一种ITO图案化方法.pdf

1、(10)申请公布号 CN 102522323 A (43)申请公布日 2012.06.27 C N 1 0 2 5 2 2 3 2 3 A *CN102522323A* (21)申请号 201110451567.7 (22)申请日 2011.12.28 H01L 21/033(2006.01) H01L 21/306(2006.01) (71)申请人华南理工大学 地址 510640 广东省广州市天河区五山路 381号 申请人广州新视界光电科技有限公司 (72)发明人邹建华 徐苗 王磊 陶洪 兰林锋 彭俊彪 (74)专利代理机构广州市华学知识产权代理有 限公司 44245 代理人罗观祥 (54)

2、 发明名称 一种ITO图案化方法 (57) 摘要 本发明公开了一种ITO图案化形成方法，包 括以下步骤：在基板上沉积ITO薄膜；在ITO薄膜 上沉积一层SiO 2 薄膜；在SiO 2 薄膜上涂布感光光 刻胶；通过曝光、显影图案化SiO 2 ；通过干法刻蚀 刻蚀完裸露的SiO 2 ，露出下层的ITO薄膜；去除光 刻胶；通过湿法处理腐蚀下层露出的ITO薄膜；通 过干法刻蚀刻蚀完剩余ITO薄膜上的SiO 2 ，得到 所需ITO图案的基板。本发明采用SiO 2 作为ITO 刻蚀的掩膜，避免了使用光刻胶作为掩模时造成 的器件短路与断路现象，避免了使用易燃易爆危 险气体和昂贵的刻蚀专用设备，降低了生产成本

3、。 (51)Int.Cl. 权利要求书1页 说明书3页 附图4页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 4 页 1/1页 2 1.一种ITO图案化方法，其特征在于包括以下步骤： （1）在基板上依次沉积一层ITO薄膜、一层SiO 2 薄膜； （2）在（1）中的SiO 2 薄膜上涂布感光光刻胶； （3）通过光罩、曝光、显影后将基板欲形成ITO图案的感光光刻胶去除露出SiO 2 ，剩下 部分SiO 2 仍被感光光刻胶覆盖； （4）通过干法刻蚀刻蚀（3）中露出的SiO 2 后露出ITO薄膜； （5）去除（3）中覆盖剩下部分SiO 2 的感

4、光光刻胶； （6）通过湿法刻蚀处理（4）中露出的ITO薄膜； （7）通过干法刻蚀处理（5）中剩余的SiO 2 ，得到所需ITO图案的基板。 2.根据权利要求1所述的一种ITO图案化方法，其特征在于所述步骤（1）中的基板为 玻璃基板、柔性基板或硅材料基板。 3.根据权利要求1所述的一种ITO图案化方法，其特征在于所述步骤（1）中ITO薄膜 的沉积方式采用真空磁控溅射方式。 4.根据权利要求1所述的一种ITO图案化方法，其特征在于所述步骤（1）中SiO 2 薄膜 沉积方式采用等离子增强气相沉积方式或真空磁控溅射方式。 5.根据权利要求1所述的一种ITO图案化方法，其特征在于所述步骤（5）中采用干法

5、 去除方式或湿法去除感光光刻胶； 所述的光刻胶干法去除方式可以采用诱导耦合等离子方式或反应离子刻蚀方式； 所述的光刻胶湿法去除方式采用乙醇胺与二甲基亚砜的混合液或氢氧化钾溶液。 6.根据权利要求1所述的一种ITO图案化方法，其特征在于所述步骤（6）中湿法刻蚀 所使用的腐蚀剂为王水、盐酸或氯化铁与水的混合液。 7.根据权利要求1所述的一种ITO图案化方法，其特征在于所述步骤（4）、（7）中，干法 刻蚀采用的气体为含碳、氟元素的气体。 8.根据权利要求1所述的一种ITO图案化方法，其特征在于所述步骤（5）、（6）互换。 权 利 要 求 书CN 102522323 A 1/3页 3 一种 ITO 图

6、案化方法 技术领域 0001 本发明涉及一种在平面基片上形成ITO图案的方法，特别涉及一种ITO图案化方 法。 背景技术 0002 掺锡的氧化铟( Indium Tin Oxide , ITO)薄膜作为一种用半导体材料制备而成 的透明导电薄膜，具有高电导率( 10 4 10 5 - 1 *cm -1 ) 、高可见光透过率( 大于90 % ) 、与玻璃基底结合牢固、抗擦伤等众多优良的物理性能，以及良好的化学稳定性和一些其他 的半导体特性，容易制备成电极图形，已经被广泛地应用于太阳能电池、固态平板显示器件 ( 包括LCD、OLED、FED、PDP) 等许多方面。在这些应用中，需要将ITO制成特定的

7、图形来充 当器件透明电极。 0003 目前，ITO图案化主要采取以下几种方法： 湿法刻蚀，大概步骤为： 首先在真空镀膜机中通过溅射方式在基板上形成一层ITO薄膜；之后在ITO薄膜上均 匀涂布一层光刻胶；再使用光罩通过曝光、显影等步骤形成图案化光刻胶；之后以湿法蚀 刻的方法刻蚀完没有被光刻胶所覆盖的ITO薄膜，最后用脱膜液除去图案化的光刻胶，形 成所需要的ITO图案。 0004 干法刻蚀，大体步骤同上述1的湿法刻蚀，只是在最后一步，将采用湿法药液刻蚀 的方式改为采用气体CH 4 等进行干法刻蚀。 0005 lift-off方法，大概步骤如下： 首先在基板上涂布一层光刻胶；接着通过曝光，显影将基板

8、上欲形成的ITO图案的部 分上的光刻胶去除；之后在图案化光刻胶的基板上，通过真空镀膜机镀上ITO薄膜；最后对 包含有图案化光刻胶以及ITO薄膜的基板，进行脱膜处理，将剩余的光刻胶以及附着在其 上的ITO薄膜去除，得到所需的含有ITO薄膜图案的基板。 0006 然而，这些传统的ITO图案化方法会出现以下问题： 湿法刻蚀过程中，由于使用强酸或者强氧化剂，刻蚀时间过长会导致光刻胶容易侧向 侵蚀或者脱落，导致ITO薄膜图案线条不规整，甚至出现断路，时间过短，会出现ITO刻蚀不 完全，出现短路现象。另外一方面，采用不同条件生长的ITO薄膜，所使用的刻蚀试剂也需 要调整，进一步增加了控制刻蚀工艺的难度。

9、0007 干法刻蚀ITO由于需要用到易爆炸性气体，比如CH 4 ，增加危险性；另外，专用设备 也比较昂贵，还容易造成腔体污染，工艺过程中会污染基板，导致增加基板缺陷。 0008 Lift-off方法，由于需要长时间超声去胶，会容易导致基板上一些较细的金属线 或者ITO线断裂，同时由于溅射产生的散射效应会在ITO图案边缘产生毛刺而出现短路现 象，因此，Lift-off方法很难获得较细线宽的工艺。 发明内容 说 明 书CN 102522323 A 2/3页 4 0009 本发明为了克服现有技术存在的缺点与不足，提供一种ITO图案化方法，本发明 可以解决传统湿法过程中工艺难控制，避免干法刻蚀中使用易

10、燃易爆气体以及容易造成腔 室污染，以及避免lift-off方法产生的断路以及短路现象。 0010 本发明采用如下技术方案： 一种ITO图案化方法，包括以下步骤： （1）在基板上依次沉积一层ITO薄膜、一层SiO 2 薄膜； （2）在（1）中的SiO 2 薄膜上涂布感光光刻胶； （3）通过光罩、曝光、显影后将基板欲形成ITO图案的感光光刻胶去除露出SiO 2 ，剩下 部分SiO 2 仍被感光光刻胶覆盖； （4）通过干法刻蚀刻蚀（3）中露出的SiO 2 ，露出下层的ITO薄膜； （5）去除（3）中覆盖剩下部分SiO 2 的感光光刻胶； （6）通过湿法刻蚀处理（4）中露出的ITO薄膜； （7）通过干

11、法刻蚀处理（5）中剩余的SiO 2 ，得到所需ITO图案的基板。 0011 所述步骤（1）中的基板为玻璃基板、柔性基板或硅材料基板。 0012 所述步骤（1）中ITO薄膜的沉积方式采用真空磁控溅射方式。 0013 所述步骤（1）中SiO 2 薄膜沉积方式采用等离子增强气相沉积方式或真空磁控溅射 方式。 0014 所述步骤（5）中采用干法去除方式或湿法去除感光光刻胶。 0015 所述的光刻胶干法去除方式可以采用诱导耦合等离子方式或反应离子刻蚀方式。 0016 所述的光刻胶湿法去除感光光刻胶采用乙醇胺与二甲基亚砜的混合液或氢氧化 钾溶液。 0017 所述步骤（6）中湿法刻蚀所使用的腐蚀剂为王水、盐

12、酸或氯化铁与水的混合液。 0018 所述步骤（4）、（7）中，干法刻蚀采用的气体为含碳、氟元素的气体，优选CHF 3 ，C 3 F 8 。 0019 所述步骤（5）、（6）能互换。 0020 本发明通过先在ITO上沉积一层SiO 2 ，再旋涂一层光刻胶，通过曝光、显影将不需 要ITO图案的地方的SiO 2 裸露出来，通过干法刻蚀去除覆盖在ITO上的SiO 2 ，之后除去光 刻胶，再通过湿法刻蚀没有SiO 2 覆盖的ITO，最后通过干法刻蚀掉覆盖在ITO上的SiO 2 。这 种采用SiO 2 作为ITO刻蚀的掩模，增加掩模层与ITO的附着性，以及耐蚀性，通过干法与湿 法联合工艺，得到所需ITO图

13、案的基板。 0021 本发明具体如下有益效果： （1）本发明在刻蚀ITO过程中，使用SiO2作为掩模，无机SiO2附着性以及耐蚀性优于 有机光刻胶，避免了在湿法刻蚀过程中，由于长时间在药液中浸泡导致的光刻胶掩模脱落， 侵蚀，而导致ITO薄膜图案线条不规整，甚至出现断路、短路现象； （2）本发明所使用刻蚀剂为王水，能腐蚀非晶态与结晶态的ITO，避免了由于ITO成膜 条件的改变，所使用的刻蚀试剂也需要相应调整，而增加的控制刻蚀工艺的难度； （3）本发明避免了一般干法刻蚀ITO中，需要使用到的易爆炸性气体，比如CH 4 ，以及避 免了使用昂贵的专有刻蚀ITO设备，还避免了直接使用干法刻蚀ITO过程中

14、产生的不易挥 发的生成物而导致基片与腔体的污染； （4）本发明避免了再Lift-off方法中由于需要长时间超声去胶，而引起的断路，以及 说 明 书CN 102522323 A 3/3页 5 由于溅射产生的散射效应而引起的短路现象。 附图说明 0022 图1A-1I为本发明的一种ITO图案化方法的基本步骤示意图； 图2为本发明的流程示意图。 0023 图中示出： 11-基板，12-ITO薄膜，13-感光光刻胶，14-光罩，15-SiO 2 薄膜。 具体实施方式 0024 如附图1A-1I所示的本发明的基本步骤示意图、附图2所示的本发明的流程示意 图所示： 一种ITO图案化方法，包括如下步骤： 在

15、步骤21中，如图1A，提供一洁净基板11，该基板11为0.7 mm厚TFT专用玻璃基板； 在步骤22中，见图1B，在所述基板11上采用磁控溅射方法沉积厚度为150 nm的ITO 薄膜12，磁控溅射条件为，RF功率= 1000 W, Ar/O2=65/0.5 sccm； 在步骤23中，见图1C，在所述ITO薄膜12上再沉积一层300nm的SiO2薄膜15，沉积方 式采用增强等离子气相沉积（PECVD），沉积温度为250 ，沉积气体SiH 4 /N 2 O=4/300 sccm， 工艺压力100 Pa，沉积功率 150 W； 在步骤24中，见图1D，在该SiO 2 薄膜15上均匀涂布感光光刻胶13

16、，光刻胶13采用瑞 红304，光刻胶厚度为1.4 um； 在步骤25中，见图1E，通过光罩14，曝光、显影将该基板11上欲形成ITO图案的感光 光刻胶13去除，露出SiO 2 薄膜15； 在步骤26中，见图1F，通过干法刻蚀刻蚀露出的SiO 2 薄膜15，干法刻蚀发生方式为诱 导耦合等离子方式（ICP），刻蚀时间180 s，上电极功率400 W，下电极功率400 W，基板He 冷却压力为200 Pa，He冷却温度控制为0，刻蚀工艺气体Ar流量100sccm，C 3 F 8 流量10 sccm，刻蚀工艺压力位为0.6 Pa； 在步骤27中，见图1G，通过干法去胶方式去除其余光刻胶13，干法刻蚀发

17、生方式为诱导耦 合等离子方式（ICP），去胶时间300 s，上电极功率400 W，下电极功率400 W，基板He冷却压力为 200 Pa，He冷却温度控制为0 ，刻蚀工艺气体O 2 流量48 sccm，刻蚀工艺压力位为0.6 Pa； 在步骤28中，见图1H，通过湿法处理腐蚀没有被SiO 2 薄膜15保护的ITO薄膜12，刻 蚀采用试剂为工业用王水； 在步骤29中，见图1I，通过干法刻蚀刻蚀所需ITO薄膜12图案上的SiO 2 薄膜15，刻 蚀条件同26步骤，得到所需ITO图案的基板。 0025 综上所述，本发明提出一种ITO图案化方法，其特点是SiO 2 薄膜作为ITO图案化 掩模，有效的避免

18、了在湿法刻蚀过程使用光刻胶掩模时由于光刻胶的附着性以及耐侵蚀性 差，导致光刻胶脱落与侧向被腐蚀原因造成的器件短路与断路现象，以及避免了直接干法 刻蚀ITO需使用易燃易爆气体和导致的腔室与基片的污染，还避免了lift-off方法由于需 要长时间超声去胶，而引起的断路，和由于溅射产生的散射效应而引起的短路现象，进而提 高器件的良品率与稳定性。 说 明 书CN 102522323 A 1/4页 6 图1A 图1B 图1C 图1D 说 明 书 附 图CN 102522323 A 2/4页 7 图1E 图1F 图1G 图1H 说 明 书 附 图CN 102522323 A 3/4页 8 图1I 说 明 书 附 图CN 102522323 A 4/4页 9 图2 说 明 书 附 图CN 102522323 A