CN101572215A - 图案化金属层及薄膜晶体管的制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种图案化金属层及薄膜晶体管的制作方法，先形成一金属层于一第一基板的一具光热转换特性的转印牺牲层上。利用激光转印技术将该金属层图案化转印至一第二基板上，以形成具预定图案的金属层于该第二基板上。本发明通过在被转印金属层与该第一基板间设置该转印牺牲层以吸收激光，进而保护该被转印金属层不吸光受热，而防止被氧化。

Description

图案化金属层及薄膜晶体管的制作方法

技术领域

本发明是关于一种图案化金属层的制作方法；特别是有关于一种以激光转印(laser transfer)技术制作该图案化金属层的制作方法。

背景技术

随着技术的成熟，更轻、更薄、可携带、可挠曲的显示器如电子纸张已经吸引众多人的注意，许多大公司也纷纷加入研发行列。有机薄膜晶体管是利用有机分子材料以开发适合应用于电子产品的薄膜晶体管，其最大优点在于元件可以在低温下制作，并且在面板弯曲时晶体管元件特性仍能维持，达到正常的显像品质效果，这种应用将可加速可挠式电子产品如显示器的实现。目前上接触式有机薄膜晶体管元件的电极图案化都是使用金属遮罩(shadowmask)蒸发工艺，易有金属遮罩制作成本高与工艺成本高的问题。再者，随着电子元件不断微小化的过程，传统利用金属遮罩(shadow mask)制作薄膜晶体管中金属电极亦面临技术的挑战。激光转印(laser transfer)技术的优点在于其工艺简单，不需要金属遮罩，而可直接转印图案化金属层。再者，激光转印工艺成本低且可大面积制作转印图案层。因此，如何将激光转印技术应用在各种电子元件的图案化金属层制作，为现今一大需求。

发明内容

本发明提供一种图案化金属层制作方法，是利用激光转印技术在一基板上形成预定图案的金属层，并且在被转印金属层与其支撑基板之间加入一层具光热转换特性的转印牺牲层，通过该转印牺牲层吸收激光，进行光热转换，脱离该支撑基板，而将该金属层转印至该基板，进而防止被转印金属层因吸光受热而氧化。

本发明提供一种图案化金属层制作方法，适合用于制作薄膜晶体管的栅极、源极/漏极或导线或发光二极管元件的金属电极。

本发明提供的一种图案化金属层制作方法，包括提供一具有一转印牺牲层的一第一基板，该转印牺牲层具有光热转换特性；形成一金属层于该转印牺牲层上；将该第一基板置于一第二基板上方，以使该金属层接近或接触该第二基板；利用激光转印方式将该金属层图案化转印至该第二基板；移去该第一基板；及移除残留在该被转印金属层图案上的该转印牺牲层。

本发明前述图案化金属层制作方法不需要真空工艺或设备，可以使工艺简单化，并且未被转印的金属层可再使用，以降低工艺材料成本。

本发明另提供一种薄膜晶体管的制作方法，其包括提供一具有一转印牺牲层的第一基板，该转印牺牲层具有光热转换特性；形成一金属层于该转印牺牲层上；将该第一基板置于一第二基板上方，使该金属层接近或接触该第二基板；利用激光转印方式将该金属层图案化转印至该第二基板上，以形成一栅极电极图案于该第二基板上；移去该第一基板；移除残留在该栅极电极图案上的该转印牺牲层；形成一图案化绝缘层于该栅极电极图案上，其中部分该图案化绝缘层供做栅极绝缘层；重复前述第一至第三步骤，并利用激光转印方式形成一金属导线图案于该图案化绝缘层上；移去该第一基板；移除残留在该金属导线图案上的该转印牺牲层；形成一图案化半导体主动层于该图案化绝缘层上，该图案化半导体主动层对应该栅极电极图案；重复前述第一至第三步骤，并利用激光转印方式形成一源极/漏极图案于该图案化半导体主动层上方；移去该第一基板；及移除残留在该源极/漏极图案上的该转印牺牲层。

本发明提供的该薄膜晶体管的制作方法是利用激光转印技术单一工艺，制作薄膜晶体管中金属栅极、漏极/源极及导线，除了可以将工艺简单化，降低元件制作成本外，亦可以应用于元件的集成化及大面积化。

附图说明

图1是本发明图案化金属层制作方法流程图；及

图2A至图2L是本发明薄膜晶体管的制作方法各步骤对应的截面结构示意图。

附图标号：

20----支撑基板

22----转印牺牲层

4----金属层

24a----栅极电极图案

24b----金属导线图案

24c----源极/漏极图案

6----激光光束

200----第二基板

201----图案化绝缘层

202----图案化半导体主动层

具体实施方式

图1是本发明提供的一种图案化金属层制作方法的步骤流程图。在步骤101，首先提供一具有一转印牺牲层的支撑基板。该支撑基板具有透光性，例如玻璃基板，而该转印牺牲层具有光热转换特性，可以吸收特定激光波长，并将吸收的激光转换成热，使该转印牺牲层吸光部分受热熔解，而脱离该支撑基板。该转印牺牲层可以是聚乙烯醇(Poly(vinylacohol)，PVA)层。在步骤102，形成一金属层于该转印牺牲层上，例如以蒸发或溅射方式将该金属层形成于该转印牺牲层上。在步骤103，将该支撑基板以具有该金属层的表面朝下方式接近或接触一基板，例如可于该支撑基板与该基板之间设置多个间隔元件，以支撑该支撑基板于该基板上方近处。该基板可以是一可挠性基板。使多道激光光束照射在该支撑基板相对于该金属层的另一表面，并以计算机控制所述这些激光光束的行进方向。所述这些激光光束行进方向是依欲被转印金属层图案预先设定。

前述多道激光光束会穿过该支撑基板并被该转印牺牲层多个特定区域吸收而转换成热能。该转印牺牲层前述特定区域受热后熔解，脱离该支撑基板，进而将与其结合的部分该金属层直接转印至该基板上。由于前述多道激光光束是经由计算机预先设定行进方向，因此可依所需转印的金属图案设定前述多道激光光束的行进方向，进而可以激光转印方式将预定图案的金属层转印至该基板上。接着，在步骤104，将该支撑基板从该基板上方移除。在步骤105，将残留在该基板上方被转印金属层图案上的该转印牺牲层移除，例如以溶剂去除残留的该转印牺牲层。

本发明前述图案化金属层制作方法，是由被转印金属层与该支撑基板之间的该转印牺牲层吸收激光转换成热能，该被转印金属层受到该转印牺牲层保护，不会被激光照射。因此，本发明方法可避免被转印的该金属层吸光受热而氧化。再者，本发明是利用激光转印技术直接制作出一图案化金属层，并不需要真空工艺或设备，可大幅减少工艺机台所花费的费用。此外，本发明采用激光转印技术可低温制作出图案化金属层，而可应用至可挠性电子产品的工艺中。本发明的激光转印技术采用多道激光光束，因此亦适合于大面积化元件的制造工艺。

本发明前述图案化金属层制作方法可应用于制作薄膜晶体管的栅极电极、源极/漏极或其导线图案，或者用于制作发光二极管元件的阴极与阳极电极。以下以本发明前述图案化金属层制作方法制作一薄膜晶体管的栅极电极、源极/漏极及其导线图案做一举例说明。

图2A至图2L是以本发明前述图案化金属层制作方法制作薄膜晶体管例如有机薄膜晶体管的栅极电极、源极/漏极及其导线图案各步骤对应的所述这些薄膜晶体管截面结构示意图。图2A至图2D是形成所述这些薄膜晶体管的栅极电极图案的各步骤对应的结构截面示意图。参考图2A，首先提供一具透光性第一基板20，例如玻璃基板。该第一基板20具有一转印牺牲层22，而该转印牺牲层22具有光热转换特性，可以吸收特定激光波长，并将吸收的激光转换成热能，使该转印牺牲层22吸光部分受热熔解，进而脱离该第一基板20。该转印牺牲层可以是聚乙烯醇(Poly(vinylacohol)，PVA)层。形成一金属层24于该转印牺牲层22上，例如可以蒸发或溅射方式形成该金属层24于该转印牺牲层22上。将该第一基板20以具有该金属层24的表面朝下方式置于一第二基板200上方。参考图2B，例如将该第一基板20的该金属层24直接接触该第二基板200，接着以多道激光光束26照射该第一基板20相对该金属层24的另一表面。前述多道激光光束行进方向由计算机控制，并依所要制作的栅极电极图案而预先设定行进方向。参考图2C，前述多道激光光束穿过该第一基板20，而被该转印牺牲层22上对应该栅极电极图案的多个受光区域吸收并转换成热能。该转印牺牲层22前述多个受光区域吸热而熔解，脱离该第一基板20，进而将具有该栅极电极图案的该转印牺牲层22及该金属层24转印至该第二基板200上。参考图2D，将该第一基板20从该第二基板200上方移除，并以溶剂洗去残留在该第二基板200上的该金属层24上方的该转印牺牲层22。如此一来，即可在该第二基板200上制作出该栅极电极图案24a。

图2E至图2H是形成所述这些薄膜晶体管的金属导线图案的各步骤对应的结构截面示意图。参考图2E，形成一图案化绝缘层201于该栅极电极图案24a上方，其中部分该图案化绝缘层201供做后续制作完成的薄膜晶体管的栅极绝缘层。同样地，先提供具该转印牺牲层22及该金属层24的一第二基板20。将该第一基板20以具有该金属层24的表面朝下方式置于该第二基板200上方。在此工艺阶段，所使用欲被转印的金属层材质可以不同于该栅极电极图案24a材质。换句话说，可以将另一种材质的金属蒸发或溅射在该第一基板20的该转印牺牲层22上，以供做欲转印金属层。参考图2F，将该第一基板20直接接触该第二基板200，接着以多道激光光束26照射该第一基板20相对该金属层24的另一表面。前述多道激光光束行进方向由计算机控制，并依所要制作的金属导线图案而预先设定行进方向。参考图2G，前述多道激光光束穿过该第一基板20，而被该转印牺牲层22上对应该金属导线图案的多个受光区域吸收并转换成热能。该转印牺牲层22前述多个受光区域吸热而熔解，脱离该第一基板20，进而将具有该金属导线图案的该转印牺牲层22及该金属层24转印至该第二基板200上。参考图2H，将该第一基板20从该第二基板200上方移除，并以溶剂洗去残留在该第二基板200上的该金属层24上方的该转印牺牲层22。如此一来，即可在该第二基板200上制作出该金属导线图案24b。

图2I至图2L是形成所述这些薄膜晶体管的源极/漏极图案的各步骤对应的结构截面示意图。参考图2I，形成一图案化半导体主动层202于该图案化绝缘层201上，该图案化半导体主动层202对应该栅极电极图案24a。该图案化半导体主动层202可以是有机分子材料。同样地，先提供具该转印牺牲层22及该金属层24的一第二基板20。将该第一基板20以具有该金属层24的表面朝下方式置于该第二基板200上方。在此工艺阶段，所使用欲被转印的金属层材质可以不同于该栅极电极图案24a或该金属导线图案24b材质。换句话说，可以将另一种材质的金属蒸发或溅射在该第一基板20的该转印牺牲层22上，以供做欲转印金属层。参考图2J，将该第一基板20接近该第二基板200，例如以多个间隔元件(未示出)将该第一基板20支撑在该第二基板200上方附近。接着以多道激光光束26照射该第一基板20相对该金属层24的另一表面。前述多道激光光束行进方向由计算机控制，并依所要制作的源极/漏极图案而预先设定行进方向。参图2k，前述多道激光光束穿过该第一基板20，而被该转印牺牲层22上对应该源极/漏极图案的多个受光区域吸收并转换成热能。该转印牺牲层22前述多个受光区域吸热而熔解，脱离该第一基板20，进而将具有该源极/漏极图案的该转印牺牲层22及该金属层24转印至该第二基板200上。参考图2L，将该第一基板20从该第二基板200上方移除，并以溶剂洗去残留在该第二基板200上的该金属层24上方的该转印牺牲层22。如此一来，即可在该第二基板200上制作出该源极/漏极图案24c。

本发明图案化金属层制作方法应用在前述薄膜晶体管的栅极电极、源极/漏极及其导线图案的制作时，每一工艺阶段完成之后，该第一基板20上未被转印的该金属层24可于下一工艺阶段再使用。因此，使用本发明图案化金属层制作方法制作前述薄膜晶体管的栅极电极、源极/漏极及其导线图案可节省材料成本。再者，本发明图案化金属层制作方法是采用激光转印技术，其工艺温度低，因此适用于可挠性电子元件的制作。

以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并非用以限定本发明的权利要求；凡其它未脱离本发明所揭示的精神下所完成的等效改变或修饰，均应包含在权利要求范围内。

Claims (15)

1.一种图案化金属层制作方法，其特征在于，所述图案化金属层制作方法包括：

提供一具有一转印牺牲层的一第一基板，所述转印牺牲层具有光热转换特性；

形成一金属层于所述转印牺牲层上；

将所述第一基板置于一第二基板上方，以使所述金属层接近或接触所述第二基板；

利用激光转印方式将所述金属层图案化转印至所述第二基板；

移去所述第一基板；及

移除残留在所述被转印图案化金属层上的所述转印牺牲层。

2.如权利要求1所述的图案化金属层制作方法，其特征在于，所述转印牺牲层包含聚乙烯醇。

3.如权利要求1所述的图案化金属层制作方法，其特征在于，所述激光转印步骤中以计算机控制多道激光光束行进方向，并且所述这些激光光束行进方向依转印在所述第二基板上的所述金属层图案而定。

4.如权利要求1所述的图案化金属层制作方法，其特征在于，所述第一基板与所述第二基板间设有多个间隔元件。

5.如权利要求1所述的图案化金属层制作方法，其特征在于，所述金属层是以蒸发或溅射方式形成于所述转印牺牲层上。

6.如权利要求2所述的图案化金属层制作方法，其特征在于，是以溶剂除去残留在所述第二基板上的所述转印牺牲层。

7.如权利要求1所述的图案化金属层制作方法，其特征在于，所述第二基板为可挠性基板。

8.一种薄膜晶体管的制作方法，其特征在于，所述薄膜晶体管的制作方法包括：

提供一具有一转印牺牲层的第一基板，所述转印牺牲层具有光热转换特性；

形成一金属层于所述转印牺牲层上；

将所述第一基板置于一第二基板上方，使所述金属层接近或接触所述第二基板；

利用激光转印方式将所述金属层图案化转印至所述第二基板上，以形成一栅极电极图案于所述第二基板上；

移去所述第一基板；

移除残留在所述栅极电极图案上的所述转印牺牲层；

形成一图案化绝缘层于所述栅极电极图案上，其中部分所述图案化绝缘层供做栅极绝缘层；

重复前述第一至第三步骤，并利用激光转印方式形成一金属导线图案于所述图案化绝缘层上；

移去所述第一基板；

移除残留在所述金属导线图案上的所述转印牺牲层；

形成一图案化半导体主动层于所述图案化绝缘层上，所述图案化半导体主动层对应所述栅极电极图案；

重复前述第一至第三步骤，并利用激光转印方式形成一源极/漏极图案于所述图案化半导体主动层上方；

移去所述第一基板；及

移除残留在所述源极/漏极图案上的所述转印牺牲层。

9.如权利要求8所述的薄膜晶体管的制作方法，其特征在于，所述转印牺牲层包含聚乙烯醇。

10.如权利要求8所述的薄膜晶体管的制作方法，其特征在于，所述这些激光转印步骤以计算机控制多道激光光束行进方向，并且所述这些激光光束行进方向依序视转印在所述第二基板上的所述栅极电极图案、所述金属导线图案及所述源极/漏极图案而定。

11.如权利要求8所述的薄膜晶体管的制作方法，其特征在于，所述第一基板与所述第二基板之间设有多个间隔元件。

12.如权利要求8所述的薄膜晶体管的制作方法，其特征在于，所述金属层以蒸发或溅射方式形成于所述转印牺牲层上。

13.如权利要求8所述的薄膜晶体管的制作方法，其特征在于，是以溶剂除去残留在所述第二基板上的所述转印牺牲层。

14.如权利要求8所述的薄膜晶体管的制作方法，其特征在于，所述图案化半导体主动层包含有机分子材料。

15.如权利要求8所述的薄膜晶体管的制作方法，其特征在于，所述第二基板为可挠性基板。

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