抗反射結構及其制造方法技術

一種抗反射結構，其包括基板以及漸變膜。漸變膜具有金屬摻雜的氟氧化硅且配置于基板上。漸變膜的硅：金屬原子比自漸變膜的表面往基板逐漸降低。漸變膜的硅：金屬原子比為大于約1：1至小于約10：1。另提出一種抗反射結構的制造方法。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種半導體結構及其制造方法，且特別是涉及一種抗反射結構及其制造方法。
技術介紹
抗反射(antireflective或anti-reflection，AR)結構是一種應用在各種光學裝置表面的結構，其目的是要降低反射，以提升光的利用效率。前述光學裝置的涵蓋范圍相當廣泛，自眼鏡鏡片、望遠鏡鏡片等光學透鏡至太陽能電池等光電轉換裝置都可能需要抗反射結構。降低玻璃反射率一直是研發的重要課題。在太陽能電池模組玻璃上，若可降低反射率3％，其模組輸出功率則可直接提升將近3％。在顯示屏幕上，若可降低其覆蓋玻璃的反射率，更可直接提升視覺觀看品質。然而，降低反射率的方法不外乎是于玻璃表面上鍍制一層低折射率膜層，或是利用納米結構形成低等效折射率薄層。此外，抗反射結構在所有的產品應用都是處于最外層，因此結構的硬度、強度與化學穩定性也相當重要，現有的氟氧化硅薄膜通過本專利技術的金屬摻雜與調控將可大幅提升其性能。
技術實現思路
有鑒于此，本專利技術提出一種抗反射結構及其制造方法，可以制備出具有低折射率、高硬度與高化學穩定性的漸變膜。本專利技術提供一種抗反射結構，其包括基板以及漸變膜。漸變膜具有金屬摻雜的氟氧化硅且配置于基板上。漸變膜的硅：金屬原子比自漸變膜的表面往基板逐漸降低。漸變膜的硅：金屬原子比為大于約1：1至小于約10：1。在本專利技術的一實施例中，上述漸變膜的硅：金屬原子比為約1.1：1至8：1。在本專利技術的一實施例中，上述漸變膜呈非晶態。在本專利技術的一實施例中，上述漸變膜的孔隙率低于約20％。在本專利技術的一實施例中，上述漸變膜的鉛筆硬度為約3H或更高。在本專利技術的一實施例中，上述漸變膜的厚度為約20納米至300納米。在本專利技術的一實施例中，上述抗反射結構于633納米的波長的等效折射率為約1.45或更低。在本專利技術的一實施例中，上述漸變膜的氟：金屬原子比自漸變膜的表面往基板逐漸降低。在本專利技術的一實施例中，上述基板的材料包括玻璃。在本專利技術的一實施例中，上述金屬包括IA族金屬、IIA族金屬、IIIA族金屬或其組合。本專利技術另提出一種抗反射結構的制造方法。所述方法包括：形成金屬鹽類、氫氟酸及氟離子穩定劑的第一溶液；形成含有機硅的第二溶液；將第一溶液與第二溶液混合并涂布于基板上，干燥后形成分層膜；以及對分層膜進行退火，以形成具有金屬摻雜的氟氧化硅的漸變膜。在本專利技術的一實施例中，上述漸變膜的硅：金屬原子比自漸變膜的表面往基板逐漸降低，且漸變膜的硅：金屬原子比為大于約1：1至小于約10：1。在本專利技術的一實施例中，上述漸變膜的金屬濃度自漸變膜的表面往基板逐漸降低，且漸變膜的硅：金屬原子比為約1.1：1至8：1的范圍內。在本專利技術的一實施例中，上述金屬鹽類包括IA族金屬、IIA族金屬、IIIA族金屬或其組合的鹽類化合物。在本專利技術的一實施例中，上述氟離子穩定劑包括四氟化物、六氟化物或可形成四氟化物、六氟化物的鹽類或是酸類。在本專利技術的一實施例中，上述有機硅的結構為Si(OR)4，且R包括碳數為1～4的直鏈或支鏈烷基。在本專利技術的一實施例中，上述退火的處理溫度為50℃至400℃。在本專利技術的一實施例中，上述漸變膜呈非晶態。在本專利技術的一實施例中，上述漸變膜的孔隙率低于約20％。在本專利技術的一實施例中，上述漸變膜的氟：金屬原子比自漸變膜的表面往基板逐漸降低?；谏鲜?，本專利技術利用簡單的一次涂布即可達成漸變折射率結構，形成硬度為3H以上、折射率為1.45以下、孔隙率為20％以下的非晶態薄膜。為讓本專利技術的上述特征和優點能更明顯易懂，下文特列舉實施例，并配合所附圖式作詳細說明如下?！靖綀D說明】圖1是依照本專利技術一實施例所繪示的一種抗反射結構的制造方法的流程圖。圖2A至2B是依照本專利技術一實施例的一種抗反射結構的制造方法的剖面示意圖。圖3是本專利技術實例1及比較實例1的抗反射膜混和溶液在不同放置時間后，經噴涂成膜的硬度變化曲線圖。圖4A是本專利技術實例1的抗反射結構的XPS元素縱深分布(XPSdepthprofile)圖。圖4B是本專利技術實例1的抗反射結構的深度vs.Si/Mg原子比例的變化趨勢圖。圖4C是本專利技術實例1的抗反射結構的深度vs.F/Mg原子比例的變化趨勢圖。圖5是本專利技術實例1的抗反射結構的表面AFM影像。圖6是本專利技術實例1的抗反射結構的XRD繞射圖譜。圖7是本專利技術實例1的抗反射結構的FTIR圖譜。圖8為本專利技術實例1的抗反射結構的剖面TEM影像。圖9為具有不同硅：鎂原子比的薄膜的硅硼玻璃基板經耐候性測試前后的穿透率變化的矩形圖?！靖綀D標記說明】10：基板20：下層膜30：上層膜40：分層膜50：漸變膜50-1、50-2、50-3、50-4、50-5、50-6：子層100～108：步驟【具體實施方式】圖1是依照本專利技術一實施例所繪示的一種抗反射結構的制造方法的流程圖。圖2A至2B是依照本專利技術一實施例的一種抗反射結構的制造方法的剖面示意圖。本專利技術通過控制有機硅與金屬鹽的鍵結特性，進而形成一種成分漸變分布的低折射率與高硬度材料。請參照圖1，在步驟100中，形成含金屬鹽類、氫氟酸及氟離子穩定劑的第一溶液。具體而言，將金屬鹽類溶于溶劑中，并且添加氫氟酸形成含有F-M-OH與M(OH)2鍵結基團的溶液，其中M表示金屬離子。所述M包括IA族金屬、IIA族金屬、IIIA族金屬或其組合。在一實施例中，所述M包括Li、Na、K、Be、Mg、Ca、Al或其組合。金屬鹽類包括IA族金屬、IIA族金屬、IIIA族金屬或其組合的鹽類化合物。在一實施例中，金屬鹽類例如是氯化鋰、醋酸鋰、硝酸鋰、氯化鎂、醋酸鎂、硝酸鎂、氯化鈣、醋酸鈣、硝酸鈣、氯化鋁、醋酸鋁或其組合。溶劑包括水、甲醇、乙醇、異丙醇或其組合。接著，添加氟離子穩定劑至含有F-M-OH與M(OH)2鍵結基團的溶液，以形成第一溶液。氟離子穩定劑包括四氟化物、六氟化物或可形成四氟化物、六氟化物的鹽類或是酸類。在步驟102中，形成含有機硅的第二溶液。有機硅的結構為Si(OR)4，且R包括碳數為1～4的直鏈或支鏈烷基。在一實施例中，有機硅例如是正硅酸乙酯(tetraethylorthosilicate；TEOS；Si(OC2H5)4)。具體而言，將Si(OR)4溶入溶劑之中，并調節pH值使其部分水解形成Si(OR)4-n(OH)n(其中n為正整數)，以形成第二溶液中含有的Si(OR)4與Si(OR)4-n(OH)n基團。溶劑包括水、甲醇、乙醇、異丙醇或其組合。在步驟104中，將第一溶液與第二溶液混合并涂布于基板上，干燥后形成分層膜。具體而言，將第一溶液與第二溶液混合，由于具有氟離子穩定劑因此可有效避免游離的氟離子加速Si(OR)4水解并形成Si(OR)4-x(F)x(其中x為正整數)。以此方式，含有F-M-OH鍵結的溶液則可與一部分Si(OR)4-n(OH)n反應形成Si(OR)4-m(O-M-F)m(其中m為正整數)，而另一部分Si(OR)4-n(OH)n與Si(OR)4保持在溶液中。因此，將第一溶液與第二溶液混合之后，將形成M(OH)2、Si(OR)4-n(OH)n、Si(OR)4、Si(OR)4-m(O-M-F)m四組主要成分，并且在干燥過程中，富含OH基的M(OH)2、Si(OR)4-n(OH)n可與玻璃基板更為親...

【技術保護點】
一種抗反射結構，其特征在于包括：基板；以及漸變膜，其具有金屬摻雜的氟氧化硅且配置于所述基板上，其中所述漸變膜的硅：金屬原子比自所述漸變膜的表面往所述基板逐漸降低，且所述漸變膜的硅：金屬原子比為大于1：1至小于10：1。

【技術特征摘要】
2015.06.24 TW 1041203481.一種抗反射結構，其特征在于包括：基板；以及漸變膜，其具有金屬摻雜的氟氧化硅且配置于所述基板上，其中所述漸變膜的硅：金屬原子比自所述漸變膜的表面往所述基板逐漸降低，且所述漸變膜的硅：金屬原子比為大于1：1至小于10：1。2.如權利要求1所述的抗反射結構，其中所述漸變膜的硅：金屬原子比為1.1：1至8：1。3.如權利要求1所述的抗反射結構，其中所述漸變膜呈非晶態。4.如權利要求1所述的抗反射結構，其中所述漸變膜的孔隙率低于20％。5.如權利要求1所述的抗反射結構，其中所述漸變膜的鉛筆硬度為3H或更高。6.如權利要求1所述的抗反射結構，其中所述漸變膜的厚度為20納米至300納米。7.如權利要求1所述的抗反射結構，其中所述抗反射結構于633納米波長的等效折射率為1.45或更低。8.如權利要求1所述的抗反射結構，其中所述漸變膜的氟：金屬原子比自所述漸變膜的表面往所述基板逐漸降低。9.如權利要求1所述的抗反射結構，其中所述基板的材料包括玻璃。10.如權利要求1所述的抗反射結構，其中所述金屬包括IA族金屬、IIA族金屬、IIIA族金屬或其組合。11.一種抗反射結構的制造方法，其特征在于包括：形成含金屬鹽類、氫氟酸及氟離子穩定劑的第一溶液；形成含有機硅的第二溶液；將所述第一溶液與所述第二溶液混合并...

【專利技術屬性】
技術研發人員：游勝閔，孫文檠，
申請(專利權)人：財團法人工業技術研究院，
類型：發明
國別省市：中國臺灣;71