CN104911684B - 阵列基板的制造方法和电解液 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种阵列基板的制造方法，所述制造方法包括形成金属图形层的步骤，其中，形成金属图形层的步骤包括：将形成有金属膜以及掩膜图形的基板设置在电解液中，所述金属膜用作阳极，所述掩膜图形的形状对应于所述金属图形层的形状；将阴极设置在所述电解液中；将所述金属膜和所述阴极导通，并通电，以进行电化学刻蚀，其中，所述电解液包括与所述金属膜相同的金属离子和配位盐，且所述电解液的PH值小于7。本发明还提供一种电解液。在本发明所提供的制造方法刻蚀金属膜时，电解液的浓度稳定，因此，电化学反应的速度也是稳定的，从而可以良好地控制在金属膜上刻蚀出的图形的尺寸。
Description
技术领域
本发明涉及显示装置的加工领域，具体地，涉及一种阵列基板的制造方法和一种用于该制造方法的电解液。
背景技术
通常，可以通过湿刻工艺形成阵列基板上的金属图形(例如，栅线图形、数据线图形等)。具体地，可以首先在衬底基板上沉积一层金属膜，然后利用光刻胶在金属膜上形成一层掩膜图形，最后利用刻蚀液对金属膜进行刻蚀，以获得所需的图形。
现有的刻蚀液通常为过氧化氢等强腐蚀性的化学药品，其性质不稳定，容易分解成水和氧气，刻蚀液浓度不恒定，因此，刻蚀得到的金属图形不够精确，导致阵列基板良品率下降。
因此，如何保证在湿刻获得的阵列基板的良品率成为本领域亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种阵列基板的制造方法和电解液，利用所述制造方法获得的阵列基板具有较高的良品率。
为了实现上述目的，作为本发明的一个方面，提供一种阵列基板的制造方法，所述制造方法包括形成金属图形层的步骤，其中，形成金属图形层的步骤包括：
将形成有金属膜以及掩膜图形的基板设置在电解液中，所述金属膜用作阳极；
将阴极设置在所述电解液中；
将所述金属膜和所述阴极导通，并通电，以进行电化学刻蚀，其中，所述电解液包括与所述金属膜相同的金属离子和配位盐，且所述电解液的PH值小于7。
优选地，所述阴极的材料与所述金属膜的材料相同。
优选地，所述配位盐包括EDTA、烷基本磺酸钾、脂肪醇硫酸钾和脂肪醇聚氧乙烯醚中的一种或几种的混合物。
优选地，所述电解液中包括氯离子。
优选地，在所述电解液中，氯离子的浓度为5～25g/L。
优选地，所述电解液的PH值为5～6。
优选地，所述电解液包括浓度为10-100ml/L的醋酸。
优选地，所述电解液还包括烷基磺酸钾。
优选地，金属膜为铜膜，阴极为铜板。
优选地，所述电解液包括浓度为10～65g/L硫酸铜、浓度为10～60g/L的氯化钾、浓度为5～30g/L的烷基磺酸钾、浓度为1～40ml/L的配位盐，且所述电解液的PH值为5～6。
优选地，进行电化学刻蚀时，电解液温度为40～80摄氏度。
优选地，电化学刻蚀时，将所述金属膜暴露出来的部分上的电流控制在3～65A/dm2。
作为本发明的另一个方面，提供一种刻蚀金属膜的电解液，其特中，所述电解液包括与待刻蚀的金属膜相同的金属离子和配位盐，且所述电解液的PH值小于7。
优选地，所述配位盐包括EDTA、烷基本磺酸钾、脂肪醇硫酸钾和脂肪醇聚氧乙烯醚中的一种或几种的混合。
优选地，所述电解液中包括氯离子。
优选地，在所述电解液中，氯离子的浓度为5～25g/L。
优选地，所述电解液的PH至为5～6。
优选地，所述电解液包括浓度为10-100ml/L的醋酸。
优选地，所述电解液还包括烷基磺酸钾。
优选地，所述电解液包括浓度为10～65g/L硫酸铜、浓度为10～60g/L的氯化钾、浓度为5～30g/L的烷基磺酸钾、浓度为1～40ml/L的配位盐，且所述电解液的PH值为5～6。
在利用本发明所提供的制造方法刻蚀金属膜时，并没有气体产生，因此，电解液并不会被消耗，而且，金属膜发生电化学反应时，也生成了金属离子，确保电解液中金属离子的浓度不会发生变化。换言之，在本发明所提供的制造方法刻蚀金属膜时，电解液的浓度稳定，因此，电化学反应的速度也是稳定的，从而可以良好地控制在金属膜上刻蚀出的图形的尺寸。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明所提供的制作方法的原理示意图。
附图标记说明
10：阳极 20：阴极 30：电源
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
作为本发明的一个方面，提供一种阵列基板的制造方法，所述制造方法包括形成金属图形层的步骤，其中，形成金属图形层的步骤包括：
将形成有金属膜以及掩膜图形的基板设置在电解液中，所述金属膜用作阳极；
将阴极设置在所述电解液中；
将所述金属膜和所述阴极导通，并通电，以进行电化学刻蚀，其中，所述电解液包括与所述金属膜相同的金属离子和配位盐，且所述电解液的PH值小于7。
容易理解的是，掩膜图形具有预定的形状，并且设置在金属膜上，以使得金属膜上不需要被刻蚀的部分被掩膜材料覆盖，需要被刻蚀的部分暴露在电解液中。此处，“与金属膜相同的金属离子”是指，金属离子的元素与金属膜的元素相同。例如，当金属膜为铜膜时，金属离子则为铜离子，当金属膜为钼膜时，金属离子则为钼离子。金属离子由金属的可溶盐提供。例如，金属膜为铜膜时，金属离子可以由硫酸铜提供。在所述电解液中，电解液的溶剂可以为水。
图1中所示的是电化学刻蚀的原理图，如图中所示，阳极10与电源30的正极相连，阴极20与电源30的负极相连。
在进行电化学刻蚀时，阳极发生的反应为：作为阳极的金属膜被氧化，形成金属离子，进入电解液中。而阴极发生的反应为：电解液中的金属阳离子被还原成金属，沉积在阴极上。
在利用本发明所提供的制造方法刻蚀金属膜时，并没有气体产生，因此，电解液并不会被消耗，而且，金属膜发生电化学反应时，也生成了金属离子，确保电解液中金属离子的浓度不会发生变化。换言之，在本发明所提供的制造方法刻蚀金属膜时，电解液的浓度稳定，因此，电化学反应的速度也是稳定的，从而可以良好地控制在金属膜上刻蚀出的图形的尺寸。
在电解液中，配位盐的主要作用有两个，一个作用是使电化学反应过程中的电极电势符合能斯特方程，另一个作用是，配位盐可以与金属离子结合，然后附着在金属膜的表面，避免尖端放电的产生，从而有利于获得更好的图形形貌。
电解液为酸性的优点在于，可以减少电解液中的氢氧根，从而避免从阳极上刻蚀下的阳离子与氢氧根结合形成沉积，进而有利于整个电化学刻蚀的进行。
本领域技术人员容易理解的是，在本发明中，金属图形层可以是栅线图形层(可以包括栅线、栅极、公共电极线等)，也可以是数据线图形层(可以包括数据线、源极、漏极等)。
在本发明中，对配位盐的具体形式也不做限定，所述配位盐包括EDTA、烷基本磺酸钾、脂肪醇硫酸钾和脂肪醇聚氧乙烯醚中的一种或几种的混合物。
为了加快刻蚀的进度，优选地，所述电解液中可以包括氯离子。为了使得反应速度在最佳范围内，优选地，在所述电解液中，氯离子的浓度为5～25g/L。
优选地，所述电解液的PH值为5～6。
在所述电解液中，可以利用弱酸来调节该电解液的PH值。例如，所述电解液可以包括醋酸或者磷酸。作为本发明的一种优选实施方式，所述电解液包括浓度为10-100ml/L的醋酸。利用弱酸来调节电解液PH值的优点在于：弱酸作为PH缓冲剂使用，防止溶液PH值发生剧烈变化，减少副反应发生。
为了精确地调节电解液的酸碱度，优选地，所述电解液还包括烷基磺酸钾。烷基磺酸钾电离后呈弱碱性，添加烷基磺酸钾后的优点在于：烷基磺酸钾属于弱酸强碱盐，可以防止溶液PH值发生剧烈变化，减少副反应发生。
为了防止电解液受到污染，优选地，阴极的材料与用作阳极的金属膜的材料相同。具体地，当所述金属膜为铜膜时，阴极可以为铜板。当金属膜为钼金属膜时，阴极可以是钼板。
作为本发明的一种具体实施方式，当所述金属膜为铜膜时，所述电解液包括浓度为10～65g/L硫酸铜、浓度为10～60g/L的氯化钾、浓度为5～30g/L的烷基磺酸钾、浓度为1～40ml/L的配位盐，且所述电解液的PH值为5～6。
为了使得进行金属膜刻蚀的步骤时，电极电势满足能斯特方程，优选地，在进行所述金属膜刻蚀的步骤时，电解液温度为40～80摄氏度。
优选地，电化学刻蚀时，将所述金属膜暴露出来的部分上的电流控制在3～65A/dm2。将电流控制在此范围内的目的在于使电化学反应均衡进行，过大电化学反应过于剧烈，太小容易造成刻蚀缓慢，根据厚度的不同，可以设置不同的电流强度，通常，金属膜的厚度越大，则所需的电流越大。
所述制造方法还可以包括在刻蚀金属膜的步骤之前进行的形成金属膜的步骤和在金属膜上形成掩膜图形的步骤。
在本发明中，对形成金属膜的步骤并没有特殊的要求，例如，可以利用磁控溅射的方法在基板上形成金属膜。
同样地，对形成掩膜图形的步骤也没有特殊的要求，可以利用光刻胶形成所述掩膜图形。具体地，可以首先在金属膜上方涂敷一层光刻胶层，然后对所述光刻胶层进行曝光显影，以形成所述掩膜图形。
作为本发明的另一个方面，提供一种用于上述制造方法的电解液。其中，所述电解液包括与待刻蚀的金属膜相同的金属离子和配位盐，且所述电解液的PH值小于7。
优选地，所述配位盐包括EDTA、烷基本磺酸钾、脂肪醇硫酸钾和脂肪醇聚氧乙烯醚中的一种或几种的混合。
优选地，所述电解液中包括氯离子。
优选地，在所述电解液中，氯离子的浓度为5～25g/L。
优选地，所述电解液的PH至为5～6。
优选地，所述电解液包括醋酸。
优选地，所述电解液还包括烷基磺酸钾。
当待刻蚀的金属膜为铜膜时，所述电解液包括浓度为10～65g/L硫酸铜、浓度为10～60g/L的氯化钾、浓度为5～30g/L的烷基磺酸钾、浓度为1～40ml/L的配位盐，且所述电解液的PH值为5～6。
下面介绍本发明所提供的制造方法制造具有第三结构的阵列基板的具体实施方式：
S1、在玻璃基板上沉积形成一层金属膜；
S2、在金属膜上方沉积形成一层光刻胶层；
S3、对光刻胶层进行曝光显影，以形成对应于栅线图形层的掩膜图形；
S4、将步骤S3中获得的基板与电源的阳极相连，将材料与步骤S1中获得的金属膜相同的金属板与电源的阴极相连，并将纯铜板和步骤S3中获得的基板与纯铜金属板浸入电解液中，打开电源进行刻蚀，其中，在所述电解液为本发明所提供的电解液；
S5、在形成的栅线图形层上方沉积一层栅绝缘层；
S6、在栅绝缘层上方形成有源图形层；
S7、在有源图形层上方形成金属膜；
S8、在金属膜上方沉积形成一层光刻胶层；
S9、对光刻胶层进行曝光显影，以形成对应于数据线图形层的掩膜图形；
S10、将步骤S9中获得的基板与电源的阳极相连，将材料与步骤S7中获得的金属膜相同的金属板与电源的阴极相连，并将纯铜板和步骤S9中获得的基板与纯铜金属板浸入电解液中，打开电源进行刻蚀，其中，在所述电解液为步骤S3中的电解液；
S11、形成包括像素电极层的图形，像素电极通过过孔与步骤S9中的漏极相连；
S12、形成钝化层；
S13、在钝化层上方形成公共电极层，公共电极通过过孔与步骤S4中获得的公共电极线相连。
本发明所提供的制造方法也可以用于制造具有顶栅结构的阵列基板，只不过各个步骤的顺序与制造底栅结构时不相同，这里不再具体描述其各个步骤的顺序。
实施例
下述实施例描述了是如何在玻璃基板上制备栅线图形层。
实施例1
制造栅线图形层的步骤包括：
Stp1、利用磁控溅射法在玻璃基板上沉积形成一层厚度为350纳米厚的铜膜；
Stp2、在铜膜上方沉积形成一层光刻胶层；
Stp3、对光刻胶层进行曝光显影，以形成对应于栅线图形层的掩膜图形；
Stp4、将步骤Stp3中获得的基板与电源的阳极相连，将纯铜板与电源的阴极相连，并将纯铜板和步骤Stp3中获得的基板与纯铜金属板浸入电解液中，打开电源进行刻蚀，其中，在所述电解液中，硫酸铜浓度为10g/L，氯化钾浓度为10g/L，烷基磺酸钾浓度为5g/L，醋酸浓度为10ml/L，EDTA浓度为1ml/L；药液温度为60摄氏度，电流采用脉冲扫描，对基板进行纵向与横向扫描刻蚀，对于步骤S3中所获得的基板上暴露出的金属膜而言，电流为3A/dm2，持续时间为60s；
Stp5、剥离掩膜图形层。
实施例2
利用实施例1中所提供的方法制造所述栅线图形层，不同之处在于，在步骤Stp1中，铜膜厚度为300纳米；在步骤Stp3中，硫酸铜浓度为65g/L，氯化钾浓度为60g/L，烷基磺酸钾浓度为30g/L，醋酸浓度为100ml/L，添加剂为烷基苯磺酸钾和烷基磺酸钾，烷基苯磺酸钾和烷基磺酸钾浓度均为20ml/L；药液温度为80摄氏度，电流为6A/dm2，持续时间为45s。
实施例3
用实施例1中所提供的方法制造所述栅线图形层，不同之处在于，在步骤Stp1中，铜膜的厚度为400纳米；在步骤Stp3中，硫酸铜浓度为30g/L，氯化钾浓度为30g/L，烷基磺酸钾浓度为15g/L，醋酸浓度为50ml/L，添加剂为脂肪醇硫酸钾和脂肪醇聚氧乙烯醚，脂肪醇硫酸钾和脂肪醇聚氧乙烯醚浓度均为20ml/L；药液温度为40摄氏度，电流为5A/dm2，持续时间为45s。
实施例4
用实施例1中所提供的方法制造所述栅线图形层，不同之处在于，在步骤Stp1中，铜膜的厚度为400纳米；在步骤Stp3中，硫酸铜浓度为20g/L，氯化钾浓度为50g/L，烷基磺酸钾浓度为10g/L，醋酸浓度为20ml/L，添加剂为烷基苯磺酸钾，烷基苯磺酸钾浓度为5ml/L；药液温度为45摄氏度，电流为6A/dm2，持续时间为30s。
实施例5
用实施例1中所提供的方法制造所述栅线图形层，不同之处在于，在步骤Stp1中，铜膜的厚度为400纳米；在步骤Stp3中，硫酸铜浓度为60g/L，氯化钾浓度为20g/L，烷基磺酸钾浓度为25g/L，醋酸浓度为90ml/L，添加剂为脂肪醇聚氧乙烯醚，脂肪醇聚氧乙烯醚浓度为35ml/L；药液温度为70摄氏度，电流为10A/dm2，持续时间为20s。
测试方法
利用扫描电镜对实施例1至实施例5中获得的基板进行扫描，获得扫描图片，通过扫描图片可知，实施例1至实施例5中获得的基板中，金属图形层中，栅线宽度均匀，边缘整齐。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种阵列基板的制造方法，所述制造方法包括形成金属图形层的步骤，其特征在于，形成金属图形层的步骤包括：
将形成有金属膜以及掩膜图形的基板设置在电解液中，所述金属膜用作阳极，所述掩膜图形的形状对应于所述金属图形层的形状；
将阴极设置在所述电解液中；
将所述金属膜和所述阴极导通，并通电，以进行电化学刻蚀，其中，所述电解液包括与所述金属膜相同的金属离子和配位盐，
金属膜为铜膜，阴极为铜板，所述电解液包括浓度为10～65g/L硫酸铜、浓度为10～60g/L的氯化钾、浓度为5～30g/L的烷基磺酸钾、浓度为1～40ml/L的配位盐，所述配位盐用于与铜离子结合，以附着在所述金属膜表面，且所述电解液的pH值为5～6。
2.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述配位盐包括由EDTA、烷基苯磺酸钾、脂肪醇硫酸钾和脂肪醇聚氧乙烯醚中的一种或几种的混合物。
3.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，在所述电解液中，氯离子的浓度为5～25g/L。
4.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，所述电解液包括浓度为10-100ml/L的醋酸。
5.根据权利要求1至4中任意一项所述的制造方法，其特征在于，进行电化学刻蚀时，电解液温度为40～80摄氏度。
6.根据权利要求1至4中任意一项所述的制造方法，其特征在于，电化学刻蚀时，将所述金属膜暴露出来的部分上的电流控制在3～65A/dm2。
7.一种刻蚀金属膜的电解液，其特征在于，所述电解液包括与待刻蚀的金属膜相同的金属离子和配位盐，所述电解液包括浓度为10～65g/L硫酸铜、浓度为10～60g/L的氯化钾、浓度为5～30g/L的烷基磺酸钾、浓度为1～40ml/L的配位盐，且所述电解液的pH值为5～6，所述配位盐用于与铜离子结合，以附着在所述金属膜表面。
8.根据权利要求7所述的电解液，其特征在于，所述配位盐包括EDTA、烷基苯磺酸钾、脂肪醇硫酸钾和脂肪醇聚氧乙烯醚中的一种或几种的混合。
9.根据权利要求7所述的电解液，其特征在于，在所述电解液中，氯离子的浓度为5～25g/L。
10.根据权利要求7所述的电解液，其特征在于，所述电解液包括浓度为10-100ml/L的醋酸。
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