CN1261987C - 降低导电薄膜表面粗糙尖端的方法 - Google Patents

Abstract

一种降低导电薄膜表面粗糙尖端的方法，它至少包含形成一导电薄膜于基板的上表面；及施加一偏压于导电薄膜，并同时对导电薄膜进行干式蚀刻，用以平坦化导电薄膜表面；导电薄膜的粗糙尖端因尖端放电效应，产生较大的电场，而得到较高的蚀刻率，有效平坦化导电薄膜表面。

Description

降低导电薄膜表面粗糙尖端的方法

技术领域

本发明是关于有机发光二极管元件，特别是一种降低导电薄膜表面粗糙尖端的方法，即平坦化有机发光二极管元件的氧化铟锡薄膜电极的方法。

背景技术

有机电激发光显示器(0rganic Electroluminescence Display，OLED，Organic EL Display)，又称为有机发光二极管(Organic Light EmittingDiode：OLED)显示器，由于拥有高亮度、荧幕反应速度快、轻薄短小、全彩、无视角差、不需液晶显示器式背光板及节省灯源和耗电量的优点，因此可率先取代扭曲向列(Twist Nematic；TN)与超扭曲向列(Super Twist Nematic；STN)液晶显示器的市场，并进一步取代小尺寸薄膜电晶体液晶显示器，而成为新一代携带型资讯产品、移动电话、个人数位处理器及携带型电脑普遍使用的显示材料。

如图1所示，为有机发光二极管元件的基本结构，其制作方式是先于玻璃基板10上蒸镀(evaporation)或溅镀(puttering)一层透明导电电极薄膜20，其材质通常是氧化铟锡(Indium Tin Oxide，以下简称ITO)，用来做为阳极电极。一般ITO薄膜的制作方法为射频式(RF source)溅镀制程，但受制于绝缘性基板和ITO靶材间的电弧(arc)效应，往往会在ITO薄膜上产生数十埃()高度的针状物(spike)。此种ITO薄膜的粗糙(roughness)表面，会对下一阶段有机层30的涂布和沉积制程优良率产生相当大的影响。此外，过于粗糙的表面也会影响到元件的寿命(life time)和可靠度(reliability)，尤其在ITO突出的尖端25处，会因局部电场过强(如图1所示)而使局部电流过大，导致温度提高，长时间操作后，甚至会融化上方的有机层，造成阳极20与阴极40之间的短路，而形成元件坏死的现象。

目前，制程上大都以干式蚀刻(dry etch)的方式来降低粗糙度，如图2所示，为一蚀刻反应室(chamber)的内部构造示意图。RF产生器54(RF指的是电力供应的频率在无线电波频率，Radio Frequency的范围之内的电力供应源，通常是使用13.56MHz)，是利用电子在RF切换下的振荡(oscillation)，来产生进行各种电子撞击反应(Electron ImpactReaction)所需的能量。此种蚀刻的方式，是利用等离子体52中所产生的离子，通过离子轰击(Ion Bombardment)的方式对ITO薄膜20表面进行轰击，来降低ITO的表面粗糙度。

此外，一般对ITO进行表面处理时，可能会在承载基板的基座50(stage)上加一偏压60(bias)，以增力蚀刻机率，并达至降低ITO表面粗糙程度的目的，请参阅图2所示，但由于ITO薄膜层20位于一绝缘基板10上，吸引离子轰击的电场受基座的影响甚大，使得ITO表面各个位置受到的蚀刻率一致，而无法达到改善ITO表面粗糙度的目标。

参阅图3所示，ITO薄膜20表面的粗糙尖端56经过一段时间的作用，垂直向的电场导引离子轰击，使得ITO薄膜20表面各个位置受到的蚀刻率是一致的，因此除了整体ITO薄膜的厚度变薄外，其粗糙尖端并没有获得相当程度的改善。附图3中的实线表示蚀刻前，虚线表示蚀刻后。

发明内容

本发明的目的是提供一种降低导电薄膜表面粗糙尖端的方法，克服现有技术的弊端，达到有效降低ITO的粗糙度的目的。

本发明的目的是这样实现的：一种降低导电薄膜表面粗糙尖端的方法，其特征是：它至少包含下列步骤：(1)形成一导电薄膜于一基板的上表面；(2)施加一偏压于该导电薄膜，并同时对该导电薄膜进行干式蚀刻，用以平坦化该导电薄膜表面；该导电薄膜的粗糙尖端因尖端放电效应，产生较大的电场，而得到较高的蚀刻率，有效平坦化该导电薄膜表面。

所述的干式蚀刻是选自溅镀蚀刻、等离子体蚀刻、反应性离子蚀刻法或磁场强化活性离子蚀刻法其中的一种。所述施加偏压值是于0.1-500V之间。

本发明还提供另一种降低导电薄膜表面粗糙尖端的方法，其特征是：所述氧化铟锡薄膜是制作于一基板上表面，该方法至少包含下列步骤：

(1)施加一偏压于该氧化铟锡薄膜，并同时对该氧化铟锡薄膜进行干式蚀刻，用以平坦化该氧化铟锡薄膜表面；

(2)图案化该氧化铟锡薄膜，用以做为阳极电极；该氧化铟锡薄膜的粗糙尖端因尖端放电效应，产生较大的电场，而得到较高的蚀刻率，有效平坦化该氧化铟锡薄膜的表面。

本发明又提供一种制作具有平坦化氧化铟锡薄膜的有机发光二极管元件的方法，其特征是：它至少包含下列步骤：

(1)形成氧化铟锡薄膜于一基板的上表面；

(2)施加一偏压于该氧化铟锡薄膜，并同时对该氧化铟锡薄膜进行干式蚀刻，用以平坦化该氧化基锡薄膜表面；

(3)图案化该氧化铟锡薄膜，做为阳极电极；

(4)形成一有机发光层于该氧化铟锡薄膜的上表面；

(5)形成一金属层于该有机发光层的上表面，做为阴极电极；

该氧化铟锡薄膜的粗糙尖端，因尖端放电效应，产生较大的电场，而得到较高的蚀刻率，有效平坦化该氧化铟锡薄膜表面。

下面结合较佳实施例和附图进一步说明。

附图说明

图1为传统有机发光二极管元件的基本结构示意图；

图2为传统蚀刻反应室的内部构造示意图；

图3为传统以干式蚀刻进行平坦化氧化铟锡薄膜的示意图；

图4为本发明于基板上形成氧化铟锡薄膜的剖面示意图；

图5为本发明进行平坦化氧化铟锡薄膜的示意图；

图6为本发明形成光刻胶层于氧化铟锡薄膜上的示意图；

图7为本发明依序形成有机发光层和金属层于氧化铟锡图案上的示意图。

具体实施方式

参阅图4-图7所示，本发明为一种增进平坦化氧化铟锡层的方法，及其结合此种平坦化程序的有机发光二极管元件制程。其中，通过施加偏压于氧化铟锡薄膜，并同时对氧化铟锡薄膜进行干式蚀刻，可使氧化铟锡薄膜的粗糙尖端(spike)因尖端放电效应，而产生较大的电场，并在该处产生较高的蚀刻率。如此，可有效平坦化(Planarization)氧化铟锡薄膜表面。在经过平坦化处理的ITO薄膜，将有利于下一阶段有机发光层的涂布和沉积制程的优良率(yield)，并提升元件的寿命(life time)和可靠度(reliability)。为了使本发明的叙述更加详尽与完备，参照下列描述并配合图4至图7的详细说明。

参阅图4所示，首先于基板62上形成气化铟锡(Indium Tin Oxide，以下简称ITO)薄膜64。基板材质是选用透明的玻璃或可挠曲性的透光塑胶基板。至于所述ITO薄膜是以溅镀法(Sputtering)、电子束蒸镀法(ElectronBeam Evaporation)、热蒸镀法(Therma Evaporation Deposition)、化学气相沉积法(Chemical Vapor Deposition)或喷雾热裂解法(SprayPyrolysis)等法来形成于基板62上。

参阅图5所示，接着，直接施加偏压60于ITO薄膜64上，并同时对ITO薄膜64进行干式蚀刻。因ITO薄膜64为导电材质，施加约0.1-500V偏压值后，在ITO薄膜表面的粗糙尖端位置会因为尖端放电的效应，而产生较大的电场(如↓所示)，因此对于等离子体的带电离子有较大的吸引力，局部产生较高的蚀刻率，当尖端受离子轰击后，尖端有减缓的趋势，往后对于ITO薄膜各个位置的电场的改变较为一致，使得蚀刻率逐渐一致，而达到降低ITO薄膜表面的粗糙尖端，而得到较为平坦的ITO薄膜表面。

其中所述的干式蚀刻法乃利用等离子体中的解离或激发的带电离子，通过外加电场(在本发明的较佳实施例是由RF产生器所提供)对ITO薄膜表面进行离子轰击(Ion Bombardment)，而干蚀刻法是选自溅镀蚀刻(sputteringetch)、等离子体蚀刻(Plasma etch)、反应性离子蚀刻(Reactive Ion Etch，RIE)或磁场强化活性离子蚀刻法(Magnetic-Enhanced Reactive Ion Etch，MERIE)等。

需要注意的是，与传统干式蚀刻用做图案转移(Pattern transfer)不同的是：，本发明是通过蚀刻时对ITO薄膜表面尖端处的离子轰击，以降低粗糙尖端。如此，得以降低因制程因素所导致的表面粗糙度，并达到平坦化(Planarization)ITO薄膜的目的，以防止发光二极管元件产生短路损坏等问题。

参阅图6所示，随后，进行图案化ITO薄膜70的步骤。首先涂布光刻胶(Photo resistant)，并经过光刻、成像的步骤，形成光刻胶区块72来定义ITO薄膜70。接着，以此光刻胶区块72为蚀刻掩膜，对ITO薄膜70进行蚀刻处理，以形成ITO图案74(pattern)。所述的蚀刻步骤可选用以王水、草酸等溶液为蚀刻溶液的湿式蚀刻制程，或以溅镀蚀刻(sputtering etch)、等离子体蚀刻(Plasma etch)、反应性离子蚀刻(Reactive Ion Etch，RIE)或磁场强化活性离子蚀刻法(Magnetic-Enhanced Reactive Ion Etch，MERIE)等干式蚀刻法。经过图案化的ITO薄膜，得以做为有机发光二极管(OLED)元件的阳极电极。

参阅图7所示，紧接着，移除光刻胶区块72。然后，形成有机发光层76于氧化铟锡层74的上表面，形成的方法是通过遮荫罩(shadow mask)将有机发光材料蒸镀于ITO层74之上。其中所述的蒸镀是选自真空蒸镀法、电子束加热的真空蒸镀法、离子化蒸镀法、有机分子线蒸镀法、等离子体聚合法、真空蒸镀聚合法、浸泡被覆法、旋转被覆法、Langmuir-Blodgett(LB)薄膜法、Sol-Gel法、电解一聚合法等方法。而所述有机发光层材料可以使用Alq、DPT、DCM-2、TMS-SiPc、TPAN、DPAN、TTBND/BTX-1等荧光色素或络合物材料。最后，形成金属层78于该有机发光层76的上表面，参阅图7所示。构成金属层的材料可选择镁(Mg)、锂(Li)、铝(Al)的金属或合金。其中，所述金属层的形成是先以溅镀或真空蒸镀的方式，将金属材料全面生成于基板62上表面，再通过光刻、蚀刻等程序，将金属图案78定义在有机发光层76上，用以做为有机发光二极管的阴极电极。如此，可形成如图7中所示的有机发光二极管。

利用本发明的方法来平坦化氧化铟锡薄膜，具有如下的优点：

在本发明的较佳实施例中，施加偏压于氧化铟锡上，是借助氧化铟锡薄膜具有导电的能力，使得粗糙尖端因尖端放电的效应，产生较大电场，吸引较多的离子轰击；反观传统的做法加偏压于基座，由于氧化铟锡薄膜表面电场一致，降低粗糙度的能力并不显著。

本发明虽以较佳实例阐明如上，然其并非用以限定本发明的精神与发明实体，凡在不脱离本发明的精神与范围内所作的修改，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1、一种降低导电薄膜表面粗糙尖端的方法，其特征是：它至少包含下列步骤：

(1)形成一导电薄膜于一基板的上表面；

(2)施加一偏压于该导电薄膜，并同时对该导电薄膜进行干式蚀刻，用以平坦化该导电薄膜表面；该导电薄膜的粗糙尖端因尖端放电效应，产生较大的电场，而得到较高的蚀刻率，有效平坦化该导电薄膜表面。

2、根据权利要求1所述的降低导电薄膜表面粗糙尖端的方法，其特征是：所述的干式蚀刻是选自溅镀蚀刻、等离子体蚀刻、反应性离子蚀刻法或磁场强化活性离子蚀刻法其中的一种。

3、根据权利要求1所述的降低导电薄膜表面粗糙尖端的方法，其特征是：所述施加偏压值是于0.1-500V之间。

4、根据权利要求1所述的降低导电薄膜表面粗糙尖端的方法，其特征是：该方法还包含下列步骤：图案化该导电薄膜，用以做为阳极电极。

5、一种制作具有平坦化氧化铟锡薄膜的有机发光二极管元件的方法，其特征是：它至少包含下列步骤：

(1)形成氧化铟锡薄膜于一基板的上表面；

(2)施加一偏压于该氧化铟锡薄膜，并同时对该氧化铟锡薄膜进行干式蚀刻，用以平坦化该氧化基锡薄膜表面；

(3)图案化该氧化铟锡薄膜，做为阳极电极；

(4)形成一有机发光层于该氧化铟锡薄膜的上表面；

(5)形成一金属层于该有机发光层的上表面，做为阴极电极；

该氧化铟锡薄膜的粗糙尖端，因尖端放电效应，产生较大的电场，而得到较高的蚀刻率，有效平坦化该氧化铟锡薄膜表面。

6、根据权利要求5所述的方法，其特征是：所述的干式蚀刻是选自溅镀蚀刻、等离子体蚀刻、反应性离子蚀刻法或磁场强化活性离子蚀刻法其中的一种。

7、根据权利要求5所述的方法，其特征是：所述施加偏压值是于0.1-500V之间。

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