TWI518934B - Method for manufacturing flexible sensor module - Google Patents

Description

可撓式感測模組的製造方法

本發明是有關於一種感測模組的製造方法，特別是指一種具有可撓性玻璃基板的感測模組的製造方法。

參閱圖1，習知的X光感測模組具有一剛性基板11、一形成於該剛性基板11的一輻射接受面110上的光感測單元12；而該光感測單元12包括一由半導體材料構成、可產生光電效應的電晶體陣列元件121，及一與該電晶體陣列元件121連貼且能將入射輻射100轉換為光子的閃爍器(scintillator)122。

然而，前述的X光感測模組的剛性基板11一般是由剛硬無法撓曲的材料形成，例如玻璃、矽晶圓等等，因此使得目前的X光感測模組在應用上有所限制，故通常都使用在大型、固定設置的儀器裝置上。因此，為了改善習知X光感測模組因為該基板11剛性不可撓而造成的使用不便的缺點，相關業者也積極開發出具有可撓性的基板，以期能擴大光感測器的應用範圍。

例如，美國專利案US7078702B2提出一種以有機高分子材料構成、具可撓性的基板來製作出可撓曲的可 撓式光感測器，然而，利用高分子材料做為基板時，因為高分子材料的耐溫性問題，並不適用一般的半導體製程，因此，在工業上的應用仍有所限制。此外，也有業者利用薄化至厚度小於200μm而具有可撓性的玻璃板，做為前述該光感測器的基板，然而，以薄化可撓性玻璃板做為基板時，因為基板的支撐度不足，因此在製程過程基板容易破裂，造成良率過低的問題；而為了解決前述使用薄化玻璃基板於製程過程支撐度不足的問題，也有業者將該薄化玻璃基板與一厚度較大的承載基板先貼合，增加該薄化玻璃基板於製程過程的支撐性，等製程完成後再將該承載基板與該薄化玻璃基板分離(de-bonding)，而得到具有可撓性的光感測器，然而利用承載基板支撐，在製程最後移除該承載基板時，也容易因為移除不當而造成良率不佳的問題，此外，用於貼合薄化玻璃基板與承載基板的貼合膠，也因為不耐製程過程的高溫而會有汙染的問題產生。

故，發明人基於上述問題，積極研究開發出具可撓性的玻璃基板且亦同時兼具製程生產的可撓式感測模組。

因此，本發明之目的，即在提供一種即在提供一種可實現直接於單面具有裸露線路的玻璃面板進形薄化製程的可撓式感測模組的製造方法。

於是本發明可撓式感測模組的製造方法，包含：

(A)準備一個光感測模組，該光感測模組包括一個由玻璃構成且厚度大於200μm的初始厚度的支撐基板，及一個形成於該支撐基板的其中一表面，可將入射輻射吸收並轉換為電訊號的光感測單元。

(B)形成一覆蓋該第一表面且同時覆蓋該光感測單元的抗蝕刻層。

(C)於該步驟(B)後，以氫氟酸對該支撐基板遠離該光感測單元的表面進行蝕刻，以薄化該支撐基板，令該支撐基板由該初始厚度薄化至厚度不大於200μm，並具有可撓性的基板。

(D)於該步驟(C)後，移除該抗蝕刻層而製得一可撓式感測模組。

較佳地，前述該可撓式感測模組的製造方法，其中，該抗蝕刻層材料是選自於油墨，或光阻。

較佳地，前述該可撓式感測模組的製造方法，其中，該步驟(C)的抗蝕刻層是光阻，該步驟(E)中是先藉由溶劑移除該抗蝕刻層。

較佳地，前述該可撓式感測模組的製造方法，其中，該溶劑選自碳酸乙烯酯。

較佳地，前述該可撓式感測模組的製造方法，其中，該步驟(A)是在該支撐基板的其中一表面形成一具有薄膜電晶體及光二極體的電訊號產生元件，該電訊號產生元件可將可見光轉換為電信號以產生相對應影像。

較佳地，前述該可撓式感測模組的製造方法， 其中，該步驟(D)中，該薄化後的基板厚度不大於200μm。

較佳地，前述該可撓式感測模組的製造方法，還包含一步驟(E)，於該電訊號產生元件的上方形成一可吸收輻射光子並將吸收之輻射光子轉換成可見光的光子產生元件。

本發明之功效在於：利用該蝕刻保護層對該光感測單元進行保護，而能順利進行氫氟酸的玻璃薄化蝕刻，並能以不傷害該光感測單元的方式移除覆蓋於表面的蝕刻保護層，即可製得可撓式感測模組。

100‧‧‧入射輻射

2‧‧‧支撐基板

2’‧‧‧可撓性基板

21‧‧‧第一表面

22‧‧‧第二表面

3‧‧‧光感測單元

31‧‧‧電訊號產生元件

32‧‧‧光子產生元件

4‧‧‧蝕刻保護層

901‧‧‧步驟

902‧‧‧步驟

903‧‧‧步驟

904‧‧‧步驟

905‧‧‧步驟

本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：圖1是一立體示意圖，說明傳統具有一剛性基板的感測模組；圖2是一立體示意圖，說明該較佳實施例所製得的本發明具可撓性的可撓式感測模組；圖3是一流程圖，說明本發明可撓式感測模組的製造方法之一較佳實施例；圖4是立體示意圖，說明該較佳實施例的一步驟901；圖5是一立體示意圖，說明該較佳實施例的一步驟902；圖6是一立體示意圖，說明該較佳實施例的一步驟 903；圖7是一立體示意圖，說明該較佳實施例的一步驟904。

在本發明被詳細描述之前，應當注意在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。

參閱圖2，本發明可撓式感測模組的製造方法之一較佳實施例是製得如圖2所示的可撓式感測模組。該可撓式感測模組包含一基板2’，及一光感測單元3。

該基板2’由玻璃所構成，厚度小於等於200μm，並具有可撓性；該光感測單元3，形成於該基板2’的一第一表面21上，具有一與該基板2’電性連接的電訊號產生元件31，及一直接沉積或貼合於該電訊號產生元件31的表面，可將輻射光轉換成可見光的光子產生元件32。具體的說，該電訊號產生元件31包含由薄膜電晶體及光電二極體等半導體元件所構成的陣列元件，而該光子產生元件32即為一般業界所稱的閃爍器(scintillator)，可選自例如CsI柱狀晶體構成。

當輻射光子(x-ray)照射於該光子產生元件32時，該光子產生元件32會吸收該輻射光子並轉換產生可見光，該可見光再進入該電訊號產生元件31，而被該電訊號產生元件31以光伏原理轉換為電訊號後輸出進而產生相對應影像，以產生相對應影像。

前述該可撓式感測模組的製造，以下列本發明 該較佳實施例配合說明，當可更清楚明白。

配合參閱圖3、圖4，首先進行步驟901，準備一光感測模組。該光感測模組具有一由玻璃所構成，且具有一初始厚度的支撐基板2，及一電訊號產生元件31。其中，該支撐基板2具有彼此反向的一第一表面21和一第二表面22，該電訊號產生元件31則形成於該支撐基板2的第一表面21。

具體的說，該支撐基板2的初始厚度須大於200μm，並具有剛性(支撐性)，該電訊號產生元件31包含由薄膜電晶體及光二極體等半導體元件所構成的陣列元件，用於吸收可見光並將其轉換為電信號，以產生相對應影像。而選用玻璃作為該支撐基板2的材料則是因為玻璃基板是目前最適用於一般半導體製程的材料，因此可直接利用現有之半導體製程於該支撐基板2上製做該電訊號產生元件31，而不會有習知將一般將光感測單元直接製做於可撓性玻璃基板時，因為可撓性玻璃基板支撐度不足所造成的良率不佳的問題，而可有效減低製程成本。由於，於該由玻璃構成的支撐基板2上製作該等薄膜電晶體及光二極體為此技術領域者所周知，因此不再多加贅述。

參閱圖3與圖5，接著進行步驟902，在該支撐基板2上形成一蝕刻保護層4，該蝕刻保護層4是可被移除且完整地覆蓋住該電訊號產生元件31。

由於後續玻璃蝕刻的化學藥劑是屬於強酸性的氫氟酸(HF)，故該蝕刻保護層4需要以可以長時間耐 氫氟酸侵蝕，且可移除完全並在移除時不會傷害到該電訊號產生元件31的材料所構成，例如油墨或光阻，在本較佳實施例中是以光阻為選擇。

參閱圖3與圖6，然後進行步驟903，以氫氟酸對該支撐基板2相反於其第一表面21的一第二表面22進行玻璃蝕刻，以薄化該支撐基板2，令該支撐基板2由該初始厚度薄化為一具有可撓性的基板2’。

具體的說，該可撓性的基板2’的厚度為控制在不小大200μm，且該基板2’的厚度可視撓曲程度的需求做調整，在本較佳實施例中，是將該基板2’的厚度控制在200μm，經彎折測試後，該基板2’的最小曲率半徑可達20cm，而不會造成該基板2’的任何傷害。

參閱圖3與圖7，接著進行步驟904，移除該蝕刻保護層4。該步驟904是利用溶劑將該蝕刻保護層4移除，較佳地，為了可完全移除該蝕刻保護層4，且要避免於移除過程對該電訊號產生元件31造成損害，該溶劑選自碳酸乙烯酯(EC)等，可完全移除蝕刻保護層4而不會對該電訊號產生元件31造成損傷。

最後進行步驟905，於該電訊號產生元件31上形成光子產生元件32，即可製得該如圖2所示的可撓式感測模組。

詳細的說，該光子產生元件32為選自例如CsI柱狀晶體所構成，可利用直接沉積或是貼合的方式形成於該電訊號產生元件31的表面。而由於該光子產生元件32的 材料選擇及形成方式為本技術領域業者所知悉，且非為本發明之重點，因此不再多加說明。

此外，值得一提的是，該步驟902也可以在形成該蝕刻保護層4之前先形成一層覆蓋該電訊號產生元件31，且由水溶性高分子材料構成的保護膜(圖未示)，之後再於該保護膜及該第一表面21形成該蝕刻保護層4，如此，可利用該蝕刻保護層4的保護，使得該支撐基板2的第一表面21及該電訊號產生元件31不會被氫氟酸侵蝕，而保持其電子元件的功能，並藉由形成於該蝕刻保護層4與該電訊號產生元件31之間的保護膜，則可減低該蝕刻保護層4與該電訊號產生元件31的密著性，而可更輕易的將該蝕刻保護層4自該電訊號產生元件31上移除。

綜上所述，本發明該可撓式感測模組的製作方法，利用先在具初始厚度的支撐基板2上製做光感測單元，因為該支撐基板2具有一定的厚度且由玻璃構成，因此，可適用於一般的半導體製程，且於製程過程不會像習知直接於薄化玻璃基板上製做光感測單元時，因為基板支撐度不足而造成基板破裂的問題，而在製做完成該電訊號產生元件31後，再利用蝕刻保護層4保護該電訊號產生元件31，因此，可直接進行該支撐基板2的薄化，從而得到厚度薄化至具有可撓性的基板2’，可在不損害該電訊號產生元件31的前提下完全移除該蝕刻保護層4，不僅製程簡便，且可有效的提升可撓性感測模組的製程良率，故確實能達成本發明之目的。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

901‧‧‧步驟

902‧‧‧步驟

903‧‧‧步驟

904‧‧‧步驟

905‧‧‧步驟

Claims (7)

1. 一種可撓式感測模組之製造方法，包含：(A)準備一個光感測模組，該光感測模組包括一個由玻璃構成且厚度大於200μm的初始厚度的支撐基板，及一個形成於該支撐基板的一第一表面的光感測單元，該光感測單元具有一可將入射輻射吸收並轉換為電訊號的電訊號產生元件；(B)形成一覆蓋該第一表面且同時覆蓋該電訊號產生元件的抗蝕刻層；(C)於該步驟(B)後，以氫氟酸對該支撐基板遠離該光感測單元的表面進行蝕刻，以薄化該支撐基板，令該支撐基板由該初始厚度薄化至具有可撓性的基板；及(D)於該步驟(C)後，移除該抗蝕刻層而製得一可撓式感測模組。
2. 如請求項1所述的可撓式感測模組之製造方法，其中，該抗蝕刻層材料是選自於油墨，或光阻。
3. 如請求項1所述的可撓式感測模組之製造方法，其中，該步驟(C)的抗蝕刻層是光阻，該步驟(E)中是先藉由溶劑移除該抗蝕刻層。
4. 如請求項1所述的可撓式感測模組之製造方法，其中，該溶劑選自碳酸乙烯酯。
5. 如請求項1所述的可撓式感測模組之製造方法，其中，該步驟(D)中，該薄化後的基板厚度不大於200μm。
6. 如請求項1所述的可撓式感測模組之製造方法，其中， 該電訊號產生元件包含由薄膜電晶體及光二極體所構成的陣列元件，用以將可見光轉換為電信號以產生相對應影像。
7. 如請求項1所述的可撓式感測模組之製造方法，還包含一步驟(E)，於該電訊號產生元件的表面以貼附或沉積方式形成一可吸收輻射光子並將吸收之輻射光子轉換成可見光的光子產生元件。