CN112366040B - 一种侧壁保护工艺制备高精度银电极的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种侧壁保护工艺制备高精度银电极的方法,利用Bosch工艺的侧壁保护机理和Ag湿刻后的底切形貌,Ag刻蚀后,Bosch工艺C4F8沉积钝化聚合物,再SF6刻蚀底部和顶部的聚合物,保留侧壁钝化层聚合物作为保护层,保护底部ITO刻蚀时Ag不被刻蚀,从而减少CD loss。使用Bosch侧壁保护刻蚀工艺,能够把CD loss由一步湿刻的>1um减小到小于0.1um,满足超高分辨率显示需求。
Description
技术领域
本发明属于硅基Micro OLED微显示领域,具体涉及一种侧壁保护工艺制备高精度银电极的方法。
背景技术
由于Ag反射率高达98%,被广泛应用于顶发射有机发光二极管器件,但是由于银(Ag)只能使用湿法刻蚀工艺,CD loss较大(>1μm),所以Ag电极结构没办法应用到硅基微显、数字微镜器件(DMD)等超高分辨率显示上。目前超高分辨率显示主要使用铝(Al)电极,但是铝反射率低(-91%),而且Al容易在在退火工艺中由于应力集中和释放导致突刺(hillock)和凹坑,表面平整度差;铝导电性差,电迁移严重,尤其是电阻随着像素尺寸变小越来越大,电迁移越来越严重,电学可靠性变差。而Ag不存在应力变化导致的表面平整度差的问题,Ag导电性好,所以开发高精度、高反射率,高导电性银电极对超高分辨显示很有意义。
目前Ag电极主要使用ITO/Ag/ITO结构,硝化混酸(硝酸、磷酸、醋酸)一步刻蚀工艺,硝化混酸ITO刻蚀速率慢,Ag刻蚀速率很快,在刻下层ITO时刻蚀时间长,会导致Ag CDloss很大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种侧壁保护工艺制备高精度银电极的方法,利用Bosch工艺的侧壁保护机理和Ag湿刻后的底切形貌,Ag刻蚀后,Bosch工艺C4F8沉积钝化聚合物,再SF6刻蚀底部和顶部的聚合物,保留侧壁钝化层聚合物作为保护层,保护底部ITO刻蚀时Ag不被刻蚀,从而减少CD loss。使用Bosch侧壁保护刻蚀工艺,能够把CD loss由一步湿刻的>1μm减小到小于0.1μm,满足超高分辨率显示需求。
本发明具体技术方案如下:
一种侧壁保护工艺制备高精度银电极的方法,包括以下步骤:
1)、ITO/Ag/ITO结构光刻;
2)、对上层ITO和Ag湿法刻蚀;
3)、C4F8沉积钝化层;
4)、SF6刻蚀;
5)、下层ITO湿法刻蚀;
6)、去除光刻胶和C4F8钝化层。
进一步的,步骤1)中所述ITO/Ag/ITO结构中,从下到上依次为ITO层、Ag层和ITO层,其中上层ITO层和下层ITO层厚度均为100-500A,Ag层厚度为1000-5000A;
所述光刻,PR层厚度0.8-2μm,固化能量50-500mj;
步骤2)中,对上层ITO湿刻,未被光刻胶保护的位置去除上层ITO,刻蚀溶液采用草酸,时间20-50s,草酸对ITO/Ag选择比很高,不刻蚀Ag,只刻蚀ITO;
步骤2)中,所用的草酸浓度没有限制,使用行业常用市售草酸均可,质量分数一般在2-10wt%。
步骤2)中Ag湿刻去除采用硝化混酸刻蚀,时间为10-20s,硝化混酸不刻ITO,刻完Ag停止到ITO上;
硝化混酸浓度没有限制,使用行业常用市售硝化混酸,一般为硝酸/磷酸/醋酸混酸,质量分数比为10-30%:40-50%:20-50%。
步骤3)中C4F8沉积钝化层具体为:沉积时间10-30s,电源功率power200-500W,C4F8流量10-20sccm,压力3-10mt,温度30-50℃。Bosch工艺中C4F8主要用来形成侧壁保护聚合物,保护侧壁不被损伤。光刻胶表面、暴露的Ag表面积、下层ITO表面均沉积C4F8钝化层。
步骤4)中SF6刻蚀工艺参数:时间30-50s,电源功率power 300-400W,SF6流量30-50sccm,压力3-10mt,温度30-50℃。
Bosch工艺中SF6刻蚀C4F8形成的聚合物,光刻胶表面、下层ITO表面C4F8均被刻蚀去除。因为侧壁有底切,侧壁Ag表面的C4F8聚合物保留,底部的聚合物被SF6蚀刻掉,因为ITO上有聚合物,聚合物被刻蚀掉后,底部ITO露出后停止SF6刻蚀,所以底层ITO不被SF6刻蚀。
步骤5)中,下层ITO湿法刻蚀具体为:ITO湿刻20-50s,刻蚀液为草酸或者硝化混酸,去除下层ITO;Bosch工艺形成的侧壁聚合物保护Ag不被刻蚀。
草酸和硝化混酸浓度没有限制,使用行业常用市售材料就可以。
步骤6)具体为:使用O2等离子体灰化或者剥离液浸泡去除光刻胶和C4F8钝化层;
C4F8钝化层是有机物,O2等离子体灰化或者剥离液浸泡都能去除。以上2种方法都不会对金属造成损伤。
所述O2等离子体灰化工艺参数为:处理时间60-120s,电源功率power300-400W,O2流量300-500sccm,压力10-30mt,温度30-50℃;
所述剥离液,可以选择NMP剥离液浸泡120-240s;
本发明通过湿刻-钝化层沉积-钝化层刻蚀形成侧壁保护层-湿刻的工艺方案,利用Bosch工艺的侧壁保护机理和Ag湿刻后的底切形貌,在Ag刻蚀后,在Ag侧壁形成聚合物保护层,保护底部ITO刻蚀时Ag不被刻蚀,从而减少CD loss。能够把CD loss由一步湿刻的>1μm减小到小于0.1μm,解决现有银湿刻工艺CD loss大的问题,以满足超高分辨率显示需求。利用Ag高反射特性,本发明制备CD loss小的银电极的能够用于显示行业(包括有机发光二极管,硅基微显,数字微镜芯片等)等领域。
附图说明
图1为现有技术一步湿刻工艺流程示意图;
图2为本发明Bosch侧壁保护刻蚀工艺流程示意图;
图3为一步湿刻工艺和本发明方法CD loss对比;
图4为现有技术一步湿刻工艺制备的ITO/Ag/ITO形貌。
具体实施方式
实施例1
一种侧壁保护工艺制备高精度银电极的方法,包括以下步骤:
1)、ITO/Ag/ITO结构为三层三明治结构,从下到上依次为ITO层、Ag层和ITO层,其厚度从下到上依次为100A、1000A、100A;先进行光刻,PR厚度1μm,固化能量50mj;
2)、然后对没有被光刻胶保护的上层ITO湿刻,采用8wt%草酸刻蚀,时间20s去除上层ITO,然后Ag层采用硝酸/磷酸/醋酸混合液湿刻10s,去除Ag层;采用的硝酸/磷酸/醋酸混合液,质量分数比例为20%:40%:40%。
3)、再进行C4F8沉积钝化层,工艺参数:时间10s,电源功率power 300W,C4F8流量10sccm,压力5mt,温度50℃;用来形成侧壁保护聚合物在光刻胶表面、暴露的Ag表面积、下层ITO表面均沉积C4F8钝化层,保护侧壁不被损伤;
4)、再进行SF6刻蚀,工艺参数:刻蚀时间30s,power 300W,SF6流量30sccm,压力5mt,温度50℃;光刻胶表面、下层ITO表面C4F8均被刻蚀去除,因为侧壁有底切,侧壁的聚合物保留,底部的聚合物被SF6蚀刻掉,因为ITO上有聚合物,所以底层ITO不被SF6刻蚀,底部ITO露出后停止SF6刻蚀;
5)、下层ITO湿法刻蚀,利用草酸8wt%湿刻20s;去除下层ITO;
6)、去除光刻胶和C4F8钝化层:使用O2等离子体灰化,工艺参数:处理时间60s,power 300W,O2流量300sccm,压力10mt,温度50℃。
上述方法处理后的侧壁保护工艺制备高精度银电极,CD loss小于0.1μm。
实施例2
一种侧壁保护工艺制备高精度银电极的方法,包括以下步骤:
1)、ITO/Ag/ITO结构为三层三明治结构,其厚度依次为500A、5000A、500A;进行光刻,PR厚度2μm,固化能量500mj;
2)、未被光刻胶保护的位置去除上层ITO,采用4wt%草酸湿刻50s,去除上层ITO;再进行Ag湿法刻蚀,硝酸/磷酸/醋酸混合液湿刻20s,去除Ag层;采用的硝酸/磷酸/醋酸混酸,质量分数比为30%:30%:40%。
3)、C4F8沉积钝化层,工艺参数:时间30s,电源功率power 500W,C4F8流量20sccm,压力10mt,温度50℃。光刻胶表面、暴露的Ag表面积下层ITO表面均沉积C4F8钝化层,沉积C4F8用来形成侧壁保护聚合物,保护侧壁不被损伤;
4)、SF6刻蚀,工艺参数:时间50s,电源功率power 400W,SF6流量50sccm,压力10mt,温度50℃;SF6刻蚀C4F8形成的聚合物,光刻胶表面、下层ITO表面C4F8均被刻蚀去除,因为侧壁有底切,侧壁的聚合物保留,底部的聚合物被SF6蚀刻掉,因为ITO上有聚合物,所以底层ITO不被SF6刻蚀,底部ITO露出后停止SF6刻蚀;
5)、下层ITO湿法刻蚀,硝化混酸湿刻50s,bosch工艺形成的侧壁聚合物保护Ag不被刻蚀;去除下层ITO;
6)、去除光刻胶和C4F8钝化层,采用剥离液,NMP剥离浸泡240s。
上述方法处理后的侧壁保护工艺制备高精度银电极,CD loss<0.1μm。
对比例1
现有技术一步湿刻工艺制备的ITO/Ag/ITO:
1)、ITO/Ag/ITO结构为三层三明治结构,从下到上依次为ITO层、Ag层和ITO层,其厚度从下到上依次为100A、1000A、100A;先进行光刻,PR厚度1μm,固化能量50mj;
2)按照现有技术,使用常用的硝化混酸刻蚀,硝化混酸采用的硝酸/磷酸/醋酸混酸,质量分数比为30%:30%:40%,刻蚀后,CD loss如图4所示,CD loss>1um。
另外,本发明进一步验证了不同厚度ITO/Ag/ITO电极与ITO/Al/ITO的电极性能对比,结果如表1所示:
表1不同厚度ITO/Ag/ITO和ITO/Al//ITO电极性能实验数据如下
上层ITO厚度A | 50 | 50 | 50 | 上层ITO厚度A | 50 | 50 | 50 |
Ag厚度A | 500 | 800 | 1000 | Al厚度A | 500 | 800 | 1000 |
下层ITO厚度A | 50 | 50 | 50 | 下层ITO厚度A | 50 | 50 | 50 |
电阻uΩ | 10 | 6.4 | 5 | 电阻率uΩ*cm | 50 | 32 | 24 |
可见,ITO/Ag/ITO比ITO/Al/ITO导电性好。
不同厚度ITO/Ag/ITO高反射率实验,结果如下表2所示:
表2不同厚度ITO/Ag/ITO高反射率
ITO/Ag/ITO结构反射率和ITO无关,只和Ag厚度相关,Ag厚度>400A后,反射率不随厚度增加而增加。
不同厚度ITO/Al/ITO反射率实验,结果如表3所示:
表3不同厚度ITO/Al//ITO高反射率
ITO/Al/ITO结构反射率和ITO无关,只和Al厚度相关,Al厚度>800A后,反射率不随厚度增加而增加。
可见,ITO/Ag/ITO反射率比ITO/Al/ITO反射率高。经过本发明刻蚀后,Ag CD loss小,所制备的高精度银电极也比ITO/Al/ITO反射率高、导电性好。
Claims (8)
1.一种侧壁保护工艺制备高精度银电极的方法,其特征在于,包括以下步骤:
1)、ITO/Ag/ITO结构光刻;
2)、对上层ITO和Ag湿法刻蚀;
3)、C4F8沉积钝化层;
4)、SF6刻蚀;
5)、下层ITO湿法刻蚀;
6)、去除光刻胶和C4F8钝化层;
步骤3)中C4F8沉积钝化层具体为:沉积时间10-30s,电源功率power 200-500W,C4F8流量10-20sccm,压力3-10mt,温度30-50℃;
步骤4)中SF6刻蚀工艺参数:时间30-50s,电源功率power 300-400W,SF6流量30-50sccm,压力3-10mt,温度30-50℃;
所述方法处理后电极CD loss小于0.1μm。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤1)中所述光刻,PR层厚度0.8-2μm,固化能量50-500mJ。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤2)中,对上层ITO湿刻,刻蚀溶液采用草酸。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤2)中Ag湿刻时间为10-20s,采用硝酸/磷酸/醋酸混合液刻蚀。
6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤5)中,下层ITO湿法刻蚀具体为:ITO湿刻20-50s,刻蚀液为草酸或者硝化混酸;所述硝化混酸是指硝酸/磷酸/醋酸混酸,质量分数比为10-30%:40-50%:20-50%。
7.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,步骤6)具体为:使用O2等离子体灰化或者剥离液浸泡去除光刻胶和C4F8钝化层。
8.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,所述O2等离子体灰化工艺参数为:处理时间60-120s,电源功率power 300-400W,O2流量300-500sccm,压力10-30mt,温度30-50℃;
或,选择NMP剥离液浸泡120-240s。
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