一種使用金屬保護(hù)層的圖形化導(dǎo)電高分子薄膜的方法
【專利摘要】一種使用金屬保護(hù)層的圖形化導(dǎo)電高分子薄膜的方法，包括導(dǎo)電高分子材料的基板表面涂敷，形成導(dǎo)電高分子薄膜，金屬保護(hù)層沉積在導(dǎo)電高分子薄膜表面形成金屬薄膜，光刻膠涂敷在金屬薄膜表面形成光刻膠薄膜；對(duì)光刻膠薄膜進(jìn)行烘烤、曝光和顯影處理，得到圖形化光刻膠薄膜；對(duì)未被圖形化光刻膠薄膜保護(hù)的金屬薄膜進(jìn)行刻蝕處理，得到圖形化金屬薄膜；對(duì)未被圖形化金屬薄膜保護(hù)的導(dǎo)電高分子薄膜進(jìn)行刻蝕處理；對(duì)圖形化光刻膠薄膜進(jìn)行去膠處理；去除圖形化金屬薄膜，得到圖形化導(dǎo)電高分子薄膜。本發(fā)明利用金屬保護(hù)層，實(shí)現(xiàn)了與傳統(tǒng)曝光工藝兼容的圖形化方法，完成了導(dǎo)電高分子材料的精細(xì)圖形化工作，有利于擴(kuò)展導(dǎo)電高分子材料的應(yīng)用領(lǐng)域。
【專利說明】一種使用金屬保護(hù)層的圖形化導(dǎo)電高分子薄膜的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體材料領(lǐng)域的圖形化的導(dǎo)電高分子材料的圖形化方法，尤其涉及一種使用金屬保護(hù)層的圖形化導(dǎo)電高分子薄膜的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]自上世紀(jì)七十年代，高性能的導(dǎo)電高分子材料被發(fā)現(xiàn)以來，受到了越來越多的關(guān)注。隨著對(duì)導(dǎo)電高分子材料的深入研究，其特性得到了不斷的改進(jìn)，也被應(yīng)用到越來越多的領(lǐng)域。且由于導(dǎo)電高分子材料可以進(jìn)行靈活的進(jìn)行化學(xué)合成，合成之后的導(dǎo)電高分子材料具有獨(dú)特的性質(zhì)，因此也產(chǎn)生了很多獨(dú)特的應(yīng)用。在眾多的導(dǎo)電高分子材料中，聚噻吩類高分子材料聚(3，4-二氧乙基噻吩)-聚苯乙烯磺酸(PED0T:PSS)，因其為水性溶劑，易于加工成膜，且導(dǎo)電率可以達(dá)到lOOOS/cm的級(jí)別，被廣泛應(yīng)用到眾多的領(lǐng)域。例如使用在有機(jī)電致發(fā)光器件領(lǐng)域，用來增強(qiáng)電荷的注入特性；應(yīng)用在有機(jī)薄膜晶體管領(lǐng)域，降低電極的接觸電阻；替代傳統(tǒng)的透明氧化銦錫材料，作為透明電極材料應(yīng)用于太陽能電池等。
[0003]但是，為了將導(dǎo)電高分子材料使用在電子器件中，其薄膜的圖形化是一項(xiàng)必不可少的工藝過程。中國(guó)發(fā)明專利CN201110106193.5公開了一種使用油墨保護(hù)部分區(qū)域，再涂敷導(dǎo)電高分子材料，從而實(shí)現(xiàn)圖形化。中國(guó)發(fā)明專利CN201310152405.2和CN201080038144.6公開了使用硅膠模具和壓印技術(shù)實(shí)現(xiàn)導(dǎo)電高分子的圖形化的方法。此夕卜，圖形化的導(dǎo)電高分子的方法還包括絲網(wǎng)印刷、噴墨打印等等，但是這些方法得到的圖形的精度有限。在中國(guó)發(fā)明專利CN201180005211.9中，提出了通過改良傳統(tǒng)的顯影液，使用傳統(tǒng)的圖形化手段對(duì)導(dǎo)電高分子進(jìn)行圖形化。這種圖形化方法雖然降低了傳統(tǒng)工藝對(duì)導(dǎo)電高分子特性的影響，但是導(dǎo)電高分子的性能仍舊有不小程度的惡化。
[0004]因此，本領(lǐng)域的技術(shù)人員致力于開發(fā)一種使用金屬保護(hù)層的圖形化導(dǎo)電高分子薄膜的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]有鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種使用金屬保護(hù)層的圖形化導(dǎo)電高分子薄膜的方法。該方法利用傳統(tǒng)的光刻膠和傳統(tǒng)的曝光圖形化工藝，利用金屬保護(hù)層實(shí)現(xiàn)對(duì)導(dǎo)電高分子材料的精細(xì)圖形化工藝。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種使用金屬保護(hù)層的圖形化導(dǎo)電高分子薄膜的方法，其特征在于，所述方法包括:
[0007]步驟一，使用導(dǎo)電高分子材料在基板表面制備導(dǎo)電高分子薄膜；將所述金屬保護(hù)層沉積在所述導(dǎo)電高分子薄膜上，形成所述金屬薄膜；將光刻膠材料旋涂于所述金屬薄膜上，得到光刻膠薄膜；
[0008]步驟二，對(duì)所述光刻膠薄膜進(jìn)行處理，形成圖形化光刻膠薄膜；
[0009]步驟三，使用酸性金屬刻蝕液刻蝕未被所述圖形化光刻膠薄膜保護(hù)的所述金屬薄膜，得到圖形化金屬薄膜；[0010]步驟四，對(duì)未被圖形化金屬薄膜保護(hù)的所述導(dǎo)電高分子薄膜進(jìn)行刻蝕處理；
[0011]步驟五，去膠處理:使用去膠液去除所述圖形化光刻膠薄膜；
[0012]步驟六，使用所述酸性金屬刻蝕液刻蝕掉所述圖形化金屬薄膜，得到圖形化導(dǎo)電高分子薄膜。
[0013]進(jìn)一步地，所述導(dǎo)電高分子材料包括一類分子長(zhǎng)鏈上有交替存在的雙鍵的高分子材料。這種導(dǎo)電高分子材料可以通過適當(dāng)手段以增強(qiáng)導(dǎo)電高分子材料的導(dǎo)電特性。例如，導(dǎo)電高分子材料pedot:pss可以通過高沸點(diǎn)溶液摻雜或浸泡等增強(qiáng)導(dǎo)電性，這類高沸點(diǎn)的溶液可以是二甲基亞砜(DMS0)、乙二醇(EG)等。此外，還可以通過對(duì)PED0T:PSS薄膜進(jìn)行烘烤來增強(qiáng)其導(dǎo)電特性。
[0014]進(jìn)一步地，所述步驟一中，所述基板是薄金屬板、玻璃或塑料；且所述導(dǎo)電高分子薄膜是通過氣相沉積法或溶液旋涂法制備的。
[0015]進(jìn)一步地,所述金屬薄膜的厚度為50nm_l μ m。金屬薄膜用于保護(hù)導(dǎo)電高分子薄膜，避免導(dǎo)電高分子薄膜與傳統(tǒng)光刻工藝中各種材料的直接接觸，從而避免了因光刻工藝中材料引起的導(dǎo)電高分子性能的退化。
[0016]進(jìn)一步地，在所述步驟三和所述步驟六中，所述酸性金屬刻蝕液是與所述金屬保護(hù)層的金屬相對(duì)應(yīng)的酸性液體。與金屬保護(hù)層對(duì)應(yīng)的酸性金屬刻蝕液既能刻蝕掉金屬薄膜，又不會(huì)對(duì)耐酸性的導(dǎo)電高分子材料特性產(chǎn)生惡性影響。
[0017]在本發(fā)明的一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述金屬保護(hù)層的金屬選用金屬銀。
[0018]進(jìn)一步地，所述酸性金屬刻蝕液是99.5%的醋酸、85%的磷酸、65%的硝酸和去離子水等組成的混合酸性溶液，其體積比為16:16:1:2。
[0019]在本發(fā)明的另一個(gè)較佳實(shí)施例中，所述金屬保護(hù)層的金屬選用金屬鋁。
[0020]進(jìn)一步地，所述步驟二中，對(duì)所述光刻膠薄膜的處理包括:預(yù)烘烤、曝光、后烘烤和顯影。
[0021]進(jìn)一步地，在所述步驟四中，對(duì)所述導(dǎo)電高分子薄膜的刻蝕處理包括濕法刻蝕或干法刻蝕。其中，濕法刻蝕是采用能極大程度使導(dǎo)電高分子材料性能退化的堿性溶液，或能溶解或分解導(dǎo)電高分子材料的溶劑，去除未被保護(hù)的導(dǎo)電高分子薄膜；干法刻蝕是使用等離子體刻蝕方法。
[0022]本發(fā)明的使用金屬保護(hù)層圖形化導(dǎo)電高分子薄膜的方法，利用傳統(tǒng)的光刻膠材料和傳統(tǒng)的曝光圖形化工藝，在導(dǎo)電高分子薄膜的表面增加由金屬保護(hù)層構(gòu)成的金屬薄膜，避免了導(dǎo)電高分子材料和傳統(tǒng)光刻工藝中各種材料的接觸，消除了因?yàn)楣饪坦に囍械牟牧纤鸬膶?dǎo)電高分子性能的退化。本發(fā)明的使用金屬保護(hù)層圖形化導(dǎo)電高分子薄膜的方法，利用金屬保護(hù)層，實(shí)現(xiàn)了與傳統(tǒng)曝光工藝兼容的圖形化方法，完成了導(dǎo)電高分子材料的精細(xì)圖形化工作，有利于擴(kuò)展導(dǎo)電高分子材料的應(yīng)用領(lǐng)域。
[0023]以下將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的構(gòu)思、具體結(jié)構(gòu)及產(chǎn)生的技術(shù)效果作進(jìn)一步說明，以充分地了解本發(fā)明的目的、特征和效果。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1是本發(fā)明的使用金屬保護(hù)層的圖形化導(dǎo)電高分子薄膜的方法中導(dǎo)電高分子材料PED0T:PSS的分子結(jié)構(gòu)圖；[0025]圖2是本發(fā)明的一種使用金屬保護(hù)層的圖形化導(dǎo)電高分子薄膜的方法的工藝流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0026]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說明，本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。
[0027]在本實(shí)施例中，以常用的導(dǎo)電高分子材料PED0T:PSS為例，來詳細(xì)說明本發(fā)明的使用金屬保護(hù)層的圖形化導(dǎo)電高分子薄膜的方法，其中，金屬保護(hù)層的金屬選用金屬銀。
[0028]導(dǎo)電高分子材料PEDOT: PSS是水溶性材料，其分子結(jié)構(gòu)式具體如圖1所示。為了提高導(dǎo)電高分子材料PEDOT: PSS的導(dǎo)電性，在PEDOT: PSS中添加少量的二甲基亞砜(DMSO)、乙二醇(EG)等高沸點(diǎn)的溶劑可以提高PEDOT:PSS的導(dǎo)電率。對(duì)于導(dǎo)電高分子材料PEDOT:PSS,使用旋轉(zhuǎn)涂敷法制備導(dǎo)電高分子薄膜。且在制備成導(dǎo)電高分子薄膜后，使用相應(yīng)溶劑浸泡或加熱處理其薄膜，進(jìn)一步提升該導(dǎo)電高分子薄膜的導(dǎo)電性。
[0029]本發(fā)明的使用金屬保護(hù)層的圖形化導(dǎo)電高分子薄膜的方法，具體如圖2所示:
[0030]步驟一，制備導(dǎo)電高分子薄膜、金屬薄膜和光刻膠薄膜:
[0031]首先，清潔基板I，通過溶液旋涂，將導(dǎo)電高分子材料PED0T:PSS涂敷于基板I上，得到導(dǎo)電高分子薄膜2，并對(duì)導(dǎo)電高分子薄膜2進(jìn)行溶液浸泡或烘烤處理，以提高導(dǎo)電性能；其中，基板I可以為金屬薄板、玻璃、塑料等；
[0032]然后，將金屬保護(hù)層沉積于導(dǎo)電高分子薄膜2表面，形成金屬薄膜3 ；
[0033]最后，將光刻膠材料旋涂于金屬薄膜3上，形成光刻膠薄膜4 ;光刻膠材料可以是商用的正性或負(fù)性光刻膠材料，在本實(shí)施例中，選用安智公司的負(fù)性光刻膠AZ2020。
[0034]步驟二，對(duì)光刻膠薄膜4進(jìn)行處理，形成圖形化光刻膠薄膜41:
[0035]預(yù)烘烤:去除涂抹在光刻膠薄膜4上的多余的溶劑成分；
[0036]曝光:使用曝光系統(tǒng)，配合掩膜版，對(duì)光刻膠薄膜4上的特定區(qū)域進(jìn)行曝光處理；
[0037]后烘烤:加速光刻膠中相關(guān)反應(yīng)的進(jìn)行，抑制了曝光當(dāng)中的駐波效應(yīng)；
[0038]顯影:使用顯影液，對(duì)曝光后的光刻膠薄膜4進(jìn)行顯影，得到圖形化光刻膠薄膜31 ;其中，在本實(shí)施例中，與安智公司的負(fù)性光刻膠AZ2020相對(duì)應(yīng)，顯影液選用最常用的
2.38% 的 TMAH 溶液。
[0039]步驟三，使用酸性金屬刻蝕液刻蝕未被圖形化光刻膠薄膜41保護(hù)的金屬薄膜3，得到圖形化金屬薄膜31:
[0040]本實(shí)施例中，金屬保護(hù)層的金屬選用金屬銀，因此選擇與金屬銀對(duì)應(yīng)的酸性刻蝕液，其為99.5%的醋酸、85%的磷酸、65%的硝酸和去離子水等組成的混合酸性溶液，其體積比為16:16:1:2，對(duì)銀的刻蝕速率常溫下約為5nm/s。
[0041]步驟四，對(duì)未被圖形化金屬薄膜31保護(hù)的導(dǎo)電高分子薄膜2進(jìn)行刻蝕處理:
[0042]刻蝕處理一般采用濕法刻蝕、干法刻蝕。其中，濕法刻蝕采用一些能使得導(dǎo)電高分子特性急劇惡化的溶劑，或能溶解或分解導(dǎo)電高分子材料的溶劑，去除未被保護(hù)的導(dǎo)電高分子薄膜。干法刻蝕利用等離子體刻蝕氣體對(duì)未被保護(hù)的導(dǎo)電高分子薄膜進(jìn)行去除。在本實(shí)施例中，采用氧等離子體進(jìn)行干法刻蝕，得到被圖形化金屬薄膜31保護(hù)的圖形化導(dǎo)電高分子薄膜21。
[0043]步驟五，去膠處理:
[0044]使用可以溶解光刻膠的有機(jī)溶劑，即去膠液去除圖形化光刻膠薄膜41。在本實(shí)施例中，選用最常用的溶劑丙酮。
[0045]步驟六，使用酸性金屬刻蝕液刻蝕掉圖形化金屬薄膜31，得到圖形化導(dǎo)電高分子薄膜21:
[0046]這里的酸性金屬刻蝕液與步驟三中的酸性刻蝕液是一樣的。
[0047]以上詳細(xì)描述了本發(fā)明的較佳具體實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)理解，本領(lǐng)域的普通技術(shù)無需創(chuàng)造性勞動(dòng)就可以根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)思作出諸多修改和變化。因此，凡本【技術(shù)領(lǐng)域】中技術(shù)人員依本發(fā)明的構(gòu)思在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上通過邏輯分析、推理或者有限的實(shí)驗(yàn)可以得到的技術(shù)方案，皆應(yīng)在由權(quán)利要求書所確定的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種使用金屬保護(hù)層的圖形化導(dǎo)電高分子薄膜的方法，其特征在于，所述方法包括: 步驟一，使用導(dǎo)電高分子材料在基板表面制備導(dǎo)電高分子薄膜；將所述金屬保護(hù)層沉積在所述導(dǎo)電高分子薄膜上，形成所述金屬薄膜；將光刻膠材料旋涂于所述金屬薄膜上，得到光刻膠薄膜； 步驟二，對(duì)所述光刻膠薄膜進(jìn)行處理，形成圖形化光刻膠薄膜； 步驟三，使用酸性金屬刻蝕液刻蝕未被所述圖形化光刻膠薄膜保護(hù)的所述金屬薄膜，得到圖形化金屬薄膜； 步驟四，對(duì)未被所述圖形化金屬薄膜保護(hù)的所述導(dǎo)電高分子薄膜進(jìn)行刻蝕處理； 步驟五，去膠處理:使用去膠液去除所述圖形化光刻膠薄膜； 步驟六，使用所述酸性金屬刻蝕液刻蝕掉所述圖形化金屬薄膜，得到圖形化導(dǎo)電高分子薄膜。
2.如權(quán)利要求1所述的使用金屬保護(hù)層的圖形化導(dǎo)電高分子薄膜的方法，其中，所述導(dǎo)電高分子材料包括一類分子長(zhǎng)鏈上有交替存在的雙鍵的高分子材料。
3.如權(quán)利要求1所述的使用金屬保護(hù)層的圖形化導(dǎo)電高分子薄膜的方法，其中，所述步驟一中，所述基板是薄金屬板、玻璃或塑料；且所述導(dǎo)電高分子薄膜是通過氣相沉積法或溶液旋涂法制備的。
4.如權(quán)利要求1所述的使用金屬保護(hù)層的圖形化導(dǎo)電高分子薄膜的方法，其中，所述金屬薄膜的厚度為50nm_l μ m。
5.如權(quán)利要求1所述的使用金屬保護(hù)層的圖形化導(dǎo)電高分子薄膜的方法，其中，在所述步驟三和所述步驟六中，所述酸性金屬刻蝕液是與所述金屬保護(hù)層的金屬相對(duì)應(yīng)的酸性液體。
6.如權(quán)利要求1所述的使用金屬保護(hù)層的圖形化導(dǎo)電高分子薄膜的方法，其中，所述金屬保護(hù)層的金屬選用金屬銀。
7.如權(quán)利要求6所述的使用金屬保護(hù)層的圖形化導(dǎo)電高分子薄膜的方法，其中，所述酸性金屬刻蝕液是包括99.5%的醋酸、85%的磷酸、65%的硝酸和去離子水的混合酸性溶液。
8.如權(quán)利要求1所述的使用金屬保護(hù)層的圖形化導(dǎo)電高分子薄膜的方法，其中，所述金屬保護(hù)層的金屬選用金屬鋁。
9.如權(quán)利要求1所述的使用金屬保護(hù)層的圖形化導(dǎo)電高分子薄膜的方法，其中，所述步驟二中，對(duì)所述光刻膠薄膜的處理包括:預(yù)烘烤、曝光、后烘烤和顯影。
10.如權(quán)利要求1所述的使用金屬保護(hù)層的圖形化導(dǎo)電高分子薄膜的方法，其中，在所述步驟四中，對(duì)所述導(dǎo)電高分子薄膜的刻蝕處理包括濕法刻蝕或干法刻蝕。
【文檔編號(hào)】H01L21/033GK103762159SQ201410031994
【公開日】2014年4月30日 申請(qǐng)日期:2014年1月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月23日
【發(fā)明者】歐陽世宏, 許鑫, 朱大龍, 王東平, 譚特, 謝應(yīng)濤, 石強(qiáng), 蔡述澄, 方漢鏗 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)