导电图案的形成方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及微电子技术领域，特别涉及导电图案的形成方法。
【背景技术】
[0002]近年来透明电极成为大多数电子产品，如平板电脑、便携式电脑、移动电话、台式显示器、游戏机、汽车，GPS导航仪等不可或缺的部分。透明电极通常是由氧化铟锡(ITO)制成。ITO在电子产品的发展演化中起着巨大的作用，尤其是对于触摸屏和太阳能电池的应用。通常通过在真空腔体中采用气相淀积法制备高导电性高透明度的ITO导电膜。然而此方法的最大缺点是高成本高能耗且耗时，并且铟元素的短缺会大大限制此类导电膜在未来应用中的发展。此外，由于ITO膜具有易碎性与缺乏柔性而不适合运用于柔性显示器件。另外，ITO膜的商业化量产不仅造成稀土金属的极大浪费以及生产过程中由酸性刻蚀工艺带来的污染，而且溅射与酸性刻蚀工艺导致ITO的原料利用率仅为15%到30%。
[0003]随着触摸屏技术的发展，具有高导电性、高透明度、高柔性的导电薄膜将在新一代电子产品中广泛应用。众所周知，在所有现有的导电材料中，银具有极好的延展性和机械强度、良好的抗腐蚀性以及高导电性。最近，银纳米线或银纳米粒子被应用于制造透明导电层，从而实现具有高导电性、高透明度、高柔性特性的透明导电层。然而，主要挑战在于如何有效地利用银纳米线或银纳米粒子制造电极。已经报道过一些用于制造导电透明薄膜的方法，例如，在“Very long Ag nanowire synthesis and its applicat1nin a highly transparent, conductive and flexible metal electrode touch panel，Nanoscale, 2012,4 (20)，6408-6414”中描述了使用特氟龙滤膜收集银纳米线以形成银纳米线网格层，然后再将该银纳米线网格层转移到目标衬底上；在“Transferableself-welding silver nanowire network as high performance transparent flexibleelectrode，Nanotechnology, 2013，24 (33) ” 中描述了使用迈耶棒(Meyer rod)在悬浮有银纳米线的溶液的两个正交方向上各涂布若干次，以在衬底上形成导电层。但这两种方法都很耗时，并且需要后续的刻蚀工艺去除多余的金属以形成电极图案。而该刻蚀工艺如ITO的制造工艺一样，导致原料利用率的降低及产生污染。使用喷墨打印技术制造纳米粒子导电电极不需要刻蚀工艺，但面临喷头阻塞和低效率的挑战。
[0004]因此，需要一种能够提高原料利用率同时避免污染的改进的导电图案的形成方法。
【发明内容】
[0005]本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的目的在于提出一种导电图案的形成方法，该方法可以避免使用相关技术中采用刻蚀工艺以除去多余金属而形成导电图案的步骤，从而提高原料利用率同时避免污染。
[0006]根据本发明实施的一种导电图案的形成方法，包括:提供衬底；在所述衬底的表面的预设形成所述导电图案的部分形成亲水区域，在所述衬底的表面的剩余部分形成疏水区域，其中所述亲水区域具有与待形成的导电图案一致的图案；通过选择性生长，在所述亲水区域上形成导电纳米线层或导电纳米粒子层以形成所述导电图案。
[0007]根据本发明实施例的导电图案的形成方法，通过预形成具有导电图案的亲疏水复合表面，然后利用亲水区域对导电纳米线和纳米粒子的吸附以及疏水区域对导电纳米线和纳米粒子的排斥的原理，使导电纳米线或导电纳米粒子自发生长在亲疏水复合表面的亲水区域而避开疏水区域，从而形成导电图案。根据本发明实施例的导电图案的形成方法，可以避免使用相关技术中采用刻蚀工艺以除去多余金属而形成导电图案的步骤，从而提高原料利用率同时避免污染。另外，该方法工艺简单、易于操作、效率高，可以用于触摸屏、太阳能电池等领域的大规模生产。
[0008]另外，根据本发明上述实施例的导电图案的形成方法，还可以具有如下附加的技术特征:
[0009]在一些实施例中，在所述衬底的表面形成所述亲水区域和所述疏水区域包括:在所述衬底的表面形成图案化的光刻胶层，其中所述光刻胶层具有与所述待形成的导电图案一致的图案；在所述衬底的表面未被所述光刻胶层覆盖的区域形成疏水分子层；去除所述光刻胶层；在所述衬底的表面的暴露区域形成亲水分子层。
[0010]在一些实施例中，在所述衬底的表面形成所述亲水区域和所述疏水区域包括:在所述衬底的表面形成亲水分子层；在所述亲水分子层上形成图案化的光刻胶层，其中所述光刻胶层具有与所述待形成的导电图案一致的图案；去除所述衬底的表面未被所述光刻胶层覆盖的区域的所述亲水分子层；在所述衬底的表面的暴露区域形成疏水分子层；去除所述光刻胶层。
[0011 ] 在一些实施例中，在所述亲水区域上形成所述导电纳米线层或所述导电纳米粒子层包括:将处理过的所述衬底浸入可合成导电纳米线或导电纳米粒子的溶液中，通过溶剂热合成方法，在所述亲水区域上生成所述导电纳米线层或所述导电纳米粒子层。通过将导电纳米线或导电纳米粒子的溶剂热合成技术与亲疏水复合表面上的导电纳米线或导电纳米粒子的选择性生长相结合，实现一步成型形成导电图案。
[0012]在一些实施例中，所述导电纳米线层的材料包括银纳米线、铜纳米线和金纳米线中的一种或多种的组合。
[0013]在一些实施例中，所述导电纳米粒子层的材料包括银纳米粒子、铜纳米粒子和金纳米粒子中的一种或多种的组合。
[0014]在一些实施例中，所述亲水分子层的材料包括吸附导电纳米线或导电纳米粒子的有机化合物。
[0015]在一些实施例中，所述亲水分子层的材料包括含巯基，氨基或羧基的硅烷。
[0016]在一些实施例中，所述亲水分子层的材料包括(3-巯基丙基)三甲氧基硅烷。
[0017]在一些实施例中，所述疏水分子层的材料包括排斥导电纳米线或导电纳米粒子的有机化合物。
[0018]在一些实施例中，所述疏水分子层的材料包括氟硅烷。
[0019]在一些实施例中，所述衬底为透明的玻璃衬底或非透明的半导体衬底。
[0020]在一些实施例中，当所述衬底为透明的玻璃衬底时，所述导电图案为由银纳米线或银纳米粒子制备的透明电极。
【附图说明】
[0021]本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中:
[0022]图1是根据本发明实施例的导电图案的形成方法的流程图；
[0023]图2是根据本发明的一个实施例的在衬底上形成亲疏水复合表面的流程图；
[0024]图3是根据本发明的另一个实施例的在衬底上形成亲疏水复合表面的流程图；
[0025]图4示出形成在玻璃衬底上的由银纳米线制造的条纹状电极图案以及形成玻璃衬底的亲水区域上的银纳米线层的微观形貌图；
[0026]图5示出形成在硅片上的由银纳米粒子制造的条纹状电极图案以及形成硅片的亲水区域上的银纳米粒子层的微观形貌图。
【具体