CN102522323A - 一种ito图案化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种ITO图案化形成方法，包括以下步骤：在基板上沉积ITO薄膜；在ITO薄膜上沉积一层SiO2薄膜；在SiO2薄膜上涂布感光光刻胶；通过曝光、显影图案化SiO2；通过干法刻蚀刻蚀完裸露的SiO2，露出下层的ITO薄膜；去除光刻胶；通过湿法处理腐蚀下层露出的ITO薄膜；通过干法刻蚀刻蚀完剩余ITO薄膜上的SiO2，得到所需ITO图案的基板。本发明采用SiO2作为ITO刻蚀的掩膜，避免了使用光刻胶作为掩模时造成的器件短路与断路现象，避免了使用易燃易爆危险气体和昂贵的刻蚀专用设备，降低了生产成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种在平面基片上形成ITO图案的方法，特别涉及一种ITO图案化方法。
背景技术
掺锡的氧化铟( Indium Tin Oxide , ITO)薄膜作为一种用半导体材料制备而成的透明导电薄膜，具有高电导率( 104 ~ 105 Ω- 1*cm-1 ) 、高可见光透过率( 大于90 % ) 、与玻璃基底结合牢固、抗擦伤等众多优良的物理性能，以及良好的化学稳定性和一些其他的半导体特性，容易制备成电极图形，已经被广泛地应用于太阳能电池、固态平板显示器件( 包括LCD、OLED、FED、PDP) 等许多方面。在这些应用中，需要将ITO制成特定的图形来充当器件透明电极。
目前，ITO图案化主要采取以下几种方法：
湿法刻蚀，大概步骤为：
首先在真空镀膜机中通过溅射方式在基板上形成一层ITO薄膜；之后在ITO薄膜上均匀涂布一层光刻胶；再使用光罩通过曝光、显影等步骤形成图案化光刻胶；之后以湿法蚀刻的方法刻蚀完没有被光刻胶所覆盖的ITO薄膜，最后用脱膜液除去图案化的光刻胶，形成所需要的ITO图案。
干法刻蚀，大体步骤同上述1的湿法刻蚀，只是在最后一步，将采用湿法药液刻蚀的方式改为采用气体CH4等进行干法刻蚀。
lift-off方法，大概步骤如下：
首先在基板上涂布一层光刻胶；接着通过曝光，显影将基板上欲形成的ITO图案的部分上的光刻胶去除；之后在图案化光刻胶的基板上，通过真空镀膜机镀上ITO薄膜；最后对包含有图案化光刻胶以及ITO薄膜的基板，进行脱膜处理，将剩余的光刻胶以及附着在其上的ITO薄膜去除，得到所需的含有ITO薄膜图案的基板。
然而，这些传统的ITO图案化方法会出现以下问题：
湿法刻蚀过程中，由于使用强酸或者强氧化剂，刻蚀时间过长会导致光刻胶容易侧向侵蚀或者脱落，导致ITO薄膜图案线条不规整，甚至出现断路，时间过短，会出现ITO刻蚀不完全，出现短路现象。另外一方面，采用不同条件生长的ITO薄膜，所使用的刻蚀试剂也需要调整，进一步增加了控制刻蚀工艺的难度。
干法刻蚀ITO由于需要用到易爆炸性气体，比如CH4，增加危险性；另外，专用设备也比较昂贵，还容易造成腔体污染，工艺过程中会污染基板，导致增加基板缺陷。
Lift-off方法，由于需要长时间超声去胶，会容易导致基板上一些较细的金属线或者ITO线断裂，同时由于溅射产生的散射效应会在ITO图案边缘产生毛刺而出现短路现象，因此，Lift-off方法很难获得较细线宽的工艺。
发明内容
本发明为了克服现有技术存在的缺点与不足，提供一种ITO图案化方法，本发明可以解决传统湿法过程中工艺难控制，避免干法刻蚀中使用易燃易爆气体以及容易造成腔室污染，以及避免lift-off方法产生的断路以及短路现象。
本发明采用如下技术方案：
一种ITO图案化方法，包括以下步骤：
（1）在基板上依次沉积一层ITO薄膜、一层SiO2薄膜；
（2）在（1）中的SiO2薄膜上涂布感光光刻胶；
（3）通过光罩、曝光、显影后将基板欲形成ITO图案的感光光刻胶去除露出SiO2，剩下部分SiO2 仍被感光光刻胶覆盖；
（4）通过干法刻蚀刻蚀（3）中露出的SiO2，露出下层的ITO薄膜；
（5）去除（3）中覆盖剩下部分SiO2 的感光光刻胶；
（6）通过湿法刻蚀处理（4）中露出的ITO薄膜；
（7）通过干法刻蚀处理（5）中剩余的SiO2，得到所需ITO图案的基板。
所述步骤（1）中的基板为玻璃基板、柔性基板或硅材料基板。
所述步骤（1）中ITO薄膜的沉积方式采用真空磁控溅射方式。
所述步骤（1）中SiO2薄膜沉积方式采用等离子增强气相沉积方式或真空磁控溅射方式。
所述步骤（5）中采用干法去除方式或湿法去除感光光刻胶。
所述的光刻胶干法去除方式可以采用诱导耦合等离子方式或反应离子刻蚀方式。
所述的光刻胶湿法去除感光光刻胶采用乙醇胺与二甲基亚砜的混合液或氢氧化钾溶液。
所述步骤（6）中湿法刻蚀所使用的腐蚀剂为王水、盐酸或氯化铁与水的混合液。
所述步骤（4）、（7）中，干法刻蚀采用的气体为含碳、氟元素的气体，优选CHF3，C3F8。
所述步骤（5）、（6）能互换。
本发明通过先在ITO上沉积一层SiO2，再旋涂一层光刻胶，通过曝光、显影将不需要ITO图案的地方的SiO2裸露出来，通过干法刻蚀去除覆盖在ITO上的SiO2，之后除去光刻胶，再通过湿法刻蚀没有SiO2覆盖的ITO，最后通过干法刻蚀掉覆盖在ITO上的SiO2。这种采用SiO2作为ITO刻蚀的掩模，增加掩模层与ITO的附着性，以及耐蚀性，通过干法与湿法联合工艺，得到所需ITO图案的基板。
本发明具体如下有益效果：
（1）本发明在刻蚀ITO过程中，使用SiO2作为掩模，无机SiO2附着性以及耐蚀性优于有机光刻胶，避免了在湿法刻蚀过程中，由于长时间在药液中浸泡导致的光刻胶掩模脱落，侵蚀，而导致ITO薄膜图案线条不规整，甚至出现断路、短路现象；
（2）本发明所使用刻蚀剂为王水，能腐蚀非晶态与结晶态的ITO，避免了由于ITO成膜条件的改变，所使用的刻蚀试剂也需要相应调整，而增加的控制刻蚀工艺的难度；
（3）本发明避免了一般干法刻蚀ITO中，需要使用到的易爆炸性气体，比如CH4，以及避免了使用昂贵的专有刻蚀ITO设备，还避免了直接使用干法刻蚀ITO过程中产生的不易挥发的生成物而导致基片与腔体的污染；
（4）本发明避免了再Lift-off方法中由于需要长时间超声去胶，而引起的断路，以及由于溅射产生的散射效应而引起的短路现象。
附图说明
图1A-1I为本发明的一种ITO图案化方法的基本步骤示意图；
图2为本发明的流程示意图。
图中示出：
11--基板，12--ITO薄膜，13--感光光刻胶，14--光罩，15--SiO2薄膜。
具体实施方式
如附图1A-1I所示的本发明的基本步骤示意图、附图2所示的本发明的流程示意图所示：
一种ITO图案化方法，包括如下步骤：
在步骤21中，如图1A，提供一洁净基板11，该基板11为0.7 mm厚TFT专用玻璃基板；
在步骤22中，见图1B，在所述基板11上采用磁控溅射方法沉积厚度为150 nm的ITO薄膜12，磁控溅射条件为，RF功率= 1000 W, Ar/O2=65/0.5 sccm；
在步骤23中，见图1C，在所述ITO薄膜12上再沉积一层300nm的SiO2薄膜15，沉积方式采用增强等离子气相沉积（PECVD），沉积温度为250 ℃，沉积气体SiH4/N2O=4/300 sccm，工艺压力100 Pa，沉积功率 150 W；
在步骤24中，见图1D，在该SiO2薄膜15上均匀涂布感光光刻胶13，光刻胶13采用瑞红304，光刻胶厚度为1.4 um；
在步骤25中，见图1E，通过光罩14，曝光、显影将该基板11上欲形成ITO图案的感光光刻胶13去除，露出SiO2薄膜15；
在步骤26中，见图1F，通过干法刻蚀刻蚀露出的SiO2薄膜15，干法刻蚀发生方式为诱导耦合等离子方式（ICP），刻蚀时间180 s，上电极功率400 W，下电极功率400 W，基板He冷却压力为200 Pa，He冷却温度控制为0℃，刻蚀工艺气体Ar流量100sccm，C3F8流量10 sccm，刻蚀工艺压力位为0.6 Pa；
在步骤27中，见图1G，通过干法去胶方式去除其余光刻胶13，干法刻蚀发生方式为诱导耦合等离子方式（ICP），去胶时间300 s，上电极功率400 W，下电极功率400 W，基板He冷却压力为200 Pa，He冷却温度控制为0 ℃，刻蚀工艺气体O2流量48 sccm，刻蚀工艺压力位为0.6 Pa；
在步骤28中，见图1H，通过湿法处理腐蚀没有被SiO2薄膜15保护的ITO薄膜12，刻蚀采用试剂为工业用王水；
在步骤29中，见图1I，通过干法刻蚀刻蚀所需ITO薄膜12图案上的SiO2薄膜15，刻蚀条件同26步骤，得到所需ITO图案的基板。
综上所述，本发明提出一种ITO图案化方法，其特点是SiO2薄膜作为ITO图案化掩模，有效的避免了在湿法刻蚀过程使用光刻胶掩模时由于光刻胶的附着性以及耐侵蚀性差，导致光刻胶脱落与侧向被腐蚀原因造成的器件短路与断路现象，以及避免了直接干法刻蚀ITO需使用易燃易爆气体和导致的腔室与基片的污染，还避免了lift-off方法由于需要长时间超声去胶，而引起的断路，和由于溅射产生的散射效应而引起的短路现象，进而提高器件的良品率与稳定性。
Claims (8)
1.一种ITO图案化方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）在基板上依次沉积一层ITO薄膜、一层SiO2薄膜；
（2）在（1）中的SiO2薄膜上涂布感光光刻胶；
（3）通过光罩、曝光、显影后将基板欲形成ITO图案的感光光刻胶去除露出SiO2，剩下部分SiO2 仍被感光光刻胶覆盖；
（4）通过干法刻蚀刻蚀（3）中露出的SiO2后露出ITO薄膜；
（5）去除（3）中覆盖剩下部分SiO2 的感光光刻胶；
（6）通过湿法刻蚀处理（4）中露出的ITO薄膜；
（7）通过干法刻蚀处理（5）中剩余的SiO2，得到所需ITO图案的基板。
2.根据权利要求1所述的一种ITO图案化方法，其特征在于所述步骤（1）中的基板为玻璃基板、柔性基板或硅材料基板。
3.根据权利要求1所述的一种ITO图案化方法，其特征在于所述步骤（1）中ITO薄膜的沉积方式采用真空磁控溅射方式。
4.根据权利要求1所述的一种ITO图案化方法，其特征在于所述步骤（1）中SiO2薄膜沉积方式采用等离子增强气相沉积方式或真空磁控溅射方式。
5.根据权利要求1所述的一种ITO图案化方法，其特征在于所述步骤（5）中采用干法去除方式或湿法去除感光光刻胶；
所述的光刻胶干法去除方式可以采用诱导耦合等离子方式或反应离子刻蚀方式；
所述的光刻胶湿法去除方式采用乙醇胺与二甲基亚砜的混合液或氢氧化钾溶液。
6.根据权利要求1所述的一种ITO图案化方法，其特征在于所述步骤（6）中湿法刻蚀所使用的腐蚀剂为王水、盐酸或氯化铁与水的混合液。
7.根据权利要求1所述的一种ITO图案化方法，其特征在于所述步骤（4）、（7）中，干法刻蚀采用的气体为含碳、氟元素的气体。
8.根据权利要求1所述的一种ITO图案化方法，其特征在于所述步骤（5）、（6）互换。
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