專利名稱：增進平坦化氧化銦錫薄膜的方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明是關于一種有機發(fā)光二極管元件，特別是一種平坦化有機發(fā)光二極管元件的氧化銦錫薄膜電極的方法。
背景技術(shù)：
有機電激發(fā)光顯示器(Organic Electroluminescence Display，OLEDOrganic EL Display)又稱為有機發(fā)光二極管(Organic Light Emitting Diode；OLED)顯示器，由于擁有高亮度、熒幕反應速度快、輕薄短小、全彩、無視角差、不需液晶顯示器式背光板以及節(jié)省燈源和耗電量，因此可率先取代扭曲向列(Twist Nematic；TN)與超扭曲向列(Super Twist Nematic；STN)液晶顯示器的市場，并進一步取代小尺寸薄膜電晶體液晶顯示器，而成為新一代攜帶型資訊產(chǎn)品、移動電話、個人數(shù)位處理器以及攜帶型電腦普遍使用的顯示材料。
如圖1所示，為有機發(fā)光二極管元件的基本結(jié)構(gòu)，其制作方式是先于玻璃基板10上蒸鍍(evaporation)或濺鍍(sputtering)一層透明導電電極薄膜20，其材質(zhì)通常是氧化銦錫(Indium Tin Oxide，ITO)，用來做為陽極電極。一般ITO膜的制作方法為射頻式(RF source)濺鍍制程，其主要缺陷在于1、受制于絕緣性基板和ITO靶材間的電弧(arc)效應，往往會在ITO薄膜上產(chǎn)生數(shù)十埃()高度的針狀物(spike)。此種ITO薄膜的粗糙(roughness)表面，會對下一階段有機層30的涂布和沉積制程的優(yōu)良率產(chǎn)生相當大的影響。
2、此外，過于粗糙的表面也會影響到元件的壽命(life time)和可靠度(reliability)，尤其在ITO突出的尖端25處，會因局部電場過強(如圖1所示)，而使局部電流過大，導致溫度提高，長時間操作后，甚至會融化上方的有機層，造成陽極20和陰極40間的短路，形成元件壞死的現(xiàn)象。
如圖2所示，目前制程上大都以電漿(Plasma)蝕刻來降低粗糙度，但由于此種干式蝕刻(dry etch)的方式，是利用電漿56里所產(chǎn)生的離子，通過離子轟擊(Ion Bombardment)的方式對ITO薄膜20表面進行轟擊，來降低ITO的表面粗糙度，其主要缺陷在于由于其非等向性(anisotropy)蝕刻的特性，僅會對ITO做垂直方向的蝕刻，造成水平方向的蝕刻效果很差，而導致降低粗糙度的能力有限。
傳統(tǒng)上以電漿蝕刻的方式來進行平坦化(planarization)ITO的表面處理，圖2所示為一蝕刻反應室(chamber)的內(nèi)部情形。以電漿蝕刻的方式對ITO薄膜20表面進行平坦化的處理，ITO薄膜表面的粗糙尖端52經(jīng)過一段時間的離子轟擊，因垂直方向的蝕刻率遠大于水平方向的蝕刻率(事實上，水平方向的蝕刻率近于零)，因此除了整體ITO薄膜的厚度變薄外，其粗糙尖端54并沒有獲得相當程度的改善。甚至，在尚未得到降低粗糙度的效果時，原先ITO薄膜20的厚度h已被移除大半，僅剩下h’的厚度。如圖2所示，其中實線為蝕刻前，虛線為蝕刻后。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種增進平坦化氧化銦錫層的方法，達到有效降低ITO的粗糙度及增進平坦化氧化銦錫層的目的。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的一種增進平坦化有機發(fā)光二極管元件的氧化銦錫層的方法。首先，提供基板。接著，形成氧化銦錫薄膜于基板之上。緊接著，使用酸性溶液對氧化銦錫薄膜進行表面處理，以平坦化氧化銦錫薄膜的表層，其中此酸性溶液為對氧化銦錫薄膜具有低蝕刻速率的特性。隨后，以光阻涂層并通過微影、蝕刻制程，定義出氧化銦錫薄膜圖案，用以做為有機發(fā)光二極管元件的陽極電極。接著，形成有機發(fā)光層于氧化銦錫薄膜圖案的上表面。最后，形成金屬層于有機發(fā)光層的上表面，做為有機發(fā)光二極管元件的陰極電極。
下面結(jié)合較佳實施例和附圖進一步說明。
圖1為傳統(tǒng)有機發(fā)光二極管元件的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為傳統(tǒng)以電漿蝕刻進行平坦化氧化銦錫薄膜的示意圖；圖3為本發(fā)明于基板上形成氧化銦錫薄膜的步驟的透光基板截面圖；圖4為本發(fā)明以酸性溶液進行平坦化氧化銦錫薄膜的示意圖；圖5為形成光阻層的步驟的透光基板截面示意圖；圖6為本發(fā)明形成有機發(fā)光層和金屬層的步驟的透光基板截面圖。
具體實施例方式
本發(fā)明為一種增進平坦化氧化銦錫層的方法。其中對氧化銦錫薄膜進行表面處理時，是將基板浸泡于酸性溶液中，以達到降低氧化銦錫薄膜表面粗糙度的目的。其中此酸性溶液為對氧化銦錫薄膜具有低蝕刻速率的特性。而經(jīng)過平坦化處理的ITO薄膜將有利于提高下一階段有機發(fā)光層的涂布和沉積制程的的優(yōu)良率(yield)，并提升元件的壽命(life time)和可靠度(reliability)。為了使本發(fā)明的敘述更加詳盡與完備，參閱圖1-圖6所示。
參閱圖3所示，在本發(fā)明的較佳實施例中，首先于基板50形成氧化銦錫(ITO)薄膜62。此基板材質(zhì)是選用透明的玻璃或可撓曲性的透光塑膠基板。至于所述氧化銦錫薄膜是以濺鍍法(Sputtering)、電子束蒸鍍法(Electron BeamEvaporation)、熱蒸鍍法(Thermal Evaporation Deposition)、化學氣相沉積法(Chemical Vapor Deposition)、噴霧熱裂解法(Spray Pyrolysis)等法來形成于基板上。
接著，如圖4所示，使用酸性溶液76對ITO薄膜20進行表面處理，其中此酸性溶液是一濃度低于4％的草酸溶液，對IT0薄膜具有蝕刻速率低于8/s的特性，且蝕刻時間約為5-50秒。草酸溶液為對ITO有低蝕刻率的特性，通過對ITO的表面做沖洗或浸泡的步驟，利用類似濕式蝕刻(wet etching)對蝕刻物等向性(isotropy)蝕刻的原理，也就是對ITO薄膜表面的粗糙尖端72同時做垂直向(vertical)及橫向(latera)的蝕刻。需注意的是由于草酸溶液本身對氧化銦錫材質(zhì)具有侵蝕特性，整個平坦化制程的時間和濃度的配合就顯得非常重要。時間過短或是溶液濃度過低，平坦化的效果不大；反之，若是時間過長或溶液濃度過高，卻使得ITO薄膜變得過薄。棍據(jù)本發(fā)明的較佳實施例，以蝕刻速率約為5/s的草酸溶液進行約10-30秒的表面處理，即可得到低粗糙度(Rp-v值約為30)的ITO薄膜。其中此Rp-v值是取樣自ITO薄膜的一特定面積區(qū)域，并量度其水平面至尖端(peak)處的高度差值，以表示ITO薄膜的粗糙度。
一般來說，有機發(fā)光二極管元件中ITO薄膜在進行所述表面處理前的Rp-v值約為90厚度，并且在完成表面處理程序后Rp-v值約為30的厚度。經(jīng)過此一步驟的處理，原本ITO薄膜上的粗糙尖端72將可有效的去除，而在ITO薄膜上形成一平坦的表面。即使在ITO薄膜的厚度的考量下，而以較短的時間進行所述表面處理程序，但對ITO薄膜而言，仍可將原本尖銳的粗糙尖端72變成相當平坦的凸起74。如圖4所示，其中實線為蝕刻前，虛線為蝕刻后。如此，得以降低因制程因素所導致的表面粗糙度，并達到平坦化(Planarization)ITO薄膜的目的，以防止發(fā)光二極管元件產(chǎn)生短路損壞等問題。
隨后，參閱圖5所示，進行圖案化氧化銦錫ITO薄膜80的步驟。首先涂布光阻(Photo仃esistant)，并經(jīng)過微影、成像的步驟形成光阻區(qū)塊82來定義ITO薄膜80。接著，以此光阻區(qū)塊82為蝕刻罩幕對ITO薄膜80進行蝕刻處理，以形成ITO圖案84(Pattern)。所述的蝕刻步驟可選用王水、草酸等溶液為蝕刻溶液的濕式蝕刻制程，或以濺擊蝕刻(sputtering etch)、電漿蝕刻(plasma etch)、反應性離子蝕刻(Reactive Ion Etch，RIE)等干式蝕刻法。經(jīng)過圖案化的ITO薄膜得以做為有機發(fā)光二極管(OLED)元件的陽極電極。
緊接著，參閱圖6所示，移除光阻區(qū)塊82。然后，形成有機發(fā)光層86于氧化銦錫層84的上表面，形成的方法是通過遮蔭罩(shadow mask)將有機發(fā)光材料蒸鍍于ITO層84之上。其中所述的蒸鍍是選自真空蒸鍍法、電子束加熱的真空蒸鍍法、離子化蒸鍍法、有機分子線蒸鍍法、電漿聚合法、真空蒸鍍聚合法、浸泡被覆法、旋轉(zhuǎn)被覆法、Langmuir-Blodgett(LB)薄膜法、Sol-Gel法或電解聚合法等方法。所述有機發(fā)光層材料可以使用Alq、DPT、DCM-2、TMS-Sipc、TPAN、DPAN、TTBND/BTX-1等熒光色素或絡合物材料。最后，形成金屬層88于該有機發(fā)光層86的上表面，參閱圖6所示。構(gòu)成金屬層的材料可選擇鎂(Mg)、鋰(Li)、鋁(Al)的金屬或合金。其中，所述金屬層的形成是先以濺鍍或真空蒸鍍的方式將金屬材料全面生成于基板50上表面，再通過微影、蝕刻等程序?qū)⒔饘賵D案88定義在有機發(fā)光層86上，用以做為有機發(fā)光二極管的陰極電極。
利用本發(fā)明的方法來平坦化氧化銦錫薄膜具有如下的優(yōu)點以酸性溶液對ITO薄膜進行表面處理，相較于傳統(tǒng)上以電漿蝕刻的方式，由于是類似濕式蝕刻的方式，具有等向性的優(yōu)點，對于ITO薄膜的粗糙尖端有較佳的平坦化結(jié)果，且通過由控制蝕刻速率，使得到平坦的ITO薄膜表面的同時，仍能顧及ITO薄膜的厚度，不致因平坦化，而損失ITO薄膜的厚度。
本發(fā)明雖以較佳實施例闡明如上，然其并非用以限定本發(fā)明的保護范圍，凡在不脫離本發(fā)明的精神內(nèi)所作的修改，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種增進平坦化氧化銦錫薄膜的方法，其特征是它至少包含下列步驟(1)提供一基板；(2)形成一氧化銦錫薄膜于該基板的上表面；(3)使用一酸性溶液對該氧化銦錫薄膜進行表面處理，以平坦化該氧化銦錫薄膜的表面；該酸性溶液為對該氧化銦錫薄膜具有蝕刻速率低的特性。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的增進平坦化氧化銦錫薄膜的方法，其特征是所述的酸性溶液為草酸。
3.一種增進平坦化氧化銦錫薄膜的方法，其特征是該氧化銦錫薄膜是制作于一基板上表面，該方法至少包含下列步驟將基板浸泡于一酸性溶液中，以便對該氧化銦錫薄膜進行表面處理，而平坦化該氧化銦錫薄膜的表面；其中該酸性溶液是濃度低于4％的草酸溶液，對該氧化銦錫具有低蝕刻率的特性。
4.一種制作具有增進平坦化氧化銦錫薄膜的有機發(fā)光二極管元件的方法，其特征是該方法至少包含下列步驟(1)供一基板；(2)形成一氧化銦錫薄膜于該基板之上，做為陽極電極；(3)使用一酸性溶液對該氧化銦錫薄膜進行表面處理，以平坦化該氧化銦錫薄膜的表層；(4)形成一有機發(fā)光層于該氧化銦錫薄膜的上表面；(5)形成一金屬層于該有機發(fā)光層的上表面，做為陰極電極；其中該酸性溶液為對該氧化銦錫薄膜具有蝕刻速率低于8/s的特性，且蝕刻時間約為5-50秒。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征是所述的酸性溶液為草酸。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征是所述的氧化銦錫薄膜進行表面處理程序前的Rp-v值為90。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征是所述的氧化銦錫薄膜完成表面處理后的Rp-v值為30。
全文摘要
一種增進平坦化氧化銦錫薄膜的方法，提供一基板，在基板上并制作了一氧化銦錫薄膜；接著，使用酸性溶液對氧化銦錫薄膜進行表面處理，由于酸性溶液為對氧化銦錫薄膜具有蝕刻速率低的特性，因此能平垣化氧化銦錫薄膜的表面。有效降低ITO的粗糙度及增進平坦化氧化銦錫層的功效。
文檔編號H01L33/00GK1499652SQ0214891
公開日2004年5月26日 申請日期2002年11月8日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月8日
發(fā)明者蕭調(diào)宏 申請人:友達光電股份有限公司