CN104022017B - 一种石墨烯图案化的方法及显示基板的制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的实施例提供了一种石墨烯图案化的方法及显示基板的制作方法，涉及电子技术领域，可以避免现有技术中光刻胶材料剥离时导致石墨烯薄膜脱落或者光刻胶在石墨烯膜层上残留的不良的情况，能够在保证生产成本的情况下提高产品良率。该方法包括：在石墨烯层上形成隔离层；在所述隔离层上形成光刻胶层；对所述光刻胶层进行图案化处理；按照图案化的光刻胶层对所述隔离层进行刻蚀形成图案化的隔离层；按照所述图案化的光刻胶层对所述石墨烯层进行刻蚀形成图案化的石墨烯层；将所述图案化的隔离层去除。本发明应用于电子设备中石墨烯图案化的方法。

Description

一种石墨烯图案化的方法及显示基板的制作方法
技术领域
本发明涉及电子技术领域，尤其涉及一种石墨烯图案化的方法及显示基板的制作方法。
背景技术
目前，氧化铟锡(Indium Tin Oxide，ITO)材料被广泛应用于各个领域，被用来制备透明导电薄膜，但由于铟元素是稀有金属，并且铟的氧化物有毒，不环保，因此目前迫切需要替代材料。在此背景下，石墨烯材料受到了人们极大关注。
石墨烯材料是由sp2杂化的碳原子形成的单层原子薄膜，可以作为ITO的替代材料。目前人们已经开发出石墨烯薄膜制备并转移到玻璃基板的技术。在图案化方面，石墨烯可以采用目前成熟的半导体制程工艺来实现，即在石墨烯薄膜表面涂布光刻胶，通过曝光-显影工艺得到图案化的光刻胶，在对石墨烯薄膜进行干刻，最后进行光刻胶剥离，得到图案化的石墨烯。但是由于石墨烯薄膜非常薄，使用目前常规的光刻胶在剥离时有可能会发生石墨烯薄膜脱落，或者光刻胶在石墨烯膜层上残留的情况，进而造成产品良率降低；开发特定的光刻胶材料和工艺会增加成本，提高量产难度，因此有必要开发一种低成本的图案化工艺。
发明内容
本发明的实施例提供一种石墨烯图案化的方法及显示基板的制作方法，能够在保证生产成本的情况下提高产品良率。
为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：
一方面，提供一种石墨烯图案化的方法，包括：
在石墨烯层上形成隔离层；
在所述隔离层上形成光刻胶层；
对所述光刻胶层进行图案化处理；
按照图案化的光刻胶层对所述隔离层进行刻蚀形成图案化的隔离层；
按照所述图案化的隔离层对所述石墨烯层进行刻蚀形成图案化的石墨烯层；
将所述图案化的隔离层去除。
可选的，按照图案化的光刻胶层对所述隔离层进行刻蚀形成图案化的隔离层后还包括：
剥离所述图案化的光刻胶层。
可选的，在石墨烯层上形成隔离层前，所述方法还包括：在树脂衬底上形成所述石墨烯层；
所述将所述图案化的隔离层去除后形成带有所述图案化的石墨烯层的树脂薄膜；
所述方法还包括：
通过转印技术将所述树脂薄膜上所述图案化的石墨烯层转印至基板；
将所述树脂薄膜上的树脂衬底去除。
可选的，所述在树脂衬底上形成所述石墨烯层，包括：
在所述树脂衬底上旋涂一层单层或多层水溶性石墨烯材料形成所述石墨烯层。
可选的，所述在树脂衬底上形成所述石墨烯层，包括：
在金属衬底上沉积石墨烯材料形成所述石墨烯层；
在所述石墨烯层上旋涂树脂材料形成所述树脂衬底；
将所述金属衬底刻蚀去除。
可选的，所述金属衬底包括铜、镍或铜镍合金中的任意一种。
可选的，所述隔离层为无机硅化合物材料，所述无机硅化合物材料包括氮化硅。
可选的，所述将所述图案化的隔离层去除包括：
通过氢氟酸将所述图案化的隔离层腐蚀去除。
可选的，所述石墨烯层形成于基板上。
可选的，所述隔离层的材料为金属材料，形成所述隔离层的金属材料包括铜、镍或铜镍合金中的任意一种。
一方面，提供一种显示基板的制作方法，包括采用上述任一的方法制作石墨烯形成的结构。
本发明的实施例提供的石墨烯图案化的方法，通过在石墨烯层和光刻胶之间设置隔离层，在剥离光刻胶后去除石墨烯层上的隔离层，可以避免现有技术中光刻胶材料剥离时导致石墨烯薄膜脱落或者光刻胶在石墨烯膜层上残留的不良的情况，能够在保证生产成本的情况下提高产品良率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的实施例提供的一种石墨烯图案化的方法流程示意图；
图2为本发明的另一实施例提供的一种石墨烯图案化的方法流程示意图；
图3为本发明的另一实施例提供的一种石墨烯图案化过程中树脂薄膜截面结构示意图一；
图4为本发明的另一实施例提供的一种石墨烯图案化过程中树脂薄膜截面结构示意图二；
图5为本发明的另一实施例提供的一种石墨烯图案化过程中树脂薄膜截面结构示意图三；
图6为本发明的另一实施例提供的一种石墨烯图案化过程中树脂薄膜截面结构示意图四；
图7为本发明的另一实施例提供的一种石墨烯图案化过程中树脂薄膜截面结构示意图五；
图8为本发明的另一实施例提供的一种石墨烯图案化过程中树脂薄膜截面结构示意图六；
图9为本发明的另一实施例提供的一种石墨烯图案化过程中树脂 薄膜截面结构示意图七；
图10为本发明的另一实施例提供的一种石墨烯图案化过程中树脂薄膜截面结构示意图八；
图11为本发明的另一实施例提供的一种石墨烯图案化过程中树脂薄膜截面结构示意图九；
图12为本发明的另一实施例提供的一种石墨烯图案化过程中树脂薄膜截面结构示意图十；
图13为本发明的再一实施例提供的一种石墨烯图案化的方法流程示意图；
图14为本发明的再一实施例提供的一种石墨烯图案化过程中基板截面结构示意图一；
图15为本发明的再一实施例提供的一种石墨烯图案化过程中基板截面结构示意图二；
图16为本发明的再一实施例提供的一种石墨烯图案化过程中基板截面结构示意图三；
图17为本发明的再一实施例提供的一种石墨烯图案化过程中基板截面结构示意图四；
图18为本发明的再一实施例提供的一种石墨烯图案化过程中基板截面结构示意图五；
图19为本发明的再一实施例提供的一种石墨烯图案化过程中基板截面结构示意图六；
图20为本发明的再一实施例提供的一种石墨烯图案化过程中基板截面结构示意图七；
图21为本发明的再一实施例提供的一种石墨烯图案化过程中基板截面结构示意图八。
具体实施方式
下面结合附图对本发明实施例石墨烯图案化的方法进行详细描述。对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的实施例提供一种石墨烯图案化的方法，具体参照图1所示包括以下流程：
101、在石墨烯层上形成隔离层；
102、在所述隔离层上形成光刻胶层；
103、对所述光刻胶层进行图案化处理；
104、按照图案化的光刻胶层对所述隔离层进行刻蚀形成图案化的隔离层；
105、按照所述图案化的光刻胶层对所述石墨烯层进行刻蚀形成图案化的石墨烯层；
106、将所述图案化的隔离层去除。
可知的，以上实施例中采用的隔离层材料的去除不会影响覆盖的石墨烯层完整性，例如对隔离层采用的去除工艺，如剥离、蚀刻工艺不会影响石墨烯层的结构，此外在隔离层在去除过程中能够无残留的去除所有制作隔离层的材料。可选的，在步骤104之后还包括：剥离所述图案化的光刻胶层，这里对于光刻胶层剥离工艺的具体步骤不作具体限制，由于光刻胶层是覆盖在隔离层上方的，因此在剥离隔离层前的任一步骤均可进行光刻胶层的剥离，即剥离所述图案化的光刻胶层可以在步骤104之后，也可具体的在步骤105之后。
本发明的实施例提供的石墨烯图案化的方法，通过在石墨烯层和光刻胶之间设置隔离层，在剥离光刻胶后去除石墨烯层上的隔离层，可以避免现有技术中光刻胶材料剥离时导致石墨烯薄膜脱落或者光刻胶在石墨烯膜层上残留的不良的情况，能够在保证生产成本的情况下提高产品良率。
可选的，所述隔离层为无机硅化合物材料或者金属材料；具体的，参照图2所示，本发明提供的石墨烯隔离层图案化的方法，具体包括以下步骤：
201、在树脂衬底11上形成所述石墨烯层12；
其中，参照图3所示，该树脂衬底11可以溶于有机溶剂，具体可以采用PMMA(Polymethyl Methacrylate，聚甲基丙烯酸甲酯)。该步骤201具体可以为：在金属衬底上沉积石墨烯材料形成所述石墨烯层；在所述石墨烯层上旋涂树脂材料形成所述树脂衬底；将所述金属衬底 刻蚀去除，以在树脂衬底11上形成所述石墨烯层12。具体的在金属衬底上利用化学汽相沉积法(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition，PECVD)沉积一层石墨烯材料。或者步骤201具体为在所述树脂衬底上旋涂一层单层或多层水溶性石墨烯材料形成所述石墨烯层12。
202、在石墨烯层12上形成隔离层13；
参照图4所示，可以利用化学汽相沉积法(Plasma Enhanced Chemical VaporDeposition，PECVD)在石墨烯层上沉积厚度为1000埃至6000埃的隔离层13，隔离层13的材料通常无机硅化合物材料，例如氮化硅。或者可选的，可以使用磁控溅射方法，在石墨烯层12上制备一层厚度在1000埃至7000埃的金属薄膜层作为隔离层13，金属薄膜层的金属材料通常可以采用铜、镍或铜镍合金。
203、在所述隔离层13上形成光刻胶层14；
参照图5所示，在石墨烯层12上涂覆光刻胶层14。
204、对所述光刻胶层14进行图案化处理；
参照图6所示，步骤204具体为，根据石墨烯图案化的要求，对光刻胶层14有选择性的将光刻胶感光；再通过化学作用将感光的光刻胶溶解去掉，将未感光的光刻胶固化；即通过对光刻胶层14进行曝光和显影的处理方式，使其形成图案化的光刻胶层14；对光刻胶层14进行曝光、显影的图案化处理后露出去除光刻胶部分的隔离层13。
205、按照图案化的光刻胶层14对所述隔离层13进行刻蚀形成图案化的隔离层13；
参照图7所示，这里通过图案化的光刻胶层14的保护对经过步骤204工艺露出的隔离层13进行刻蚀，这里的刻蚀可以为物理刻蚀或者化学刻蚀，在采用化学刻蚀时，若隔离层13的材料为无机硅化合物材料，可以采用氢氟酸腐蚀，若隔离层13的材料为金属材料可以化学置换将金属溶解。这里由于隔离层最终是要被剥离，因此可以采用优选采用刻蚀速率较快的湿法刻蚀即化学刻蚀，以此降低生产成本。
206、按照所述图案化的隔离层13对所述石墨烯层12进行刻蚀形成图案化的石墨烯层12，如图8所示；
这里，由于湿法刻蚀具有各向同性的特性因此不能保证形成的图案化的石墨烯层12的边缘的完整性，因此步骤206优选采用干刻工艺即物理刻蚀 工艺形成图案化的石墨烯层，干法刻蚀相对湿法刻蚀具有良好的各向异性特性，能够使图案化的石墨烯层12形成较为平成的边缘。
207、剥离所述图案化的光刻胶层14，如图9所示；
可选的方案是，步骤207也可以在步骤205之后完成。
208、将所述图案化的隔离层13去除。
参照图10所示，在步骤208中，当隔离层采用无机硅化合物材料时，可以采用化学刻蚀，通过氢氟酸将所述图案化的隔离层腐蚀去除。若隔离层的材料为金属材料可以采用化学置换将金属溶解，或者直接剥离。该步骤中，所述将所述图案化的隔离层13去除后形成带有所述图案化的石墨烯层12的树脂薄膜。
209、通过转印技术将所述树脂薄膜上所述图案化的石墨烯层12转印至基板15，如图11所示；
210、将所述树脂薄膜上的树脂衬底去除。
参照图12所示，具体的，在采用PMMA材料的衬底时，可以使用丙酮等有机溶剂溶解PMMA衬底，通过步骤210便在基板上形成图案化的石墨烯层12。
本发明的实施例提供的石墨烯图案化的方法，通过在石墨烯层和光刻胶之间设置隔离层，在玻璃光刻胶后去除石墨烯层上的隔离层，可以避免现有技术中光刻胶材料剥离时导致石墨烯薄膜脱落或者光刻胶在石墨烯膜层上残留的不良的情况，能够在保证生产成本的情况下提高产品良率。
具体的，参照图13所示，本发明提供的石墨烯隔离层图案化的方法，具体包括以下步骤：
301、在基板21上形成石墨烯层22；
参照图14所示，在基板21上利用化学汽相沉积法(Plasma Enhanced ChemicalVapor Deposition，PECVD)沉积一层石墨烯材料，或者旋涂一层水溶性单层或多层石墨烯材料，形成石墨烯层22。当基板21上与石墨烯层22直接接触的材料为树脂材料时，可以采用步骤201的方法在基板上形成石墨烯层。
302、在石墨烯层22上形成隔离层23；
具体参照步骤202，这里不再赘述。
303、在所述隔离层23上形成光刻胶层24，如图16所示；
304、对所述光刻胶层24进行图案化处理，如图17所示；
305、按照图案化的光刻胶层24对所述隔离层23进行刻蚀形成图案化的隔离层23，如图18所示；
306、按照所述图案化的隔离层23对所述石墨烯层22进行刻蚀形成图案化的石墨烯层22，如图19所示；
307、剥离所述图案化的光刻胶层24，如图20所示；
其中，步骤307也可以在步骤305之后完成。
308、将所述图案化的隔离层23去除，如图21所示。
其中各个步骤所采用的制程工艺可以参照上述其他实施例中的工艺这里不再赘述。
本发明的实施例提供的石墨烯图案化的方法，通过在石墨烯层和光刻胶之间设置隔离层，在剥离光刻胶后去除石墨烯层上的隔离层，可以避免现有技术中光刻胶材料剥离时导致石墨烯薄膜脱落或者光刻胶在石墨烯膜层上残留的不良的情况，能够在保证生产成本的情况下提高产品良率。
本发明的实施例提供一种显示基板的制作方法，包括采用上述实施例公开的任意方法制作石墨烯形成的结构。其中由石墨烯形成的结构至少可以包括：显示基板中开关器件的有源层、栅极及漏极，数据线，栅线，透明像素电极，公共电极，触控屏中的透明触控电极，以及其他透明导电结构。
本发明的实施例提供的显示基板的制作方法，通过在石墨烯层和光刻胶之间设置隔离层，在剥离光刻胶后去除石墨烯层上的隔离层，可以避免现有技术中光刻胶材料剥离时导致石墨烯薄膜脱落或者光刻胶在石墨烯膜层上残留的不良的情况，能够在保证生产成本的情况下提高产品良率。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种石墨烯图案化的方法，包括：
在石墨烯层上形成隔离层；所述形成隔离层包括：使用磁控溅射方法，在石墨烯层上制备一层厚度在1000埃至7000埃的金属薄膜层作为隔离层；所述隔离层的材料为金属材料；
在所述隔离层上形成光刻胶层；
对所述光刻胶层进行图案化处理；
按照图案化的光刻胶层对所述隔离层进行刻蚀形成图案化的隔离层；
按照所述图案化的隔离层对所述石墨烯层进行刻蚀形成图案化的石墨烯层；
将所述图案化的隔离层去除；去除所述图案化的隔离层包括：采用化学置换将金属溶解，或者直接剥离；
在石墨烯层上形成隔离层前，所述方法还包括：在树脂衬底上形成所述石墨烯层；
所述将所述图案化的隔离层去除后形成带有所述图案化的石墨烯层的树脂薄膜；
所述方法还包括：
通过转印技术将所述树脂薄膜上所述图案化的石墨烯层转印至基板；
将所述树脂薄膜上的树脂衬底去除。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，按照图案化的光刻胶层对所述隔离层进行刻蚀形成图案化的隔离层后还包括：
剥离所述图案化的光刻胶层。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在树脂衬底上形成所述石墨烯层，包括：
在所述树脂衬底上旋涂一层单层或多层水溶性石墨烯材料形成所述石墨烯层。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在树脂衬底上形成 所述石墨烯层，包括：
在金属衬底上沉积石墨烯材料形成所述石墨烯层；
在所述石墨烯层上旋涂树脂材料形成所述树脂衬底；
将所述金属衬底刻蚀去除。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述金属衬底包括铜、镍或铜镍合金中的任意一种。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述隔离层的材料为金属材料，形成所述隔离层的金属材料包括铜、镍或铜镍合金中的任意一种。
7.一种显示基板的制作方法，其特征在于，包括采用权利要求1-6任一项所述的方法制作石墨烯形成的结构。
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