一种高分辨率量子点图形化方法

技术领域

本发明属于高分辨率微显示领域，尤其涉及一种高分辨率量子点图形化方法。

背景技术

量子点由于1.色纯度高，发光谱峰较窄且分布对称；2.发射光谱可调，通过控制量子点尺寸和材料可改变其发射波长，进而控制发光颜色；3.色彩表现力好，覆盖的色域大于100％NTSC；4.发光效率高，量子效率高达90％，光稳定性好；5.具有实现纳米级像素的潜力，可用于制造超高分辨率屏幕等优点，正在被广泛研究。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：

目前显示行业的量子点制造工艺主要使用喷墨打印工艺。1.但是喷墨打印的分辨率低，无法做到小线宽，不适用于高分辨率。2.喷墨打印制造效率低，即使是多喷头设备，也不能满足量产的高效率需求。3.喷墨打印需要开发新的打印设备和量子点墨水，设备和研发成本高。4.喷墨打印干燥过程中形貌不易控制，会存在“咖啡环”效应，是一种打印过程中常见的现象，它会导致功能材料的不均匀沉积，影响打印图案的分辨率以及器件的性能。5.受限于机械精度和稳定性，喷墨打印容易出现不均匀，导致条纹状显示色差等异常。常规光刻工艺，一般使用365nm，248nm或193nm等光源曝光，而量子点在这些光源下存在光致激发现象，量子点的光致激发现象会吸收短波长的光和发射长波长的光，这些都会影响光刻工艺，导致光刻胶曝光效果变差，甚至无法曝光，所以常规光刻工艺很难应用到量子点上。

CN105810851B-量子点发光二极管显示器的制作方法及量子点发光二极管显示器，公开了一种量子点发光二极管显示器的制作方法及量子点发光二极管显示器。本发明的量子点发光二极管显示器的制作方法，采用由金属配合物溶液通过成膜方法制备出的量子点薄膜构成发光层，与现有的采用量子点墨水的喷墨打印方法相比，工艺参数易调整，工艺制程简单，降低材料成本，通过搭配喷墨印刷技术子像素级别的精确控制，也无法解决上述技术问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种解决传统光刻工艺图形化量子点时分辨率低和无法使用的问题的高分辨率量子点图形化方法。

为了解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种高分辨率量子点图形化方法，包括如下步骤：

1)量子点涂布和烘烤；

2)制备透明保护层；

3)遮光层涂布和烘烤固化；

4)涂布高分辨率光刻胶-曝光-显影；

5)遮光层、透明保护层、量子点干法刻蚀；

6)光刻胶、遮光层干法灰化去除。

上述第1)步中，量子点涂布和烘烤是制备量子点薄膜层；使用涂胶机涂布，涂胶机工艺条件：涂布厚度100-2000nm，转速200-4000转/分钟，温度20-40℃，喷涂量2-10mL，时间10-50s。

上述第2)步中，透明保护层制备是用于保护量子点层；使用涂布工艺，采用透明光刻胶，厚度100-5000nm，转速500-3000转/分钟，温度20-50℃，喷涂量2-10mL，时间10-60s。

上述第2)步中，透明保护层制备是用于保护量子点层；使用涂布工艺，采用无机材料，无机材料包括氧化硅、氮化硅、氧化铟，使用薄膜沉积工艺，氧化硅工艺条件：厚度10-1000nm，时间5-500s，压力1-1000mtorr，温度50-450℃，功率50-5000W，SIH

上述第2)步中，氮化硅工艺条件：厚度10-1000nm，时间10-400s，压力1-1000mtorr，温度50-450℃，功率20-5000W，SIH

上述第3)步中，选黑色光刻胶、彩色光刻胶、黑色有机涂层或彩色有机涂层，用来屏蔽量子点，使光线无法透过遮光层到达量子点层；涂布工艺条件：厚度200-5000nm，转速300-4000转/分钟，温度20-40℃，喷涂量2-10mL，时间10-60s。

上述第4)步中，是制备高分辨率量子点图形，选择i-line，DUV或EUV的高分辨率光刻胶，以及相应的曝光设备，涂布工艺条件：厚度300-5000nm，转速200-4000转/分钟，温度20-40℃，喷涂量2-10mL，时间10-60s；曝光工艺条件：曝光能量5-500mj，温度20-40℃；显影工艺条件：转速100-4000转/分钟，温度20-40℃，KOH或四甲基氢氧化铵显影液，时间10-300s。

上述第5)步中，自上而下，逐层刻蚀叠层结构，工艺条件：时间10-400s，压力5-100mtorr，温度30-80℃，功率20-2000W，CF

上述第6)步中，使用干法灰化工艺，逐层去除光刻胶和遮光层，此时透明保护层保护下层量子点；工艺条件：时间10-600s，压力5-100mtorr，温度30-80℃，功率20-2000W，O

上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果，1.分辨率高，遮光层屏蔽量子点，使光线无法透过遮光层到达量子点层，避免量子点的光致激发现象，保证了光刻胶在光刻时的高分辨率能力，同时透明保护层作为灰化去胶的保护层，允许使用高精度的干法刻蚀，进一步保证了高分辨率。2.生产效率高，本方案采用整片生产，不是喷墨打印的像素级加工工艺，批量产出，所以生产效率更高。3.沿用成熟的半导体设备，不需要开发新的喷墨打印或量子点墨水，设备和研发成本低。4.工艺可控性和稳定性更好，避免了喷墨打印工艺的喷墨和干燥等过程，不存在“咖啡环”效应，成膜更均匀，器件性能更好。5.沿用成熟的半导体工艺和设备，避免了喷墨打印机械精度和稳定性的限制，不存在条纹状显示色差等异常。

附图说明

图1为本发明实施例中提供的高分辨率量子点图形化方法的原理图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图1，一种高分辨率量子点图形化方法，包括如下步骤：

1)量子点涂布和烘烤，可使用传统的涂胶机涂布，slit或spin式涂布机均可。量子点涂布和烘烤，作用是制备量子点薄膜层，可使用传统的涂胶机涂布，slit或spin式涂布机均可，工艺条件：厚度100-2000nm，转速200-4000转/分钟，温度20-40℃，喷涂量2-10mL，时间10-50s。

2)透明保护层制备，用于保护量子点层，避免后续干法灰化损伤，可选有机透明材料，例如透明光刻胶，使用涂布工艺；也可选择无机材料，例如氧化硅、氮化硅、氧化铟锡等，使用薄膜沉积工艺。透明保护层制备，作用是用于保护量子点层，避免后续干法灰化损伤，可选有机透明材料，使用涂布工艺，例如透明光刻胶，厚度100-5000nm，转速500-3000转/分钟，温度20-50℃，喷涂量2-10mL，时间10-60s。也可选择无机材料，例如氧化硅、氮化硅、氧化铟锡等，使用薄膜沉积工艺，氧化硅工艺条件：厚度10-1000nm，时间5-500s，压力1-1000mtorr，温度50-450℃，功率50-5000W，SIH4流量10-1000sccm，N2O或O2流量10-5000sccm；氮化硅工艺条件：厚度10-1000nm，时间10-400s，压力1-1000mtorr，温度50-450℃，功率20-5000W，SIH4流量10-1000sccm，NH3流量10-2000sccm；氧化铟锡工艺条件：厚度10-200nm，使用氧化铟锡靶材，时间2-200s，压力1-1000mtorr，温度20-400℃，功率20-2000W，Ar流量10-1000sccm。

3)遮光层涂布和烘烤固化，可选黑色光刻胶、彩色光刻胶、黑色涂层或彩色涂层，用来屏蔽量子点，使光线无法透过遮光层到达量子点层，避免量子点的光致激发现象，保证了上层光刻胶在光刻时的高分辨率能力。遮光层涂布和烘烤固化，可选黑色光刻胶、彩色光刻胶、黑色有机涂层或彩色有机涂层，用来屏蔽量子点，使光线无法透过遮光层到达量子点层，避免量子点的光致激发现象，保证了上层光刻胶在光刻时的高分辨率能力，工艺条件：厚度200-5000nm，转速300-4000转/分钟，温度20-40℃，喷涂量2-10mL，时间10-60s。

4)涂布高分辨率光刻胶/曝光/显影，遮光层避免了量子点对曝光工艺的影响，所以可以选择i-line，DUV及EUV等高分辨率光刻胶，以及相应的曝光设备，保证了光刻的高分辨率特性。涂布高分辨率光刻胶/曝光/显影，作用是制备高分辨率量子点图形，遮光层避免了量子点对曝光工艺的影响，所以可以选择i-line，DUV及EUV等高分辨率光刻胶，以及相应的曝光设备，保证了光刻的高分辨率特性，涂布工艺条件：厚度300-5000nm，转速200-4000转/分钟，温度20-40℃，喷涂量2-10mL，时间10-60s；曝光工艺条件：曝光能量5-500mj，温度20-40℃；显影工艺条件：转速100-4000转/分钟，温度20-40℃，KOH或四甲基氢氧化铵显影液，时间10-300s。

5)遮光层/透明保护层/量子点干法刻蚀，干法刻蚀精度高，自上而下，逐层刻蚀叠层结构，实现对量子点层的图形化。遮光层/透明保护层/量子点干法刻蚀，干法刻蚀精度高，自上而下，逐层刻蚀叠层结构，作用是实现对量子点层的图形化，工艺条件：时间10-400s，压力5-100mtorr，温度30-80℃，功率20-2000W，CF4或SF6流量10-1000sccm，O2流量10-200sccm。

6)光刻胶/遮光层干法灰化去除，使用干法灰化工艺，逐层去除光刻胶和遮光层，此时透明保护层保护下层量子点，避免干法灰化的损伤。光刻胶/遮光层干法灰化去除，作用是去除光刻胶/遮光层，使用干法灰化工艺，逐层去除光刻胶和遮光层，此时透明保护层保护下层量子点，避免干法灰化的损伤，工艺条件：时间10-600s，压力5-100mtorr，温度30-80℃，功率20-2000W，O2流量10-2000sccm。

满足高分辨率微显示领域，可用于传统LCD，OLED，LED等领域，以及高分辨率的Micro OLED，Micro LED，LCOS，DLP，高分辨率LCD等。

通过使用透明保护层和遮光层，以及光刻+刻蚀的方法，开发出高分辨率量子点图形化工艺。解决传统光刻工艺图形化量子点时分辨率低和无法使用的问题。本方案：1.分辨率高，遮光层屏蔽量子点，使光线无法透过遮光层到达量子点层，避免量子点的光致激发现象，保证了光刻胶在光刻时的高分辨率能力，同时透明保护层作为灰化去胶的保护层，允许使用高精度的干法刻蚀，进一步保证了高分辨率。2.生产效率高，本方案采用整片生产，不是喷墨打印的像素级加工工艺，批量产出，所以生产效率更高。3.沿用成熟的半导体设备，不需要开发新的喷墨打印或量子点墨水，设备和研发成本低。4.工艺可控性和稳定性更好，避免了喷墨打印工艺的喷墨和干燥等过程，不存在“咖啡环”效应，成膜更均匀，器件性能更好。5.沿用成熟的半导体工艺和设备，避免了喷墨打印机械精度和稳定性的限制，不存在条纹状显示色差等异常。着重保护使用透明保护层保护量子点，避免干法灰化损伤；遮光层避免量子点光致激发，保证光刻胶在光刻时的高分辨率能力；以及光刻+刻蚀的工艺流程。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“同轴”、“底部”、“一端”、“顶部”、“中部”、“另一端”、“上”、“一侧”、“顶部”、“内”、“前部”、“中央”、“两端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”、“固定”、“旋接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。