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TWI564585B - 抗反射基板結構及其製作方法 - Google Patents

抗反射基板結構及其製作方法 Download PDF

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TWI564585B
TWI564585B TW101145833A TW101145833A TWI564585B TW I564585 B TWI564585 B TW I564585B TW 101145833 A TW101145833 A TW 101145833A TW 101145833 A TW101145833 A TW 101145833A TW I564585 B TWI564585 B TW I564585B
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Description

抗反射基板結構及其製作方法
本發明是有關於一種基板結構及其製作方法，且特別是有關於一種抗反射基板結構及其製作方法。
一般來說，矽晶圓本身因其結晶方式的不同而具有不同的方向性。具有單一方向之矽晶圓可藉由蝕刻的過程，透過局部蝕刻所產生的差異性來於矽晶圓的表面形成規則變化之金字塔結構。然而，所形成的規則變化之金字塔結構對於入射光反射率仍然偏高，其主要是因為受限於金字塔結構之光滑表面與規則角度變化，使得寬頻譜反射率無法有效降低。
為了解決上述之問題，習知於矽晶圓上可再沉積一層抗反射光學膜。此抗反射光學膜是以一均勻厚度設置於矽晶圓上，意即抗反射光學膜是以共形(conformal)方式設置於矽晶圓表面的金字塔結構上。因此，當入射光與抗反射光學膜的介面產生局部性破壞性干涉時，固定膜厚的抗反射光學膜仍僅對特定波長的光產生效果。故，不同波長的光還是具有較高的反射率。
本發明提供一種抗反射基板結構，其可降低不同波長之入射光的反射率。
本發明提供一種抗反射基板結構的製作方法，用以製作上述之抗反射基板結構。
本發明提出一種抗反射基板結構的製作方法，其包括下述步驟。提供一矽晶圓，矽晶圓具有一第一粗糙表面。形成一抗反射光學膜於矽晶圓上，抗反射光學膜共形地覆蓋第一粗糙表面。對抗反射光學膜進行一表面處理，以使抗反射光學膜具有一親水性表面，其中親水性表面相對遠離矽晶圓。於抗反射光學膜的親水性表面上滴上一膠體溶液，其中膠體溶液包括一溶液以及多個奈米球。奈米球附著於親水性表面上。以奈米球為蝕刻罩幕，對抗反射光學膜的親水性表面進行一蝕刻製程，而形成一第二粗糙表面，其中第二粗糙表面的粗糙度不同於第一粗糙表面的粗糙度。
在本發明之一實施例中，上述之提供矽晶圓的步驟，包括：提供一單晶矽矽晶圓基材；以及對單晶矽矽晶圓基材的一表面進行一蝕刻製程，而形成具有第一粗糙表面的矽晶圓。
在本發明之一實施例中，上述之矽晶圓為一多晶矽矽晶圓。
在本發明之一實施例中，上述之形成抗反射光學膜的方法包括電漿輔助化學氣相沈積法、物理蒸鍍法或物理濺鍍法。
在本發明之一實施例中，上述之抗反射光學膜的材質包括氮化矽、氧化鋁、硫化鋅、氟化鎂或二氧化鈦。
本發明之一實施例中，上述之表面處理包括以一氧電漿進行。
在本發明之一實施例中，上述之氧電漿的氧氣流量介於1 sccm至100 sccm之間，處理時間介於20秒至2000秒之間，而能量介於20 mW/cm2至500 mW/cm2。
在本發明之一實施例中，上述之溶液包括甲醇與水。
在本發明之一實施例中，上述之每一奈米球的材質包括聚苯乙烯。
在本發明之一實施例中，上述之每一奈米球的粒徑介於100奈米至1000奈米之間。
在本發明之一實施例中，上述之蝕刻製程為一反應式離子蝕刻製程。
在本發明之一實施例中，上述之抗反射光學膜的厚度介於100奈米至1000奈米之間。
在本發明之一實施例中，上述之第一粗糙表面的粗糙度介於100奈米至10000奈米之間。
在本發明之一實施例中，上述之第二粗糙表面的粗糙度介於10奈米至100奈米之間。
本發明還提出一種抗反射基板結構，其包括一矽晶圓以及一抗反射光學膜。矽晶圓具有一第一粗糙表面。抗反射光學膜配置於矽晶圓上，且覆蓋第一粗糙表面。抗反射光學膜具有一第二粗糙表面，且第二粗糙表面的粗糙度不同於第一粗糙表面的粗糙度，且第二粗糙表面具有親水性。
在本發明之一實施例中，上述之矽晶圓包括一多晶矽 矽晶圓或一已蝕刻的單晶矽矽晶圓。
在本發明之一實施例中，上述之抗反射光學膜的材質包括氮化矽、氧化鋁、硫化鋅、氟化鎂或二氧化鈦。
在本發明之一實施例中，上述之第一粗糙表面的粗糙度介於100奈米至10000奈米之間。
在本發明之一實施例中，上述之第二粗糙表面的粗糙度介於10奈米至100奈米之間。
基於上述，由於本發明是透過以奈米球來作為蝕刻罩幕，對具有均勻膜厚的抗反射光學膜進行一蝕刻製程，而形成具有第二粗糙表面的抗反射光學膜。因此，當不同波長的入射光照射至抗反射光學膜時，抗反射光學膜的第二粗糙表面會與入射光產生破壞性干涉，而不是僅對特定波長的入射光產生破壞性的干涉。故，本發明之抗反射基板結構具有較佳的抗反射能力且可應用的範圍較廣。
為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
圖1A至圖1E繪示本發明之一實施例之一種抗反射基板結構的製作方法的剖面示意圖。請參考圖1A，依照本實施例的抗反射基板結構的製作方法，首先，提供一矽晶圓110，其中矽晶圓110具有一第一粗糙表面112。在本實施例中，矽晶圓110可例如是一多晶矽矽晶圓；或者是，如圖2A至圖2B所示，是由一單晶矽矽晶圓基材110a，且 透過一蝕刻製程對單晶矽矽晶圓基材110a的一表面112a進行蝕刻，而形成具有第一粗糙表面112的矽晶圓110，於此並不加以限制。此處，第一粗糙表面112的粗糙度介於100奈米至10000奈米之間，且此第一粗糙表面112的輪廓例如一規則且連續的金字塔結構。
接著，請參考圖1B，形成一抗反射光學膜120a於矽晶圓110上，其中抗反射光學膜120a共形地覆蓋矽晶圓110的第一粗糙表面112。此時，抗反射光學膜120a是以一均勻厚度設置於矽晶圓110上，其中抗反射光學膜120a的厚度T介於100奈米至1000奈米之間。此處，形成抗反射光學膜120a的方法例如是電漿輔助化學氣相沈積法、物理蒸鍍法或物理濺鍍法，而抗反射光學膜120a的材質例如是氮化矽、氧化鋁、硫化鋅、氟化鎂或二氧化鈦。
接著，請再參考圖1B，對抗反射光學膜120a進行一表面處理，以使抗反射光學膜120a具有一親水性表面122a，其中親水性表面122a相對遠離矽晶圓110。此處，表面處理例如是以一氧電漿進行，其中氧電漿的氧氣流量介於1 sccm至100 sccm之間，處理時間介於20秒至2000秒之間，而能量介於20 mW/cm2至500 mW/cm2。
接著，請參考圖1C，於抗反射光學膜120a的親水性表面122a上透過一滴具10滴上一膠體溶液130，其中膠體溶液130包括一溶液132以及多個奈米球134。特別是，奈米球134附著於抗反射光學膜120a的親水性表面122a上。此處，溶液132例如是甲醇與水，而奈米球134的材 質例如是聚苯乙烯，且每一奈米球134的粒徑例如是介於100奈米至1000奈米之間。
由於本實施例之抗反射光學膜120a是共形地覆蓋在矽晶圓110的第一粗糙表面112上，因此若採用其他方式，如旋轉塗佈法，則膠體溶液130會因為離心力的關係而僅局部設置於抗反射光學膜120a的親水性表面122a上。故，為了避免上述之情況發生，本實施例是採用滴入法的方式將膠體溶液130滴在抗反射光學膜120a上。如此一來，可確保抗反射光學膜120a的親水性表面122a皆有膠體溶液130。
之後，請同時參考圖1D與圖1E，以奈米球134為蝕刻罩幕，對抗反射光學膜120a的親水性表面122a進行一蝕刻製程，而形成一具有第二粗糙表面122的抗反射光學膜120，其中第二粗糙表面122的粗糙度不同於第一粗糙表面112的粗糙度。此時，第二粗糙表面122的輪廓為一連續且不規則變化之金字塔結構，且抗反射光學膜120a是以一不均勻之厚度配置於矽晶圓110上。蝕刻製程例如是一反應式離子蝕刻製程，而第二粗糙表面122的粗糙度例如是介於10奈米至100奈米之間。
需說明的是，在進行蝕刻製程的步驟中，膠體溶液130中的溶液132以及奈米球134會隨著蝕刻製程的結束而移除。當然，若有奈米球134於蝕刻製程後還附著於抗反射光學膜120上，亦可依據使用需求而透過超音波振洗來移除奈米球134；或者是，於未繪示的實施例中，亦可將奈 米球134保留於抗反射光學膜120上。上述實施例仍屬於本發明可採用的技術方案，不脫離本發明所欲保護的範圍。至此，以完成抗反射基板結構100的製作。
由於本實施例是透過以奈米球134來作為蝕刻罩幕，對具有均勻膜厚的抗反射光學膜120a進行蝕刻製程，而形成具有第二粗糙表面122的抗反射光學膜120。也就是說，經過蝕刻製程後之抗反射光學膜120是以一不均勻的厚度配置於矽晶圓110上。因此，當不同波長的入射光(未繪示)照射至抗反射光學膜120時，抗反射光學膜120的第二粗糙表面122會與入射光產生破壞性干涉，而不是僅對特定波長的入射光產生破壞性的干涉。故，本實施例之抗反射基板結構100可具有較佳的抗反射能力且可應用的範圍較廣。
在結構上，請再參考圖1E，本實施例之抗反射基板結構100包括矽晶圓110以及抗反射光學膜120。矽晶圓110具有第一粗糙表面112。抗反射光學膜120配置於矽晶圓110上，且覆蓋第一粗糙表面112。抗反射光學膜120具有第二粗糙表面122，且第二粗糙表面122的粗糙度不同於第一粗糙表面112的粗糙度，且第二粗糙表面122具有親水性。此處之矽晶圓110例如是一多晶矽矽晶圓或一已蝕刻的單晶矽矽晶圓，於此並不加以限制。再者，第一粗糙表面112的粗糙度例如是介於100奈米至10000奈米之間，第二粗糙表面122的粗糙度例如是介於10奈米至100奈米之間。此外，抗反射光學膜120的材質例如是氮化矽、 氧化鋁、硫化鋅、氟化鎂或二氧化鈦.
由於本實施例之抗反射基板結構100的抗反射光學膜120具有第二粗糙表面122，且第二粗糙表面122的粗糙度不同於第一粗糙表面112的粗糙度。因此，當不同波長的入射光(未繪示)照射至抗反射光學膜120時，抗反射光學膜120的第二粗糙表面122會與入射光產生破壞性干涉，而不是僅對特定波長的入射光產生破壞性的干涉。故，本實施例之抗反射基板結構100可具有較佳的抗反射能力且可應用的範圍較廣。
綜上所述，由於本發明是透過以奈米球來作為蝕刻罩幕，對具有均勻膜厚的抗反射光學膜進行一蝕刻製程，而形成具有第二粗糙表面的抗反射光學膜。此時，抗反射光學膜是以一不均勻厚度配置於矽晶圓上。因此，當不同波長的入射光照射至抗反射光學膜時，抗反射光學膜的第二粗糙表面會與入射光產生破壞性干涉，而不是僅對特定波長的入射光產生破壞性的干涉。故，本發明之抗反射基板結構具有較佳的抗反射能力且可應用的範圍較廣。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
10‧‧‧滴具
100‧‧‧抗反射基板結構
110‧‧‧矽晶圓
110a‧‧‧單晶矽矽晶圓基材
112‧‧‧第一粗糙表面
112a‧‧‧表面
120、120a‧‧‧抗反射光學膜
122‧‧‧第二粗糙表面
122a‧‧‧親水性表面
130‧‧‧膠體溶液
132‧‧‧溶液
134‧‧‧奈米球
T‧‧‧厚度
圖1A至圖1E繪示本發明之一實施例之一種抗反射基 板結構的製作方法的剖面示意圖。
圖2A至圖2B繪示圖1A之一實施例之一種矽晶圓的製作方法的剖面示意圖。
100‧‧‧抗反射基板結構
110‧‧‧矽晶圓
112‧‧‧第一粗糙表面
120‧‧‧抗反射光學膜
122‧‧‧第二粗糙表面

Claims (19)

  1. 一種抗反射基板結構的製作方法，包括：提供一矽晶圓，該矽晶圓具有一第一粗糙表面；形成一抗反射光學膜於該矽晶圓上，該抗反射光學膜共形地覆蓋該第一粗糙表面；對該抗反射光學膜進行一表面處理，以使該抗反射光學膜具有一親水性表面，其中該親水性表面相對遠離該矽晶圓；於該抗反射光學膜的該親水性表面上滴上一膠體溶液，其中該膠體溶液包括一溶液以及多個奈米球，該些奈米球附著於該親水性表面上；以及以該些奈米球為蝕刻罩幕，對該抗反射光學膜的該親水性表面進行一蝕刻製程，而形成一第二粗糙表面，其中該第二粗糙表面的粗糙度不同於該第一粗糙表面的粗糙度，該第一粗糙表面的輪廓為一規則且連續的金字塔結構，而該第二粗糙表面的輪廓為一連續且不規則變化之金字塔結構，且該抗反射光學膜的該第二粗糙表面覆蓋於該矽晶圓的該第一粗糙表面上。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之抗反射基板結構的製作方法，其中提供該矽晶圓的步驟，包括：提供一單晶矽矽晶圓基材；以及對該單晶矽矽晶圓基材的一表面進行一蝕刻製程，而形成具有該第一粗糙表面的該矽晶圓。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之抗反射基板結構的 製作方法，其中該矽晶圓為一多晶矽矽晶圓。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之抗反射基板結構的製作方法，其中形成該抗反射光學膜的方法包括電漿輔助化學氣相沈積法、物理蒸鍍法或物理濺鍍法。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之抗反射基板結構的製作方法，其中該抗反射光學膜的材質包括氮化矽、氧化鋁、硫化鋅、氟化鎂或二氧化鈦。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之抗反射基板結構的製作方法，其中對該抗反射光學膜進行該表面處理包括以一氧電漿進行。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之抗反射基板結構的製作方法，其中該氧電漿的氧氣流量介於1sccm至100sccm之間，處理時間介於20秒至2000秒之間，而能量介於20mW/cm2至500mW/cm2。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之抗反射基板結構的製作方法，其中該溶液包括甲醇與水。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之抗反射基板結構的製作方法，其中各該奈米球的材質包括聚苯乙烯。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之抗反射基板結構的製作方法，其中各該奈米球的粒徑介於100奈米至1000奈米之間。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之抗反射基板結構的製作方法，其中該蝕刻製程為一反應式離子蝕刻製程。
  12. 如申請專利範圍第1項所述之抗反射基板結構的 製作方法，其中該抗反射光學膜的厚度介於100奈米至1000奈米之間。
  13. 如申請專利範圍第1項所述之抗反射基板結構的製作方法，其中該第一粗糙表面的粗糙度介於100奈米至10000奈米之間。
  14. 如申請專利範圍第1項所述之抗反射基板結構的製作方法，其中該第二粗糙表面的粗糙度介於10奈米至100奈米之間。
  15. 一種抗反射基板結構，包括：一矽晶圓，具有一第一粗糙表面；以及一抗反射光學膜，配置於該矽晶圓上，且覆蓋該第一粗糙表面，其中該抗反射光學膜具有一第二粗糙表面，且該第二粗糙表面的粗糙度不同於該第一粗糙表面的粗糙度，且該第二粗糙表面具有親水性，該第一粗糙表面的輪廓為一規則且連續的金字塔結構，而該第二粗糙表面的輪廓為一連續且不規則變化之金字塔結構，且該抗反射光學膜的該第二粗糙表面覆蓋於該矽晶圓的該第一粗糙表面上。
  16. 如申請專利範圍第15項所述之抗反射基板結構，其中該矽晶圓包括一多晶矽矽晶圓或一已蝕刻的單晶矽矽晶圓。
  17. 如申請專利範圍第15項所述之抗反射基板結構，其中該抗反射光學膜的材質包括氮化矽、氧化鋁、硫化鋅、氟化鎂或二氧化鈦。
  18. 如申請專利範圍第15項所述之抗反射基板結構，其中該第一粗糙表面的粗糙度介於100奈米至10000奈米之間。
  19. 如申請專利範圍第15項所述之抗反射基板結構，其中該第二粗糙表面的粗糙度介於10奈米至100奈米之間。
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