專利名稱：一種基底上ito薄膜圖案化方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種平面基底上導電圖案化方法，特別涉及一種基底上ITO薄膜圖案化方法。
背景技術(shù)：
銦錫氧化物(Indium Tin Oxide, IT0)薄膜作為一種用半導體材料制備而成的透明導電薄膜，具有高電導率IO4 IO5 Q ^cnT1、高可見光透光率(大于90%)，與玻璃基底結(jié)合牢固、抗擦傷等眾多優(yōu)良的物理性能，以及良好的化學穩(wěn)定性和其他的一些半導體特性，容易制備成電極圖形，已經(jīng)被廣泛的應用于太陽電池、固態(tài)平板顯示器件、柔性顯示技術(shù)(包括IXD、OLED、FED、TOP)等許多方面。在這些應用中，需要將ITO薄膜制備成特定的圖形 來充當器件的透明電極。目前，ITO圖案化主要有以下幾種方法濕法刻蝕、干法刻蝕和lift-off方法。在美國專利說明書US570287IA公開了一種濕法刻蝕圖案化ITO結(jié)構(gòu)(如ITO導線)的形成方法，如圖IA至圖ID所示包括以下步驟(I)以濺鍍的方式在基底10上形成ITO薄膜層11上。(2)形成感光層12 (感光性干膜和光刻膠)在ITO薄膜層11上。在此，感光層12至少覆蓋住要進行圖案化程序的部分ITO薄膜層11。(3)以曝光、微影、顯影等步驟來使用光罩13圖案化感光層12以形成圖案化感光層12。(4)以蝕刻的方法先將圖案化感光層12的圖案轉(zhuǎn)移至ITO薄膜層11以形成所需要的圖案化ITO結(jié)構(gòu)，再移除圖案化感光層12。其中感光層12采用旋涂成膜(spin-coating)形成。感光層12在曝光前先要進行5分鐘100° C的烘烤；然后使用光罩13對感光層12采用UV(Ultra-Violet Ray，紫外線)燈照射基底10 15秒，進行曝光；感光層12在曝光后還要進行10分鐘120° C的烘烤。上述ITO圖案化方法應用到柔性基底上ITO薄膜的圖案化時，會出現(xiàn)以下問題在制作感光層12時，需在曝光前進行5分鐘100° C的烘烤，以及曝光后需要10分鐘120° C的烘烤，因此需要將基底放在加熱臺上進行熱處理，而對于以PET或者PEN等柔性塑料基材作為ITO薄膜的基底，進行烘烤時，柔性基底很容易發(fā)生卷曲，進而導致感光層12受熱不均勻，使得感光層12不夠堅實，容易被刻蝕液所腐蝕，導致ITO薄膜被刻花以及出現(xiàn)斷路和短路的現(xiàn)象；另外卷曲的柔性基底對于之后的器件制造也會帶來諸多不便。在濕法刻蝕過程中，需要使用強酸或者強氧化劑進行刻蝕，如果刻蝕時間過長會導致光刻膠等感光材料形成的感光層容易傾向刻蝕或者脫落，導致ITO薄膜圖案線條不規(guī)整，出現(xiàn)斷路的情況；如果刻蝕時間過短，則容易出現(xiàn)ITO刻蝕不完全，出現(xiàn)短路情況。同時，由于采用不同條件生長的ITO薄膜，所使用的刻蝕試劑也需要調(diào)整，進一步增加了控制刻蝕工藝的難度。另外通常采用的感光材料為感光光刻膠，如瑞紅304，用于顯影的顯影液和去除光刻膠的去膠液分別為乙醇胺與二甲基亞砜的混合溶液和氫氧化鉀溶液，這些有機物和強堿溶液對環(huán)境的污染比較嚴重。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點與不足，提供一種基底上ITO薄膜圖案化方法，該方法適合在柔性基底上產(chǎn)生ITO薄膜的圖案，且該方法的步驟簡單、成本低，而且能夠降低對環(huán)境的污染。本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)一種基底上ITO薄膜圖案化方法，包括以下步驟(I)在基底上沉積好一層ITO薄膜；(2)將貼膜緊密地貼合于步驟(I)的ITO薄膜之上，并且去除貼膜與ITO薄膜之間的氣泡，其中貼膜為被圖案化的；·(3)通過刻蝕方法去除步驟(2)中露出的ITO薄膜部分；(4)撕去貼膜，得到圖案化ITO薄膜。優(yōu)選的，所述步驟(I)中的基底為柔性基底、玻璃基底或者硅材料基底。優(yōu)選的，所述步驟(2)中貼膜的材料為塑料基材，所述塑料基材為PET(polyethylene terephthalate,聚對苯二甲酸乙二酯)、PEN (Polyethylene naphthalate,聚萘二甲酸乙二醇酯)、PE (polyethylene,聚乙烯)或PES (Polyethersulfones,聚醚砜樹脂)。優(yōu)選的，所述步驟(2)中貼膜的圖案是在貼附于ITO薄膜之前預先設置好的。優(yōu)選的，所述步驟(2)中貼膜的圖案在貼附于ITO薄膜之后借助掩模板刻畫的。優(yōu)選的，所述貼膜與ITO薄膜貼合的一面有粘性物質(zhì)，貼膜通過粘性物質(zhì)的粘附力以及貼膜與ITO薄膜之間的靜電力緊密的貼附于ITO薄膜表面，其中所述粘性物質(zhì)為壓敏膠。優(yōu)選的，所述步驟(3)通過濕法刻蝕去除步驟(2)中露出的ITO薄膜部分。更進一步的，所述濕法刻蝕所使用的腐蝕劑為王水、鹽酸、草酸或者氯化鐵與水的混合液。優(yōu)選的，所述步驟(3)通過干法刻蝕去除步驟(2)中露出的ITO薄膜部分。優(yōu)選的，所述步驟(I)中ITO薄膜的沉積方式為濺鍍、化學氣相沉積(chemicalvapor deposition, CVD)或噴霧高溫分解方式。本發(fā)明相對于現(xiàn)有技術(shù)具有如下的優(yōu)點及效果(I)本發(fā)明的方法采用圖案化的貼膜對ITO薄膜進行圖案化的，沒有采用光刻膠等感光材料作為感光層，因此省略了對光刻膠等感光材料進行高溫熱處理的過程，也就無需再對基底進行熱處理，有效避免了柔性基底在熱處理時出現(xiàn)卷曲的現(xiàn)象，從而防止由于柔性基底卷曲導致ITO薄膜被刻花以及出現(xiàn)斷路和短路的情況，故本發(fā)明的方法適合在柔性基底上產(chǎn)生ITO薄膜的圖案。(2)本發(fā)明的方法完全拋棄了傳統(tǒng)ITO薄膜圖案形成時所采用光刻膠等感光材料，因此無需在暗室操作，并且不需要曝光機、光罩等設備，ITO薄膜上圖案的定義由貼膜決定，可以有效地簡化圖案轉(zhuǎn)移的整個過程，使得ITO薄膜的圖案的形成過程非常簡單，降低了制造成本。而且本發(fā)明方法中避免了使用具有侵蝕危害且嚴重污染環(huán)境的光刻膠、顯影液以及去膠液，降低了本發(fā)明方法在ITO薄膜圖案化過程造成的環(huán)境污染。(3)本發(fā)明的方法在刻蝕ITO薄膜圖案的過程中使用圖案化的PET、PEN、PES或PE等塑料基材的貼膜，以壓敏膠為貼膜與ITO薄膜的附著劑，PET、PEN、PES, PE等塑料基材制作成的貼膜以及壓敏膠的耐強酸和耐腐蝕性均優(yōu)于有機光刻膠等感光材料，避免了在濕法刻蝕過程中由于長時間在腐蝕劑中浸泡導致掩膜脫落、侵蝕的情況，從而導致ITO薄膜圖案線條不規(guī)整，甚至出現(xiàn)短路和斷路現(xiàn)象。同時避免因為ITO薄膜成膜條件的改變，所使用的刻蝕劑和刻蝕條件也需要相應調(diào)整，從而增加控制刻蝕工藝的難度。


圖IA至ID為現(xiàn)有技術(shù)中采用光刻膠對形成ITO薄膜圖案化方法的步驟示意圖。 圖2A至2C為本發(fā)明ITO薄膜圖案化方法的步驟示意圖。圖3為本發(fā)明ITO薄膜圖案化方法的流程圖。
具體實施例方式下面結(jié)合實施例及附圖對本發(fā)明作進一步詳細的描述，但本發(fā)明的實施方式不限于此。實施例如圖2A至2C以及圖3所示，一種基底上ITO薄膜圖案化方法，包括以下步驟(I)如圖2A，提供一潔凈的柔性基材基底20，并在該基底20上以濺鍍的方式沉積好一層ITO薄膜21。(2)如圖2B，將已經(jīng)圖案化的具有耐強酸腐蝕特性的PET塑料基材貼膜22緊密地貼合于步驟(I)的ITO薄膜21之上，并且去除貼膜與ITO薄膜21之間的氣泡，其中貼膜22與ITO薄膜21貼合的一面有壓敏膠，貼膜22通過壓敏膠的粘附力以及貼膜22與ITO薄膜21之間的靜電力緊密的貼附于ITO薄膜21表面，其中也可以用PEN、PES或PE塑料基材的貼膜代替PET塑料基材的貼膜；IT0薄膜上的圖案通過貼膜上的圖案來定義。(3)通過濕法刻蝕去除步驟(2)中露出的即沒有被貼膜22保護到的ITO薄膜21部分；濕法刻蝕時所采用的腐蝕劑為草酸與水的混合液，草酸與水的質(zhì)量比為3. 4wt%，刻蝕溫度為45° C，刻蝕時間為5分鐘。也可以用王水、鹽酸或者氯化鐵與水的混合液代替草酸與水的混合液作為濕法刻蝕中的腐蝕劑。(4)如圖2C，在去除沒有被貼膜22保護到ITO薄膜21部分后撕去貼膜22，得到圖案化ITO薄膜21。步驟(I)中基底20也可通過化學氣相沉積(chemical vapor deposition, CVD)>噴霧高溫分解等沉積方式沉積上ITO薄膜21。其中玻璃或者硅材料的等硬質(zhì)基底同樣適合作為上述步驟(I)中的基底20 ;步驟(2)中貼膜22的圖案也可以在貼附于ITO薄膜21之后借助掩模板刻畫的；步驟(3)中也可用干法刻蝕去除步驟(2)中露出的ITO薄膜21部分。本實施方式采用圖案化的貼膜22對ITO薄膜21進行圖案化，有效的避免了使用光刻膠或感光干膜等感光材料作為掩膜時由于它們附著性和耐侵蝕性差，導致光刻膠或感光干膜等感光材料脫落與側(cè)向被腐蝕造成器件短路與斷路的情況，以及避免了對光刻膠或感光干膜等形成的感光層進行硬膜的熱處理時，導致柔性基底20卷曲而造成光刻膠或感光干膜等感光材料熱處理不均勻，以及由于基底20卷曲導致ITO薄膜被刻花、出現(xiàn)斷路和短路的情況，還有給后續(xù)的器件加工帶來的諸多不便的現(xiàn)象。本實施方式的步驟(2)中的貼膜采用具有耐強酸腐蝕特性的PET、PEN、PES或PE的塑料基材，因此可以采用強酸長時間的腐蝕ITO薄膜，避免了由于ITO成膜條件的改變，所使用的刻蝕劑和刻蝕條件也需要做相應調(diào)整，從而增加控制刻蝕工藝的難度。上述實施例為本發(fā)明較佳的實施方式，但本發(fā)明的實施方式并不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。·
權(quán)利要求
1.一種基底上ITO薄膜圖案化方法，其特征在于，包括以下步驟 (1)在基底上沉積好一層ITO薄膜； (2)將貼膜緊密地貼合于步驟(I)的ITO薄膜之上，并且去除貼膜與ITO薄膜之間的氣泡，其中貼膜為被圖案化的； (3)通過刻蝕方法去除步驟(2)中露出的ITO薄膜部分； (4)撕去貼膜，得到圖案化ITO薄膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基底上ITO薄膜圖案化方法，其特征在于，所述步驟(I)中的基底為柔性基底、玻璃基底或者硅材料基底。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基底上ITO薄膜圖案化方法，其特征在于，所述步驟(2)中貼膜的材料為塑料基材，所述塑料基材為PET、PEN、PES或PE。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基底上ITO薄膜圖案化方法，其特征在于，所述步驟(2)中貼膜的圖案是在貼附于ITO薄膜之前預先設置好的。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基底上ITO薄膜圖案化方法，其特征在于，所述步驟(2)中貼膜的圖案在貼附于ITO薄膜之后借助掩模板刻畫的。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、3、4或5所述的基底上ITO薄膜圖案化方法，其特征在于，所述貼膜與ITO薄膜貼合的一面有粘性物質(zhì)，貼膜通過粘性物質(zhì)的粘附力以及貼膜與ITO薄膜之間的靜電力緊密的貼附于ITO薄膜表面，其中所述粘性物質(zhì)為壓敏膠。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基底上ITO薄膜圖案化方法，其特征在于，所述步驟(3)通過濕法刻蝕去除步驟(2)中露出的ITO薄膜部分。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基底上ITO薄膜圖案化方法，其特征在于，所述濕法刻蝕所使用的腐蝕劑為王水、鹽酸、草酸或者氯化鐵與水的混合液。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基底上ITO薄膜圖案化方法，其特征在于，所述步驟(3)通過干法刻蝕去除步驟(2)中露出的ITO薄膜部分。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基底上ITO薄膜圖案化方法，其特征在于，所述步驟(I)中ITO薄膜的沉積方式為濺鍍、化學氣相沉積或噴霧高溫分解方式。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基底上ITO薄膜圖案化方法，包括以下步驟(1)在基底上沉積好一層ITO薄膜；(2)將貼膜緊密地貼合于步驟(1)的ITO薄膜之上，并且去除貼膜與ITO薄膜之間的氣泡，其中貼膜為被圖案化的；(3)通過濕法刻蝕去除步驟(2)中沒有被貼膜保護到ITO薄膜部分；(4)撕去貼膜，得到圖案化ITO薄膜。本發(fā)明ITO薄膜圖案化方法具有步驟簡單、成本低等優(yōu)點，并且適合在柔性基底上使用，能夠有效的防止由于柔性基底卷曲而導致ITO薄膜被刻花以及出現(xiàn)斷路和短路的現(xiàn)象。
文檔編號H01L31/18GK102969393SQ20121040175
公開日2013年3月13日 申請日期2012年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月19日
發(fā)明者蘇仕健, 江志雄, 周軍紅, 彭俊彪, 曹鏞 申請人:華南理工大學