TWI746172B - 堆疊結構及觸控感測器 - Google Patents

Abstract

一種堆疊結構，包含：一基材；一銅層，其係設置於該基材之上；一防遷移層，其係設置於該銅層之上；以及一奈米銀線層，其係設置於該防遷移層之上，其中，該防遷移層係由在伽凡尼序列(galvanic series)中介於銅和銀之間的材料所構成。一種觸控感測器，其係包含如上所述之堆疊結構。

Description

堆疊結構及觸控感測器

本發明係關於一種堆疊結構，尤指一種包含一防遷移層之堆疊結構。本發明亦關於一種包含上述堆疊結構的觸控感測器

包含奈米銀線及銅層之堆疊結構可應用於觸控感測器中。傳統的觸控感測器中的堆疊結構的奈米銀線係直接塗佈於銅層之上，造成金屬銅與奈米銀之間產生伽凡尼效應(Galvanic effect)，使奈米銀因還原反應聚集，而產生尺寸變大、線徑變粗的現象，進而影響該堆疊結構在蝕刻製程中的良率及應用該堆疊結構之觸控感測器的效能。

為改善傳統的包含奈米銀線及銅層之堆疊結構中奈米銀線因還原反應聚集，而產生尺寸變大、線徑變粗的問題，本發明係提供一種堆疊結構及一種觸控感測器。

為達上述目的及其他目的，本發明係提供一種堆疊結構，包含：一基材；一銅層，其係設置於該基材之上； 一防遷移層，其係設置於該銅層之上；以及一奈米銀線層，其係設置於該防遷移層之上，其中，該防遷移層係由在伽凡尼序列(galvanic series)中介於銅和銀之間的材料所構成。

上述之堆疊結構，其中，該防遷移層係由一合金所構成。

上述之堆疊結構，其中，該合金係選自由不鏽鋼、銅鎳合金、蒙乃爾合金(Monel)及英高鎳合金(Inconel)所組成之群組。

上述之堆疊結構，其中，該防遷移層係由一金屬所構成。

上述之堆疊結構，其中，該金屬係選自由鈦、鉬、鎢、錫、鉛、鉭及鈍化鎳所組成之群組。

上述之堆疊結構，其中，該基材係一薄膜基材。

上述之堆疊結構，其中，該銅層、該防遷移層及該奈米銀線層係被圖案化。

為達上述目的及其他目的，本發明亦提供一種觸控感測器，其係包含如上述之堆疊結構。

本發明之堆疊結構中的防遷移層在蝕刻製程中可延緩一次性蝕刻液蝕刻到下層銅層之速度，避免在進行一次性蝕刻期間銅層因快速蝕刻的情況下造成嚴重過蝕及奈米銀線層蝕刻不淨問題，因此可有效提高一次性蝕刻時的製程窗口及良率。此外，該防遷移層亦可減少因奈米銀線層塗佈在銅層上因還原反應造成奈米銀線聚集，使其尺寸變大而產生難以蝕刻的問題。因此，本發明之堆疊結構中的防遷移層，亦有助於奈米銀線層之蝕刻效率之提升，使該堆疊結構適合應用於觸控感測器之製程上。

本發明之堆疊結構透過防遷移層的設置，可改善傳統的堆疊結構中奈米銀因還原反應聚集，而產生尺寸變大、線徑變粗的問題，可使應用該堆疊結構的觸控感測器具有較佳之效能。

10:堆疊結構

11:基材

12:銅層

13:防遷移層

14:奈米銀線層

17:光阻

20:觸控感測器

21:基材

22:銅層

23:防遷移層

24:奈米銀線層

25:可視區域

26:周邊線路區域

27:光阻

50:堆疊結構

51:基材

52:銅層

54:奈米銀線層

〔圖1〕係為本發明實施例1之堆疊結構之示意圖。

〔圖2〕係為實施例1之堆疊結構之製作流程的示意圖。

〔圖3〕係為本發明實施例2之觸控感測器之示意圖

〔圖4〕係為本發明實施例3之觸控感測器之示意圖。

〔圖5〕係為比較例1之堆疊結構之示意圖。

〔圖6〕係為實施例1之堆疊結構中的奈米銀線層的顯微攝影照片。

〔圖7〕係為比較例1之堆疊結構中的奈米銀線層的顯微攝影照片。

〔圖8〕係為比較例1之堆疊結構經設置圖案化之光阻後之照片。

〔圖9〕係為比較例1之堆疊結構經一次性蝕刻製程以及移除光阻後之照片

以下係藉由特定的具體實施例說明本發明之實施方式，熟習此技藝之人士可由本說明書所揭示之內容瞭解本發明之其他優點與功效。本發明也可藉由其他不同的具體實施例加以實施或應用，本說明書中的各項細節亦可基於不同觀點與應用，在不悖離本發明之精神下進行各種修飾與變更。

除非文中另有說明，否則說明書及所附申請專利範圍中所使用之單數形式「一」及「該」包括複數含義。

除非文中另有說明，否則說明書及所附申請專利範圍中所使用之術語「或」包括「及/或」之含義。

本文所使用之術語「伽凡尼序列(galvanic series)」又被稱為「電蝕序」、「電壓序列」、「原電池序列」、「[腐蝕]電勢序」或「電偶序」，其係代表各種材料(例如：合金、金屬)的陽極性或陰極性的趨勢。具體而言，本文所使用之術語「伽凡尼序列(galvanic series)」係指以海水作為電解質時之伽凡尼序列(galvanic series)。

本文所使用之術語「鈍化(Passivation)」係指使材料表面轉化為不易氧化的狀態，以提升該材料之抗腐蝕能力。

實施例1

圖1係為本發明實施例1之堆疊結構之示意圖。如圖1所示，本發明實施例1之堆疊結構10，包含：一基材11；一銅層12，其係設置於該基材11之上；一防遷移層13，其係設置於該銅層12之上；以及一奈米銀線層14，其係設置於該防遷移層13之上，其中，該防遷移層13係由在伽凡尼序列(galvanic series)中介於銅和銀之間的材料所構成。

本實施例之基材11係一薄膜基材，但本發明並不限於此，本發明所屬技術領域中具有通常知識者可視情況選用其他基材，例如：聚對苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate,PET)，環狀烯烴共聚物(Cyclic olefin copolymer,COP)，透明聚醯亞胺(Colorless Polyimide,CPI)等高分子透明塑料基材，其厚度可為10μm~150μm。

本實施例之銅層12係由純銅所構成。

本實施例之防遷移層13係由蒙乃爾合金(Monel)所構成，但本發明並不限於此，本發明所屬技術領域中具有通常知識者可視情況選用其他在伽凡尼序列(galvanic series)中介於銅和銀之間的材料。舉例來說，在一實施方式中，本實施例之防遷移層13可由一合金所構成，適合之合金包含但不限於：不鏽鋼、銅鎳合金、蒙乃爾合金(Monel)及英高鎳合金(Inconel)。在另一實施方式中，本實施例之防遷移層13可由一金屬所構成，適合之金屬包含但不限於：鈦、鉬、鎢、錫、鉛、鉭及鈍化鎳。

本實施例之奈米銀線層14係由奈米銀線所構成，作為示例，該奈米銀線層14中之奈米銀線可具有長度介於5μm~20μm之間且寬度介於5μm~30μm之間的尺寸，但本發明並不限於此。

實施例1之堆疊結構10可進一步藉由如圖2所示之流程將該銅層12、該防遷移層13及該奈米銀線層14圖案化。參照圖2，詳述流程如下：

1.取上述實施例1之堆疊結構10。

2.於奈米銀線層14上透過黃光製程設置一圖案化之光阻17。

3.透過一次性蝕刻製程，去除未被光阻17覆蓋之部分的銅層12、防遷移層13及奈米銀線層14。

4.移除光阻17。

圖2右側之照片係為經上述步驟2、3及4後實施例1之堆疊結構的顯微攝影照片。由圖2中之顯微攝影照片可見，實施例1之堆疊結構，藉由防遷移層13的設置，可明顯改善側蝕問題以及奈米銀線聚集殘留及蝕刻不淨之問題，其臨界尺寸偏差(Critical Dimension bias,CD bias)可小於1μm。

實施例2

圖3係為本發明實施例2之觸控感測器之示意圖。如圖3所示，本實施例之觸控感測器20包含：一基材21；一銅層22，其係設置於該基材21之上；一防遷移層23，其係設置於該銅層22之上；以及一奈米銀線層24，其係設置於該防遷移層23之上，其中，該防遷移層23係由在伽凡尼序列(galvanic series)中介於銅和銀之間的材料所構成。

如圖3所示，本實施例之觸控感測器20中，該銅層22、該防遷移層23及該奈米銀線層24係被圖案化。

如圖3所示，本實施例之觸控感測器20中，該銅層22及該防遷移層23係位於該基材21的邊緣之上，以於該觸控感測器20之堆疊結構中定義該基材21未被該銅層22及該防遷移層23覆蓋的一可視區域25，以及該基材21係被該銅層22及該防遷移層23覆蓋的一周邊線路區域26。

本實施例中，該基材21、該銅層22、該防遷移層23及該奈米銀線層24之材料係與實施例1相同，但本發明並不限於此。

實施例2之觸控感測器20可藉由如圖4所示之流程製作。參照圖4，詳述流程如下：

1.於基材21上依序設置銅層22、防遷移層23及奈米銀線層24。其中，該銅層22及該防遷移層23係位於該基材21的邊緣之上，以於該觸控感測器20之堆疊結構中定義該基材21未被該銅層22及該防遷移層23覆蓋的一可視區域25，以及該基材21係被該銅層22及該防遷移層23覆蓋的一周邊線路區域26。

2.於奈米銀線層24上設置光阻27。

3.透過黃光製程將光阻27圖案化

3.透過一次性蝕刻製程，去除未被光阻27覆蓋之部分的銅層22、防遷移層23及奈米銀線層24。

4.移除光阻27，即可製得本實施例之觸控感測器20。

比較例1

圖5係為比較例1之堆疊結構之示意圖。如圖5所示，比較例1之堆疊結構50，包含：一基材51；一銅層52，其係設置於該基材51之上；以及一奈米銀線層54，其係設置於該銅層52之上。

比較例1中，該基材51、該銅層52及該奈米銀線層54之材料係與實施例1相同。比較例1與實施例1之差異僅在於，比較例1之堆疊結構50中不包含如實施例1所述之防遷移層，即比較例1之堆疊結構50中，奈米銀線層54係直接位於銅層52之上。

測試例1

為了解防遷移層之設置對於奈米銀線層的影響，本測試分別取實施例1及比較例1之堆疊結構，透過顯微鏡拍攝奈米銀線層之顯微結構，比較二者之奈米銀線層中奈米銀線聚集的情況。

圖6係為實施例1之堆疊結構中的奈米銀線層的顯微攝影照片；以及圖7係為比較例1之堆疊結構中的奈米銀線層的顯微攝影照片。如圖6及圖7所示，相較於實施例1，比較例1之堆疊結構中的奈米銀線層中的奈米銀線嚴重的聚集，且有變粗的現象，此將對於後續蝕刻製程的品質產生不良之影響。

測試例2

為了解防遷移層之設置對於堆疊結構之蝕刻製程的影響，取比較例1之堆疊結構，依照實施例1所述之流程將比較例1之堆疊結構中的銅層及奈米銀線層圖案化，其結果係如圖8及圖9所示。

圖8係為比較例1之堆疊結構經設置圖案化之光阻後之照片；以及圖9係為比較例1之堆疊結構經一次性蝕刻製程以及移除光阻後之照片。由圖9可見，比較例1之堆疊結構在圖案化之後，聚集的奈米銀線會造成蝕刻製程中蝕刻不淨的問題，在欲蝕刻之部位(圖9中顏色較深之部分)有奈米銀線殘留之現象，經測量圖9中的臨界尺寸偏差(Critical Dimension bias,CD bias)係達2.9μm。

對照圖2以及測試例2之測試結果(圖8及圖9)可見，相較於比較例1，實施例1之堆疊結構藉由防遷移層的設置，可有效避免因聚集的奈米銀線會造成蝕刻製程中蝕刻不淨所導致的奈米銀線殘留以及CD bias過大之問題。

測試例3

為了解防遷移層之材料種類對於堆疊結構之影響，本測試例依據上述實施例1之方式設置堆疊結構，但改以其他材料作為防遷移層，並觀察不同之防遷移層之材料對於奈米銀線層中之奈米銀線之聚集程度的影響，其測試結果係如下列表1所示：

X：無聚集；△：輕微聚集；O：明顯聚集

如表1之測試結果可見，除了實施例1所使用之蒙乃爾合金之外，選用例如鈍化鎳及銅鎳合金等在伽凡尼序列(galvanic series)中介於銅和銀之間的材料亦可達到避免奈米銀線層中之奈米銀線聚集的技術效果。

綜合上述，本發明之堆疊結構以及包含該堆疊結構之觸控感測器至少具有下列優異的技術效果：

1.防遷移層除了提供延緩蝕刻期間銅層過蝕的特性之外，亦可做為銅層的保護層，避免因空氣與水氣的接觸下產生銅層氧化的問題。

2.防遷移層可做為預防銅層蝕刻過快以及奈米銀線層蝕刻不完全的緩衝層，(因蝕刻液須先蝕刻防遷移層再蝕刻銅層，而蝕刻防遷移層期間可同時蝕刻奈米銀線層)。

3.傳統之堆疊結構係將奈米銀線層直接塗佈於銅層上，會產生伽凡尼效應(Galvanic effect)，使奈米銀線層中的奈米銀線因還原反應聚集產生尺寸變大、線徑變粗的現象，但本發明之具有防遷移層之堆疊結構，可避免奈米銀線直接與銅層接觸產生反應，同時亦可改善因奈米銀線徑變粗之後所導致的蝕刻不良的問題。

4.經測試，本發明之堆疊結構可透過一次性蝕刻液之黃光製程使該銅層、該防遷移層及該奈米銀線層被圖案化，且可明顯改善側蝕問題以及奈米銀線聚集殘留及蝕刻不淨之問題，經蝕刻後之CD Bias可小於1μm。

上述實施例僅例示性說明本發明，而非用於限制本發明。任何熟習此項技藝之人士均可在不違背本發明之精神及範疇下，對上述實施例進行修飾與改變。因此，本發明之權利保護範圍，應如後述之申請專利範圍所載。

10:堆疊結構

11:基材

12:銅層

13:防遷移層

14:奈米銀線層

Claims (9)

1. 一種堆疊結構，包含：一基材；一銅層，其係設置於該基材之上；一防遷移層，其係設置於該銅層之上；以及一奈米銀線層，其係設置於該防遷移層之上，其中，該防遷移層係由在伽凡尼序列(galvanic series)中介於銅和銀之間的材料所構成其中，該銅層係由純銅所構成。
2. 如請求項1所述之堆疊結構，其中，該防遷移層係由一合金所構成。
3. 如請求項2所述之堆疊結構，其中，該合金係選自由不鏽鋼、銅鎳合金、蒙乃爾合金(Monel)及英高鎳合金(Inconel)所組成之群組。
4. 如請求項1所述之堆疊結構，其中，該防遷移層係由一金屬所構成。
5. 如請求項4所述之堆疊結構，其中，該金屬係選自由鈦、鉬、鎢、錫、鉛、鉭及鈍化鎳所組成之群組。
6. 如請求項1所述之堆疊結構，其中，該基材係一薄膜基材。
7. 如請求項1所述之堆疊結構，其中，該銅層、該防遷移層及該奈米銀線層係被圖案化。
8. 如請求項1至7中任一項所述之堆疊結構，其中，該銅層及該防遷移層係位於該基材的邊緣之上，以於該堆疊結構中定義該基材未被該銅層及 該防遷移層覆蓋的一可視區域，以及該基材係被該銅層及該防遷移層覆蓋的一周邊線路區域。
9. 一種觸控感測器，其係包含如請求項1至8中任一項所述之堆疊結構。

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