一种SOI精细掩模版及其制作方法技术

本发明专利技术涉及Micro OLED显示技术领域，公开一种SOI精细掩模版及其制作方法，包括多个掩膜单元，掩膜单元具有承载区和开孔区，承载区围绕开孔区；掩膜单元包括：硅基底层，硅基底层与开孔区对应的部位开设有第一通孔；填充于硅基底层的填充层；氧化硅绝缘层，氧化硅绝缘层与开孔区对应的部位开设有第二通孔，第二通孔靠近氧化硅绝缘层的开口在硅基底层的正投影覆盖第一通孔靠近氧化硅绝缘层的开口在硅基底层的正投影；硅器件层，硅器件层上与开孔区对应的部位开设有多个第三通孔，第三通孔的尺寸小于第二通孔的尺寸。该掩模版整体应力小、变形量小，有效避免了蒸镀过程中因掩模版与基板贴合不紧密导致的阴影效应。

A SOI fine mask and its fabrication method

【技术实现步骤摘要】
一种SOI精细掩模版及其制作方法
本专利技术涉及MicroOLED(microOrganicLight-EmittingDiode，微型有机发光二极管)显示
，特别涉及一种SOI精细掩模版及其制作方法。
技术介绍
MicroOLED因小尺寸(0.1”～1.x”，通常需要配合光学进行放大)、高分辨率、高PPI(5000PPI以上)、响应速度极快(低于50us)、对比度高(大于10000：1)、色域较高(85％以上)和亮度高(彩色2000～3000nits，单色5000～10000nits)等特点被用于VR/AR微显示领域。目前OLED的主流制作方式是使用FMM(FineMetalMask)蒸镀技术，即利用像素级开孔的铟瓦(Invar)合金作为蒸镀遮罩，将RGB有机发光材料沉积到RGB像素区域，实现RGB像素各自发光。但是，目前FMM技术难以做出开口小于10um的遮罩，使得RGB像素各自发光的显示技术难以运用在MicroOLED微显示器件中。同时，当前MicroOLED微显示器件采用的WOLED+CF方案限于CF透过率低，器件亮度低，导致VR/AR产品难以满足户外高亮使用场景下的使用需求(通常需要牺牲功耗和材料寿命)。因此，研究一种适用于MicroOLED的SOI(Silicon-On-Insulator，即绝缘衬底上的硅)精细掩模版显得尤为重要。
技术实现思路
本专利技术公开了一种SOI精细掩模版及其制作方法，用于制作MicroOLED器件，并且该掩模版整体应力小、变形量小，有效避免了蒸镀过程中因掩模版与基板贴合不紧密导致的阴影效应。为达到上述目的，本专利技术提供以下技术方案：一方面，本专利技术提供一种SOI精细掩模版，包括多个掩膜单元，所述掩膜单元具有承载区和开孔区，所述承载区围绕所述开孔区；所述掩膜单元包括：硅基底层，所述硅基底层与所述开孔区对应的部位开设有第一通孔；填充于所述硅基底层的填充层；形成于所述硅基底层一侧且远离所述填充层的氧化硅绝缘层，所述氧化硅绝缘层与所述开孔区对应的部位开设有第二通孔，所述第二通孔靠近所述氧化硅绝缘层的开口在所述硅基底层的正投影覆盖所述第一通孔靠近所述氧化硅绝缘层的开口在所述硅基底层的正投影；形成于所述氧化硅绝缘层背离所述硅基底层的硅器件层，所述硅器件层上与所述开孔区对应的部位开设有多个第三通孔，所述第三通孔的尺寸小于所述第二通孔的尺寸。SOI精细掩膜蒸镀技术利用特殊的绝缘体硅刻蚀工艺，可做出开口小于5um的FineMask(简称FM)。上述SOI精细掩模版包括多个重复的掩膜单元，其中每个掩膜单元具有承载区和开孔区，承载区围绕开孔区；每个掩膜单元包括硅基底层、填充层、氧化硅绝缘层和硅器件层，硅基底层、氧化硅绝缘层与开孔区对应的部位分别开设第一通孔和第二通孔，第二通孔靠近氧化硅绝缘层的开口在硅基底层的正投影覆盖第一通孔靠近氧化硅绝缘层的开口在硅基底层的正投影，即在氧化硅绝缘层与硅基底层的接触面处，第二通孔的开口大于或者等于第一通孔的开口，防止有机发光材料在硅基底层上沉积；通过设计SOI精细掩模版的硅器件层开孔，利用硅基光刻工艺形成蒸镀掩膜遮罩的第三通孔，使得有机发光材料可以透过第三通孔精准沉积在基板上，第三通孔的尺寸小于第二通孔，具体地第三通孔尺寸小于5um，形成超高分辨率MicroOLED显示器件；承载区对应的硅基底层作为该掩膜版的支撑结构，每个支撑结构中设置填充层，有效避免了掩模版应力过大导致易碎的问题、变形量过大导致在蒸镀过程中掩模版与基板贴合不紧密所致的阴影效应。因此，利用该掩模版蒸镀出来的RGB自发光MicroOLED器件亮度可达10000nit以上、PPI可达5000以上，极大满足VR/AR户外高亮使用场景的需求。其次，通过SOI的特殊设计，避免了复杂的张网工艺，并且掩模版整体应力小、变形量小，有效避免了蒸镀过程中因掩模版与基板贴合不紧密导致的阴影效应。可选地，所述硅基底层的厚度大于所述硅器件层的厚度。可选地，所述填充层内的填充物包括聚酰亚胺。可选地，所述填充层的形状为矩形或者倒梯形。可选地，所述SOI精细掩模版自中心区域至边缘区域，每个掩膜单元中的填充层宽度逐渐减小。可选地，靠近所述SOI精细掩模版边缘区域的硅基底层宽度大于靠近所述SOI精细掩模版中心区域的硅基底层宽度。可选地，沿所述硅器件层至所述硅基底层，所述第一通孔的尺寸逐渐增大。可选地，所述第一通孔的孔壁与所述硅基底层背离所述氧化硅绝缘层的表面所成角度范围为30～70°。可选地，所述掩膜单元还具有预留区，所述预留区位于所述承载区和所述开孔区之间，且所述预留区围绕所述开孔区，所述承载区围绕所述预留区；所述硅基底层与所述预留区以及所述开孔区对应的部位开设有所述第一通孔；所述氧化硅绝缘层与所述预留区以及所述开孔区对应的部位开设有所述第二通孔。另一方面，本专利技术还提供一种如上述方案中任一种所述的SOI精细掩模版的制作方法，包括：利用气相沉积法在SOI顶底双面先沉积氧化硅，再沉积氮化硅；其中：SOI顶层为硅器件层，底层为硅基底层，中层为氧化硅绝缘层；SOI底部曝光、显影形成图案，干法刻蚀去除碳化硅和氧化硅；湿法刻蚀去掉所述图案对应位置的硅基底层形成第一通孔；酸溶液去除SOI上下层的氮化硅；SOI顶部曝光、显影、干法刻蚀在硅器件层形成第三通孔；SOI底部曝光、显影、干刻在硅基底层形成深孔，并在深孔中填充填充物以形成填充层；利用氢氟酸去除SOI的硅器件层、氧化硅绝缘层和硅基底层的全部氧化硅，形成第二通孔。可选地，所述湿法刻蚀去掉所述图案对应位置的硅基底层形成第一通孔还包括：所述第一通孔的孔壁在硅基底层形成坡度，以使所述第一通孔的孔壁与所述硅基底层背离所述氧化硅绝缘层的表面所成角度范围为30～70°。附图说明图1为本专利技术实施例提供的一种SOI精细掩膜版整体剖面示意图；图2为本专利技术实施例提供的一种SOI精细掩膜版中掩膜单元的剖面示意图；图3为硅基底层厚度为100um时，SOI精细掩膜版变形量等效分布图；图4为硅基底层厚度为300um时，SOI精细掩膜版变形量等效分布图；图5为硅基底层厚度为700um时，SOI精细掩膜版变形量等效分布图；图6为硅基底层厚度为1000um时，SOI精细掩膜版变形量等效分布图；图7为本专利技术实施例提供的一种SOI精细掩模版的制作方法的示意图；图8a-图8h为图2中结构的膜层制备示意。图标：1-硅基底层；2-填充层；3-氧化硅绝缘层；4-硅器件层。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术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专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，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本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种SOI精细掩模版，其特征在于，包括多个掩膜单元，所述掩膜单元具有承载区和开孔区，所述承载区围绕所述开孔区；/n所述掩膜单元包括：/n硅基底层，所述硅基底层与所述开孔区对应的部位开设有第一通孔；/n填充于所述硅基底层的填充层；/n形成于所述硅基底层一侧且远离所述填充层的氧化硅绝缘层，所述氧化硅绝缘层与所述开孔区对应的部位开设有第二通孔，所述第二通孔靠近所述氧化硅绝缘层的开口在所述硅基底层的正投影覆盖所述第一通孔靠近所述氧化硅绝缘层的开口在所述硅基底层的正投影；/n形成于所述氧化硅绝缘层背离所述硅基底层的硅器件层，所述硅器件层上与所述开孔区对应的部位开设有多个第三通孔，所述第三通孔的尺寸小于所述第二通孔的尺寸。/n

【技术特征摘要】
1.一种SOI精细掩模版，其特征在于，包括多个掩膜单元，所述掩膜单元具有承载区和开孔区，所述承载区围绕所述开孔区；
所述掩膜单元包括：
硅基底层，所述硅基底层与所述开孔区对应的部位开设有第一通孔；
填充于所述硅基底层的填充层；
形成于所述硅基底层一侧且远离所述填充层的氧化硅绝缘层，所述氧化硅绝缘层与所述开孔区对应的部位开设有第二通孔，所述第二通孔靠近所述氧化硅绝缘层的开口在所述硅基底层的正投影覆盖所述第一通孔靠近所述氧化硅绝缘层的开口在所述硅基底层的正投影；
形成于所述氧化硅绝缘层背离所述硅基底层的硅器件层，所述硅器件层上与所述开孔区对应的部位开设有多个第三通孔，所述第三通孔的尺寸小于所述第二通孔的尺寸。


2.根据权利要求1所述的SOI精细掩模版，其特征在于，所述硅基底层的厚度大于所述硅器件层的厚度。


3.根据权利要求1所述的SOI精细掩模版，其特征在于，所述填充层内的填充物包括聚酰亚胺。


4.根据权利要求1所述的SOI精细掩模版，其特征在于，所述填充层的形状为矩形或者倒梯形。


5.根据权利要求1～4任一项所述的SOI精细掩模版，其特征在于，所述SOI精细掩模版自中心区域至边缘区域，每个掩膜单元中的填充层宽度逐渐减小。


6.根据权利要求1～4任一项所述的SOI精细掩模版，其特征在于，靠近所述SOI精细掩模版边缘区域的硅基底层宽度大于靠近所述SOI精细掩模版中心区域的硅基底层宽度。


7.根据权利要求1所述的SOI精细掩模版，其特征在于，沿所述硅器件层至所述硅基底层，所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：张盎然，朱海彬，张粲，康亮亮，袁丽君，丛宁，王灿，玄明花，
申请(专利权)人：京东方科技集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11