CN112366040B - 一种侧壁保护工艺制备高精度银电极的方法 - Google Patents

一种侧壁保护工艺制备高精度银电极的方法 Download PDF

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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

一种侧壁保护工艺制备高精度银电极的方法
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
Figure BDA0002770781760000061
Figure BDA0002770781760000071
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
Figure BDA0002770781760000072
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。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，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
Figure FDA0003616508000000011
Ag层厚度为
Figure FDA0003616508000000012
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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