CN110797298A - 电子装置及其制备方法 - Google Patents

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高克毅
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Abstract

本发明提供一种电子装置及其制备方法，其中，电子装置的制备方法包括下列步骤：提供基板；形成金属层于基板上，金属层具有第一表面；形成第一绝缘层于金属层上；形成第二绝缘层于第一绝缘层上；刻蚀第一绝缘层与第二绝缘层以形成接触孔，且接触孔暴露部分的第一表面；用溶液清洗接触孔所暴露的部分的第一表面；以及形成透明导电层于第二绝缘层上，且透明导电层与金属层电性连接。

Description

电子装置及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种电子装置及其制备方法，尤其涉及一种通过刻蚀法所形成的电子装置及其制备方法。
背景技术
随着显示设备技术不断进步，显示面板均朝向体积小、厚度薄、或重量轻等趋势发展，故目前市面上主流的显示设备已朝向轻薄类型显示设备发展。其中，轻薄类型显示器可应用的领域相当多，举凡日常生活中使用的手机、笔记本电脑、摄影机、照相机、音乐播放器、行动导航装置、电视等都有使用。
在显示设备中，常需要图案化绝缘材料层以形成接触孔，以将绝缘材料层上的透明导电层与有机材料层下的金属层透过接触孔而电性连接。然而，对绝缘材料层进行图案化时，容易使污染物沾附在金属层表面、或使接触孔所暴露的金属层氧化，此时，会造成透明导电层与金属层的阻抗上升，甚至产生透明导电层剥离的情形。
有鉴于此，目前亟需改善图案化绝缘材料层的工艺，以避免前述的问题产生。
发明内容
本发明提供一种电子装置的制备方法，包括下列步骤：提供基板；形成金属层于基板上，其中金属层具有第一表面；形成第一绝缘层于金属层的第一表面上；形成第二绝缘层于第一绝缘层上；刻蚀第一绝缘层与第二绝缘层以形成接触孔，且接触孔暴露部分的第一表面；以溶液清洗接触孔所暴露的部分的第一表面；以及形成透明导电层于第二绝缘层上，且透明导电层与金属层电性连接。
本发明提供一种电子装置，包括：基板、金属层、第一绝缘层、第二绝缘层、接触孔、透明导电层、及凹口。金属层设于基板上，金属层具有第一表面；第一绝缘层设于金属层的第一表面上；第二绝缘层设于第一绝缘层上；接触孔穿过第一绝缘层及第二绝缘层且暴露金属层的部分第一表面；凹口邻近金属层与第一绝缘层的交界处；以及透明导电层设于第二绝缘层上且与金属层电性连接；凹口的长度与透明导电层的厚度的比例介于0.01至0.2之间。
附图说明
图1A至图1D为本发明一实施例的电子装置的制备流程的剖面示意图；
图2为图1D的虚线圆区域的部分放大图。
图中：
基板 11 金属层 12 第一表面 121 氧化物层 122
表面 1212 侧壁 1211 第一绝缘层 13 第二表面 131
侧面 132 第二绝缘层 14 残留物层 141 接触孔 15
透明导电层 16 凹口 A 底切结构 A1 深度 D
长度 L 第一交点 P1 第二交点 P2 厚度 T
具体实施方式
以下是通过具体实施例说明本发明的实施方式，熟习此技艺的人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明也可通过其他不同的具体实施例加以施行或应用，本说明书中的各项细节也可针对不同观点与应用，在不脱离本创作的精神下进行各种修饰与变更。
其次，本发明中所使用的序数例如“第一”、“第二”等用词，以修饰本申请所涉及的组件，其本身并不意味及代表该请求组件有任何之前的序数，也不代表某一请求组件与另一请求组件的顺序、或是制造方法上的顺序，这些序数的使用仅用来使具有某命名的一请求组件得以和另一具有相同命名的请求组件能作出清楚区分。
此外，本发明所提及的位置，例如“之上”、“上”、“上方”、“之下”、“下”或“下方”，可指所述两组件直接接触，或可指所述两组件非直接接触。
本发明所提及的“连接”，可指两组件直接连接，也可指两组件非直接连接但彼此电性连接。
当本发明界定一数值介于一第一数值至一第二数值的范围时，该数值包括该第一数值、该第二数值、或该第一数值及该第二数值间的任一数值。
其次，本发明不同实施例的特征可相互组合而形成另一实施例。
图1A至图1D为本发明一实施例的电子装置的制备流程的剖面示意图。如图1A所示，在本实施例的电子装置的制备方法中，首先，提供基板11。基板11可例如为石英基板、玻璃基板、硅晶圆基板、或蓝宝石基板等。或者，基板11可例如为可挠性基板或薄膜，其材料可包括，例如，聚碳酸酯(polycarbonate，PC)、聚酰亚胺(polyimide，PI)、聚丙烯(polypropylene，PP)、聚对苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate，PET)、或其他塑料或高分子材料，但本发明并不仅限于此。
接着，形成金属层12于基板11上，其中金属层12具有第一表面121。金属层12的材料可包括铜、银、铝、钼、钨、金、铬、镍、铂、钛、铜合金、铝合金、钼合金、钨合金、金合金、铬合金、镍合金、铂合金、钛合金或其他合适的金属。在某些实施例中，金属层可为多层结构，例如钼/铝/钼的叠层结构、钛/铝的叠层结构、或其他适当的多层结构。在本发明的一实施方案中，金属层12的材料包括铜或其合金。在本发明的另一实施方案中，金属层12的材料包括铜。然而，本发明并不仅限于此。
而后，形成第一绝缘层13在金属层12的第一表面121上，再形成第二绝缘层14在第一绝缘层13上。第一绝缘层13的材料可包括氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、氧化铝、适当的绝缘材料、或其组合。在本发明的一实施方案中，第一绝缘层13的材料包括氮化硅。第二绝缘层14可为有机层，其包括有机材料，如树脂、聚合物、光阻或其组合，其材料可为聚丙烯酸树脂、聚酰亚胺树脂、环氧树脂、或其他。在本发明的另一实施方案中，第二绝缘层14的折射率与第一绝缘层13的折射率实质上相同，例如两者的折射率可都为1.4。在一实施例中，第二绝缘层14的折射率与第一绝缘层13的折射率的差异小于0.5。当第一绝缘层13与第二绝缘层14的折射率接近时，可增加电子装置的画面亮度。然而，本发明并不仅限于此。
如图1B所示，刻蚀第一绝缘层13与第二绝缘层14以形成接触孔15，且接触孔15暴露部分的第一表面121。可使用干刻蚀工艺、湿刻蚀工艺、或其组合形成接触孔15。在本发明的一实施方案中，可使用干刻蚀工艺形成接触孔15。在某些实施例中，干刻蚀工艺包括含氧电浆。在干刻蚀工艺后，在金属层12上会形成氧化物层122及残留物层141。其中，氧化物层122可包括氧化物，例如金属氧化物，其为金属层12被含氧电浆氧化后所生成的产物。在本发明的一实施方案中，金属氧化物为氧化铜。此外，残留物层141则可包括有机材料，其为第一绝缘层13及/或第二绝缘层14与含氧电浆反应后，分解而所形成的有机物。残留物层141也可包含刻蚀过程中第一绝缘层13及/或第二绝缘层14掉落的残留物。在一实施例中，残留物层141所包含的有机材料的分子量会等于或小于第二绝缘层14所包含的有机材料的分子量。
接着，以一溶液清洗接触孔15所暴露的部分的第一表面121，借此，以移除接触孔15所暴露的第一表面121上的残留物层141或氧化物层122，如图1C所示。通过移除接触孔15中的残留物层141或氧化物层122，而减少金属层12与后续形成的透明导电层间的阻抗因残留物层141或氧化物层122的存在而上升、或减少后续形成的透明导电层剥离的情况，使得后续形成的透明导电层能电性连接金属层12。在此，清洗的时间及温度并无特殊限制。在本发明的一实施方案中，清洗的温度可介于20℃至40℃之间，而清洗的时间可介于30秒至3分钟之间。然而，本发明并不仅限于此。
在一实施例中，清洗接触孔15的溶液可包括：残留物移除剂、酸、金属腐蚀抑制剂、及溶剂。残留物移除剂的含量C1可介于28重量百分比(wt％)至40重量百分比之间(28wt％≤C1≤40wt％)，例如32重量百分比、或35重量百分比。酸的含量C2可介于10重量百分比至18重量百分比之间(10wt％≤C2≤18wt％)，例如15重量百分比。金属腐蚀抑制剂的含量C3可介于8.01重量百分比至13重量百分比之间(8.01wt％≤C3≤13wt％)，例如10重量百分比、或12重量百分比。在此，残留物移除剂主要可以分解残留物层141所包含的有机材料，使有机材料成为容易移除的有机酸、醇类或其他小分子。酸主要可以提供氢离子，氢离子可与金属氧化物(例如，氧化铜)反应，而溶解氧化物层122。由于残留物移除剂可能也会与金属层12所包含的金属反应，故金属腐蚀抑制剂可降低金属层12所包含的金属被残留物移除剂所刻蚀的速率。
此外，清洗接触孔15的溶液可更包括绝缘材料移除剂，其含量C4可介于0.2重量百分比至1重量百分比之间(0.2wt％≤C4≤1wt％)，例如0.6重量百分比。在此，绝缘材料移除剂可移除部分的第一绝缘层13，使底切结构处的第一绝缘层13不至于突出太多。借此，可使后续欲形成的透明导电层不易断裂。溶液的余量为溶剂。
残留物移除剂的例子，可为H2O2。
酸可为有机酸，其例子包括，甲酸(formic acid)、乙酸(acetic acid)、丙酸(propionic acid)、乳酸(lactic acid)、乙醇酸(glycolic acid)、二甘醇酸(diglycolicacid)、丙酮酸(pyruvic acid)、丙二酸(malonic acid)、丁酸(butyric acid)、羟基丁酸(hydroxybutyric acid)、酒石酸(tartaric acid)、琥珀酸(succinic acid)、苹果酸(malic acid)、马来酸(maleic acid)、富马酸(fumaric acid)、戊酸(valeric acid)、戊二酸(glutaric acid)、衣康酸(itaconic acid)、己二酸(adipic acid)、己酸(caproicacid)、柠檬酸(citric acid)、丙三羧酸(propanetricarboxylic acid)、反式乌头酸(trans-aconitic acid)、庚酸(enanthic acid)、辛酸(caprylic acid)、月桂酸(lauricacid)、肉荳蔻酸(myristic acid)、棕榈酸(palmitic acid)、硬脂酸(stearic acid)、油酸(oleic acid)、亚油酸(linoleic acid)、亚麻酸(linolenic acid)或其组合。然而，本发明并不仅限于此。
金属腐蚀抑制剂可使用一种或多种金属腐蚀抑制剂。在本发明的一实施方案中，金属腐蚀抑制剂可包括第一金属腐蚀剂及第二金属腐蚀剂，其中，第一金属腐蚀剂的含量C31可介于8重量百分比至12重量百分比之间(8wt％≤C31≤12wt％)，而第二金属腐蚀剂的含量C32可介于0.01重量百分比至1重量百分比之间(0.01wt％≤C32≤1wt％)。第一金属腐蚀剂可为一烷醇胺(alkanol amine)或其衍伸物，其例子包括，乙醇胺(ethanolamine)、N-甲基乙醇胺(N-methylethanolamine)、N-甲基二乙醇胺(N-methyldiethanolamine)、N-乙基乙醇胺(N-ethylethanolamine)、N-胺基乙基乙醇胺(N-aminoethylethanolamine)、N-丙基乙醇胺(N-propylethanolamine)、N-丁基乙醇胺(N-butylethanolamine)、二乙醇胺(diethanolamine)、三乙醇胺(triethanolamine)、1-胺基-2-丙醇(1-amino-2-propanol)、N-甲基异丙醇胺(N-methylisopropanolamine)、N-乙基异丙醇胺(N-ethylisopropanolamine)、N-丙基异丙醇胺(N-propylisopropanolamine)、2-胺基丙-1-醇(2-aminopropan-l-ol)、N-甲基-2-胺基丙-1-醇(N-methyl-2-aminopropan-1-ol)、N-乙基-2-胺基丙-1-醇(N-ethyl-2-aminopropan-1-ol)、1-胺基丙-3-醇(1-aminopropan-3-ol)、N-甲基-1-胺基丙烷-3-醇(N-methyl-1-aminopropan-3-ol)、N-乙基-1-胺基丙-3-醇(N-ethyl-1-aminopropan-3-ol)、1-胺基丁-2-醇(1-aminobutan-2-ol)、N-甲基-1-胺基丁-2-醇(N-methyl-1-aminobutan-2-ol)、N-乙基-1-胺基丁-2-醇(N-ethyl-1-aminobutan-2-ol)、2-胺基丁-1-醇(2-aminobutan-1-ol)、N-甲基-2-胺基丁-1-醇(N-methyl-2-aminobutan-1-ol)、N-乙基-2-胺基丁-1-醇(N-ethyl-2-aminobutan-1-ol)、3-胺基丁-1-醇(3-aminobutan-1-ol)、N-甲基-3-胺基丁-1-醇(N-methyl-3-aminobutan-1-ol)、N-乙基-3-胺基丁-1-醇(N-ethyl-3-aminobutan-1-ol)、1-胺基丁-4-醇(1-aminobutan-4-ol)、N-甲基-1-胺基丁-4-醇(N-methyl-1-aminobutan-4-ol)、N-乙基-1-胺基丁-4-醇(N-ethyl-1-aminobutan-4-ol)、1-胺基-2-甲基丙-2-醇(1-amino-2-methylpropan-2-ol)、2-胺基-2-甲基丙-1-醇(2-amino-2-methylpropan-1-ol)、1-胺基戊-4-醇(1-aminopentan-4-ol)、2-胺基-4-甲基戊-1-醇(2-amino-4-methylpentan-1-ol)、2-胺基己-1-醇(2-aminohexan-1-ol)、3-胺基庚-4-醇(3-aminoheptan-4-ol)、1-胺基辛-2-醇(1-aminooctan-2-ol)、5-胺基辛-4-醇(5-aminooctan-4-ol)、1-胺基丙-2，3-二醇(1-aminopropane-2，3-diol)、2-胺基丙-1，3-二醇(2-aminopropane-1，3-diol)、三(氧甲基)(胺基甲烷)(tris(oxymethyl)aminomethane)、1，2-二胺基丙-3-醇(1，2-diaminopropan-3-ol)、1，3-二胺基丙-2-醇(1，3-diaminopropan-2-ol)、2-(2-胺基乙氧基)乙醇(2-(2-aminoethoxy)ethanol)、2-(2-胺基乙基胺基)乙醇(2-(2-aminoethylamino)ethanol)、二甘醇胺(diglycolamine)或其组合。第二金属腐蚀剂的例子，可为三唑化合物，如1H-苯并三唑(1H-benzotriazole)、5-甲基-1H-苯并三唑(5-methyl-1H-benzotriazole)或3-氨基-1H-三唑(3-amino-1H-triazole)；四唑化合物，如1H-四唑(1H-tetrazole)、5-甲基-1H-四唑(5-methyl-1H-tetrazole)、5-苯基-1H-四唑(5-phenyl-1H-tetrazole)或5-氨基-1H-四唑(5-amino-1H-tetrazole)；咪唑化合物，如1H-咪唑(1H-imidazole)或1H-苯并咪唑(1H-benzimidazole)；噻唑化合物，如1，3-噻唑(1，3-thiazole)或4-甲基噻唑(4-methylthiazole)；或其混合物。然而，本发明并不仅限于此。
绝缘材料移除剂可为氮化硅移除剂。绝缘材料移除剂的例子，可为一氟化物，例如氟化钾(KF)、氟化钠(NaF)、氟化铵(NH4F)、氟化氢铵(NH4HF2)、氟硅酸(H2SiF6)、氟硼酸(HBF4)、氟钛酸(H2TiF6)、氟锆酸(H2ZrF6)、或其混合物。然而，本发明并不仅限于此。
溶剂的例子，可为水、或其他适当的溶剂。然而，本发明并不仅限于此。
此外，清洗接触孔15的溶液可为弱酸性溶液。在本发明的一实施方案中，清洗接触孔15的溶液的pH值可介于3.5至6之间。在本发明的另一实施方案中，清洗接触孔15的溶液的pH值可介于4至6之间。在本发明的再一实施方案中，清洗接触孔15的溶液的pH值可介于4.5至5.5之间。然而，本发明并不仅限于此。
如图1C所示，在移除接触孔15所暴露的第一表面121上的残留物层141或氧化物层122后，金属层12与第一绝缘层13的交界处形成凹口A。凹口A邻近金属层12与第一绝缘层13的交界处。举例来说，凹口A可以是金属层12与第一绝缘层13之间的凹陷处，凹口A暴露出第一绝缘层13部分的底面。而后，如图1D所示，形成透明导电层16于第二绝缘层14上，且透明导电层16与金属层12电性连接。其中，透明导电层16可包括，透明导电金属氧化物，例如氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)、氧化铟锡锌(ITZO)、氧化铟镓锌(IGZO)或氧化铝锌(AZO)；然而，本发明并不仅限于此。在形成透明导电层16后，部分的透明导电层16填入凹口A而形成底切结构A1。在一实施例中，凹口A会被透明导电层16填满。在另一实施例中，凹口A仅部分被透明导电层16填满。
如图1D所示，经由前述步骤，可得到本实施例的电子装置，包括：基板11、金属层12、第一绝缘层13、第二绝缘层14、接触孔15、透明导电层16、及凹口A；金属层12设于基板11上，且金属层12具有第一表面121；第一绝缘层13设于金属层12的第一表面121上；第二绝缘层14设于第一绝缘层13上；接触孔15穿过第一绝缘层13及第二绝缘层14且暴露金属层12的第一表面121；凹口A邻近金属层12与第一绝缘层13交界处；透明导电层16设于第二绝缘层14上且与金属层12电性连接。
图2为图1D的虚线圆区域的部分放大图。在一实施例中，底切结构A1邻近金属层12与第一绝缘层13的交界处。暴露出的部分第一表面121包含侧壁1211及实质上平坦的表面1212。侧壁1211及暴露的第一绝缘层13部分的底面131形成凹口A。此外，在本发明中，第一绝缘层13具有第二表面131及侧面132，第二表面131朝向金属层12，而侧面132与第二表面131连接。在本发明的电子装置的剖面上，第二表面131及侧面132交会于第一交点P1，第二表面131与侧壁1231交会于第二交点P2，第一交点P1与第二交点P2间的距离即所谓的凹口A的长度L。在某些实施例中，若第二表面131及侧面132的交会处为弧形，则长度L可定义为在垂直基板11的法线方向上，第二交点P2与此弧形中的一点之间的最大距离。在本实施例的电子装置中，底切结构A1邻近金属层12与第一绝缘层13的交界处，且在底切结构A1处，中凹口A的长度L与透明导电层16的厚度T的比例可介于0.01至0.2之间(0.01≤L/T≤0.2)。其中，凹口A的长度L可介于0.01纳米(nm)至100纳米(nm)之间(0.01nm≤L≤100nm)，而透明导电层16的厚度T可介于400纳米至2000纳米之间(400nm≤T≤2000nm)。在某些实施例中，长度L及厚度T可为单点量测的值、或多点量测后的平均值。举例来说，厚度T的量测位置可以选择量测接触孔15底部的中央区域的透明导电层16的厚度，此厚度为沿基板11的法线方向上量测。当凹口A的长度L介于前述范围、或凹口A的长度L与透明导电层16的厚度T的比例介于前述范围时，可使所形成的透明导电层16覆盖率更佳，而不会有断线的情形发生。然而，若凹口A的长度L、或长度L与厚度T的比例超出所定义的上限时，所形成的透明导电层16可能会有覆盖率不佳的问题而导致断线。
举例来说，凹口A的长度L、透明导电层16的厚度T及两者间的比例可如下表1所示；但本发明并不仅限于此。
表1
长度L(nm) 厚度T(nm) L/T
10 600 0.017
10 800 0.013
18 600 0.03
18 800 0.023
40 600 0.067
40 800 0.05
100 600 0.167
100 800 0.125
100 1400 0.071
在本实施例的电子装置中，如图2所示，第二交点P2与表面1212之间在基板11的法线方向上的距离为深度D。深度D可介于20纳米至100纳米之间，例如40纳米、或60纳米。在一实施例中，深度D可为单点量测的值、或多点量测后的平均值。当深度D介于前述范围时，较容易形成连续的透明导电层16。然而，若深度D超出所定义的上限时，所形成的透明导电层16可能会有覆盖率不佳的问题而导致断线。本实施例所提供的电子装置，可应用于包含一显示层的显示设备，其中显示层可包括液晶(liquid crystal，LC)、有机发光二极管(organic light-emitting diode，OLED)、量子点(quantum dot，QD)、荧光(fluorescence)材料、磷光(phosphor)材料、发光二极管(light-emitting diode，LED)、微型发光二极管(micro light-emitting diode or mini light-emitting diode)或其他显示介质，当实施例中的显示介质不同时，可视情况调整显示设备的结构，但本发明并不以此为限。在本发明的一些实施例中，发光二极管的芯片尺寸约为300微米(μm)到10毫米(mm)，微型发光二极管(mini LED)的芯片尺寸约为100微米(μm)到300微米(μm)，微型发光二极管(micro LED)的芯片尺寸约为1微米(μm)到100微米(μm)，但本发明并不以此为限。
当本发明的电子装置为显示设备时，可与触控面板合并使用，而做为触控显示设备。同时，本发明的电子装置可例如为显示器、手机、笔记本电脑、摄影机、照相机、音乐播放器、行动导航装置、电视等需要显示影像之电子装置上。
上述实施例仅是为了方便说明而举例而已，本发明所主张的权利范围自应以权利要求所述为准，而非仅限于上述实施例。

Claims (10)

1.一种电子装置的制备方法，包括下列步骤：
提供一基板；
形成一金属层于所述基板上，所述金属层具有一第一表面；
形成一第一绝缘层于所述金属层的第一表面上；
形成一第二绝缘层于所述第一绝缘层上；
刻蚀所述第一绝缘层与第二绝缘层以形成一接触孔，且所述接触孔暴露部分的第一表面；
以一溶液清洗所述接触孔所暴露的部分的第一表面；以及
形成一透明导电层于所述第二绝缘层上，且所述透明导电层与所述金属层电性连接。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，其中在所述溶液清洗接触孔所暴露的第一表面的步骤中，包括移除所述接触孔所暴露的第一表面上的一残留物或一氧化物。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，其中所述第二绝缘层包括一有机层。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，其中在所述溶液清洗接触孔所暴露的第一表面的步骤时，所述金属层与所述第一绝缘层的交界处形成一凹口。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，其中所述凹口的长度与所述透明导电层的厚度的比例介于0.01至0.2之间。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述凹口的长度介于0.01纳米至100纳米之间。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，其中刻蚀所述第一绝缘层与第二绝缘层以形成所述接触孔的步骤包含使用干刻蚀工艺。
8.一种电子装置，包括：
一基板；
一金属层，设于所述基板上，所述金属层具有一第一表面；
一第一绝缘层，设于所述金属层的第一表面上；
一第二绝缘层，设于所述第一绝缘层上；
一接触孔，穿过所述第一绝缘层及第二绝缘层且暴露所述金属层部分的第一表面；
一凹口，邻近所述金属层与第一绝缘层的交界处；以及
一透明导电层，设于所述第二绝缘层上且与所述金属层电性连接；
其中，所述凹口的长度与所述透明导电层的厚度的比例介于0.01至0.2之间。
9.根据权利要求8所述的电子装置，其特征在于，所述凹口的长度介于0.01纳米至100纳米之间。
10.根据权利要求8所述的电子装置，其特征在于，其中所述透明导电层的厚度介于400纳米至2000纳米之间。
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