗室也是今年才開始做有關這方面的研究,一切都是從無到有,所 以一個靶材的製作極為關鍵,所以本章將詳述靶材的製作過程,然後 描述利用此靶材來鍍膜及製備元件。

2-1 鍍膜前的準備

2-2-1 靶材的製作

1.先將 In2O3、Ga2O3、ZnO 三種藥粉依照所需的莫耳比率調配 好,本實驗用的比例是 1:1:1;且藥粉都需預烤,預烤的條 件為 800℃,6 小時。所以在初次調配粉末時,需比實際所 要的量再多一點,以防原本藥粉中的水氣被烤乾之後,所剩 下的粉末莫耳數不足。預燒完成之後,依序配出三種藥粉之 重量放入研缽中,小心研磨並攪拌均勻,約磨 30~40 分鐘即 可。

2.將磨好的混合粉末小心的放在氧化鋁板上,且注意在初次研磨 完畢要把粉末放在氧化鋁板上時,一定要盡量把硏缽上的粉

末刮取乾淨,避免因最先放的粉末特別會附著在研缽上;假 若沒有完全刮乾淨,則粉末間的莫耳數比例會改變;然後再 放入高溫爐中燒烤;燒烤條件為 1000℃,5 個小時。

3.將燒好的粉末取出並倒入研缽中研磨,約 30~40 分鐘之後,將 磨好的粉末小心的放置在氧化鋁板上,而此時也應盡量把研 缽上的粉末刮取乾淨。後再放入高溫爐中燒烤,燒烤條件為 1000℃,5 個小時。

4.將燒好的粉末從高溫爐取出後,放入研缽中繼續研磨,約磨 30~40 分鐘,後將磨好的粉末均勻的放入壓靶的模具中,將 模具放在壓靶機上,然後加壓使壓力在 120k /g cm2左右,加 壓時間約一分鐘,後洩壓並小心的取出壓好的靶材。很小心 的將靶材放在氧化鋁板上,放入高溫爐中,燒烤條件約為,

1350℃,18 小時。

5.最後,刮取已燒結好的靶材,取下一些粉末,然後把粉再用研 缽磨細;以 XRD 量測燒結所形成的相,確定我們做出的靶材 是正確的相和組成。

2-1-2 基板的清洗

鍍膜品質很好;而雷射蒸鍍系統所使用的脈衝雷射光源,為 KrF 準 分子雷射,雷射波長為 248nm 的紫外光,脈衝寬度為 12ns。由於 輸出波長屬於紫外光波段,無法以肉眼直接看出,所以我們必須 採用一肉眼可見的光源來作為校準用;我們使用的校準光系統為 Nd-YAG 雷射,產生一綠色可見光來作為校準用,使 KrF 準分子雷 射能確實打在基板上面。而雷射射出後,因為其能量不是均勻分 佈的,所以會先利用一個長方形的限光器,以擷取中央較均勻的 部分;之後再將光源經過一個反射鏡,將光源引向真空腔的方向。

雷射蒸鍍的原理為;當脈衝雷射射至靶材表面時,其能量會被 靶材吸收,且把雷射的能量轉成熱能;然後靶材表面會因為熱的關 係而被氣化,此時體積會瞬間膨脹,將表面的物質以電漿的形式噴 出靶材,這就是我們鍍膜時所看到的火焰。

在蒸鍍薄膜時,我們會以馬達轉動靶材,且要避免雷射光源通 過靶材的中心,如此可避免雷射打在靶材的同一點上,否則靶材使 用數次之後就會被打出凹痕來,到時又要進行靶材表面拋光的工作;

且鍍膜時要把靶材稍稍傾斜,讓靶材和入射的雷射光有一個小夾 角,如此可得一面積較大且均勻薄膜。

2-2-2 鍍膜步驟

把玻璃基板貼在鋼板上顏色最均勻的中間部分,如此一來可得

2.上光阻:將清洗好的基板放在光阻塗佈機(spinner)的旋轉軸 上,盡量置中,以避免光阻厚度不均,然後按下 VACUUM 鍵抽 真空,再均勻的滴上光阻液(AZ5214E),開始旋轉轉軸,而旋 轉軸轉速條件為 1000rpm,旋轉 10 秒,再以 4000rpm,旋轉 40 秒,如此一來光阻可均勻的塗佈在玻璃基板上。

立刻夾起樣品,放入 DI water 中,目的為把附著在樣品上面

4. 曝光顯影:重複 2-3-2 的第 2 到第 6 步驟,且此時以光罩(二),

10.曝光顯影:重複 2-3-3 的第 2 到第 6 步驟,且此時以光罩(四), lift-off 的速度。後拿起做好的樣品,用 D.I.water 沖 洗,再用氮氣吹乾。

16. 最後,透明的 TFT 元件製作完成。

2-3-4 元件的外觀

最後,圖 2-4 為每片玻璃基板上 pattern 示意圖;圖 2-5 為元 件示意圖;圖 2-6 為製作出透明的 TFT 元件的實際情形。

圖 2-1 真空腔的構造圖

圖 2-2 Lift-off 流程圖

5.用丙酮把光阻去掉後的情形 3.顯影後成像

4.鍍上薄膜 2.透過光罩曝光

紫外線 1.塗佈正光阻

圖 2-3(a-1) 光罩一

圖 2-3(a-2) 光罩一的規格

圖 2-3(b-1) 光罩二

圖 2-3(b-2) 光罩二的規格

圖 2-3(c-1) 光罩三

圖 2-3(c-2) 光罩三的規格

圖 2-3(d-1) 光罩四

圖 2-3(d-2) 光罩四的規格

圖 2-3(e-1) 光罩五

圖 2-3(e-2) 光罩五的規格

圖 2-4 每片玻璃基板上 pattern 示意圖

圖 2-5 元件的示意圖 H.Hosono et al.

Nature 432,488 (2004)

圖 2-6 製作出透明的 TFT 元件的實際情形

相關文件