CN101806998B

CN101806998B - 硅基电润湿微显示器件下基板的制作方法

Info

Publication number: CN101806998B
Application number: CN2010101233246A
Authority: CN
Inventors: 张斌
Original assignee: Irico Group Corp
Current assignee: Irico Group Corp; Irico Group Electronics Co Ltd
Priority date: 2010-03-15
Filing date: 2010-03-15
Publication date: 2012-05-09
Anticipated expiration: 2030-03-15
Also published as: CN101806998A

Abstract

本发明提供一种硅基电润湿微显示器件下基板的制作方法，包括以下步骤：第一步在硅基片上整面沉积金属或非金属电极层；第二步利用掩膜微影技术制作与阳电极图案相同的光阻图案；第三步以该光阻图案做掩膜，蚀刻金属层，剥离该光阻得到阳电极图形；第四步整面沉积介质层；第五步对该介质层表面进行疏水性处理；第六步利用掩膜微影技术制作像素绝缘层。本发明制作方法工艺简单、良品率高，可以满足硅基电润湿微显示器件下基板大规模生产的要求。

Description

硅基电润湿微显示器件下基板的制作方法

技术领域

发明属于微电子器件制备技术领域，特别涉及一种硅基电润湿微显示器件下基板的制作方法。

背景技术

随着以计算机技术为核心的信息产业的高速发展和应用，显示技术已成为现代社会中人们获取信息的重要途径之一。手机、便携电脑等微型设备的广泛普及，对显示器件提出了更高的要求，诸如轻便、耐用、亮度高、视角广、色彩艳丽等。近年来，平板显示技术发展非常迅速，以液晶、等离子和有机发光显示(OLED)为代表的高科技产品已经进入我们的日常生活，人们在注重提高生活品质的同时，也越来越关注节能环保的概念。基于电润湿技术的显示器，也是近年来发展起来的新型显示技术。以其造价低、显示真实、能耗小等优点受到研究人员的广泛关注。电润湿是指通过调整施加在液体一固体电极之间的电势，来改变液体和固体之间的表面张力，从而改变两者之间的接触角。2003年，荷兰皇家飞利浦电子公司的研究人员在Nature杂志上发表了一篇名为“Video-speed electronic paper based on electrowetting”的文章。该文章展示了电润湿在未来显示中的应用。随后，许多研究者都投入到电润湿的研究中来。其中以飞利浦最为活跃，他们还将电润湿小组独立出去，和资本集团New Venture Partners共同成立一个新的公司Liquavista，以开发基于电润湿的高亮度节能超薄显示器。随着研究的深入，人们发现，电润湿在微流体操作、芯片实验室(lab-on-chip)、微变焦透镜以及精密印刷等方面有着广泛的应用。

然而，电润湿的显示器件由于其制作工艺的复杂使得其良率较低，成本较高，制约电润湿显示器件的应用普及。

发明内容

本发明的目的是提供一种工艺简单的硅基电润湿微显示器件下基板的制作方法。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种硅基电润湿微显示器件下基板的制作方法，包括以下步骤：

第一步：在硅基片上整面沉积金属电极层，沉积厚度为40-200nm；

第二步：在沉积有金属电极层的硅基片上面均匀涂覆一层正性光阻，厚度为1-2微米，将光阻干燥后，曝光、显影和干燥，在硅基片上形成与预定的电极图案相同的光阻图案；

第三步：以形成的该光阻图案为掩膜，用蚀刻液将未被光阻覆盖的部分刻蚀掉，然后剥离光阻，形成预定的电极图案；

第四步：在制作好电极图案的硅基片上面沉积介质层，沉积厚度50-220nm，将原制作好的显示区域内的电极覆盖；

第五步：对介质层表面进行疏水性处理，处理过程在HMDS预处理系统中进行，在封闭的真空腔内将HMDS气化后均匀涂覆在置于真空腔内的样品表面，处理温度为100-200℃；

第六步：在介质层上面均匀涂覆正性光阻，用像素绝缘层的掩膜覆盖、曝光、显影、干燥，最终形成像素绝缘层图案。

所述金属电极层的材料选用Au、Pt、Ag、Ta、Al、Cu、Cr、Ti、Ni、Mo中的一种或者多种的合金。

所述金属电极层的沉积方法为磁控溅射、离子束溅射、等离子增强气相沉积、物理气相沉积、脉冲激光沉积中的一种。

所述涂覆光阻的方法为旋涂、刮涂或者二者结合中的一种。

所述介质层的材料为SiN、SiO₂、SiNO中的一种，所述沉积介质层的沉积方法为离子束溅射或者磁控溅射。

为了实现上述目的，本发明还可以采用如下技术方案：一种硅基电润湿微显示器件下基板的制作方法，包括以下步骤：

第一步：在硅基片上整面沉积非金属的电极层，沉积厚度为40-200nm；

第二步：在沉积有非金属电极层的硅基片上面均匀涂覆一层正性光阻，厚度为1-2微米，将光阻干燥后，曝光、显影、干燥，在硅基片上形成与预定的电极图案相同的光阻图案；

第三步：以形成的该光阻图案为掩膜，用蚀刻液将未被光阻覆盖的非金属电极层刻蚀掉，然后剥离光阻，形成预定的电极图案；

第四步：在制作好电极图案的硅基片上面沉积介质层，沉积厚度50-220nm，将原制作好的显示区域内的电极完全覆盖；

第五步：对介质层表面进行疏水性处理，处理过程在HMDS预处理系统中进行，在封闭的真空腔体内将HMDS气化后均匀涂覆在置于腔体内的样品表面，处理温度为100-200℃；

第六步：在介质层上面涂覆正性光阻，用像素绝缘层的掩膜覆盖、曝光、显影、干燥，最终形成像素绝缘层图案。

所述非金属电极层的材料选用ITO、IZO、AZO、GZO、MIO中的一种。

所述涂覆光阻的方法为旋涂、刮涂或者二者结合中的一种。

所述介质层的材料为SiN、SiO₂、SiNO中的一种，所述沉积介质层的沉积方法为离子束溅射或者磁控溅射。。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：制作方法工艺流程简单、良品率高。

附图说明

图1为电极沉积在硅基片上的示意图；

图2为图1所示示意图沿A-A线的剖视图；

图3为介质层沉积在电极和硅基片上的示意图；

图4为图3所示示意图沿B-B线的剖视图；

图5为制作像素绝缘层后的示意图；

图6为图5所示示意图沿C-C线的剖视图。

其中：2为硅基片；3为阳电极；4为介质层；5为像素绝缘层；6为像素区。

具体实施方式

请参阅图1至图6所示，下面结合附图对本发明做进一步详细说明。

实施例1

本发明硅基电润湿微显示器件下基板的制作方法如下：

第一步：在硅基片2上面沉积金属电极层：如图1所示，选取普通硅片2做衬底，清洗干净后，在硅基片2上用磁控溅射沉积金属Cr膜，沉积厚度为200nm。

第二步：在沉积有Cr膜的硅基片2上面旋转涂覆一层正性光阻，该光阻厚度为1.2微米，然后依次进行干燥、曝光、显影和干燥，最终在硅基片上形成与阳极3图案相同的光阻图案。

第三步：以形成的该光阻图案为掩膜，刻蚀未被光阻覆盖的Cr层，蚀刻液选用Cr蚀刻液，其为14wt.％的硝酸铈胺、10wt.％的硝酸、76wt.％去离子水的混合溶液，混合溶液的温度为40℃，然后用6wt.％的氢氧化钾水溶液剥离光阻，形成预定的阳电极3。

第四步：在该有阳电极3的硅基片上面用离子束溅射沉积SiO₂介质层4，沉积厚度70nm，将原制作好显示区域内的阳电极3完全覆盖。

第五步：对该介质层4表面进行疏水性处理，处理过程在六甲基二硅氮甲烷(HMDS)预处理系统中进行，处理温度为150度，具体是在封闭的真空腔体内将HMDS气化后均匀涂覆在置于腔体内的样品表面，使介质层4表面生成以硅氧烷为主的表面活性剂，从而具有超疏水的效果。

第六步：在介质层4上面均匀涂覆一层正性光阻，光阻厚度由对应像素单元的尺寸决定，本实施例中光阻厚度为5微米，用像素绝缘层5的掩膜覆盖，依次进行曝光、显影和干燥，最终形成像素绝缘层5。像素绝缘层5的空白的区域即是像素区6，至此，本发明硅基电润湿微显示器件下基板制作完成。

实施例2

本发明硅基电润湿微显示器件下基板的制作方法如下：

第一步：在硅基片2上面沉积金属电极层：如图1所示，选取普通硅片2做衬底，清洗干净后，在硅基片2上用离子束溅射沉积金属Au膜，沉积厚度为40nm。

第二步：在沉积有Au膜的硅基片2上面刮涂一层正性光阻，该光阻厚度为1.0微米，然后依次进行干燥、曝光、显影和干燥，最终在硅基片上形成与阳极3图案相同的光阻图案。

第三步：以形成的该光阻图案为掩膜，刻蚀未被光阻覆盖的Au层，蚀刻液选用Au蚀刻液，然后用6wt.％的氢氧化钾水溶液剥离光阻，形成预定的阳电极3。

第四步：在该有阳电极3的硅基片上面用磁控溅射沉积SiN介质层4，沉积厚度50nm，将原制作好显示区域内的阳电极3完全覆盖。

第五步：对该介质层4表面进行疏水性处理，处理过程在六甲基二硅氮甲烷(HMDS)预处理系统中进行，处理温度为100度，具体是在封闭的真空腔体内将HMDS气化后均匀涂覆在置于腔体内的样品表面，使介质层4表面生成以硅氧烷为主的表面活性剂，从而具有超疏水的效果。

第六步：在介质层4上面均匀涂覆一层正性光阻，光阻厚度由对应像素单元的尺寸决定，本实施例中光阻厚度为4微米，用像素绝缘层5的掩膜覆盖，依次进行曝光、显影和干燥，最终形成像素绝缘层5。像素绝缘层5的空白的区域即是像素区6，至此，本发明硅基电润湿微显示器件下基板制作完成。

实施例3

本发明硅基电润湿微显示器件下基板的制作方法如下：

第一步：在硅基片2上面沉积金属电极层：如图1所示，选取普通硅片2做衬底，清洗干净后，在硅基片2上用磁控溅射沉积金属Pt膜，沉积厚度为120nm。

第二步：在沉积有Pt膜的硅基片2上面采用旋涂和刮涂结合的方法形成一层正性光阻，该光阻厚度为2.0微米，然后依次进行干燥、曝光、显影和干燥，终在硅基片上形成与阳极3图案相同的光阻图案。

第三步：以形成的该光阻图案为掩膜，刻蚀未被光阻覆盖的Pt层，蚀刻液选用Pt蚀刻液，然后用6wt.％的氢氧化钾水溶液剥离光阻，形成预定的阳电极3。

第四步：在该有阳电极3的硅基片上面用离子束溅射沉积SiNO介质层4，沉积厚度220nm，将原制作好显示区域内的阳电极3完全覆盖。

第五步：对该介质层4表面进行疏水性处理，处理过程在六甲基二硅氮甲烷(HMDS)预处理系统中进行，处理温度为200度，具体是在封闭的真空腔体内将HMDS气化后均匀涂覆在置于腔体内的样品表面，使介质层4表面生成以硅氧烷为主的表面活性剂，从而具有超疏水的效果。

第六步：在介质层4上面均匀涂覆一层正性光阻，光阻厚度由对应像素单元的尺寸决定，本实施例中光阻厚度为6微米，用像素绝缘层5的掩膜覆盖，依次进行曝光、显影和干燥，最终形成像素绝缘层5。像素绝缘层5的空白的区域即是像素区6，至此，本发明硅基电润湿微显示器件下基板制作完成。

实施例4

第一步：在硅基片2上面沉积非金属电极层：如图1所示，选取普通硅片2做衬底，清洗干净后，在硅基片2上用磁控溅射沉积非金属ITO薄膜，沉积厚度为180nm。

第二步：在沉积有ITO薄膜的硅基片2上面旋转涂覆一层正性光阻，该光阻厚度为1.5微米，然后依次进行干燥、曝光、显影和干燥，终在硅基片上形成与阳极3图案相同的光阻图案。

第三步：以形成的该光阻图案为掩膜，刻蚀未被光阻覆盖的ITO层，蚀刻液选用17.6wt.％的盐酸、1.6wt.％硝酸及去离子水的混合溶液，盐酸、硝酸、去离子水的体积比为1∶0.08∶1，然后用5wt.％的氢氧化钾水溶液剥离光阻，形成预定的阳电极3。

第四步：在该有阳电极3的硅基片上面用离子束溅射沉积SiO₂介质层4，沉积厚度100nm，将原制作好显示区域内的阳电极3完全覆盖。

第六步：在介质层4上面均匀涂覆一层正性光阻，光阻厚度由对应像素单元的尺寸决定，本实施例中光阻厚度为6微米，用像素绝缘层的掩膜覆盖、依次进行曝光、显影、干燥，最终形成像素绝缘层5。像素绝缘层5空白的区域即是像素区6，至此，本发明硅基电润湿微显示器件下基板制作完成。

实施例5

第一步：在硅基片2上面沉积非金属电极层：如图1所示，选取普通硅片2做衬底，清洗干净后，在硅基片2上用磁控溅射沉积非金属IZO薄膜，沉积厚度为40nm。

第二步：在沉积有IZO薄膜的硅基片2上面刮涂一层正性光阻，该光阻厚度为1.0微米，然后依次进行干燥、曝光、显影和干燥，终在硅基片上形成与阳极3图案相同的光阻图案。

第三步：以形成的该光阻图案为掩膜，刻蚀未被光阻覆盖的IZO层，蚀刻液选用IZO蚀刻液，然后用5wt.％的氢氧化钾水溶液剥离光阻，形成预定的阳电极3。

第四步：在该有阳电极3的硅基片上面用离子束溅射沉积SiN介质层4，沉积厚度50nm，将原制作好显示区域内的阳电极3完全覆盖。

第六步：在介质层4上面均匀涂覆一层正性光阻，光阻厚度由对应像素单元的尺寸决定，本实施例中光阻厚度为5微米，用像素绝缘层的掩膜覆盖、依次进行曝光、显影、干燥，最终形成像素绝缘层5。像素绝缘层5空白的区域即是像素区6，至此，本发明硅基电润湿微显示器件下基板制作完成。

实施例6

第一步：在硅基片2上面沉积非金属电极层：如图1所示，选取普通硅片2做衬底，清洗干净后，在硅基片2上用磁控溅射沉积非金属AZO薄膜，沉积厚度为200nm。

第二步：在沉积有AZO薄膜的硅基片2上面采用旋涂和刮涂结合的方法形成一层正性光阻，该光阻厚度为2.0微米，然后依次进行干燥、曝光、显影和干燥，终在硅基片上形成与阳极3图案相同的光阻图案。

第三步：以形成的该光阻图案为掩膜，刻蚀未被光阻覆盖的AZO层，蚀刻液选用AZO蚀刻液，然后用5wt.％的氢氧化钾水溶液剥离光阻，形成预定的阳电极3。

第四步：在该有阳电极3的硅基片上面用磁控溅射沉积SiNO介质层4，沉积厚度220nm，将原制作好显示区域内的阳电极3完全覆盖。

第六步：在介质层4上面均匀涂覆一层正性光阻，光阻厚度由对应像素单元的尺寸决定，本实施例中光阻厚度为4微米，用像素绝缘层的掩膜覆盖、依次进行曝光、显影、干燥，最终形成像素绝缘层5。像素绝缘层5空白的区域即是像素区6，至此，本发明硅基电润湿微显示器件下基板制作完成。

本发明中在硅基片上沉积的金属电极层材料还可以选用Ag、Ta、Al、Cu、Ti、Ni、Mo中的一种或者多种的合金；金属电机层的沉积方法还可以采用等离子增强气相沉积、物理气相沉积、脉冲激光沉积等方法；非金属电极层的材料还可以选用GZO、MIO中的一种。

Claims

1.一种硅基电润湿微显示器件下基板的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：

第三步：以形成的该光阻图案为掩膜，用蚀刻液将未被光阻覆盖的部分刻蚀掉，然后剥离光阻，形成预定的电极图案，该电极图案包括显示区域电极和非显示区域电极；

第六步：在经过HMDS处理的介质层上面均匀涂覆正性光阻，用像素绝缘层的掩膜覆盖、曝光、显影、干燥，最终形成像素绝缘层图案。

2.如权利要求1所述硅基电润湿微显示器件下基板的制作方法，其特征在于，所述金属电极层的材料选用Au、Pt、Ag、Ta、Al、Cu、Cr、Ti、Ni、Mo中的一种或者多种的合金。

3.如权利要求1所述硅基电润湿微显示器件下基板的制作方法，其特征在于，所述金属电极层的沉积方法为磁控溅射、离子束溅射、等离子增强气相沉积、物理气相沉积、脉冲激光沉积中的一种。

4.如权利要求1所述硅基电润湿微显示器件下基板的制作方法，其特征在于，所述涂覆光阻的方法为旋涂、刮涂或者二者结合中的一种。

5.如权利要求1所述硅基电润湿微显示器件下基板的制作方法，其特征在于，所述介质层的材料为SiN、SiO₂、SiNO中的一种，所述沉积介质层的沉积方法为离子束溅射或者磁控溅射。

6.一种硅基电润湿微显示器件下基板的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：

第三步：以形成的该光阻图案为掩膜，用蚀刻液将未被光阻覆盖的非金属电极层刻蚀掉，然后剥离光阻，形成预定的电极图案，该电极图案包括显示区域电极和非显示区域电极；

第六步：在经过HMDS处理的介质层上面涂覆正性光阻，用像素绝缘层的掩膜覆盖、曝光、显影、干燥，最终形成像素绝缘层图案。

7.如权利要求6所述硅基电润湿微显示器件下基板的制作方法，其特征在于，所述非金属电极层的材料选用ITO、IZO、AZO、GZO、MIO中的一种。

8.如权利要求6所述硅基电润湿微显示器件下基板的制作方法，其特征在于，所述涂覆光阻的方法为旋涂、刮涂或者二者结合中的一种。

9.如权利要求6所述硅基电润湿微显示器件下基板的制作方法，其特征在于，所述介质层的材料为SiN、SiO₂、SiNO中的一种，所述沉积介质层的沉积方法为离子束溅射或者磁控溅射。