CN112436040A - 一种简化硅基Micro OLED微显示器件阳极及像素定义层制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种简化硅基Micro OLED微显示器件阳极及像素定义层制备方法，工艺为CVD成膜、黄光图形化定义、干法刻蚀、PVD成膜、去胶清洗，与现有技术相比，原阳极及像素定义层制备方法共8道工序，本发明简化为5道工艺，先进行像素定义层挖孔，再进行孔内填充阳极工艺，避免了对阳极及像素定义层的过刻及角度的严格控制。另一方面，可提高阳极厚度，利于器件调试，而且，能够有效的降低工艺难度，提高阳极及像素定义层的良率，降低生产成本。
Description
技术领域
本发明属于硅基Micro OLED微显示领域，具体地说涉及一种简化硅基Micro OLED微显示器件阳极及像素定义层制备方法。
背景技术
随着国内面板行业的蓬勃发展及半导体技术的日新月异，基于面板结合半导体技术的硅基Micro OLED技术也在飞速发展。硅基Micro OLED微型显示器件，与传统的AMOLED的区别在于，前者的基底采用的是单晶硅芯片，而后者利用的是非晶硅、微晶硅或者是低温多晶硅薄膜晶体管作为背板。采用单晶硅芯片作为基底的最大优势在于像素尺寸只有传统显示器件的1/10，且单精细度远远高与传统器件。故，其明显的优势，使其在军用领域及消费类电子领域将拥有光阔的市场。而目前，在硅基Micro OLED微型显示器件的研发与制造过程中，低良率是制约其量产的主要问题点所在。
目前的硅基Micro OLED微显示器件阳极及像素定义层的传统制程工艺为PVD 成膜、黄光图形化定义、干法刻蚀、去胶清洗、CVD成膜、黄光图形化定义、干法刻蚀、去胶清洗，工艺较为繁琐，且在阳极刻蚀时，因为阳极本身的厚度及干法刻蚀的过刻深度，造成了一定的段差，此部分段差在经过OLED后，会造成阴极的断裂情况。且在阳极及像素层制程时，要严格控制其刻蚀角度及过刻深度，工艺难度较大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种简化硅基Micro OLED微显示器件阳极及像素定义层制备方法，制程工艺为CVD成膜、黄光图形化定义、干法刻蚀、PVD成膜、去胶清洗，原阳极及像素定义层制备方法共8道工序，本发明简化为5道工艺，先进行像素定义层挖孔，再进行孔内填充阳极工艺，避免了对阳极及像素定义层的过刻及角度的严格控制。另一方面，可提高阳极厚度，利于器件调试，而且，能够有效的降低工艺难度，提高阳极及像素定义层的良率，降低生产成本。
本发明具体技术方案如下：
一种简化硅基Micro OLED微显示器件阳极及像素定义层制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
1)将硅基wafer清洗后，进行PDL层成膜，通过CVD沉积一层SiN膜层，得到基板1；
2)基板1通过涂布曝光显影作业，得到基板2；
3)对基板2进行干法刻蚀作业，得到基板3；
4)将基板3进行PVD阳极镀膜作业，得到基板4；
5)将基板4进行去胶清洗作业，得到基板5。
基板5基为最终需求的图形，阳极嵌入在PDL之间，且无明显高度差，避免了对阳极和PDL层的刻蚀角度控制及过刻控制。另一方面，无段差及角度影响，蒸镀后，阴极不存在断裂现象。
进一步的，步骤1)中，对像素定义层SiN的成膜方式采用CVD沉积，膜厚控制在80nm-150nm，膜层沉积速率选择为20A/s-30A/S；
步骤2)中，对完成SiN膜层沉积后的基板1进行黄光作业，涂胶胶厚选择 1.0μm-1.5μm,涂胶均一性保证＜3％，曝光后线距控制在1μm-1.3μm，显影固化后光刻胶形貌为倒梯形。
步骤3)中，所述干法刻蚀作业，蚀刻深度为像素定义层厚度80nm-150nm，沉积的SiO完全刻开，保证过刻量，避免钨孔遮挡。采用ICP刻蚀模式，蚀刻气体选用CF4及O2，CF4气流量大小控制在20sccm-30sccm，O2气流量大小控制在 5sccm-10sccm，压力控制在3mTorr-8mTorr，Source Power(等离子源功率) 控制在20W-30W，Bias power(偏置功率)控制在150W-200W；刻蚀温度控制在 15℃-20℃，确保SiN与光刻胶刻蚀有较大的选择比，避免光刻胶大量损伤。
步骤4)中，完成刻蚀工艺后，将基底3置于PVD成膜腔室进行Anode成膜，阳极膜层厚度采用与像素定义层同厚度，或稍低于像素定义层厚度，优选的，阳极膜层厚度控制在75nm-145nm。此为PVD膜层沉积效果，相邻图形段差大，且呈倒梯形后，侧壁无膜层附着条件，无法进行侧壁沉积，为成膜常识原理，此为成膜的填空效应。
步骤4)中，阳极成膜工艺参数选择如下：DC溅射功率为800W±50W，制程压力为6mtorr±1mtorr，制程气体选择Ar：23sccm±2sccm，O2：3sccm± 0.2sccm。
步骤5)中，PVD阳极成膜结束后，进行光刻胶去胶作业，采用湿法去胶方式，去除光刻胶时，会连带去除光刻胶上的PVD膜层，去胶完成后进行清洗作业，即得到需求图形。去胶为现有方法，很成熟的工艺。去胶是阳极去胶，不会损伤SiN和阳极，只和胶反应。
优选的，步骤5)中，去胶液选用NMP，采用喷淋及浸泡方式去除，喷淋时间200-250s,或浸泡时间500-550s。温度选择45℃±5℃，即可去除光刻胶。
传统阳极及像素定义层工艺繁琐且工艺制程要求高，需严格把控阳极及像素定义层的过刻及角度，而本发明工艺，能够确保阳极及像素定义层间段差较小，保证后续蒸镀时，阴极连接正常。
传统工艺为：PVD成膜、黄光图形化定义、干法刻蚀、去胶清洗、CVD成膜、黄光图形化定义、干法刻蚀、去胶清洗，共八道；本发明工艺为CVD成膜、黄光图形化定义、干法刻蚀、PVD成膜、去胶清洗，公5道；达到减少步骤效果；CVD膜厚控制，可决定后续阳极厚度，CVD膜厚不同，对应阳极膜厚不同，此可作为提高阳极厚度的方法，提高阳极厚度，利于器件调试。膜厚控制倒梯形，利于在后续阳极沉积后的去胶时，去胶液可与光刻胶底部充分接触，避免去胶不净异常。干法刻蚀，提高SiN与光刻胶选择比，为了避免光刻胶大量损伤，避免影响光刻胶形貌，确保阳极沉积后的PVD膜层断开。
与现有技术相比，本发明提供了一种简化硅基Micro OLED微显示器件阳极及像素定义层的制备方法，在缩减制程工艺的同时，还可以避免阳极刻蚀后较大的段差及角度对后续阴极搭接造成的不良，极大的提高制程良率，节约成本。
附图说明
图1为基板1示意图；
图2为基板2示意图；
图3为基板3示意图；
图4为基板4示意图；
图5为基板5示意图。
具体实施方式
实施例1
一种简化硅基Micro OLED微显示器件阳极及像素定义层制备方法，
1)将带有CMOS电路的硅基wafer清洗后，进行PDL层成膜，通过CVD沉积一层SiN膜层，膜厚控制在90nm，膜层沉积速率选择为22A/S；得到基板1；如图1所示；
2)基板1通过涂布曝光显影作业，涂胶胶厚选择1.0μm,涂胶均一性保证＜3％，曝光后线距控制在1μm，显影固化后光刻胶形貌为倒梯形，得到基板2；如图2所示；
3)对基板2进行干法刻蚀作业，蚀刻深度为像素定义层厚度90nm，且保证过刻量，避免钨孔遮挡。采用ICP刻蚀模式，蚀刻气体选用CF4及O2，CF4气流量大小控制在25sccm，O2气流量大小控制在5sccm，压力控制在5mTorr，Source Power(等离子源功率)控制在22W，Bias power(偏置功率)控制在150W；刻蚀温度控制在15℃，确保SiN与光刻胶刻蚀有较大的选择比，避免光刻胶大量损伤，得到基板3；如图3所示；
4)将基板3进行PVD阳极镀膜作业，得到基板4；完成刻蚀工艺后，将基底带胶进PVD成膜腔室进行Anode成膜，溅射ITO膜，DC溅射功率为800W，制程压力为6mtorr，制程气体选择Ar：22sccm，O2：3sccm；阳极膜层厚度采用稍低于像素定义层厚度，控制在85nm，如图4所示。
5)将基板4进行去胶清洗作业，采用湿法去胶方式，去胶液选用NMP，采用喷淋，喷淋时间200s，温度选择45℃，即可去除光刻胶。去除光刻胶时，会连带去除光刻胶上的PVD膜层，去胶完成后进行清洗作业，即得到需求图形得到基板5。
基板5基为最终需求的图形，阳极嵌入在PDL之间，且无明显高度差，避免了对阳极和PDL层的刻蚀角度控制及过刻控制。另一方面，无段差及角度影响，蒸镀后，阴极不存在断裂现象。
实施例2
一种简化硅基Micro OLED微显示器件阳极及像素定义层制备方法，
1)将带有CMOS电路的硅基wafer清洗后，进行PDL层成膜，通过CVD沉积一层SiN膜层，膜厚控制在120nm，膜层沉积速率选择为28A/S；得到基板1；如图1所示；
2)基板1通过涂布曝光显影作业，涂胶胶厚选择1.2μm,涂胶均一性保证＜3％，曝光后线距控制在1.1μm，显影固化后光刻胶形貌为倒梯形，得到基板 2；如图2所示；
3)对基板2进行干法刻蚀作业，蚀刻深度为像素定义层厚度120nm，且保证过刻量，避免钨孔遮挡。采用ICP刻蚀模式，蚀刻气体选用CF4及O2，CF4气流量大小控制在30sccm，O2气流量大小控制在8sccm，压力控制在8mTorr，Source Power(等离子源功率)控制在30W，Bias power(偏置功率)控制在200W；刻蚀温度控制在20℃，确保SiN与光刻胶刻蚀有较大的选择比，避免光刻胶大量损伤，得到基板3；如图3所示；
4)将基板3进行PVD阳极镀膜作业，得到基板4；完成刻蚀工艺后，将基底带胶进PVD成膜腔室进行Anode成膜，DC溅射功率为830W，制程压力为 7mtorr，制程气体选择Ar：24sccm，O2：3.1sccm阳极膜层厚度采用稍低于像素定义层厚度控制在115nm，如图4所示。
5)将基板4进行去胶清洗作业，采用湿法去胶方式，步骤5)中，去胶液选用NMP，采用浸泡方式去除，浸泡时间500s，温度选择45℃，即可去除光刻胶；去除光刻胶时，会连带去除光刻胶上的PVD膜层，去胶完成后进行清洗作业，即得到需求图形得到基板5。
基板5基为最终需求的图形，阳极嵌入在PDL之间，且无明显高度差，避免了对阳极和PDL层的刻蚀角度控制及过刻控制。另一方面，无段差及角度影响，蒸镀后，阴极不存在断裂现象。
未改善前，共8道工艺，良率损伤＞81％，采用本发明改善后，实施例1 和实施例2均共5道工艺，良率损失＜32％。
Claims (9)
1.一种简化硅基Micro OLED微显示器件阳极及像素定义层制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
1)将硅基wafer清洗后，进行PDL层成膜，通过CVD沉积一层SiN膜层，得到基板1；
2)基板1通过涂布曝光显影作业，得到基板2；
3)对基板2进行干法刻蚀作业，得到基板3；
4)将基板3进行PVD阳极镀膜作业，得到基板4；
5)将基板4进行去胶清洗作业，得到基板5。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中，膜厚控制在80nm-150nm，膜层沉积速率选择为20A/s-30A/S。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤2)中，对完成SiN膜层沉积后的基板1进行黄光作业，涂胶胶厚选择1.0μm-1.5μm,涂胶均一性保证＜3％，曝光后线距控制在1μm-1.3μm，显影固化后光刻胶形貌为倒梯形。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤3)中，所述干法刻蚀作业，蚀刻深度为像素定义层厚度80nm-150nm。
5.根据权利要求1或4所述的制备方法，其特征在于，步骤3)中，采用ICP刻蚀模式，蚀刻气体选用CF4及O2，CF4气流量大小控制在20sccm-30sccm，O2气流量大小控制在5sccm-10sccm，压力控制在3mTorr-8mTorr，Source Power控制在20W-30W，Bias power控制在150W-200W；刻蚀温度控制在15℃-20℃。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤4)中，将基底3置于PVD成膜腔室进行Anode成膜，阳极膜层厚度采用与像素定义层同厚度，或稍低于像素定义层厚度。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤4)中，阳极成膜工艺参数选择如下：DC溅射功率为800W±50W，制程压力为6mtorr±1mtorr，制程气体选择Ar：23sccm±2sccm，O2：3sccm±0.2sccm。
8.根据权利要求1或6所述的制备方法，其特征在于，步骤4)中，阳极膜层厚度控制在75nm-145nm。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤5)中，PVD阳极成膜结束后，进行光刻胶去胶作业，采用湿法去胶方式。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20210302 |