TWI812323B - 感光元件基板及其製造方法 - Google Patents
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Abstract
一種感光元件基板及其製造方法。感光元件基板的製造方法包括以下步驟。提供載板，形成第一樹脂層於載板之上，形成第一阻障層於第一樹脂層上。然後，形成金屬層於第一阻障層上，金屬層的厚度在130 Å至4000 Å之間。形成第二樹脂層於金屬層上，形成第二阻障層於第二樹脂層上。形成電子元件層於第二阻障層上，電子元件層包括薄膜電晶體以及感光二極體。
Description
本發明是有關於一種基板及其製造方法，且特別是有關於一種感光元件基板及其製造方法。
感光元件的應用相當廣泛，較常見的有應用於手機、平板電腦或筆記型電腦等電子裝置中的影像感測器。除此之外，用於安檢、工業檢測或醫療診察的非可見光（例如X光）感測器，因其高附加價值而成為相關製造商的重點開發項目。
用於X光攝影的感光元件基板通常會在基板的一側設置感光元件層及閃爍體層以感測X光訊號。若是感光元件基板具有軟性基板，在其製造過程中，通常會先將柔性結構及感光元件層形成於載板上之後，再將柔性結構及感光元件層自載板剝離並貼附於軟性基板上。在剝離的過程中往往容易造成感光元件的損傷，也會導致影像有不均勻(Mura)的問題。
本發明提供一種感光元件基板及其製造方法，可提升感光元件基板的機械強度並提升影像的品質。
本發明的感光元件基板的製造方法包括以下步驟。提供載板，形成第一樹脂層於載板之上，形成第一阻障層於第一樹脂層上。然後，形成金屬層於第一阻障層上，其中金屬層的厚度在130 Å至4000 Å之間。形成第二樹脂層於金屬層上，形成第二阻障層於第二樹脂層上。形成電子元件層於第二阻障層上，其中電子元件層包括薄膜電晶體以及感光二極體。
本發明的感光元件基板包括第一柔性結構、金屬層、第二柔性結構以及電子元件層。第一柔性結構包括第一樹脂層以及設置於第一樹脂層上的第一阻障層。金屬層設置於第一阻障層上。第二柔性結構包括設置於金屬層上的第二樹脂層以及設置於第二樹脂層上的第二阻障層，其中金屬層設置於第一阻障層與第二樹脂層之間，金屬層的厚度在130 Å至4000 Å之間。電子元件層設置於第二柔性結構上，其中電子元件層包括薄膜電晶體以及感光二極體。
圖1A至1D是依照本發明的一實施例的一種感光元件基板的製造流程的的剖面示意圖。
請參照圖1A，提供載板101。載板101為硬性基板，其材料例如是玻璃、陶瓷、矽晶圓或其他具備剛性的材料。在本實施例中，可形成離型層102於載板101上，使載板101可藉由離型層102而與後續製程步驟中所形成的膜層分離。在一些實施例中，離型層102例如是由弱接著力的材質所組成。在其他實施例中，組成離型層的材質的接著力可以經由熱製程、紫外光（UV）製程、雷射製程或其他類似的製程而減小。
請繼續參照圖1A，形成第一樹脂層112於載板101之上，形成第一阻障層114於第一樹脂層112上。第一樹脂層112的材料例如為聚醯亞胺(polyimide，PI)、聚對苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate，PET)或其他可撓性材質。第一阻障層114的材料例如可以使用氮化物、氧化物、氮氧化物或其他無機材料，但本發明不以此為限。在一些實施例中，第一樹脂層112的厚度在2 μm至10 μm之間，第一阻障層114的厚度在100 nm至900 nm之間。第一樹脂層112與第一阻障層114構成第一柔性結構110。
請繼續參照圖1A，形成金屬層120於第一阻障層114上。金屬層120的材料例如為鉬、鋁或其他合適金屬。金屬層120的厚度可在130 Å至4000 Å之間。在一些實施例中，形成金屬層120的方法包括物理氣相沉積、化學氣相沉積、原子層沉積或其他合適的製程。在一些實施例中，金屬層120可以經蝕刻製程而圖案化。
請繼續參照圖1A，形成第二樹脂層132於金屬層120上，形成第二阻障層134於第二樹脂層132上。在一些實施例中，金屬層120經圖案化而具有多個開口，而第二樹脂層132填入金屬層120的開口中並接觸第一阻障層114。第二樹脂層132的材料例如為聚醯亞胺(polyimide，PI)、聚對苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate，PET)或其他可撓性材質。第二阻障層134的材料例如可以使用氮化物、氧化物、氮氧化物或其他無機材料，但本發明不以此為限。在一些實施例中，第二樹脂層132的厚度在2 μm至10 μm之間，第二阻障層134的厚度在100 nm至900 nm之間。第二樹脂層132與第二阻障層134構成第二柔性結構130。在一些實施例中，第一樹脂層112與第二樹脂層132包括相同的材料，且第一阻障層114與第二阻障層134包括相同的材料，但本發明不以此為限。
請繼續參照圖1A，形成電子元件層140於第二阻障層134上。電子元件層140可包括訊號線(未繪示)、薄膜電晶體(未繪示)以及感光二極體(未繪示)，但本發明不以此為限。電子元件層140適於將可見光訊號轉換為電訊號。在一些實施例中，可選地形成閃爍體層150於電子元件層140上。閃爍體層150適用於將X光轉成可見光。
請參照圖1B，移除載板101。舉例來說，可以藉由紫外光、雷射、可見光或熱等方式將外部能量施加至離型層102，以減少離型層102的黏著力，接著再移除載板101。在一些實施例中，載板101還可以藉由機械剝除或其他適宜的移除製程來移除，於本發明並不加以限制。由於金屬層120設置於第一柔性結構110與第二柔性結構130之間，金屬層120可加強整體結構的強度，避免電子元件層140在移除載板101的製程中受損。此外，金屬層120具有屏蔽靜電的效果，可避免移除載板101的過程中所產生的靜電對電子元件層140造成損傷。
請參照圖1C，貼附基板100a於第一樹脂層112上。基板100a為軟性基板，且基板100a的材料例如為聚對苯二甲酸乙二酯（polyethylene terephthalate，PET）、聚醯亞胺(polyimide，PI)或其他可撓性材質。在一些實施例中，基板100a的厚度在50 μm至500 μm之間。
請參照圖1D，可選地設置導電膜160於基板100a上，基板100a位於導電膜160與第一樹脂層112之間。導電膜160的材料例如是導電的高分子材料或內部包含有導電材料的高分子材料。導電膜160可減少感光元件基板10在後續模組化製程時因靜電導致電子元件層140受損的可能。在一些實施例中，導電膜160為膠帶，且設置導電膜160的方法包括將導電膜160貼附於基板100a上。在一些實施例中，在貼附導電膜160時，導電膜160有可能會因為製程誤差而出現貼附不平整的問題。
經過上述製程後可大致上完成感光元件基板10的製作。
請參照圖1D，感光元件基板10包括第一柔性結構110、金屬層120、第二柔性結構120以及電子元件層140。在本實施例中，感光元件基板10還包括導電膜160、基板100a以及閃爍體層150。第一柔性結構110設置於基板100a上。第一柔性結構110包括第一樹脂層112以及設置於第一樹脂層112上的第一阻障層114。金屬層120設置於第一阻障層114上，金屬層120的厚度可在130 Å至4000 Å之間。第二柔性結構130設置於金屬層120上。第二柔性結構130包括第二樹脂層132以及設置於第二樹脂層132上的第二阻障層134。換句話說，金屬層120設置於第一柔性結構110與第二柔性結構130之間，且位於第一阻障層114與第二樹脂層132之間。電子元件層140設置於第二柔性結構130上。閃爍體層150設置於電子元件層140上。導電膜160設置於基板100a上，且基板100a位於導電膜160與第一樹脂層112之間。也就是說，導電膜160與第一柔性結構110、金屬層120以及第二柔性結構120是分別設置於基板100a的兩側。
在本實施例中，基板100a為軟性基板，因此感光元件基板10具有可撓性，可因應不同待測物的形狀作彈性的應用，例如應用於管線檢測、焊接檢測等，但本發明不以此為限。在其他實施例中，基板100a可以為硬性的平面基板或硬性的曲面基板。
在一些實施例中，金屬層120為浮置(floating)的。換句話說，金屬層120不會直接與電子元件層140中的元件電性連接。
在使用感光元件基板10執行X光感測時，感光元件基板10可透過閃爍體層150將X光L1轉成可見光L2，可見光L2在入射至電子元件層140之後，部分的可見光L2會被電子元件層140吸收，而另一部分可見光L3會穿過電子元件層140。由於金屬層120設置於電子元件層140的背面且金屬層120的厚度在130 Å至4000 Å之間，至少部分可見光L3在入射至導電膜160之前會先經過金屬層120，使可見光L3會在金屬層120反射形成反射光L4而回到電子元件層140。換句話說，金屬層120可以改善可見光L3照射至導電膜160的問題，進而避免感光元件基板10因導電膜160貼附不平整而造成之影像不均勻的問題。此外，即使可見光L3穿過圖案化之金屬層120而被不平整之導電膜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圖案化之金屬層120再次反射而離開感光元件基板10，進而避免影像因為方向偏折的反射光而出現品質下降的問題。
圖2A至2B是依照本發明另一實施例的一種感光元件基板的製造流程的剖面示意圖。圖2A至2B可以為接續圖1B的步驟的感光元件基板的製造方法的剖視示意圖。關於圖1A至1B的步驟說明可參考前述實施例，在此不贅述。在此必須說明的是，圖2A至2B的實施例沿用圖1A至1D的實施例的元件標號與部分內容，其中採用相同或近似的標號來表示相同或近似的元件，並且省略了相同技術內容的說明。關於省略部分的說明可參考前述實施例，在此不贅述。
請參照圖2A，在移除載板101之後，貼附基板100b於第一樹脂層112上。基板100b為硬性的曲面基板，其材料例如為玻璃、陶瓷、矽晶圓或其他合適材料。如此一來，第一柔性結構110、金屬層120、第二柔性結構120以及電子元件層140可隨基板100b的弧度具有一定程度的彎曲。
請參照圖2B，設置導電膜160於基板100b上。
經過上述製程後可大致上完成感光元件基板20的製作。本實施例的感光元件基板20與圖1D的感光元件基板10的主要差異在於：感光元件基板20的基板100b為硬性的曲面基板。
圖3A至3B是依照本發明另一實施例的一種感光元件基板的製造流程的剖面示意圖。在此必須說明的是，圖3A至3B的實施例沿用圖1A至1D的實施例的元件標號與部分內容，其中採用相同或近似的標號來表示相同或近似的元件，並且省略了相同技術內容的說明。關於省略部分的說明可參考前述實施例，在此不贅述。
請參照圖3A，提供載板101。載板101為硬性的平面基板，其材料例如是玻璃、陶瓷、矽晶圓或其他具備一定剛性的材料。然後，依序形成第一樹脂層112於載板101上，形成第一阻障層114於第一樹脂層112上。形成金屬層120於第一阻障層114上，形成第二樹脂層132於金屬層120上，形成第二阻障層134於第二樹脂層132上，形成電子元件層140於第二阻障層134上，形成閃爍體層150於電子元件層140上。在本實施例中，第一樹脂層112與載板101直接接觸，也就是說，第一樹脂層112與載板101之間不設置離型層。
請參照圖3B，設置導電膜160於載板101上。
經過上述製程後可大致上完成感光元件基板30的製作。本實施例的感光元件基板30與圖1D的感光元件基板10的主要差異在於：感光元件基板30的基板100c為硬性的平面基板，因此在製造過程中，可直接將載板101作為感光元件基板30的基板100c，並直接將第一柔性結構110、金屬層120、第二柔性結構120以及電子元件層140形成於基板100c上，而無需經過載板移除製程。
圖4A依照本發明另一實施例的一種感光元件基板的剖面示意圖。圖4B是圖4A的感光元件基板一種的上視示意圖。為了清楚示意，圖4B省略繪示部分構件，僅示意性的繪示金屬層120與基板100a的相對位置，省略的部分可參照圖4A加以理解。圖4A、4B的實施例沿用圖1A至1D的實施例的元件標號與部分內容，其中採用相同或近似的標號來表示相同或近似的元件，並且省略了相同技術內容的說明。關於省略部分的說明可參考前述實施例，在此不贅述。
請參照圖4A與圖4B，本實施例的感光元件基板40與圖1的感光元件基板10的主要差異在於：感光元件基板40的金屬層120僅位於感光元件基板40的主動區R1。詳細來説，感光元件基板40具有主動區R1及位於主動區R1的至少一側的周邊區R2。電子元件層140中的薄膜電晶體(未繪示)及感光二極體(未繪示)位於主動區R1中，而金屬層120也位於主動區R1中。換句話說，金屬層120可與薄膜電晶體及感光二極體重疊。
本實施例雖將周邊區R2繪示為環繞主動區R1，但並非用以限定本發明。周邊區R2可位於主動區R1的至少一側或是依實際需求調整。周邊區R2上可以設置有接合墊(未繪示)、訊號線(未繪示)或其他元件(未繪示)。
圖5A依照本發明另一實施例的一種感光元件基板的上視示意圖。圖5B是圖5A的感光元件基板的區域A的局部放大上視示意圖。圖5C是圖5B的剖線B-B’的剖視示意圖。為了清楚示意，圖5B省略繪示部分構件，並以透視方式示意性地繪示金屬層120及電子元件層140的部分結構，省略的部分可參照圖5C加以理解。圖5A至5C的實施例沿用圖4A至4B的實施例的元件標號與部分內容，其中採用相同或近似的標號來表示相同或近似的元件，並且省略了相同技術內容的說明。關於省略部分的說明可參考前述實施例，在此不贅述。
請參照圖5A至圖5C，本實施例的感光元件基板50與圖4A至4B的感光元件基板40的主要差異在於：感光元件基板50的金屬層120包括多個開口，且開口與感光二極體PD重疊。詳細而言，電子元件層140可包括多個陣列排列的感光二極體PD及與對應的感光二極體PD電性連接的薄膜電晶體T。感光二極體PD及薄膜電晶體T位於感光元件基板50的主動區R1中。
薄膜電晶體T可包括閘極G、半導體通道層CH、源極S以及汲極D。閘極G設置於第二阻障層134上，並與第一訊號線LN1電性連接。在一些實施例中，第一訊號線LN1與閘極G位於相同導電層，且兩者連成一體。在一些實施例中，第一訊號線LN1與閘極G的材料可包括金屬、金屬材料的氮化物、金屬材料的氧化物、金屬材料的氮氧化物、或其他合適的材料、或是金屬材料與其他導電材料的堆疊層。半導體通道層CH設置於閘極G之上，且閘極G與半導體通道層CH之間夾有閘極絕緣層GI。在一些實施例中，半導體通道層CH可包括低溫多晶矽(Low Temperature Poly-Silicon, LTPS)、氧化銦鎵鋅(Indium Gallium Zinc Oxide, IGZO)或其他半導體材料。源極S與汲極D分別設置於半導體通道層CH的兩端上，以與半導體通道層CH電性連接。在一些實施例中，源極S與汲極D位於相同導電層。在一些實施例中，源極S與汲極D的材料包括金屬、金屬材料的氮化物、金屬材料的氧化物、金屬材料的氮氧化物、或其他合適的材料、或是金屬材料與其他導電材料的堆疊層。
感光二極體PD可包括第一電極E1、感光層PH以及第二電極E2。第一電極E1設置於閘極絕緣層GI上，並可延伸至汲極D而與汲極D電性連接。在一些實施例中，第一電極E1與汲極D位於相同導電層，且兩者連成一體。絕緣層IL1設置於半導體通道層CH、源極S、汲極D與第一電極E1上。絕緣層IL1具有重疊於第一電極E1的開口OP1。感光層PH設置於開口OP1中及第一電極E1上。感光層PH的材料可包括富矽氧化層(Silicon-rich oxide)、富矽氮化物(Silicon-rich nitride)、富矽氮氧化物(silicon-rich oxynitride)、富矽碳化物(silicon-rich carbide)、富矽碳氧化物(silicon-rich oxycarbide)、氫化富矽氧化物(hydrogenated silicon-rich oxide)、氫化富矽氮化物(hydrogenated silicon-rich nitride)、氫化富矽碳化物(hydrogenated silicon-rich carbide)或其組合。在其他實施例中，感光層PH可包括P型半導體、本質半導體以及N型半導體的堆疊層。換句話說，在其他實施例中，感光層PH可為PIN型二極體(PIN photodiode)。第二電極E2設置於感光層PH上。在一些實施例中，第二電極E2包括透明導電材料，例如銦錫氧化物、銦鋅氧化物、鋁錫氧化物、鋁鋅氧化物、銦鎵鋅氧化物或是上述至少二者之堆疊層，但本發明不以此為限。絕緣層IL2設置於感光二極體PD與薄膜電晶體T之上，以覆蓋絕緣層IL1、感光層PH及第二電極E2。平坦層PL1設置於絕緣層IL2上。
源極S可透過導通孔V1電性連接至第二訊號線LN2。舉例來說，第二訊號線LN2設置於平坦層PL1之上，導通孔V1可貫穿平坦層PL1、絕緣層IL2、絕緣層IL1而與源極S電性連接。在一些實施例中，絕緣層IL3可設置於第二訊號線LN2與平坦層PL1之間，絕緣層IL4可覆蓋於第二訊號線L2上。
第二電極E2可透過導通孔V2電性連接至第三訊號線LN3。舉例來說，第三訊號線LN3設置於絕緣層IL4之上，導通孔V2可貫穿絕緣層IL3、平坦層PL1、絕緣層IL2而與第二電極E2電性連接。在一些實施例中，絕緣層IL5可設置於第三訊號線LN3上，平坦層PL2可設置於絕緣層IL5上。
金屬層120位於主動區R1中，且為網狀並包括多個開口OP2，各開口OP2重疊於感光二極體PD中對應的至少一個。換句話說，金屬層120與感光二極體PD不重疊。如此一來，可以減少金屬層120與感光二極體PD之間產生的寄生電容。
10, 20, 30, 40, 50:感光元件基板
100a, 100b, 100c:基板
101:載板
102:離型層
110:第一柔性結構
112:第一樹脂層
114:第一阻障層
120:金屬層
130:第二柔性結構
132:第二樹脂層
134:第二阻障層
140:電子元件層
150:閃爍體層
160:導電膜
CH:半導體通道層
G:閘極
GI:閘極絕緣層
D:汲極
E1:第一電極
E2:第二電極
LN1:第一訊號線
LN2:第二訊號線
LN3:第三訊號線
L1:X光
L2, L3:可見光
L4:反射光
IL1, IL2, IL3, IL4, IL5:絕緣層
OP1, OP2:開口
PD:感光二極體
PH:感光層
PL1, PL2:平坦層
R1:主動區
R2:周邊區
S:源極
T:薄膜電晶體
V1, V2:導通孔
圖1A至1D是依照本發明的一實施例的一種感光元件基板的製造流程的剖面示意圖。
圖2A至2B是依照本發明的另一實施例的一種感光元件基板的製造流程的剖面示意圖。
圖3A至3B是依照本發明的另一實施例的一種感光元件基板的製造流程的剖面示意圖。
圖4A依照本發明另一實施例的一種感光元件基板的剖面示意圖。
圖4B是圖4A的感光元件基板一種的上視示意圖。
圖5A依照本發明另一實施例的一種感光元件基板的上視示意圖。
圖5B是圖5A的感光元件基板的區域A的局部放大上視示意圖。
圖5C是圖5B沿剖線B-B’的剖視示意圖。
10:感光元件基板
100a:基板
110:第一柔性結構
112:第一樹脂層
114:第一阻障層
120:金屬層
130:第二柔性結構
132:第二樹脂層
134:第二阻障層
140:電子元件層
150:閃爍體層
160:導電膜
L1:X光
L2,L3:可見光
L4:反射光
Claims (11)
- 一種感光元件基板的製造方法，包括：提供一載板；形成一第一樹脂層於該載板之上；形成一第一阻障層於該第一樹脂層上；形成一金屬層於該第一阻障層上，其中該金屬層的厚度在130Å至4000Å之間；形成一第二樹脂層於該金屬層上；形成一第二阻障層於該第二樹脂層上；以及形成一電子元件層於該第二阻障層上，其中該電子元件層包括一薄膜電晶體以及一感光二極體。
- 如請求項1所述的製造方法，更包括：移除該載板；以及貼附一軟性基板或一曲面基板於該第一樹脂層上。
- 如請求項2所述的製造方法，更包括設置一導電膜於該軟性基板或該曲面基板上，其中該軟性基板或該曲面基板位於該導電膜與該第一樹脂層之間。
- 如請求項2所述的製造方法，其中該載板的材料包括玻璃、陶瓷、或矽晶圓，該軟性基板的材料包括聚對苯二甲酸乙二酯或聚醯亞胺，且該曲面基板的材料包括玻璃或陶瓷或金屬。
- 如請求項1所述的製造方法，更包括設置一導電膜於該載板上，其中該載板位於該導電膜與該第一樹脂層之間，且該載板為硬性基板。
- 一種感光元件基板，包括：一第一柔性結構，包括一第一樹脂層以及設置於該第一樹脂層上的一第一阻障層；一金屬層，設置於該第一阻障層上；一第二柔性結構，包括設置於該金屬層上的一第二樹脂層以及設置於該第二樹脂層上的一第二阻障層，其中該金屬層設置於該第一阻障層與該第二樹脂層之間，該金屬層的厚度在130Å至4000Å之間；以及一電子元件層，設置於該第二柔性結構上，其中該電子元件層包括一薄膜電晶體以及一感光二極體。
- 如請求項6所述的感光元件基板，其中該金屬層包括一開口，該開口與該感光二極體重疊。
- 如請求項6所述的感光元件基板，其中該電子元件層包括多個感光二極體，該金屬層為網狀且包括多個開口，各該開口重疊於該些感光二極體中對應的至少一個。
- 如請求項8所述的感光元件基板，其中該金屬層為浮置的。
- 如請求項8所述的感光元件基板，更包括：一基板，設置於該第一樹脂層上，且該第一樹脂層位於該基 板與該第一阻障層之間，其中該基板包括硬性的平面基板、軟性基板或硬性的曲面基板。
- 如請求項10所述的感光元件基板，更包括：一導電膜，設置於該基板上，且該基板位於該導電膜與該第一樹脂層之間；以及一閃爍體層，設置於該電子元件層上。
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