CN112670433A - 一种用掩模板技术制备硅基oled微型显示器阳极的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种用掩模板技术制备硅基OLED微型显示器阳极的方法，采用NDL技术在12英寸的石英玻璃晶圆上打孔，通孔尺寸为3微米×9微米，厚度40‑50微米，将通孔玻璃晶圆黏附到12英寸的硅晶圆上作为掩模，磁控溅射金属后获得精确图形的阳极像素点。该技术使用通孔的透明玻璃掩模板代替传统的光刻掩模板制备阳极像素点，有助于掩模板与硅片晶圆的对准且玻璃的刻蚀可控性较好，同时在阳极的制备过程中规避了液体环境的引入，避免阳极金属表面腐蚀影响金属功函数和空穴注入能力，增加阳极金属的选择性。
Description
技术领域
本发明涉及OLED微型显示器技术领域，尤其是一种用掩模板技术制备硅基OLED微型显示器阳极的方法。
背景技术
硅基OLED微型显示器凭借体积小、重量轻、功耗低、分辨率高等优点，被认为是最适用于近眼显示行业的新型显示技术。随着5G商用热度的增加、民用VR/AR领域的景气度提升和军用装备信息化的推进，硅基微型显示器被国内外各大公司广泛关注并投入大量研究。
设计和制作硅基OLED的关键技术之一是阳极的图形化过程，目前比较常见的图形化方法是光刻掩模板技术（Photo-mask）以及通孔掩模板技术（Open-mask）。光刻掩模板技术存在的主要缺点是图形化像素点制造过程中会涉及液体环境，引入溶液主要是为了剥离非像素区域的光刻胶以及蒸镀在光刻胶上纳米级的金属层，从而形成精确的图形化像素点。无论是呈强碱性的显影液还是呈弱碱性的剥离液，长时间浸泡会对部分阳极金属表面产生一定程度的腐蚀，影响金属的功函数和空穴注入能力，使阳极材料的选择范围减小，产生的污染会影响硅基微型显示器的性能和寿命。虽然通孔掩模板技术并不需要接触溶液，但是该技术的通孔尺寸在几十微米以上，一般应用于手机、电脑等领域。因此，为硅基OLED微型显示器提供一种不需接触溶液且通孔尺寸小的阳极掩模板技术是有必要的。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：避免阳极金属被液体腐蚀降低功函数和空穴注入能力，增加阳极金属的选择性。
本发明解决该技术问题采用的技术方案是：
一种用掩模板技术制备硅基OLED微型显示器阳极的方法，其特征在于：包括以下步骤；
步骤一，用乙醇，丙酮，异丙醇对透明晶圆进行清洗，然后干燥；
步骤二，在干燥后的透明晶圆表面旋涂一层正型光刻胶，对正型光刻胶曝光显影后形成光刻胶掩模层；
步骤三，将具有光刻胶掩模层的所述透明晶圆放入磁中性环路放电等离子体刻蚀机，通入刻蚀气体，直至刻穿，形成内部具有高深宽比的通孔晶圆；
步骤四，采用N-甲基吡咯烷酮溶液浸泡通孔晶圆，去除残余的光刻胶掩模层；
步骤五，采用紫外胶局部点涂所述通孔晶圆，贴附在硅基衬底上；
步骤六，减薄通孔晶圆；
步骤七，采用磁控溅射在所述硅基衬底上制备阳极像素点，之后移除通孔晶圆。
作为优选，所述步骤一中的所述透明晶圆材料为玻璃。
作为优选，所述步骤三中，所述刻蚀气体为氩气和六氟化硫的混合气体，氩气和六氟化硫的比例为1比1。
作为优选，所述步骤三中，所述磁中性环路放电等离子体刻蚀机的腔室压强为0.6帕斯卡，射频电极功率为1000瓦，偏置电源功率为300瓦，六氟化硫流量为100标准毫升每分钟，氩气流量为100标准毫升每分钟，刻蚀时间为5分钟。
作为优选，所述步骤三中，通孔尺寸的长为7-10微米，宽为2-4微米。
作为优选，所述步骤五中，所述紫外胶点涂区域为四个相邻子像素的十字中心，胶厚度是5至10微米。
作为优选，所述步骤五中，所述紫外胶点涂区域为晶圆边缘，胶厚度是5至10微米。
作为优选，所述步骤六中，所述通孔晶圆减薄到40至50微米，所述通孔的深宽比降低至5比1至4比1。
作为优选，所述步骤七中，直流溅射中腔室压强为2×10-4至5×10-4帕斯卡，氩气流量30至40标准毫升每分钟，溅射电流0.3至0.4安培，溅射时间300至400秒。
本发明的有益效果是：本发明使用通孔的透明玻璃掩模板代替传统的光刻掩模板制备阳极像素点，在阳极的制备过程中规避了液体环境的引入，使金属材料的选择面更广。采用磁中性环路刻蚀，光刻胶和石英玻璃的选择刻蚀比可达20：1，易获得高深宽比的刻蚀结构。通孔的石英玻璃掩模板可重复使用，且具有底切结构，将其从硅衬底上脱落的过程中不易引起金属的粘连，从而获得精确的图形，减少产品制备的工艺流程。
附图说明
图1是本发明实施例透明晶圆示意图。
图2是本发明实施例步骤二旋涂正型光刻胶示意图。
图3是本发明实施例光刻胶掩模层示意图。
图4是本发明实施例步骤三刻穿透明晶圆示意图。
图5是本发明实施例通孔晶圆示意图。
图6是本发明实施例步骤五通孔晶圆贴附硅基衬底示意图。
图7是本发明实施例步骤六减薄通孔晶圆示意图。
图8是本发明实施例步骤七磁控溅射后示意图。
图9是本发明实施例步骤七移除所述通孔晶圆后示意图。
图中：1.玻璃晶圆，2.光刻掩模板，3.光刻胶，4.紫外胶，5.硅基衬底，6.阳极金属层，7.通孔晶圆，8.阳极像素点，9.光刻胶掩模层。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
如图1至9所示，一种用掩模板技术制备硅基OLED微型显示器阳极的方法，包括以下步骤；
步骤一，选取100微米厚的12英寸透明石英玻璃晶圆1，采用乙醇，丙酮，异丙醇依次对玻璃晶圆1进行清洗，然后干燥。
步骤二，在清洗干燥后的玻璃晶圆1表面旋涂一层正型光刻胶3，经过前烘，曝光（采用光刻掩模板2曝光），竖膜，显影，定影，后烘等工艺，形成光刻胶掩模层9。
步骤三，将所得带有光刻胶掩膜层9的玻璃晶圆1放入磁中性环路放电等离子体刻蚀机，采用氩气和六氟化硫的混合气体，对未被掩模保护的玻璃进行刻蚀，通入刻蚀气体，直至刻穿，形成内部具有高深宽比的通孔晶圆7，通孔尺寸为3微米×9微米。氩气等离子体溅射靶材沉积在刻蚀结构的侧壁，对侧壁进行保护。六氟化硫是石英刻蚀的主要物质，辉光放电产生的氟原子扩散到石英表面，与二氧化硅发生反应，形成易挥发的四氟化硅，从而实现刻蚀的目的。刻蚀与保护过程交替进行，且垂直方向的刻蚀速度远大于对侧壁的刻蚀速度，得到各向异性的刻蚀结果。高的深宽比又使刻蚀槽的底部出现电荷的聚集，使刻蚀离子在横向方向偏移，最后在底部出现横向凹槽。磁中性环路放电等离子体刻蚀机的腔室压强为0.6帕斯卡，射频电极功率为1000瓦，偏置电源功率为300瓦，六氟化硫流量为100标准毫升每分钟，氩气流量为100标准毫升每分钟，刻蚀时间为5分钟。
步骤四，采用N-甲基吡咯烷酮溶液浸泡通孔晶圆7，去除残余的光刻胶掩模层9，并对通孔晶圆7进行清洗。
步骤五，通过对准设备采用紫外胶4局部点涂玻璃通孔晶圆7，贴附在12英寸硅基衬底5上；紫外胶4点涂区域为四个相邻子像素的十字中心以及晶圆边缘，胶厚度是5至10微米；
步骤六，化学机械抛光将通孔晶圆7减薄到40至50微米，将通孔晶圆7的深宽比降低至5比1至4比1。
步骤七，采用磁控溅射法在硅基衬底上制备阳极像素点8，之后移除通孔晶圆7；直流溅射中腔室压强为2×10-4至5×10-4帕斯卡，氩气流量30至40标准毫升每分钟，溅射电流0.3至0.4安培，溅射时间300至400秒，阳极结构涉及一层或多层组合的Ti、Ni、Al、Pt、TiN以AlN等金属或高导电率半导体薄膜。
步骤八，紫外光照射使紫外胶4失去黏附性，将透明的玻璃晶圆1从硅基衬底5上剥离获得阳极像素点8。
本发明可改变为多种方式对本领域的技术人员是显而易见的，这样的改变不认为脱离本发明的范围。所有这样的对所述领域技术人员显而易见的修改将包括在本权利要求的范围之内。
Claims (9)
1.一种用掩模板技术制备硅基OLED微型显示器阳极的方法，其特征在于：包括以下步骤；
步骤一，用乙醇，丙酮，异丙醇对透明晶圆进行清洗，然后干燥；
步骤二，在干燥后的所述透明晶圆表面旋涂一层正型光刻胶，对所述正型光刻胶曝光显影后形成光刻胶掩模层；
步骤三，将具有所述光刻胶掩模层的所述透明晶圆放入磁中性环路放电等离子体刻蚀机，通入刻蚀气体，直至刻穿，形成内部具有高深宽比的通孔晶圆；
步骤四，采用N-甲基吡咯烷酮溶液浸泡所述通孔晶圆，去除残余的所述光刻胶掩模层；
步骤五，采用紫外胶局部点涂所述通孔晶圆，贴附在硅基衬底上；
步骤六，减薄所述通孔晶圆；
步骤七，采用磁控溅射在所述硅基衬底上制备阳极像素点，之后移除所述通孔晶圆。
2.如权利要求1所述的用掩模板技术制备硅基OLED微型显示器阳极的方法，其特征在于：所述步骤一中的所述透明晶圆材料为玻璃。
3.如权利要求1所述的用掩模板技术制备硅基OLED微型显示器阳极的方法，其特征在于：所述步骤三中，所述刻蚀气体为氩气和六氟化硫的混合气体，氩气和六氟化硫的比例为1比1。
4.如权利要求3所述的用掩模板技术制备硅基OLED微型显示器阳极的方法，其特征在于：所述步骤三中，所述磁中性环路放电等离子体刻蚀机的腔室压强为0.6帕斯卡，射频电极功率为1000瓦，偏置电源功率为300瓦，六氟化硫流量为100标准毫升每分钟，氩气流量为100标准毫升每分钟，刻蚀时间为5分钟。
5.如权利要求3所述的用掩模板技术制备硅基OLED微型显示器阳极的方法，其特征在于：所述步骤三中通孔尺寸的长为7-10微米，宽为2-4微米。
6.如权利要求1所述的用掩模板技术制备硅基OLED微型显示器阳极的方法，其特征在于：所述步骤五中，所述紫外胶点涂区域为四个相邻子像素的十字中心，胶厚度是5至10微米。
7.如权利要求1所述的用掩模板技术制备硅基OLED微型显示器阳极的方法，其特征在于：所述步骤五中，所述紫外胶点涂区域为晶圆边缘，胶厚度是5至10微米。
8.如权利要求1所述的用掩模板技术制备硅基OLED微型显示器阳极的方法，其特征在于：所述步骤六中，所述通孔晶圆减薄到40至50微米，所述通孔的深宽比降低至5比1至4比1。
9.如权利要求1所述的用掩模板技术制备硅基OLED微型显示器阳极的方法，其特征在于：所述步骤七中，直流溅射中腔室压强为2×10-4至5×10-4帕斯卡，氩气流量30至40标准毫升每分钟，溅射电流0.3至0.4安培，溅射时间300至400秒。
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