CN115911070A - 感光元件基板及其制造方法 - Google Patents

Abstract

一种感光元件基板及其制造方法。感光元件基板的制造方法包括以下步骤。提供载板，形成第一树脂层于载板之上，形成第一阻障层于第一树脂层上。然后，形成金属层于第一阻障层上，金属层的厚度在

至

之间。形成第二树脂层于金属层上，形成第二阻障层于第二树脂层上。形成电子元件层于第二阻障层上，电子元件层包括薄膜晶体管以及感光二极管。

Description

感光元件基板及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种基板及其制造方法，且特别涉及一种感光元件基板及其制造方法。

背景技术

感光元件的应用相当广泛，较常见的有应用于手机、平板电脑或笔记本电脑等电子装置中的影像感测器。除此之外，用于安检、工业检测或医疗诊察的非可见光(例如X光)感测器，因其高附加价值而成为相关制造商的重点开发项目。

用于X光摄影的感光元件基板通常会在基板的一侧设置感光元件层及闪烁体层以感测X光信号。若是感光元件基板具有柔性基板，在其制造过程中，通常会先将柔性结构及感光元件层形成于载板上之后，再将柔性结构及感光元件层自载板剥离并贴附于柔性基板上。在剥离的过程中往往容易造成感光元件的损伤，也会导致影像有不均匀(Mura)的问题。

发明内容

本发明提供一种感光元件基板及其制造方法，可提升感光元件基板的机械强度并提升影像的品质。

本发明的感光元件基板的制造方法包括以下步骤。提供载板，形成第一树脂层于载板之上，形成第一阻障层于第一树脂层上。然后，形成金属层于第一阻障层上，其中金属层的厚度在130

至4000

之间。形成第二树脂层于金属层上，形成第二阻障层于第二树脂层上。形成电子元件层于第二阻障层上，其中电子元件层包括薄膜晶体管以及感光二极管。

本发明的感光元件基板包括第一柔性结构、金属层、第二柔性结构以及电子元件层。第一柔性结构包括第一树脂层以及设置于第一树脂层上的第一阻障层。金属层设置于第一阻障层上。第二柔性结构包括设置于金属层上的第二树脂层以及设置于第二树脂层上的第二阻障层，其中金属层设置于第一阻障层与第二树脂层之间，金属层的厚度在130

至4000

之间。电子元件层设置于第二柔性结构上，其中电子元件层包括薄膜晶体管以及感光二极管。

附图说明

图1A至1D是依照本发明的一实施例的一种感光元件基板的制造流程的剖面示意图。

图2A至2B是依照本发明的另一实施例的一种感光元件基板的制造流程的剖面示意图。

图3A至3B是依照本发明的另一实施例的一种感光元件基板的制造流程的剖面示意图。

图4A依照本发明另一实施例的一种感光元件基板的剖面示意图。

图4B是图4A的感光元件基板一种的俯视图。

图5A依照本发明另一实施例的一种感光元件基板的俯视图。

图5B是图5A的感光元件基板的区域A的局部放大俯视图。

图5C是图5B沿剖线B-B’的剖视示意图。

附图标记说明：

10,20,30,40,50：感光元件基板

100a,100b,100c：基板

101：载板

102：离型层

110：第一柔性结构

112：第一树脂层

114：第一阻障层

120：金属层

130：第二柔性结构

132：第二树脂层

134：第二阻障层

140：电子元件层

150：闪烁体层

160：导电膜

CH：半导体通道层

G：栅极

GI：栅极绝缘层

D：漏极

E1：第一电极

E2：第二电极

LN1：第一信号线

LN2：第二信号线LN3：第三信号线

L1：X光

L2,L3：可见光

L4：反射光

IL1,IL2,IL3,IL4,IL5：绝缘层OP1,OP2：开口

PD：感光二极管

PH：感光层

PL1,PL2：平坦层

R1：主动区

R2：周边区

S：源极

T：薄膜晶体管

V1,V2：导通孔

具体实施方式

图1A至1D是依照本发明的一实施例的一种感光元件基板的制造流程的剖面示意图。

请参照图1A，提供载板101。载板101为硬性基板，其材料例如是玻璃、陶瓷、硅晶圆或其他具备刚性的材料。在本实施例中，可形成离型层102于载板101上，使载板101可通过离型层102而与后续工艺步骤中所形成的膜层分离。在一些实施例中，离型层102例如是由弱接着力的材质所组成。在其他实施例中，组成离型层的材质的接着力可以经由热工艺、紫外光(UV)工艺、激光工艺或其他类似的工艺而减小。

请继续参照图1A，形成第一树脂层112于载板101之上，形成第一阻障层114于第一树脂层112上。第一树脂层112的材料例如为聚酰亚胺(polyimide，PI)、聚对苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate，PET)或其他柔性材质。第一阻障层114的材料例如可以使用氮化物、氧化物、氮氧化物或其他无机材料，但本发明不以此为限。在一些实施例中，第一树脂层112的厚度在2μm至10μm之间，第一阻障层114的厚度在100nm至900nm之间。第一树脂层112与第一阻障层114构成第一柔性结构110。

请继续参照图1A，形成金属层120于第一阻障层114上。金属层120的材料例如为钼、铝或其他合适金属。金属层120的厚度可在130

至4000

之间。在一些实施例中，形成金属层120的方法包括物理气相沉积、化学气相沉积、原子层沉积或其他合适的工艺。在一些实施例中，金属层120可以经蚀刻工艺而图案化。

请继续参照图1A，形成第二树脂层132于金属层120上，形成第二阻障层134于第二树脂层132上。在一些实施例中，金属层120经图案化而具有多个开口，而第二树脂层132填入金属层120的开口中并接触第一阻障层114。第二树脂层132的材料例如为聚酰亚胺(polyimide，PI)、聚对苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate，PET)或其他柔性材质。第二阻障层134的材料例如可以使用氮化物、氧化物、氮氧化物或其他无机材料，但本发明不以此为限。在一些实施例中，第二树脂层132的厚度在2μm至10μm之间，第二阻障层134的厚度在100nm至900nm之间。第二树脂层132与第二阻障层134构成第二柔性结构130。在一些实施例中，第一树脂层112与第二树脂层132包括相同的材料，且第一阻障层114与第二阻障层134包括相同的材料，但本发明不以此为限。

请继续参照图1A，形成电子元件层140于第二阻障层134上。电子元件层140可包括信号线(未示出)、薄膜晶体管(未示出)以及感光二极管(未示出)，但本发明不以此为限。电子元件层140适于将可见光信号转换为电信号。在一些实施例中，可选地形成闪烁体层150于电子元件层140上。闪烁体层150适用于将X光转成可见光。

请参照图1B，移除载板101。举例来说，可以通过紫外光、激光、可见光或热等方式将外部能量施加至离型层102，以减少离型层102的粘着力，接着再移除载板101。在一些实施例中，载板101还可以通过机械剥除或其他适宜的移除工艺来移除，于本发明并不加以限制。由于金属层120设置于第一柔性结构110与第二柔性结构130之间，金属层120可加强整体结构的强度，避免电子元件层140在移除载板101的工艺中受损。此外，金属层120具有屏蔽静电的效果，可避免移除载板101的过程中所产生的静电对电子元件层140造成损伤。

请参照图1C，贴附基板100a于第一树脂层112上。基板100a为柔性基板，且基板100a的材料例如为聚对苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate，PET)、聚酰亚胺(polyimide，PI)或其他柔性材质。在一些实施例中，基板100a的厚度在50μm至500μm之间。

请参照图1D，可选地设置导电膜160于基板100a上，基板100a位于导电膜160与第一树脂层112之间。导电膜160的材料例如是导电的高分子材料或内部包含有导电材料的高分子材料。导电膜160可减少感光元件基板10在后续模块化工艺时因静电导致电子元件层140受损的可能。在一些实施例中，导电膜160为胶带，且设置导电膜160的方法包括将导电膜160贴附于基板100a上。在一些实施例中，在贴附导电膜160时，导电膜160有可能会因为工艺误差而出现贴附不平整的问题。

经过上述工艺后可大致上完成感光元件基板10的制作。

请参照图1D，感光元件基板10包括第一柔性结构110、金属层120、第二柔性结构120以及电子元件层140。在本实施例中，感光元件基板10还包括导电膜160、基板100a以及闪烁体层150。第一柔性结构110设置于基板100a上。第一柔性结构110包括第一树脂层112以及设置于第一树脂层112上的第一阻障层114。金属层120设置于第一阻障层114上，金属层120的厚度可在130

至4000

之间。第二柔性结构130设置于金属层120上。第二柔性结构130包括第二树脂层132以及设置于第二树脂层132上的第二阻障层134。换句话说，金属层120设置于第一柔性结构110与第二柔性结构130之间，且位于第一阻障层114与第二树脂层132之间。电子元件层140设置于第二柔性结构130上。闪烁体层150设置于电子元件层140上。导电膜160设置于基板100a上，且基板100a位于导电膜160与第一树脂层112之间。也就是说，导电膜160与第一柔性结构110、金属层120以及第二柔性结构120是分别设置于基板100a的两侧。

在本实施例中，基板100a为柔性基板，因此感光元件基板10具有柔性，可因应不同待测物的形状作弹性的应用，例如应用于管线检测、焊接检测等，但本发明不以此为限。在其他实施例中，基板100a可以为硬性的平面基板或硬性的曲面基板。

在一些实施例中，金属层120为浮置(floating)的。换句话说，金属层120不会直接与电子元件层140中的元件电性连接。

在使用感光元件基板10执行X光感测时，感光元件基板10可通过闪烁体层150将X光L1转成可见光L2，可见光L2在入射至电子元件层140之后，部分的可见光L2会被电子元件层140吸收，而另一部分可见光L3会穿过电子元件层140。由于金属层120设置于电子元件层140的背面且金属层120的厚度在130

至4000

之间，至少部分可见光L3在入射至导电膜160之前会先经过金属层120，使可见光L3会在金属层120反射形成反射光L4而回到电子元件层140。换句话说，金属层120可以改善可见光L3照射至导电膜160的问题，进而避免感光元件基板10因导电膜160贴附不平整而造成的影像不均匀的问题。此外，即使可见光L3穿过图案化的金属层120而被不平整的导电膜160反射形成方向偏折的反射光，方向偏折的反射光也容易被图案化的金属层120再次反射而离开感光元件基板10，进而避免影像因为方向偏折的反射光而出现品质下降的问题。

图2A至2B是依照本发明另一实施例的一种感光元件基板的制造流程的剖面示意图。图2A至2B可以为继续图1B的步骤的感光元件基板的制造方法的剖视示意图。关于图1A至1B的步骤说明可参考前述实施例，在此不赘述。在此必须说明的是，图2A至2B的实施例沿用图1A至1D的实施例的元件标号与部分内容，其中采用相同或近似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，在此不赘述。

请参照图2A，在移除载板101之后，贴附基板100b于第一树脂层112上。基板100b为硬性的曲面基板，其材料例如为玻璃、陶瓷、硅晶圆或其他合适材料。如此一来，第一柔性结构110、金属层120、第二柔性结构120以及电子元件层140可随基板100b的弧度具有一定程度的弯曲。

请参照图2B，设置导电膜160于基板100b上。

经过上述工艺后可大致上完成感光元件基板20的制作。本实施例的感光元件基板20与图1D的感光元件基板10的主要差异在于：感光元件基板20的基板100b为硬性的曲面基板。

图3A至3B是依照本发明另一实施例的一种感光元件基板的制造流程的剖面示意图。在此必须说明的是，图3A至3B的实施例沿用图1A至1D的实施例的元件标号与部分内容，其中采用相同或近似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，在此不赘述。

请参照图3A，提供载板101。载板101为硬性的平面基板，其材料例如是玻璃、陶瓷、硅晶圆或其他具备一定刚性的材料。然后，按序形成第一树脂层112于载板101上，形成第一阻障层114于第一树脂层112上。形成金属层120于第一阻障层114上，形成第二树脂层132于金属层120上，形成第二阻障层134于第二树脂层132上，形成电子元件层140于第二阻障层134上，形成闪烁体层150于电子元件层140上。在本实施例中，第一树脂层112与载板101直接接触，也就是说，第一树脂层112与载板101之间不设置离型层。

请参照图3B，设置导电膜160于载板101上。

经过上述工艺后可大致上完成感光元件基板30的制作。本实施例的感光元件基板30与图1D的感光元件基板10的主要差异在于：感光元件基板30的基板100c为硬性的平面基板，因此在制造过程中，可直接将载板101作为感光元件基板30的基板100c，并直接将第一柔性结构110、金属层120、第二柔性结构120以及电子元件层140形成于基板100c上，而无需经过载板移除工艺。

图4A依照本发明另一实施例的一种感光元件基板的剖面示意图。图4B是图4A的感光元件基板一种的俯视图。为了清楚示意，图4B省略示出部分构件，仅示意性的示出金属层120与基板100a的相对位置，省略的部分可参照图4A加以理解。图4A、4B的实施例沿用图1A至1D的实施例的元件标号与部分内容，其中采用相同或近似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，在此不赘述。

请参照图4A与图4B，本实施例的感光元件基板40与图1的感光元件基板10的主要差异在于：感光元件基板40的金属层120仅位于感光元件基板40的主动区R1。详细来说，感光元件基板40具有主动区R1及位于主动区R1的至少一侧的周边区R2。电子元件层140中的薄膜晶体管(未示出)及感光二极管(未示出)位于主动区R1中，而金属层120也位于主动区R1中。换句话说，金属层120可与薄膜晶体管及感光二极管重叠。

本实施例虽将周边区R2示出为环绕主动区R1，但并非用以限定本发明。周边区R2可位于主动区R1的至少一侧或是依实际需求调整。周边区R2上可以设置有接合垫(未示出)、信号线(未示出)或其他元件(未示出)。

图5A依照本发明另一实施例的一种感光元件基板的俯视图。图5B是图5A的感光元件基板的区域A的局部放大俯视图。图5C是图5B的剖线B-B’的剖视示意图。为了清楚示意，图5B省略示出部分构件，并以透视方式示意性地示出金属层120及电子元件层140的部分结构，省略的部分可参照图5C加以理解。图5A至5C的实施例沿用图4A至4B的实施例的元件标号与部分内容，其中采用相同或近似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，在此不赘述。

请参照图5A至图5C，本实施例的感光元件基板50与图4A至4B的感光元件基板40的主要差异在于：感光元件基板50的金属层120包括多个开口，且开口与感光二极管PD重叠。详细而言，电子元件层140可包括多个阵列排列的感光二极管PD及与对应的感光二极管PD电性连接的薄膜晶体管T。感光二极管PD及薄膜晶体管T位于感光元件基板50的主动区R1中。

薄膜晶体管T可包括栅极G、半导体通道层CH、源极S以及漏极D。栅极G设置于第二阻障层134上，并与第一信号线LN1电性连接。在一些实施例中，第一信号线LN1与栅极G位于相同导电层，且两者连成一体。在一些实施例中，第一信号线LN1与栅极G的材料可包括金属、金属材料的氮化物、金属材料的氧化物、金属材料的氮氧化物、或其他合适的材料、或是金属材料与其他导电材料的堆叠层。半导体通道层CH设置于栅极G之上，且栅极G与半导体通道层CH之间夹有栅极绝缘层GI。在一些实施例中，半导体通道层CH可包括低温多晶硅(Low Temperature Poly-Silicon,LTPS)、氧化铟镓锌(Indium Gallium Zinc Oxide,IGZO)或其他半导体材料。源极S与漏极D分别设置于半导体通道层CH的两端上，以与半导体通道层CH电性连接。在一些实施例中，源极S与漏极D位于相同导电层。在一些实施例中，源极S与漏极D的材料包括金属、金属材料的氮化物、金属材料的氧化物、金属材料的氮氧化物、或其他合适的材料、或是金属材料与其他导电材料的堆叠层。

感光二极管PD可包括第一电极E1、感光层PH以及第二电极E2。第一电极E1设置于栅极绝缘层GI上，并可延伸至漏极D而与漏极D电性连接。在一些实施例中，第一电极E1与漏极D位于相同导电层，且两者连成一体。绝缘层IL1设置于半导体通道层CH、源极S、漏极D与第一电极E1上。绝缘层IL1具有重叠于第一电极E1的开口OP1。感光层PH设置于开口OP1中及第一电极E1上。感光层PH的材料可包括富硅氧化层(Silicon-rich oxide)、富硅氮化物(Silicon-rich nitride)、富硅氮氧化物(silicon-rich oxynitride)、富硅碳化物(silicon-rich carbide)、富硅碳氧化物(silicon-rich oxycarbide)、氢化富硅氧化物(hydrogenated silicon-rich oxide)、氢化富硅氮化物(hydrogenated silicon-richnitride)、氢化富硅碳化物(hydrogenated silicon-rich carbide)或其组合。在其他实施例中，感光层PH可包括P型半导体、本质半导体以及N型半导体的堆叠层。换句话说，在其他实施例中，感光层PH可为PIN型二极管(PIN photodiode)。第二电极E2设置于感光层PH上。在一些实施例中，第二电极E2包括透明导电材料，例如铟锡氧化物、铟锌氧化物、铝锡氧化物、铝锌氧化物、铟镓锌氧化物或是上述至少二者的堆叠层，但本发明不以此为限。绝缘层IL2设置于感光二极管PD与薄膜晶体管T之上，以覆盖绝缘层IL1、感光层PH及第二电极E2。平坦层PL1设置于绝缘层IL2上。

源极S可通过导通孔V1电性连接至第二信号线LN2。举例来说，第二信号线LN2设置于平坦层PL1之上，导通孔V1可贯穿平坦层PL1、绝缘层IL2、绝缘层IL1而与源极S电性连接。在一些实施例中，绝缘层IL3可设置于第二信号线LN2与平坦层PL1之间，绝缘层IL4可覆盖于第二信号线L2上。

第二电极E2可通过导通孔V2电性连接至第三信号线LN3。举例来说，第三信号线LN3设置于绝缘层IL4之上，导通孔V2可贯穿绝缘层IL3、平坦层PL1、绝缘层IL2而与第二电极E2电性连接。在一些实施例中，绝缘层IL5可设置于第三信号线LN3上，平坦层PL2可设置于绝缘层IL5上。

金属层120位于主动区R1中，且为网状并包括多个开口OP2，各开口OP2重叠于感光二极管PD中对应的至少一个。换句话说，金属层120与感光二极管PD不重叠。如此一来，可以减少金属层120与感光二极管PD之间产生的寄生电容。

Claims (11)

1.一种感光元件基板的制造方法，包括：

提供一载板；

形成一第一树脂层于该载板之上；

形成一第一阻障层于该第一树脂层上；

形成一金属层于该第一阻障层上，其中该金属层的厚度在

至

之间；

形成一第二树脂层于该金属层上；

形成一第二阻障层于该第二树脂层上；以及

形成一电子元件层于该第二阻障层上，其中该电子元件层包括一薄膜晶体管以及一感光二极管。

2.如权利要求1所述的制造方法，还包括：

移除该载板；以及

贴附一柔性基板或一曲面基板于该第一树脂层上。

3.如权利要求2所述的制造方法，还包括设置一导电膜于该柔性基板或该曲面基板上，其中该柔性基板或该曲面基板位于该导电膜与该第一树脂层之间。

4.如权利要求2所述的制造方法，其中该载板的材料包括玻璃、陶瓷、或硅晶圆，该柔性基板的材料包括聚对苯二甲酸乙二酯或聚酰亚胺，且该曲面基板的材料包括玻璃或陶瓷或金属。

5.如权利要求1所述的制造方法，还包括设置一导电膜于该载板上，其中该载板位于该导电膜与该第一树脂层之间，且该载板为硬性基板。

6.一种感光元件基板，包括：

一第一柔性结构，包括一第一树脂层以及设置于该第一树脂层上的一第一阻障层；

一金属层，设置于该第一阻障层上；

一第二柔性结构，包括设置于该金属层上的一第二树脂层以及设置于该第二树脂层上的一第二阻障层，其中该金属层设置于该第一阻障层与该第二树脂层之间，该金属层的厚度在

至

之间；以及

一电子元件层，设置于该第二柔性结构上，其中该电子元件层包括一薄膜晶体管以及一感光二极管。

7.如权利要求6所述的感光元件基板，其中该金属层包括一开口，该开口与该感光二极管重叠。

8.如权利要求6所述的感光元件基板，其中该电子元件层包括多个感光二极管，该金属层为网状且包括多个开口，各该开口重叠于该些感光二极管中对应的至少一个。

9.如权利要求8所述的感光元件基板，其中该金属层为浮置的。

10.如权利要求8所述的感光元件基板，还包括：

一基板，设置于该第一树脂层上，且该第一树脂层位于该基板与该第一阻障层之间，其中该基板包括硬性的平面基板、柔性基板或硬性的曲面基板。

11.如权利要求10所述的感光元件基板，还包括：

一导电膜，设置于该基板上，且该基板位于该导电膜与该第一树脂层之间；以及

一闪烁体层，设置于该电子元件层上。

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