專利名稱：增進(jìn)平坦化氧化銦錫薄膜的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種有機(jī)發(fā)光二極管元件，特別是一種平坦化有機(jī)發(fā)光二極管元件的氧化銦錫薄膜電極的方法。
背景技術(shù)：
有機(jī)電激發(fā)光顯示器(Organic Electroluminescence Display，OLEDOrganic EL Display)又稱為有機(jī)發(fā)光二極管(Organic Light Emitting Diode；OLED)顯示器，由于擁有高亮度、熒幕反應(yīng)速度快、輕薄短小、全彩、無(wú)視角差、不需液晶顯示器式背光板以及節(jié)省燈源和耗電量，因此可率先取代扭曲向列(Twist Nematic；TN)與超扭曲向列(Super Twist Nematic；STN)液晶顯示器的市場(chǎng)，并進(jìn)一步取代小尺寸薄膜電晶體液晶顯示器，而成為新一代攜帶型資訊產(chǎn)品、移動(dòng)電話、個(gè)人數(shù)位處理器以及攜帶型電腦普遍使用的顯示材料。
如圖1所示，為有機(jī)發(fā)光二極管元件的基本結(jié)構(gòu)，其制作方式是先于玻璃基板10上蒸鍍(evaporation)或?yàn)R鍍(sputtering)一層透明導(dǎo)電電極薄膜20，其材質(zhì)通常是氧化銦錫(Indium Tin Oxide，ITO)，用來(lái)做為陽(yáng)極電極。一般ITO膜的制作方法為射頻式(RF source)濺鍍制程，其主要缺陷在于1、受制于絕緣性基板和ITO靶材間的電弧(arc)效應(yīng)，往往會(huì)在ITO薄膜上產(chǎn)生數(shù)十埃()高度的針狀物(spike)。此種ITO薄膜的粗糙(roughness)表面，會(huì)對(duì)下一階段有機(jī)層30的涂布和沉積制程的優(yōu)良率產(chǎn)生相當(dāng)大的影響。
2、此外，過(guò)于粗糙的表面也會(huì)影響到元件的壽命(life time)和可靠度(reliability)，尤其在ITO突出的尖端25處，會(huì)因局部電場(chǎng)過(guò)強(qiáng)(如圖1所示)，而使局部電流過(guò)大，導(dǎo)致溫度提高，長(zhǎng)時(shí)間操作后，甚至?xí)诨戏降挠袡C(jī)層，造成陽(yáng)極20和陰極40間的短路，形成元件壞死的現(xiàn)象。
如圖2所示，目前制程上大都以電漿(Plasma)蝕刻來(lái)降低粗糙度，但由于此種干式蝕刻(dry etch)的方式，是利用電漿56里所產(chǎn)生的離子，通過(guò)離子轟擊(Ion Bombardment)的方式對(duì)ITO薄膜20表面進(jìn)行轟擊，來(lái)降低ITO的表面粗糙度，其主要缺陷在于由于其非等向性(anisotropy)蝕刻的特性，僅會(huì)對(duì)ITO做垂直方向的蝕刻，造成水平方向的蝕刻效果很差，而導(dǎo)致降低粗糙度的能力有限。
傳統(tǒng)上以電漿蝕刻的方式來(lái)進(jìn)行平坦化(planarization)ITO的表面處理，圖2所示為一蝕刻反應(yīng)室(chamber)的內(nèi)部情形。以電漿蝕刻的方式對(duì)ITO薄膜20表面進(jìn)行平坦化的處理，ITO薄膜表面的粗糙尖端52經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的離子轟擊，因垂直方向的蝕刻率遠(yuǎn)大于水平方向的蝕刻率(事實(shí)上，水平方向的蝕刻率近于零)，因此除了整體ITO薄膜的厚度變薄外，其粗糙尖端54并沒(méi)有獲得相當(dāng)程度的改善。甚至，在尚未得到降低粗糙度的效果時(shí)，原先ITO薄膜20的厚度h已被移除大半，僅剩下h’的厚度。如圖2所示，其中實(shí)線為蝕刻前，虛線為蝕刻后。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種增進(jìn)平坦化氧化銦錫層的方法，達(dá)到有效降低ITO的粗糙度及增進(jìn)平坦化氧化銦錫層的目的。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種增進(jìn)平坦化有機(jī)發(fā)光二極管元件的氧化銦錫層的方法。首先，提供基板。接著，形成氧化銦錫薄膜于基板之上。緊接著，使用酸性溶液對(duì)氧化銦錫薄膜進(jìn)行表面處理，以平坦化氧化銦錫薄膜的表層，其中此酸性溶液為對(duì)氧化銦錫薄膜具有低蝕刻速率的特性。隨后，以光阻涂層并通過(guò)微影、蝕刻制程，定義出氧化銦錫薄膜圖案，用以做為有機(jī)發(fā)光二極管元件的陽(yáng)極電極。接著，形成有機(jī)發(fā)光層于氧化銦錫薄膜圖案的上表面。最后，形成金屬層于有機(jī)發(fā)光層的上表面，做為有機(jī)發(fā)光二極管元件的陰極電極。
下面結(jié)合較佳實(shí)施例和附圖進(jìn)一步說(shuō)明。


圖1為傳統(tǒng)有機(jī)發(fā)光二極管元件的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為傳統(tǒng)以電漿蝕刻進(jìn)行平坦化氧化銦錫薄膜的示意圖；圖3為本發(fā)明于基板上形成氧化銦錫薄膜的步驟的透光基板截面圖；圖4為本發(fā)明以酸性溶液進(jìn)行平坦化氧化銦錫薄膜的示意圖；圖5為形成光阻層的步驟的透光基板截面示意圖；圖6為本發(fā)明形成有機(jī)發(fā)光層和金屬層的步驟的透光基板截面圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明為一種增進(jìn)平坦化氧化銦錫層的方法。其中對(duì)氧化銦錫薄膜進(jìn)行表面處理時(shí)，是將基板浸泡于酸性溶液中，以達(dá)到降低氧化銦錫薄膜表面粗糙度的目的。其中此酸性溶液為對(duì)氧化銦錫薄膜具有低蝕刻速率的特性。而經(jīng)過(guò)平坦化處理的ITO薄膜將有利于提高下一階段有機(jī)發(fā)光層的涂布和沉積制程的的優(yōu)良率(yield)，并提升元件的壽命(life time)和可靠度(reliability)。為了使本發(fā)明的敘述更加詳盡與完備，參閱圖1-圖6所示。
參閱圖3所示，在本發(fā)明的較佳實(shí)施例中，首先于基板50形成氧化銦錫(ITO)薄膜62。此基板材質(zhì)是選用透明的玻璃或可撓曲性的透光塑膠基板。至于所述氧化銦錫薄膜是以濺鍍法(Sputtering)、電子束蒸鍍法(Electron BeamEvaporation)、熱蒸鍍法(Thermal Evaporation Deposition)、化學(xué)氣相沉積法(Chemical Vapor Deposition)、噴霧熱裂解法(Spray Pyrolysis)等法來(lái)形成于基板上。
接著，如圖4所示，使用酸性溶液76對(duì)ITO薄膜20進(jìn)行表面處理，其中此酸性溶液是一濃度低于4％的草酸溶液，對(duì)IT0薄膜具有蝕刻速率低于8/s的特性，且蝕刻時(shí)間約為5-50秒。草酸溶液為對(duì)ITO有低蝕刻率的特性，通過(guò)對(duì)ITO的表面做沖洗或浸泡的步驟，利用類似濕式蝕刻(wet etching)對(duì)蝕刻物等向性(isotropy)蝕刻的原理，也就是對(duì)ITO薄膜表面的粗糙尖端72同時(shí)做垂直向(vertical)及橫向(latera)的蝕刻。需注意的是由于草酸溶液本身對(duì)氧化銦錫材質(zhì)具有侵蝕特性，整個(gè)平坦化制程的時(shí)間和濃度的配合就顯得非常重要。時(shí)間過(guò)短或是溶液濃度過(guò)低，平坦化的效果不大；反之，若是時(shí)間過(guò)長(zhǎng)或溶液濃度過(guò)高，卻使得ITO薄膜變得過(guò)薄。棍據(jù)本發(fā)明的較佳實(shí)施例，以蝕刻速率約為5/s的草酸溶液進(jìn)行約10-30秒的表面處理，即可得到低粗糙度(Rp-v值約為30)的ITO薄膜。其中此Rp-v值是取樣自ITO薄膜的一特定面積區(qū)域，并量度其水平面至尖端(peak)處的高度差值，以表示ITO薄膜的粗糙度。
一般來(lái)說(shuō)，有機(jī)發(fā)光二極管元件中ITO薄膜在進(jìn)行所述表面處理前的Rp-v值約為90厚度，并且在完成表面處理程序后Rp-v值約為30的厚度。經(jīng)過(guò)此一步驟的處理，原本ITO薄膜上的粗糙尖端72將可有效的去除，而在ITO薄膜上形成一平坦的表面。即使在ITO薄膜的厚度的考量下，而以較短的時(shí)間進(jìn)行所述表面處理程序，但對(duì)ITO薄膜而言，仍可將原本尖銳的粗糙尖端72變成相當(dāng)平坦的凸起74。如圖4所示，其中實(shí)線為蝕刻前，虛線為蝕刻后。如此，得以降低因制程因素所導(dǎo)致的表面粗糙度，并達(dá)到平坦化(Planarization)ITO薄膜的目的，以防止發(fā)光二極管元件產(chǎn)生短路損壞等問(wèn)題。
隨后，參閱圖5所示，進(jìn)行圖案化氧化銦錫ITO薄膜80的步驟。首先涂布光阻(Photo仃esistant)，并經(jīng)過(guò)微影、成像的步驟形成光阻區(qū)塊82來(lái)定義ITO薄膜80。接著，以此光阻區(qū)塊82為蝕刻罩幕對(duì)ITO薄膜80進(jìn)行蝕刻處理，以形成ITO圖案84(Pattern)。所述的蝕刻步驟可選用王水、草酸等溶液為蝕刻溶液的濕式蝕刻制程，或以濺擊蝕刻(sputtering etch)、電漿蝕刻(plasma etch)、反應(yīng)性離子蝕刻(Reactive Ion Etch，RIE)等干式蝕刻法。經(jīng)過(guò)圖案化的ITO薄膜得以做為有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)元件的陽(yáng)極電極。
緊接著，參閱圖6所示，移除光阻區(qū)塊82。然后，形成有機(jī)發(fā)光層86于氧化銦錫層84的上表面，形成的方法是通過(guò)遮蔭罩(shadow mask)將有機(jī)發(fā)光材料蒸鍍于ITO層84之上。其中所述的蒸鍍是選自真空蒸鍍法、電子束加熱的真空蒸鍍法、離子化蒸鍍法、有機(jī)分子線蒸鍍法、電漿聚合法、真空蒸鍍聚合法、浸泡被覆法、旋轉(zhuǎn)被覆法、Langmuir-Blodgett(LB)薄膜法、Sol-Gel法或電解聚合法等方法。所述有機(jī)發(fā)光層材料可以使用Alq、DPT、DCM-2、TMS-Sipc、TPAN、DPAN、TTBND/BTX-1等熒光色素或絡(luò)合物材料。最后，形成金屬層88于該有機(jī)發(fā)光層86的上表面，參閱圖6所示。構(gòu)成金屬層的材料可選擇鎂(Mg)、鋰(Li)、鋁(Al)的金屬或合金。其中，所述金屬層的形成是先以濺鍍或真空蒸鍍的方式將金屬材料全面生成于基板50上表面，再通過(guò)微影、蝕刻等程序?qū)⒔饘賵D案88定義在有機(jī)發(fā)光層86上，用以做為有機(jī)發(fā)光二極管的陰極電極。
利用本發(fā)明的方法來(lái)平坦化氧化銦錫薄膜具有如下的優(yōu)點(diǎn)以酸性溶液對(duì)ITO薄膜進(jìn)行表面處理，相較于傳統(tǒng)上以電漿蝕刻的方式，由于是類似濕式蝕刻的方式，具有等向性的優(yōu)點(diǎn)，對(duì)于ITO薄膜的粗糙尖端有較佳的平坦化結(jié)果，且通過(guò)由控制蝕刻速率，使得到平坦的ITO薄膜表面的同時(shí)，仍能顧及ITO薄膜的厚度，不致因平坦化，而損失ITO薄膜的厚度。
本發(fā)明雖以較佳實(shí)施例闡明如上，然其并非用以限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡在不脫離本發(fā)明的精神內(nèi)所作的修改，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種增進(jìn)平坦化氧化銦錫薄膜的方法，其特征是它至少包含下列步驟(1)提供一基板；(2)形成一氧化銦錫薄膜于該基板的上表面；(3)使用一酸性溶液對(duì)該氧化銦錫薄膜進(jìn)行表面處理，以平坦化該氧化銦錫薄膜的表面；該酸性溶液為對(duì)該氧化銦錫薄膜具有蝕刻速率低的特性。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的增進(jìn)平坦化氧化銦錫薄膜的方法，其特征是所述的酸性溶液為草酸。
3.一種增進(jìn)平坦化氧化銦錫薄膜的方法，其特征是該氧化銦錫薄膜是制作于一基板上表面，該方法至少包含下列步驟將基板浸泡于一酸性溶液中，以便對(duì)該氧化銦錫薄膜進(jìn)行表面處理，而平坦化該氧化銦錫薄膜的表面；其中該酸性溶液是濃度低于4％的草酸溶液，對(duì)該氧化銦錫具有低蝕刻率的特性。
4.一種制作具有增進(jìn)平坦化氧化銦錫薄膜的有機(jī)發(fā)光二極管元件的方法，其特征是該方法至少包含下列步驟(1)供一基板；(2)形成一氧化銦錫薄膜于該基板之上，做為陽(yáng)極電極；(3)使用一酸性溶液對(duì)該氧化銦錫薄膜進(jìn)行表面處理，以平坦化該氧化銦錫薄膜的表層；(4)形成一有機(jī)發(fā)光層于該氧化銦錫薄膜的上表面；(5)形成一金屬層于該有機(jī)發(fā)光層的上表面，做為陰極電極；其中該酸性溶液為對(duì)該氧化銦錫薄膜具有蝕刻速率低于8/s的特性，且蝕刻時(shí)間約為5-50秒。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征是所述的酸性溶液為草酸。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征是所述的氧化銦錫薄膜進(jìn)行表面處理程序前的Rp-v值為90。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征是所述的氧化銦錫薄膜完成表面處理后的Rp-v值為30。
全文摘要
一種增進(jìn)平坦化氧化銦錫薄膜的方法，提供一基板，在基板上并制作了一氧化銦錫薄膜；接著，使用酸性溶液對(duì)氧化銦錫薄膜進(jìn)行表面處理，由于酸性溶液為對(duì)氧化銦錫薄膜具有蝕刻速率低的特性，因此能平垣化氧化銦錫薄膜的表面。有效降低ITO的粗糙度及增進(jìn)平坦化氧化銦錫層的功效。
文檔編號(hào)H01L33/00GK1499652SQ0214891
公開日2004年5月26日 申請(qǐng)日期2002年11月8日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月8日
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