氧化物薄膜的圖案化製程的製作方法

2023-05-30 03:38:56

氧化物薄膜的圖案化製程的製作方法
【專利摘要】本發明提供一種氧化物薄膜的圖案化製程，包括：將阻擋層組合物覆蓋在基材上以形成圖案化的阻擋層，其中阻擋層組合物包含無機成分以及有機粘著劑；無機成分與該有機粘著劑的重量比為50-98:2-50；將氧化物薄膜形成於圖案化的阻擋層及基材上，其中阻擋層的厚度（D1）與氧化物薄膜的厚度（D2）比（D1/D2）範圍介於5～2000；以及，剝除（lifting-off）阻擋層及阻擋層上的氧化物薄膜，留下基材上的氧化物薄膜。
【專利說明】氧化物薄膜的圖案化製程
【【技術領域】】
[0001]本發明涉及一種薄膜的圖案化製程，特別是涉及氧化物薄膜的圖案化製程。
【【背景技術】】
[0002]氧化物薄膜圖案化製程大多利用黃光微影以及蝕刻的方式製作；但是有些氧化物如氧化錫是非常不易被蝕刻的。舉例來說氧化錫通常是不能用蝕刻方法製作圖案的。除了蝕刻製程外尚有一種圖案化製程是剝除(lift-off)。例如氧化錫薄膜的圖案化可用剝除(lift-off)製程來製作。剝除(lift-off)製程圖案化過程中需要清除氧化物薄膜，氧化物薄膜清除的效果可根據清除乾淨所需的時間作為判斷因素之一。目前亟需一種具有良好氧化物薄膜清除效果的清除方法。
【
【發明內容】
】
[0003]本發明提供一種氧化物薄膜的圖案化製程，包括:將阻擋層組合物覆蓋在基材上以形成圖案化的阻擋層，其中該阻擋層組合物包含無機成分以及有機粘著劑，該無機成分與該有機粘著劑的重量比為50-98:2-50 ;將氧化物薄膜形成於該圖案化的阻擋層及該基材上，其中該阻擋層的厚度(Dl)與該氧化物薄膜的厚度(D2)比(D1/D2)範圍介於5~2000;以及剝除(lifting-off)該阻擋層及該阻擋層上的氧化物薄膜，留下該基材上的氧化物薄膜。
[0004]為讓本發明的上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉出優選實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下:
【【專利附圖】

【附圖說明】】
[0005]圖1~圖3為一系列剖面圖，顯示本發明實施例的氧化物薄膜的圖案化製程。
[0006]【主要附圖標記說明】
[0007]100~基材
[0008]120~阻擋層
[0009]140~氧化物薄膜
[0010]140a~圖案化氧化物薄膜
【【具體實施方式】】
[0011]以下通過特定的具體實施例說明本發明的實施方式，本領域技術人員可由本說明書所揭示的內容輕易地了解本發明的優點及功效。`本發明亦可通過其它不同的實施方式加以施行或應用，本說明書中的各項細節亦可基於不同觀點與應用，在不悖離本發明所揭示的精神下賦予不同的修飾與變更。
[0012]請參見圖1，本發明提供一種氧化物薄膜的圖案化製程，依照本發明的圖案化製程，首先將阻擋層組合物覆蓋在基材100上以形成圖案化的阻擋層120。阻擋層組合物例如是印製式漿料，可以利用網印或噴塗的方式將印製式漿料塗布在基材100上。
[0013]阻擋層組合物可包含重量比約50-98:2-50的無機成分以及有機粘著劑。在一實施例中，阻擋層組合物的固含量可包含約50wt%以上或約50-90wt%的無機成分，形成易剝除的阻擋層。當阻擋層組合物的有機粘著劑含量過高(約>50wt%)時，阻擋層與基材的粘著力過強，尤其是經高溫製程處理後，使其難以從基板去除；而無機固含量過高(約>98wt%)時，則會導致印製式漿料不易於基板上成形。在其他實施例中，阻擋層組合物亦可包含其他成分，且無機成分與有機粘著劑的重量比控制在約50-98:2-50的範圍。
[0014]上述阻擋層組合物中的無機成分可包含一種或一種以上的金屬(如鋁、銀、銅)、金屬氧化物(如氧化矽、氧化鈦、氧化錫、氧化磷、氧化鋁)、或上述的組合。上述有機粘著劑可包括但不限於:乙基纖維素、羥乙基纖維素、羥丙基纖維素、羥丙基甲基纖維素、甲基纖維素、羧基甲基纖維素、環氧樹脂、丙烯酸樹脂或上述材料的混合，且該有機粘著劑可進一步溶於溶劑(例如松油醇)中。在一實施例中，阻擋層組合物包含氧化鈦與氧化矽，各成分比例為氧化鈦約50?80wt%、氧化娃約18?45wt%、其餘為有機粘著劑如乙基纖維素。在另一實施例中，阻擋層組合物為包含無機氧化物與金屬粒子的金屬漿料，各成分比例為金屬粒子約60?70wt%、無機氧化物約15?20wt%、其餘為有機粘著劑如環氧樹脂。
[0015]阻擋層組合物的無機固含量可依照所形成的阻擋層120的厚度進行調整。在一實施例中，當阻擋層120厚度為3?5 μ m時，阻擋層組合物的無機固含量可控制在約80?98wt%或約95wt% ;而當阻擋層120的厚度為約10?15 μ m時，阻擋層組合物的無機固含量可控制在約50?80wt%或約75wt%。在一實施例中，阻擋層組合物的無機固含量約90?98wt%0
[0016]上述阻擋層組合物可利用具有圖案的網板或遮罩，經由網印技術或噴塗技術印製於各種基材上，包括但不限於:玻璃、矽晶片、陶瓷片、高分子聚合物、或金屬等。
[0017]請參見圖2，接著在約100°C?550°C，或約200°C?400°C下將氧化物薄膜140順應性地沉積於上述圖案化阻擋層120及基材100上。阻擋層120 (Dl)與上述氧化物薄膜140 (D2)的厚度比(D1/D2)不小於5，可約介於5?2000，或是5?1000，或是10?100。當厚度比(D1/D2)小於5，後續的剝離製程將不易進行，容易有阻擋層剝除不完全或者阻擋層已移除但圖案邊緣有毛邊、不平整的情形。
[0018]氧化物薄膜與上述阻擋層組合物中的無機成分為不同材料。在一優選實施例中，本發明的氧化物薄膜140可為金屬氧化物。上述金屬氧化物可包括但不限於:氧化錫、氧化鋅、氧化銦錫(ITO)、氟摻雜氧化錫(FTO )、鋰-氟摻雜氧化錫(LFTO )、氧化娃、氧化銦鎵鋅(IGZO)、或上述的組合。此外，雖然在圖示中僅顯示一層氧化物薄膜140，但本發明的製程也可以形成兩層以上(相同或不同材質)的氧化物薄膜堆迭，只要氧化物薄膜堆迭的總厚度與阻擋層120的厚度比例不小於5即可。
[0019]請參見圖3，最後剝除(lift-off)阻擋層120及阻擋層120上的氧化物薄膜140，留下基材100上的圖案化氧化物薄膜140a。上述的剝除步驟例如可使用清洗液。在一實施例中，調控阻擋層組合物的成分與阻擋層/氧化物薄膜的厚度比值，最後的剝除步驟可以使用水溶液即可輕易地將阻擋層140移除，且所形成的圖案化氧化物薄膜140a邊緣清楚無毛邊。在一實施例中，剝除步驟可以使用水作為清洗液；在另一實施例中，剝除步驟可以使用水以外的清洗液，包括酸性水溶液、鹼性水溶液、或有機溶液，例如氨水、醋酸、二甲基亞碸、或乙醇胺等等皆可應用在本發明作為清洗液。本發明所使用的清洗液的pH值介於約2~13，酸性太強(pH值小於2)或鹼性太強(pH值大於13)可能會破壞基材。
[0020]不希望受到任何理論的束縛，本申請的發明人認為，清洗液能夠選擇性地除去阻擋層及其上的氧化物薄膜，而不破壞基材上的氧化物薄膜可能基於以下原因:
[0021]儘管在宏觀上氧化物薄膜均勻包覆阻擋層，但在微觀上在阻擋層的轉角處或側邊，氧化物薄膜層存在缺陷，使得清洗液能夠滲入，進而將阻擋層洗掉。
[0022]以下通過特定的具體實施例進一步說明本發明的特點與功效，但非用於限制本發明的範疇。[0023]【實施例】
[0024]實施例1~5 (阻擋層組合物/氧化物薄膜:油墨/LFTO)
[0025]實施例1~5的氧化物薄膜的圖案化製程如下，其中各個製程參數如表1所示，圖案線寬100 μ m。
[0026]清洗陶瓷片基板(陶瓷基板為氧化鋁片，厚度為0.5_)。接著利用具有圖案的網板經網印技術，將油墨印製於基材上，形成圖案化的阻擋層，此阻擋層的厚度為D1。在370°C的環境,將鋰-氟摻雜氧化錫(Lithium-Fluorine-doped Tin Oxide;LFT0)沉積在已圖案化的阻擋層材料上形成鍍膜，此LFTO厚度為D2。最後再以清洗液除去油墨材料，並得到LFTO薄膜的圖案。
[0027]實施例1~5所使用的油墨為無機氧化鈦與氧化矽混合物，各成分比例為70被％氧化鈦、25被％氧化矽，5wt%有機粘著劑(有機粘著劑為10克乙基纖維素溶於70克松油醇(terpineol)中，乙基纖維素和松油醇為Aldrich製造)。鋰-氟摻雜氧化錫(Lithium-Fluorine-doped Tin Oxide, LFT0)中鋰與氟的慘雜量:LFT0薄膜中鋰為 0.5at%,氟為2at%。
[0028]表1
[0029]
【權利要求】
1.一種氧化物薄膜的圖案化製程，包括: 將阻擋層組合物覆蓋在基材上以形成圖案化的阻擋層，其中該阻擋層組合物包含無機成分以及有機粘著劑，該無機成分與該有機粘著劑的重量比為50-98:2-50 ； 將氧化物薄膜形成於該圖案化的阻擋層及該基材上，其中該阻擋層的厚度(Dl)與該氧化物薄膜的厚度(D2)比(D1/D2)範圍為5?2000 ;以及 剝除該阻擋層及該阻擋層上的氧化物薄膜，留下該基材上的氧化物薄膜。
2.如權利要求1所述的氧化物薄膜的圖案化製程，其中阻擋層組合物的固含量包括50-98wt%的無機成分。
3.如權利要求1所述的氧化物薄膜的圖案化製程，其中該無機成分包括:金屬、金屬氧化物、或上述的組合。
4.如權利要求1所述的氧化物薄膜的圖案化製程，其中該氧化物薄膜包含金屬氧化物。
5.如權利要求4所述的氧化物薄膜的圖案化製程，其中該金屬氧化物包括氧化錫、氧化鋅、氧化銦錫、氟摻雜氧化錫、鋰-氟摻雜氧化錫、氧化娃、氧化銦鎵鋅(IGZO)、或上述的組合。
6.如權利要求1所述的氧化物薄膜的圖案化製程，其中該氧化物薄膜包含多層的堆迭結構。
7.如權利要求1所述的氧化物薄膜的圖案化製程，其中該氧化物薄膜沉積的製程溫度為 100 °C ?550 °C。
【文檔編號】H01L21/02GK103578922SQ201210413839
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2012年10月25日 優先權日:2012年7月31日
【發明者】林晉慶, 陳俞君, 王恩光, 江美靜, 陳怡真 申請人:財團法人工業技術研究院