CN102969251A - 元件基板及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种元件基板及其制造方法，该制造方法包括以下步骤。首先，提供基板并于基板上形成图案化结构，其中图案化结构包括多个开口。之后，于图案化结构上形成保护层，其中保护层不会填满图案化结构的这些开口，以使保护层与图案化结构之间具有间隙。随后，于保护层上形成元件层。本发明的元件基板的保护层与图案化结构的开口之间具有间隙，这些间隙有助于减缓元件基板上的应力。再者，这些间隙有助于增加元件基板的弯曲特性，并且提供元件基板具有良好的阻水阻氧特性。

Description

元件基板及其制造方法
技术领域
本发明是有关于一种基板及其制造方法，且特别是有关于一种元件基板及其制造方法。
背景技术
为了具备可挠性的特质，现今软性显示元件多以塑料基板或高分子基板等软性基板取代玻璃基板。由于软性基板耐化性不佳，容易在蚀刻过程中被损害，因此通常需要额外置入介电保护层(protection layer)以避免元件损害，其中介电保护层可以是氧化硅、氧化铝或氮化硅等无机材料介电层。
除了保护软性基板的功能外，这些无机材料介电层也具有可阻挡水气以及氧气的功能。举例而言，当后续应用的元件为光伏打太阳能电池(photovoltaiccell)或是有机发光二极管(organic light-emitting diode,OLED)时，由于这些元件需要较高的阻水阻气效果，因此目前是以多层介电保护层的堆栈结构来实现。
若以片对片(sheet to sheet)的方式在软性基板上以薄膜工艺制作元件，通常会存在残留应力的现象。一般而言，生长在软性基板上的介电保护层的残留应力可以分为本质应力(intrinsic stress)与热应力(thermal stress)两部分，其中本质应力又分成压应力(compressive stress)以及拉伸应力(tensile stress)。无论是压应力或拉伸应力，当软性基板从玻璃载片取下后皆可能导致软性基板弯曲变形，而增加了后续元件断线或是黄光工艺错位(misalignment)的风险。
发明内容
本发明提供一种元件基板，其可以减缓应力的影响并提供良好的阻水阻氧特性。
本发明提供一种元件基板的制造方法，其可以制造出具有良好阻水阻氧特性的元件基板。
本发明提出一种元件基板的制造方法，其包括以下步骤。首先，提供基板并于基板上形成图案化结构，其中图案化结构包括多个开口。之后，于图案化结构上形成保护层，其中保护层不会填满图案化结构的这些开口，以使保护层与图案化结构之间具有未填满的间隙。随后，于保护层上形成元件层。
其中，该图案化结构的该些开口的深宽比大于1。
其中，形成该保护层的方法包括等离子辅助化学气相沉积法，且该等离子辅助化学气相沉积法的工艺参数包括气体流量为200sccm至1000sccm、射频功率为2000瓦特至4000瓦特以及沉积温度介于摄氏170度至400度。
其中，形成该图案化结构的方法包括：
对该基板进行一图案化工艺，以使该基板的一表面具有该图案化结构。
其中，形成该图案化结构的方法包括：于该基板上形成一材料层；以及对该材料层进行一图案化工艺，以使该材料层具有该图案化结构。
其中，该图案化结构包括一有机材料，且该保护层包括一无机材料。
其中，该有机材料的热膨胀系数值介于3ppm/°C至40ppm/°C。
其中，该图案化结构包括一无机材料，且该保护层包括一有机材料。
其中，该有机材料的热膨胀系数值介于3ppm/°C至40ppm/°C。
其中，该图案化结构以及该保护层构成一迭层结构，且于形成该元件层之前更包括进行至少一迭层结构制造程序，以于该基板与该元件层之间形成多个迭层结构。
其中，该元件层包括薄膜晶体管层、有机发光二极管层、光伏打太阳电池层或主动阵列有机发光二极管层。
其中，该图案化结构的该些开口包括沟渠式开口、蜂巢状开口或孔洞开口。
本发明提出一种元件基板，其包括基板、图案化结构、保护层以及元件层。图案化结构位于基板上，其中图案化结构具有多个开口。保护层位于图案化结构上，其中保护层不会填满图案化结构的这些开口，以使保护层与图案化结构之间具有未填满的间隙。元件层位于保护层上。
其中，该图案化结构的该些开口的深宽比大于1。
其中，该图案化结构与该基板的材质相同。
其中，该图案化结构与该基板的材质不相同，且该图案化结构包括一有机材料，该保护层包括一无机材料。
其中，该图案化结构与该基板的材质不相同，且该图案化结构包括一无机材料，该保护层包括一有机材料。
其中，该有机材料的热膨胀系数值介于3ppm/°C至40ppm/°C。
其中，该图案化结构以及该保护层构成一迭层结构，且该基板与该元件层之间具有多个迭层结构。
其中，该元件层包括薄膜晶体管层、有机发光二极管层、光伏打太阳电池层或主动阵列有机发光二极管层。
其中，该图案化结构的该些开口包括沟渠式开口、蜂巢状开口或孔洞开口。
基于上述，本发明的元件基板的保护层与图案化结构的开口之间具有间隙，这些间隙有助于减缓元件基板上的应力。再者，这些间隙有助于增加元件基板的弯曲特性，并且提供元件基板具有良好的阻水阻氧特性。
附图说明
图1A至图1E为本发明一实施例的元件基板的制造流程示意图。
图2A至图2C为本实施例的开口的形状示意图。
图3为本发明一实施例的元件基板的结构示意图。
图4A至图4D为本发明一实施例的元件基板的制造流程示意图。
图5为本发明一实施例的元件基板的结构示意图。
图6为本发明另一实施例的元件基板的结构示意图。
其中，附图标记：
2：玻璃基板
4：基板
4a：表面
5：模板
6：图案化结构
6s：开口
8：保护层
10：未填满的间隙
12：元件层
14：迭层结构
16：材料层
100、100a、100b、100c、100d：元件基板
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
图1A至图1E为本发明一实施例的元件基板的制造流程示意图。请参考图1A，首先，于玻璃基板2上形成基板4，其中玻璃基板2也可以是其它适当的刚性基板。在本实施例中，基板4例如是塑料基板。基板4的涂布方法例如是透过狭缝式涂布(slot die coating)、旋转涂布(spin coating)、喷涂涂布(spraycoating)、热蒸发法(thermal evaporation)所形成。此外，在其它实施例中，基板4也可以是高分子基板或其它适当的软性基板。
接着，请参考图1B以及图1C，对基板4进行图案化工艺以于基板4上形成图案化结构6。如图1B所示，上述图案化工艺例如是压印法，透过模板5对基板4施压，以使基板4的表面4a具有图案化结构6，且图案化结构6包括多个开口6s。当然，本实施例所使用的压印法仅是为例说明，本发明不限于此。在其它实施例中，也可以使用其它适当的图案化工艺以形成多个开口6s。
在本实施例中，这些开口6s的深宽比大于1。换言之，这些开口6s的深度大于宽度。此外，本发明并不限定开口6s的形状，开口6s可以具有任意形状。举例而言，图案化结构6的开口6s可以是沟渠式开口，如图2A所示。图案化结构6的开口6s可以是蜂巢状开口，如图2B所示。图案化结构6的开口6s也可以是孔洞开口，如图2C所示。
再来，请参考图1D，于图案化结构6上形成保护层8，其中保护层8不会填满图案化结构6的开口6s，以使保护层8与图案化结构6之间具有未填满的间隙10。具体而言，形成保护层8的方法例如是等离子辅助化学气相沉积法(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition,PECVD)，透过适当地设定等离子辅助化学气相沉积法的工艺参数即可实现使保护层8不会填满图案化结构6的开口6s的目的。
举例而言，等离子辅助化学气相沉积法的气体流量例如是200sccm至1000sccm。射频功率(radiofrequency power)例如是2000瓦特至4000瓦。沉积温度例如是介于摄氏170度至400度。保护层8的厚度大于或等于开口6的宽度的4/3倍，而且保护层8的厚度约为10纳米至2微米。
在本实施例中，保护层8的材质为无机材料，如氮化硅(SiN)，因此所使用的工艺气体为氨气(NH3)以及硅甲烷(SiH4)，其中氨气与硅甲烷的流量比(flowratio)大于或等于1。另外，氨气或硅甲烷的气体流量为200sccm至1000sccm。
通过上述的工艺参数以及适当的开口6s的深宽比，可以使保护层8在沉积的过程中不会填满开口6s，并且适于使保护层8往二维方向延伸并形成连续性的薄膜。之后，由于开口6s不会被填满，因此可以使保护层8与图案化结构6之间存在未填满的间隙10。需说明的是，保护层8的材质为氮化硅仅是为例说明，本发明不限于此，保护层8的材质也可以其它氮化物、氧化物或适当的无机材料。
接着，于保护层8上形成元件层12，以制作出元件基板100，其中元件层12例如是通过沉积工艺所形成。由于本实施例元件基板100中具有未填满的间隙10，因此当于保护层8上沉积属于元件层12的薄膜时，未填满的间隙10有助于减缓成长元件层12的薄膜时所造成的应力。如此一来，可以减少元件层12的薄膜因为残留应力而发生表面裂纹的情形发生。
之后，可以进一步地从玻璃基板2上取下元件基板100(未绘示)，以完成元件基板100的制作。在本实施例中，元件层12例如是薄膜晶体管层、有机发光二极管层、光伏打太阳电池层或主动阵列有机发光二极管层。借由形成不同种类的元件层12，元件基板100可形成相对应的软性电子元件。当然，本发明不限于此。在其它实施例中，元件层12也可以是其它软性电子元件的电子元件层。
就结构而言，请再参考图1E，元件基板100包括基板2、图案化结构6、保护层8以及元件层12。图案化结构6位于基板4上且具有多个开口6s。保护层8位于图案化结构6上且不会填满这些开口6s，据此，保护层8与图案化结构6之间具有多个未填满的间隙10。另外，元件层12则设置于保护层8上。
具体而言，由于本实施例的元件基板100具有未填满的间隙10，而未填满的间隙10可以增加元件基板100的弹性，因此有助于提升元件基板100的弯曲特性。据此，本实施例的元件基板100的结构适合各种软性电子元件的制作。
此外，由于本实施例的元件基板100具有未填满的间隙10，因此当外界的水气、空气从基板4往元件层12的方向渗入元件基板100时，上述的多个未填满的间隙10将会捕捉(trap)水气、空气，进一步改变水氧、空气的传输路径，进而减少外界水气、空气影响元件层12的机率，并减少元件损害的机率。据此，元件基板100的阻水阻氧特性可以进一步的提升。
以另一观点来看，图案化结构6与保护层8可视为是迭层结构14，因此本实施例在形成元件层12之前，先进行了一次迭层结构制造程序，以形成一个迭层结构14。然而，本发明不限于此。在其它实施例中，也可以在形成元件层12之前，进行多次迭层结构制造程序，以形成多个迭层结构14，如图3所示。据此，图3所示的元件基板100a例如是包括多个迭层结构14，且每一个迭层结构14之间都存在多个未填满的间隙10，因此，元件基板100a的阻水阻氧特性可以进一步被提升。
值得一提的是，图1E以及图3所示的元件基板100以及元件基板100a中，图案化结构6是通过对基板4进行图案化工艺所形成，因此图案化结构6与基板4的材质相同。然而，本发明不限于此。在其它实施例中，图案化结构6与基板4的材质也可以是不相同的。
以下将列举其它实施例以作为说明。在此必须说明的是，下述实施例沿用前述实施例的元件标号与部分内容，其中采用相同的标号来表示相同或近似的元件，并且省略了相同技术内容的说明。关于省略部分的说明可参考前述实施例，下述实施例不再重复描述。
图4A至图4D为本发明一实施例的元件基板的制造流程示意图。须说明的是，本实施例的元件基板100b与前述实施例的元件基板100的制造流程相似，以下将针对其相异之处作说明。
首先，请参考图4A，于玻璃基板2上形成基板4。接着，请参考图4B，于基板4上形成材料层16，并且对材料层16进行图案化工艺，以使材料层16具有图案化结构6。在本实施例中，图案化结构6与基板4的材质不相同。具体而言，材料层16为有机材料，其例如是光刻胶材料层。图案化工艺例如是黄光显影工艺。光刻胶材料层可通过黄光显影工艺于光刻胶材料层的表面上形成多个开口6s，以完成图案化结构6的制作。开口6s的深宽比例如是大于1，且开口6s可以具有任意形状，如沟渠式开口、蜂巢状开口、孔洞开口或其它形状的开口。另外，本发明不限定图案化工艺的种类。只要能够于材料层16上形成图案化结构6的图案化工艺皆可应用于此，本发明并不加以限制。
接着，请参考图4C，于图案化结构6上形成保护层8，与前述实施例类似地，保护层8不会填满图案化结构6的开口6s，以使保护层8与图案化结构6之间具有未填满的间隙10。有关图4C的详细制造过程可参考与图1D相关的制造过程，于此不再重复叙述。
之后，请参考图4D，于保护层8上形成元件层12，以制作出元件基板100b。有关图4D的详细制造过程可参考与图1E相关的制造过程，于此不再重复叙述。
就结构而言，请再参考图4D，本实施例的元件基板100b的结构与前述实施例的元件基板100的结构大似相似，惟其不同之处在于：元件基板100的图案化结构6位于基板4中，而元件基板100b的图案化结构6位于材料层16中。
在本实施例中，图案化结构6的材质例如是有机材料，而保护层8的材质例如是无机材料。然而，本发明不限于此。在其它实施例中，图案化结构6的材质也可以是无机材料，且保护层8的材质也可以是有机材料。
本发明有机材料例如是选自热膨胀系数(CTE)值介于3ppm/°C至40ppm/°C的有机材料，过高的热膨胀系数值会造成较高的残留热应力，使得基板应力及变形量过大。此外，保护层8的厚度需大于图案化结构6中的开口6s的深度，以获取平坦表面。
以另一观点来看，元件基板100b例如是进行一次迭层结构制造程序，以形成一个迭层结构14，其中迭层结构14例如是由图案化结构6与保护层8所构成。然而，本发明不限于此。在其它实施例中，也可以在形成元件层12之前，进行多次迭层结构制造程序，以形成多个迭层结构14，如图5所示。
此外，在图5所示的实施例中，各迭层结构14中的图案化结构6的开口6s例如是对应设置。然而，本发明不限于此。在其它实施例的元件基板100d中，位于不同迭层结构14的图案化结构6的开口6s也可以是以错位排列(misalignment)的方式堆栈，如图6所示。
据此，图5所示的元件基板100c例如是包括多个迭层结构14，且每一个迭层结构14之间都存在多个间隙10，因此，元件基板100c的阻水阻氧特性可以进一步被提升。
综于上述，本发明的元件基板的保护层与图案化结构的开口之间具有多个间隙，且这些间隙有助于减缓元件层形成于保护层上时所造成的应力，以减少元件层的薄膜发生表面裂痕的情形。另外，这些间隙有助于提升元件基板本身的弯曲特性，因此元件基板适用作为软性电子用的元件基板。此外，这些间隙更有助于改变并延长水气以及氧气进入元件层之前的传输路径，因此元件基板可以具有良好的阻水阻氧特性。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明权利要求的保护范围。

Claims (21)

1.一种元件基板的制造方法，其特征在于，包括：
提供一基板；
于该基板上形成一图案化结构，该图案化结构包括多个开口；
于该图案化结构上形成一保护层，其中该保护层不会填满该图案化结构的该些开口，以使该保护层与该图案化结构之间具有未填满的间隙；以及
于该保护层上形成一元件层。
2.根据权利要求1所述的元件基板的制造方法，其特征在于，该图案化结构的该些开口的深宽比大于1。
3.根据权利要求1所述的元件基板的制造方法，其特征在于，形成该保护层的方法包括等离子辅助化学气相沉积法，且该等离子辅助化学气相沉积法的工艺参数包括气体流量为200sccm至1000sccm、射频功率为2000瓦特至4000瓦特以及沉积温度介于摄氏170度至400度。
4.根据权利要求1所述的元件基板的制造方法，其特征在于，形成该图案化结构的方法包括：
对该基板进行一图案化工艺，以使该基板的一表面具有该图案化结构。
5.根据权利要求1所述的元件基板的制造方法，其特征在于，形成该图案化结构的方法包括：
于该基板上形成一材料层；以及
对该材料层进行一图案化工艺，以使该材料层具有该图案化结构。
6.根据权利要求5所述的元件基板的制造方法，其特征在于，该图案化结构包括一有机材料，且该保护层包括一无机材料。
7.根据权利要求6所述的元件基板的制造方法，其特征在于，该有机材料的热膨胀系数值介于3ppm/°C至40ppm/°C。
8.根据权利要求5所述的元件基板的制造方法，其特征在于，该图案化结构包括一无机材料，且该保护层包括一有机材料。
9.根据权利要求8所述的元件基板的制造方法，其特征在于，该有机材料的热膨胀系数值介于3ppm/°C至40ppm/°C。
10.根据权利要求5所述的元件基板的制造方法，其特征在于，该图案化结构以及该保护层构成一迭层结构，且于形成该元件层之前更包括进行至少一迭层结构制造程序，以于该基板与该元件层之间形成多个迭层结构。
11.根据权利要求1所述的元件基板的制造方法，其特征在于，该元件层包括薄膜晶体管层、有机发光二极管层、光伏打太阳电池层或主动阵列有机发光二极管层。
12.根据权利要求1所述的元件基板的制造方法，其特征在于，该图案化结构的该些开口包括沟渠式开口、蜂巢状开口或孔洞开口。
13.一种元件基板，其特征在于，包括：
一基板；
一图案化结构，位于该基板上，其中该图案化结构具有多个开口；
一保护层，位于该图案化结构上，其中该保护层不会填满该图案化结构的该些开口，以使该保护层与该图案化结构之间具有未填满的间隙；以及
一元件层，位于该保护层上。
14.根据权利要求13所述的元件基板，其特征在于，该图案化结构的该些开口的深宽比大于1。
15.根据权利要求13所述的元件基板，其特征在于，该图案化结构与该基板的材质相同。
16.根据权利要求13所述的元件基板，其特征在于，该图案化结构与该基板的材质不相同，且该图案化结构包括一有机材料，该保护层包括一无机材料。
17.根据权利要求13所述的元件基板，其特征在于，该图案化结构与该基板的材质不相同，且该图案化结构包括一无机材料，该保护层包括一有机材料。
18.根据权利要求17所述的元件基板，其特征在于，该有机材料的热膨胀系数值介于3ppm/°C至40ppm/°C。
19.根据权利要求13所述的元件基板，其特征在于，该图案化结构以及该保护层构成一迭层结构，且该基板与该元件层之间具有多个迭层结构。
20.根据权利要求13所述的元件基板，其特征在于，该元件层包括薄膜晶体管层、有机发光二极管层、光伏打太阳电池层或主动阵列有机发光二极管层。
21.根据权利要求13所述的元件基板，其特征在于，该图案化结构的该些开口包括沟渠式开口、蜂巢状开口或孔洞开口。
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