ITO制作工艺讲解

触摸屏制造过程中的实战与困难2 ITO图形制造过程(2)铟锡氧化物图案制备工艺透明导电氧化物薄膜主要包括铟、锌、锑和镉的氧化物及其复合多元氧化物薄膜材料，具有禁带宽度、可见光谱区透光率高、电阻率低、紫外线吸收率大于85%、红外线反射率大于70%等特点。以掺锡铟锡氧化物为代表的透明导电膜广泛应用于平板显示器、太阳能电池、特殊功能窗口涂层等光电器件领域。其特征是当厚度低于1800埃(1埃=10-10米)时，它突然变得透明，透光率为80%。当它较薄时，透光率降低，当它达到300埃时，透光率增加到80%。ITO是所有电阻式和电容式触摸屏的主要材料。事实上，电阻式和电容式触摸屏的工作表面是ITO涂层。一、国际贸易组织的特点铟锡氧化物是锡掺杂到铟中后，锡元素可以取代铟中的铟元素，以二氧化锡的形式存在，因为铟中的铟元素是三价的，当二氧化锡形成时，它将为导带贡献一个电子，同时在一定缺氧状态下产生氧空穴，形成载流子浓度为1020-1021cm-3，迁移率为10-30cm2/Vs。这种机制提供了约10-4的低薄膜电阻率。因此氧化铟锡薄膜具有半导体导电性表演。目前，氧化铟锡薄膜层的电阻率一般约为510-4，最好高达510-5，接近金属的电阻率。在实际应用中，阻挡电阻通常用来表征氧化铟锡的导电性。氧化铟锡薄膜的透光率和电阻分别由氧化铟锡和氧化锡的比例控制。由于氧化锡的厚度超过200埃，增加氧化铟的比例可以提高氧化铟的透射率，通常氧化锡：氧化铟=1: 9。目前，透明度通常不够好尽管导电性很好。如果电流平行流过氧化铟锡层，其中d是薄膜厚度，I是电流，L1是电流方向上的薄膜厚度长度，L2是垂直于电流方向的主薄膜长度，当电流流过方形导电膜时，层电阻R=PL1/dL2，其中P是导电膜的电阻率，对于给定的膜，P和d可以被视为固定值，P/d，当L1=L2时， 其正方形薄膜，无论正方形的大小，电阻都是固定值P/d，这是块电阻的定义：R=P/d，其中R单位是om/(/)，因此块电阻与IOT薄膜电阻率P和氧化铟锡薄膜厚度d有关，氧化铟锡薄膜电阻越低，薄膜厚度越大。由于在电子产品的生产过程中，经常需要对各种酸碱溶液进行高温烘烤和浸泡，所以ITO薄膜的电阻对高温和酸碱非常敏感。一般来说，在300 * 30分钟的环境中，R将增加2-3倍，在10重量%的氢氧化钠* 5分钟和6重量%的盐酸* 2分钟(60)下，R也将增加到约1.1倍。因此，在生产过程中不宜使用高温生产和长期清洗酸碱。如果不可避免，应在低温下进行，操作时间应尽可能缩短。在ITO膜在电子工业中的应用中，除了用作电子屏蔽、紫外吸收阻挡、红外反射阻挡等应用外，作为透明电极线在平板显示器领域也有很大的应用。化学蚀刻和激光蚀刻是使用ITO膜制造透明电极线的两种主要方法。二。氧化铟锡薄膜的制备方法1.真空磁控溅射镀膜。氧化铟锡磁控溅射示意图在溅射过程中，在高氧气流速的条件下，被靶材轰击的金属铟和锡原子可以在真空室中或衬底表面与氧气充分反应生成In2O3和SnO22.真空蒸发。20世纪80年代早期的技术已经基本被淘汰。3.溶胶-凝胶法这种方法不适合大规模生产，目前仅用于一些科研机构的分析。4、丝网印刷或喷墨印刷方法目前，只有住友日本拥有丝网印刷的实用技术，用于公司自己的产品。据说质量比传统的好5.半导体工艺的剥离方法另外，可以先在聚酯薄膜基材上印刷负片图案，然后进行铟锡氧化物涂布，最后去除印刷油墨。(3)化学刻蚀法制备ITO图案目前，工业上广泛使用的大部分ITO薄膜都是用磁控溅射法制备的。通过磁控溅射产生的氧化铟锡层可以理解为通过氧化后将一些单个原子或原子团堆叠在一起而形成的薄膜，因此从宏观角度来看，可以理解为具有各向同性的特性，即在光学、电学、化学和其他性质方面，所有方向基本上是相同的。当进行化学蚀刻时，该特征可以使ITO膜的化学反应速度在所有方向上一致，从而获得良好的图案再现性。因为即使在图案边缘的蚀刻时间是三到五倍，在边缘仅损失几百到几千埃的侧面蚀刻区域，对于微米级以上的电路，埃级的容差可以完全忽略。从宏观上理解，氧化铟锡层是各向同性的，这与强调氧化铟锡在某些情况下是非等键晶体结构所体现的各向异性概念完全不同。对其晶体结构的强调是强调其微观结构的稳定性，微观结构可以具体描述一些物理和化学参数的相对恒定值。然而，从宏观上看，ITO不可能真正成为具有完整结构的晶体结构。电子扫描的原子和晶粒排列在大多数情况下，化学蚀刻是制备ITO图案最成熟、最可行的技术。它可以根据您的需求生成足够好的模式和相对较少的前期投资。随着深紫外技术在曝光设备中的应用，大多数制造商早已实现了微米精度。它具有效率高、批量稳定性和重复性好、设备投资少、配套技术完善等优点。目前，它仍然是大规模生产的主要方向。所用的原料是蚀刻膏、防腐油墨和光刻胶。1.蚀刻糊工艺化学蚀刻方法可以通过以下方式实施：一种是将蚀刻膏直接印刷在产品的电极图案区域之外，并且在反应完成后，用蚀刻膏溶剂(通常是水)将其清洁，以留下所需的电极图案。对于一些线宽和线间距大于0.2毫米的光电产品，如低等级TN显示器、电阻式触摸屏、按键电容式屏幕、光伏电池等。这种方法具有增长的趋势，因为它不需要消耗大量的化学品，对环境的影响较小，节省大量的水、电和场地成本，并且前期投资成本低。一般丝网印刷行业可以掌握大部分技术和其他因素。其主要控制点是温度对蚀刻速度的控制。设计时应充分考虑边缘效应。通常，可以使用相对简单的现场实验来获得相对准备好的参数。2.防腐蚀油墨工艺化学蚀刻的第二种方法与第一种方法正好相反。它是在产品的电极图案区域印刷耐腐蚀油墨以保护它，然后将产品浸入化学蚀刻溶液中，使产品的电极图案区域的外部与化学蚀刻溶液完全反应，然后从产品的电极图案表面剥离耐腐蚀油墨以形成产品的电极图案。其线宽和行距为0.08毫米，蚀刻率仍可达到95%以上。这种方法目前在印刷电路板、薄膜开关、电阻式触摸屏、光伏电池等产品的生产中占据主流地位。根据最终剥离方式的不同，耐腐蚀油墨可分为物理剥离型和化学溶液剥离型。其中，物理剥离抗腐蚀油墨不仅用于电子产品图形的制作，还用于产品的表面保护，防止外力破坏产品，隔离外部环境中的水、电、气，防止它们腐蚀产品。其中，触摸屏生产中使用的电路板绝缘保护胶和表面保护胶在电子行业中应用最为广泛。由于物理剥离型耐腐蚀油墨在产品排序过程中需要去除时会被物理外力撕掉，其丝网厚度一般要求大于化学溶液剥离型耐腐蚀油墨丝网厚度的2-3倍，固化程度不能与化学溶液剥离型耐腐蚀油墨相同。只要实现了表面固化，还需要完全固化，这样在后续的生产加工过程中，边缘部分不会因挤压而变形和开裂，需要去除时会产生边缘残留。在触摸屏生产过程中，表面保护胶的残留是影响生产效率和产品质量合格率的主要因素之一。化学溶液剥离型耐腐蚀油墨根据最终剥离的方式可分为溶解型和膨胀型。两者的蚀刻效果没有区别，除了在剥离和清洗过程中，溶解的抗腐蚀油墨不需要强碱，更适合一些对碱浓度敏感的产品。其缺点是为了改善油墨丝网印刷的性能，在油墨中加入一些填料以增加油墨的粘度和固化能力。由于剥离和溶解过程中的附壁效应，这些填料将保留在产品的表面，并且相对难以清洁。这些缺点不会出现在膨胀油墨中，但是膨胀油墨在剥离过程中需要更高的碱浓度，并且剥离的油墨是片状的。汽提设备的碱液循环系统应采取相应的过滤和隔离措施，避免堵塞管道和重复污染产品。防腐油墨的关键参数是针孔度和粘度。由于通常生产线宽超过0.08毫米的产品，针孔度可以满足要求。因此，在实际生产过程中，主要关心的是粘度的变化。3.光刻胶工艺在线宽距离小于0.07毫米的产品的生产过程中，化学蚀刻方法难以满足上述两种方法的要求。此时，需要更精细的第三种化学蚀刻方法，即光刻胶化学蚀刻。光致抗蚀剂，也称为光致抗蚀剂，是由光敏树脂、敏化剂和溶剂组成的光敏混合液。光敏树脂受光照射后，在曝光区域能迅速发生光固化反应，使材料的物理性能，特别是溶解性、亲和性等发生明显变化。经过适当的溶剂处理后，可溶部分被溶解以获得所需的图像。光致抗蚀剂广泛用于制造印刷电路和集成电路，以及印刷和制版。光致抗蚀剂技术复杂，种类繁多。根据其化学反应机理和发展原理，可分为阴胶和阳胶。阴胶在光照后形成不溶物；相反，它不溶于某些溶剂，而且它是正性胶水，在光照后变成可溶物质。利用这一特性，光致抗蚀剂可以用作涂层，以在硅晶片的表面上蚀刻所需的电路图案。根据光敏树脂的化学结构，光刻胶可分为三种类型。(1)光聚合型，利用烯属单体在光的作用下产生自由基，自由基进一步引发单体聚合，最终生成聚合物，具有形成正性图像的特性。(2)光解型，使用含叠氮醌类化合物的材料，光照后会发生光解反应，由油溶性变为水溶性，可制成正凝胶。(3)光交联型，使用聚乙烯刘当光敏树脂用近紫外光照射成像时，光的波长将限制分辨率的提高。为了进一步提高分辨率以满足超大规模集成电路工艺的要求，必须使用较短波长的辐射作为光源。得到的电子束、x射线和深紫外(250纳米)蚀刻技术以及相应的电子束蚀刻胶、x射线蚀刻胶和深紫外蚀刻胶，蚀刻线可以细至1m或更小。微细加工技术是迄今为止人类能够实现的最高精度加工技术。光刻胶是其重要的支撑条件之一，这是由微电子信息产业中微细加工的线宽决定的。光致抗蚀剂在微电子信息工业中有许多应用，如光固化阻焊油墨、干膜、湿膜、平板显示工业和印刷电路板工业中的增感剂。近年来，电子信息产业的升级速度不断加快，新技术、新工艺不断涌现，对光刻胶的品种、质量和数量的需求大幅增加。毫不夸张地说，光刻胶已经成为微电子信息产业快速发展的重要技术支撑条件之一。除了上述在平板显示器领域的应用之外，光刻胶产品在微加工技术中的应用将随着高度集成、超高速和超高频集成电路和元件的发展而发展，集成电路和元件的特征尺寸将变得越来越精细，其加工尺寸将达到深亚微米、100纳米甚至纳米级。为了满足微电子工业对亚微米图形加工技术的要求，光刻胶的发展已经从普通紫外光发展到紫外光刻胶、深紫外光刻胶、电子束胶、x光胶、离子束胶等。目前的发展重点是深紫外光刻胶和电子束化学放大抗蚀剂。CAR是以聚4-羟基苯乙烯为化学平台，加入光产酸剂、交联剂等成分形成的。当辐射源曝光时，其光化学增益可达102 108，从而获得高精度的图案。近年来，光致抗蚀剂在微电子工业中不断发展新的应用，如用光敏介电材料制作多芯片组件。多芯片组件技术可以大大减少电子系统的体积，降低其质量，提高其可靠性。近年来，多芯片组件技术已广泛应用于国外先进的军用电子和航天电子领域。由于光刻胶技术的快速进步和发展，在普通产品的应用中，针孔率高的问题已经基本解决，而在普通产品的应用中，针孔率对产品生产的影响几乎没有考虑。粘度的调整取决于每个家庭的习惯。一般来说，50CP产品可以更好地调节涂布效果，并且由于添加了某些稀释剂，可以降低成本。然而，由于稀释剂的大量存在，光致抗蚀剂的一些性质也会受到影响，并且在制造相对高级的产品时，分辨率会降低。另一方面，30CP产品涂层效果稍难控制，但性能相对稳定，更适合制作高细度产品。光致抗蚀剂的保存条件相对严格，并且对光、温度和湿度有限制。尤其是光刻胶和稀释剂在开瓶后，一旦吸收水分，其物理和化学性质会迅速下降。目前，光刻胶涂布段一般与自动纯水清洗线连接。在很多情况下，只考虑这一段的清洁度，忽略了这一段的湿度控制，使得光刻胶涂层的成品率相对较低，显影过程中光刻胶脱落严重，无法达到保护和耐腐蚀的效果。电子产品用光刻胶分为高灵敏度光刻胶和低灵敏度光刻胶。高灵敏度光致抗蚀剂可用于制作10m以内的高精度电路，通常用于制作集成电路和液晶微显示器。低灵敏度光致抗蚀剂具有10m以上的制造精度，通常用于制造普通电子产品和电路板，如液晶显示器、有机发光二极管、矩阵光致抗蚀剂工艺分为以下步骤：光致抗蚀剂涂覆-光致抗蚀剂预烘烤-图案复制(曝光)-图案显影-光致抗蚀剂固化-化学蚀刻-光致抗蚀剂剥离(1)光刻胶涂覆方法浸渍法：将所需的涂层材料直接浸入光刻胶中，然后取出并干燥。该方法由于材料表面的杂质不断污染光刻胶，光刻胶利用率低，光刻胶浪费大。与材料相比，该方法清洗程度不同，操作控制随意，膜厚不稳定，获得精细图案的能力弱，目前很少有人继续使用。b、离心旋转法：将待涂覆的材料放在离心旋转平台上，在其上浇注光刻胶，然后按照设定的旋转速度和时间进行涂覆，然后干燥。与浸渍法相比，该方法更容易获得精细的电极图形、稳定的生产批次和高批次重复性的工艺数据。其早期设备成