CN112420970B - 一种硅基Micro OLED微显示器件阳极侧壁保护刻蚀方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种硅基Micro OLED微显示器件阳极侧壁保护刻蚀方法，属于银湿法刻蚀时回刻进行侧壁保护的刻蚀方法，此方法可将Ag湿法刻蚀的CD loss由1μm减少至小于0.1μm，极大的提高了Ag湿法刻蚀的精度,使得阳极可采用Ag结构，有效的提高了阳极的反射率，极大的提升了器件的发光效率。
Description
技术领域
本发明属于硅基Micro OLED微显示领域，具体地说涉及一种硅基Micro OLED微显示器件阳极侧壁保护刻蚀方法。
背景技术
为达成高PPI需求，硅基Micro OLED微显器件阳极结构要满足高精度工艺需求。高精度工艺为光刻搭配刻蚀完成，因湿法刻蚀CD loss较大，精度远差于干法刻蚀，故目前阳极刻蚀均采用干法刻蚀工艺进行。为搭配干法刻蚀工艺，阳极材料需选用易于干法刻蚀的材料，且阳极材料需具备高功函数、高反射率、良好的导电性等性能，故目前阳极结构优选为ITO+Al+TiN结构。此结构易于干法刻蚀，可达成高PPI需求，但反射率稍低，约91％，非最优结构。如采用Ag替代阳极Al，采用ITO+Ag+ITO结构，反射率可达98％，能够极大的提高器件的发光效率。但Ag干法刻蚀难度较大，量产不可行，湿法刻蚀又因CD loss较大，不能满足高精度工艺需求。
发明内容
本发明提供了一种硅基Micro OLED微显示器件阳极侧壁保护刻蚀方法，属于银湿法刻蚀时回刻进行侧壁保护的刻蚀方法，此方法可将Ag湿法刻蚀的CD loss由1μm减少至小于0.1μm，极大的提高了Ag湿法刻蚀的精度,使得阳极可采用Ag结构，有效的提高了阳极的反射率，极大的提升了器件的发光效率。
本发明具体技术方案如下:
一种硅基Micro OLED微显示器件阳极侧壁保护刻蚀方法，包括以下步骤：
1)对阳极结构镀膜ITO+Ag+ITO的基板1光刻进行阳极图形化定义，得到基板2；
2)对基板2进行上层ITO及Ag的湿法刻蚀，得到基板3；
3)基板3沉积SiN膜层，得基板4；
4)采用干法刻蚀进行回刻工艺刻蚀基板4，阳极侧壁保留SiN膜层，得基板5；
5)基板5进行下层ITO湿法刻蚀，再去除光刻胶，得基板6，即可。
进一步的，步骤1)中，所述基板1：膜层结构选用ITO+Ag+ITO，上下两层ITO膜厚控制在100A±50A，厚度相同，Ag膜厚控制在1000A±500A；
所述基板1的制备方法：先在基板上镀ITO层，再镀Ag层，最后镀ITO层。
进一步的，镀ITO层工艺参数选择如下：DC溅射功率为1000W±200W，制程压力为5.6mtorr±0.5mtorr，制程气体选择Ar：20sccm±5sccm，O2：2sccm±0.5sccm；上下两层ITO膜镀膜工艺相同。
Ag成膜工艺参数选择如下：DC溅射功率为5000w±300W，制程压力为5.6mtorr±0.5mtorr，制程气体选择Ar：20sccm±3sccm。
步骤1)中所述光刻，具体为：掩膜选择I-line湿法刻蚀胶，涂胶转速选择1000rpm±200rpm，胶厚控制在2.5μm±0.3μm；软烘温度选择90℃±5℃，时间选择60s±6s；曝光时间选择350ms±50ms，光强选择550mw/c㎡±50mw/c㎡；显影时间选择60s±15s,显影液选择浓度2.38％的TMAH溶液，固化温度选择120℃±10℃。
步骤2)中，所述湿法刻蚀，刻蚀液选用硝化混酸，所述硝化混酸为硝酸、磷酸和醋酸混合酸，为市售产品，利用硝化混酸完成上层ITO+Ag膜刻蚀。
步骤2)中，硝化混酸对ITO刻蚀速率为5A/s,对Ag刻蚀速率为250A/s，选择比高，上层ITO+Ag刻蚀时间控制在12-36s，即可完成上层ITO+Ag刻蚀，而基板不刻蚀最下面的ITO(过刻可控制在＜10A)。
进一步的，步骤3)中，所述沉积SiN膜层采用CVD方式成膜，膜层选用SiN膜层，厚度控制在40nm±10nm。
具体的，步骤3)中CVD成膜工艺参数：功率为800W±50w，压力1000mT±10mT，温度选择70℃±5℃，气体选择NH3，流量为240sccm±15sccm，成膜时间控制在16s±2s，SiN膜厚即可控制在40nm±10nm。
步骤4)中，采用干法刻蚀进行回刻工艺刻蚀，回刻后确保阳极侧壁保留SiN，阳极表面及沟道无SiN残留；
具体的，干刻工艺为，功率选择：电源功率source power选择200W±10W，偏置功率Bias power选择40W±5w，刻蚀气体选择CF4，流量为20sccm±5sccm，压力选择10mT±3mT，温度选择25℃±5℃，时间选择20s±3s，可完成阳极表面及沟道SiN刻蚀干净，确保阳极侧壁SiN保留。
CF4气体干法刻蚀只会刻蚀SiN，不会过损伤ITO及Ag层。
步骤5)中，基板5进行ITO湿法刻蚀，所述硝化混酸为硝酸、磷酸和醋酸混合酸，为市售产品，完成对下层ITO刻蚀；湿法刻蚀25℃±5℃，刻蚀时间为11-31s；
采用硝化混酸对底层ITO刻蚀时，因Ag侧壁有SiN保护，硝化混酸不刻蚀SiN，故完成底层ITO刻蚀过程中，不刻蚀Ag层。
进一步的，步骤5)中，光刻胶采用湿法去除，去胶液选用NMP，采用喷淋及浸泡方式去除，喷淋时间200s,或浸泡时间600s。温度选择50℃±5℃。即可去除光刻胶。
侧壁SiN可不去除，不影响产品器件性能。
进一步的，选择去除侧壁SiN，去除方式采用干法刻蚀：电源功率source power选择600W±20W，偏置功率Bias power选择15W±2w，刻蚀气体选择CF4，流量为50sccm±5sccm，CHF3，流量为10sccm±2sccm，压力选择10mT±3mT，温度选择25℃±3℃，时间选择20s±3s，可完成侧壁SiN刻蚀，而不损伤阳极部分。
与现有技术相比，基板6完成侧壁保护，在刻蚀下层ITO时，对Ag无侧向刻蚀，CDloss可做到小于0.1μm,故可控制刻蚀精度，得到的目标图形。
附图说明
图1为基板1的结构示意图；
图2为基板2的结构示意图；
图3为基板3的结构示意图；
图4为基板4的结构示意图；
图5为基板5的结构示意图；
图6为基板6的结构示意图；
图7为现有技术刻蚀示意图；
图8为实施例1产品SEM图；
图9为对比例1产品SEM图；
图中1-Ag层，2-上层ITO层，3-下层ITO层；4-PR层；5-SiN层。
具体实施方式
实施例1
一种硅基Micro OLED微显示器件阳极侧壁保护刻蚀方法，包括以下步骤：
1)先在基板上镀ITO层，再镀Ag层，最后镀ITO层；膜层结构选用ITO+Ag+ITO，上下两层ITO膜厚均控制在100A，Ag膜厚控制在1000A，得到基板1；具体的镀膜工艺参数为：先在基板上镀下层ITO膜，DC溅射功率为1000W，制程压力为5.6mtorr，制程气体选择Ar：20sccm，O2：2sccm；再镀Ag膜，工艺参数选择如下：DC溅射功率为5000W，制程压力为5.6mtorr，制程气体选择Ar：20sccm，Ag膜厚控制在1000A；最后再镀上层ITO膜，镀膜工艺与下层ITO膜相同，厚度也为100A；即得到基板1，结构示意图如图1；
对上述阳极结构镀膜ITO+Ag+ITO的基板1光刻进行阳极图形化定义，掩膜选择I-line湿法刻蚀胶，涂胶转速选择1100rpm，胶厚控制在2.6μm；软烘温度选择90℃，时间选择65s；曝光时间选择320ms，光强选择550mw/c㎡；显影时间选择60s，显影液选择浓度2.38％的TMAH溶液，固化温度选择120℃，得到基板2；基板2的结构示意图如图2所示；
2)对基板2进行上层ITO及Ag的湿法刻蚀，刻蚀液选用硝化混酸(硝酸、磷酸、醋酸)，为市售产品，刻蚀24s，完成上层ITO+Ag膜刻蚀，得到基板3，结构示意图如图3所示；
3)基板3采用CVD方式沉积SiN膜层，CVD成膜工艺参数：功率为780W，压力1000mT，温度选择70℃，气体选择NH3，流量为250sccm，成膜时间控制在18s，SiN膜厚控制在40nm，得基板4，结构示意图如图4所示；
4)采用干法刻蚀进行回刻工艺刻蚀基板4，干刻工艺选择，功率选择：sourcepower选择210W，Bias power选择40W，刻蚀气体选择CF4，流量为22sccm，压力选择8mT，温度选择25℃，时间选择20s，回刻后确保阳极侧壁保留SiN，阳极表面及沟道无SiN残留；得基板5，结构示意图如图5所示；
5)基板5进行ITO湿法刻蚀，刻蚀液选用硝化混酸(硝酸、磷酸、醋酸)，为市售产品，25℃刻蚀21s，完成对下层ITO刻蚀；去除侧壁SiN，去除方式采用干法刻蚀：电源功率sourcepower选择600W，偏置功率Bias power选择15W，刻蚀气体选择CF4，流量为50sccm，CHF3，流量为10sccm±2sccm，压力选择10mT，温度选择25℃，时间选择20s，可完成侧壁SiN刻蚀，而不损伤阳极部分。再去除光刻胶，采用湿法去除，去胶液选用NMP，采用喷淋，喷淋时间200s；得基板6，即完成，示意图如图6所示，基板5完成侧壁保护，在步骤5)刻蚀下层ITO时，对Ag无侧向刻蚀，CD loss 0.09μm，产品SEM图如图8所示。
对比例1
一种硅基Micro OLED微显示器件刻蚀方法，包括以下步骤：
1)先在基板上镀ITO层，再镀Ag层，最后镀ITO层；膜层结构选用ITO+Ag+ITO，上下两层ITO膜厚均控制在100A，Ag膜厚控制在1000A，得到基板1；对上述阳极结构镀膜ITO+Ag+ITO的基板1光刻进行阳极图形化定义，得到基板2，具体制备方法同实施例1步骤1)；
2)对基板2进行湿法刻蚀，刻蚀液选用硝化混酸(硝酸、磷酸、醋酸)，为市售产品，硝化混酸选择与实施例1相同，刻蚀时间44s，刻蚀后产品示意图如图7所示，产品SEM图如图9所示，CD loss 1.1μm。
Claims (7)
1.一种硅基Micro OLED微显示器件阳极侧壁保护刻蚀方法，其特征在于，所示方法包括以下步骤：
1）对阳极结构镀膜ITO+Ag+ITO的基板1光刻进行阳极图形化定义，掩膜选择光刻胶，得到基板2；
2）对基板2进行上层ITO及Ag的湿法刻蚀，刻蚀时间控制在12-36s；
得到基板3；
3）基板3沉积SiN膜层，得基板4；
4）采用干法刻蚀进行回刻工艺刻蚀基板4，阳极侧壁保留SiN膜层，得基板5；
5）基板5进行下层ITO湿法刻蚀，再去除阳极侧壁SiN膜层和光刻胶，得基板6；
步骤3）中基板3沉积SiN膜层，采用CVD成膜，工艺参数：功率为800W±50 W，压力1000mtorr±10 mtorr，温度选择70℃±5℃，气体选择NH3，流量为240sccm±15sccm，成膜时间控制在16s±2s，SiN膜厚控制在40nm±10nm
步骤4）中，采用干法刻蚀进行回刻工艺刻蚀，干刻工艺为，功率选择：电源功率sourcepower选择200W±10W，偏置功率Bias power选择40W±5 W，刻蚀气体选择CF4，流量为20sccm±5sccm，压力选择10 mtorr±3 mtorr，温度选择25℃±5℃，时间选择20s±3s；
刻蚀后，CD loss小于0.1μm。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1）中，所述基板1：膜层结构选用ITO+Ag+ITO，上下两层ITO膜厚控制在100 ű50 Å，厚度相同，Ag膜厚控制在1000 ű500 Å。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基板1的制备方法：先在基板上镀ITO层，再镀Ag层，最后镀ITO层。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，镀ITO层工艺参数选择如下：DC溅射功率为1000W±200W，制程压力为 5.6mtorr±0.5mtorr，制程气体选择Ar和O2， Ar流量为20sccm±5sccm，O2流量为2sccm±0.5sccm；上下两层ITO膜镀膜工艺相同。
5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，Ag成膜工艺参数选择如下：DC溅射功率为5000 W±300W，制程压力为 5.6mtorr±0.5mtorr，制程气体选择Ar ，Ar流量为20sccm±3sccm。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤1）中所述光刻，具体为：掩膜选择I-line湿法刻蚀胶，涂胶转速选择1000rpm±200rpm，胶厚控制在2.5μm±0.3μm;软烘温度选择90℃±5℃，时间选择60s±6s;曝光时间选择350ms±50ms，光强选择550mW/ c㎡±50mW/ c㎡;显影时间选择60s±15s,显影液选择质量浓度2.38%的TMAH溶液，固化温度选择120℃±10℃。
7.根据权利要求1或4所述的方法，其特征在于，步骤5）中，下层ITO湿法刻蚀后去除侧壁SiN，去除方式采用干法刻蚀：电源功率source power选择600W±20W，偏置功率Biaspower选择15W±2 W，刻蚀气体选择CF4和CHF3，CF4流量为50sccm±5sccm，CHF3流量为10sccm±2sccm，压力选择10 mtorr±3 mtorr，温度选择25℃±3℃，时间选择20s±3s。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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