形成具有低电阻率金属图案的方法技术

本发明专利技术公开了一种用于形成低电阻率金属图案的方法。该方法包含以下步骤：（ｉ）将光催化化合物涂布到衬底上以形成光催化薄膜层；（ｉｉ）将水溶性聚合物涂布到光催化薄膜层上以形成水溶性聚合物层；（ｉｉｉ）将该两层选择性曝光以形成用作晶体生长的核的潜图案；以及（ｉｖ）将潜图案镀以金属以在其上生长金属晶体。根据该方法，可以以低成本、较简单的方式形成包含低电阻率金属的多层电路图案，并且可以根据预定用途自由选择构成各层的金属。该低电阻率金属图案可有利地应用于平板显示器件如ＬＣＤｓ、ＰＤＰｓ和ＥＬＤｓ。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于形成具有低电阻率的金属图案的方法。更具体地，本专利技术涉及用于通过以下方式形成金属图案的方法，即顺序地在衬底上形成由光催化化合物(即其反应性可被光改变的化合物)组成的光催化层和水溶性聚合物层，将该两层选择性曝光以形成用于通过光反应进行晶体生长的潜像中心(latent image centers)，将该潜图案(latent pattern)镀以所需的金属以在潜图案上生长金属晶体。
技术介绍
随着对大显示面和高分辨率的平板显示器(flat panel displays)(如液晶显示器(LCDs)、等离子显示屏(PDPs)和无机和有机发光显示器(ELDs))的需要增加，金属线路(metal wiring)的长度被大大延长。而且，可增加孔径比(aperture ratio)的设计比例尺也在下降。这就产生了一些问题，例如线路电阻和电容，以及信号延迟和失真急剧增大。在这些情况下，发展用于形成低电阻率金属线路的方法对于开发高分辨率和大面积平板显示器件至关重要。已经积极探讨了在大尺寸LCDs中采用低电阻率铝(Al)作为线路材料。此时，采用铝合金AlNd来防止线路的不均匀问题(如使用纯铝时由于物质迁移所出现的小丘(hillock))。然而，由于加入合金会引起电阻率增加，以及α-Si或ITO的高反应性导致接触电阻增加，因此当铝合金用作源极/漏极材料时需要采用多层结构(如Cr/AlNd/Cr)。但是，形成多层金属图案需要复杂的工艺，其使得生产力受到限制。下表1的周期表中列出了可用于形成平板显示器件的金属线路的各种金属。 尽管目前使用铝合金，但铜(Cu)和银(Ag)已成为极感兴趣的研究热点。这是因为它们在无定形硅层上具有低的电阻率和良好的接触性质。然而，当铜或银用作栅电极时，其与下部衬底的附着性差，从而在下续步骤中金属线路易于剥落。另外，当铜或银用作源极或漏极时，原子在200℃下扩散进入无定形硅层或者由于电驱动发生电迁移。这使得线路和器件的性能劣化。因此，为了将铜或银用作具有低电阻率的线路材料，需要形成另外的金属层。该层要具有良好的衬底附着性并且在线路材料的较低部份和/或较高部份具有低的接触电阻。这导致多层金属图案。为了满足以较低成本形成大显示面的需要，需要发展能够用新材料代替常规线路材料的技术，从而可以用相对简单的方式形成多层金属线路。目前，采用光致抗蚀剂形成金属图案。然而，该方法含有许多复杂的步骤，包括金属溅射、光致抗蚀剂图案化和显影，及蚀刻。因此它不适合用于形成多层金属图案。另外，对于在尺寸增大的玻璃衬底上形成大面积图案，还存在与发展真空薄膜沉积设备有关的实质性技术难度和制造成本增加。美国专利No.5,534,312报道了一种用于形成金属图案而无需蚀刻工艺的方法。该方法包括以下步骤将对光敏感的有机化合物和金属配位结合在一起从而生成有机金属化合物；将该有机金属化合物涂布在衬底上，然后，不采用感光树脂用光照射该有机金属化合物。在这一方法中，当涂布的衬底通过带图案的掩膜曝光时，光与有机金属化合物直接反应导致与金属配位结合的有机配体发生降解。该降解使得配体和金属分开。金属原子和邻近的金属原子或周围的氧反应最终形成金属氧化物膜图案。然而，由于配体污染，该方法是存在问题的。为了形成金属或金属氧化物膜，大多数配体通过光反应而分开。另外，与提高氧化物膜的电导性有关的是，该方法不利地包含还原和表面退火，其在200℃或更高温度、氮氢混合气流下进行30分钟至数小时。在日本专利特开平No.2002-169486中描述了另一种通过喷墨过程形成金属线路的方法。但是，该方法存在分辨率低和难以形成高电导线路的问题。另外，美国专利No.6,521,285论述了通过微接触印刷(pringint)和无电镀(electroless plating)形成金属线路。然而，此方法具有的缺点是很难形成在大面积平板显示器件中使用的均匀金属线路。因此本领域需要能形成包括高电导金属的多层金属图案的简单方法。
技术实现思路
本专利技术的专利技术人发现可以用简单的方式形成包括高电导金属的单层或多层金属图案。其通过下列步骤完成顺序地在衬底上形成由其反应性可被光改变的化合物(即光催化(photocatalytic)化合物)组成的光催化薄膜层和水溶性聚合物层，将两层选择性曝光以形成用于晶体生长的潜像中心(通过光反应)，并将潜图案镀以所需的金属以在潜图案上生长金属晶体。另外，本专利技术的专利技术人还发现该金属图案具有优异的金属线路性质。因此，本专利技术的特征是提供一种用于以快速、有效和简单的方式形成单层或多层金属图案的方法。进行该方法无需要求高真空或高温条件的金属薄膜形成过程。而且，该方法对于精细图案的形成或下续蚀刻过程不涉及光致抗蚀工艺。本专利技术的另一特征是提供了采用本方法形成的金属图案制造的平板显示器件。根据本专利技术的特征，提供用于形成金属图案的方法，包括以下步骤(i)将光催化化合物涂布到衬底上以形成光催化薄膜层；(ii)将水溶性聚合物涂布到光催化薄膜层上以形成水溶性聚合物层；(iii)将该两层选择性曝光以形成用于晶体生长的潜像中心；和(iv)将潜图案镀以金属以在其上生长金属晶体。根据本专利技术，还提供了用本专利技术的方法形成的金属图案。根据本专利技术，还提供了包含作为金属线路的金属图案的平板显示器件。根据本专利技术，还提供了包含作为电磁干扰过滤器(electromagneticinterference filter)的金属图案的平板显示器件。附图说明从结合附图的下文的详细描述中将会更清楚地理解本专利技术的上述和其它目的、特征和其它优点，其中图1是根据本专利技术的实施例1形成的金属图案的光学显微镜图；图2是根据本专利技术的实施例2形成的金属图案的电子显微镜图；和图3是根据本专利技术的实施例3形成的金属图案的光学显微镜图。具体实施例方式在下文中，将基于各个步骤更详细地解释本专利技术。步骤(i)在该步骤中，将光催化化合物涂布到衬底上以在衬底上形成透明的无定形的光催化薄膜层。此处所用的术语“光催化化合物”指其特性能被光显著改变的化合物，特别是在未曝光时是惰性的而在曝光(如紫外光)下能被激活的化合物。在紫外光的照射下，光催化化合物曝光部分的电子被激发，因而能够表现出活性如还原能力。因此，曝光部分的金属离子被还原，从而在曝光部分上可形成负型潜图案。光催化化合物的优选例子包括能通过退火形成透明的无定形TiO2的任意含钛(Ti)有机金属化合物，如钛酸四异丙基酯、钛酸四正丁基酯、钛酸四(2-乙基-己基)酯、聚钛酸丁基酯(polybutyltitanate)等。在将光催化化合物溶解在适当的溶剂如异丙醇中之后，可以在衬底上采用旋涂、喷涂、丝网印刷(screen printing)等进行该溶液的涂布。可用于本专利技术的衬底的例子包括但不特别限定为透明塑料和玻璃材料。透明塑料衬底的例子，可提及如丙烯酸类树脂、聚酯、聚碳酸酯、聚乙烯、聚醚砜、烯烃马来酰亚胺共聚物、降冰片烯基树脂等。在需要极好的耐热性的情况中，优选烯烃马来酰亚胺共聚物和降冰片烯基树脂。否则，优选采用聚酯膜、丙烯酸类树脂等。通过涂布光催化化合物形成30-1,000nm厚的涂层。涂布之后，在热板上或对流炉中在不高于200℃的温度下加热涂层20分钟以形成所需的光催化薄膜层。在高于20本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种形成金属图案的方法，其包含以下步骤：（ｉ）将光催化化合物涂布到衬底上以形成光催化薄膜层；（ｉｉ）将水溶性聚合物涂布到光催化薄膜层上以形成水溶性聚合物层；（ｉｉｉ）将该两层选择性曝光以形成用于晶体生长的潜像中心；和 （ｉｖ）将潜图案镀以金属以在其上生长金属晶体。

【技术特征摘要】
KR 2003-12-16 92112/031.一种形成金属图案的方法，其包含以下步骤(i)将光催化化合物涂布到衬底上以形成光催化薄膜层；(ii)将水溶性聚合物涂布到光催化薄膜层上以形成水溶性聚合物层；(iii)将该两层选择性曝光以形成用于晶体生长的潜像中心；和(iv)将潜图案镀以金属以在其上生长金属晶体。2.权利要求1所述的方法，其中在曝光下激发所述光催化化合物的电子，使得光催化化合物具有活性。3.权利要求2所述的方法，其中所述光催化化合物是通过退火形成无定形TiO2的含钛有机金属化合物。4.权利要求3所述的方法，其中所述含钛有机金属化合物是钛酸四异丙基酯、钛酸四正丁基酯、钛酸四(2-乙基-己基)酯或聚钛酸丁基酯。5.权利要求1所述的方法，其中所述水溶性聚合物是至少一种选自聚乙烯醇、聚乙烯酚、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酸、聚丙烯酰胺、明胶，及其共聚物的聚合物。6.权利要求1所述的方法，其中所述水溶性聚合物层还包括光敏剂。7.权利要求6所述的方法，其中所述光...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢昌镐，宋基镕，金珍詠，塔玛拉拜克，GA布兰尼茨基，TV盖夫斯卡娅，VG索科洛夫，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]