專利名稱：有機薄膜晶體管及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及薄膜晶體管及其制造方法，更具體地涉及一種有機薄膜晶體管及其制造方法。
背景技術(shù)：
薄膜晶體管通常用作顯示設(shè)備的開關(guān)器件。該薄膜晶體管可由例如硅和有機材料的各種材料形成。有機薄膜晶體管由有機半導(dǎo)體材料形成，并且該有機薄膜晶體管使用柔性基板取代玻璃基板。除了有機薄膜晶體管使用有機半導(dǎo)體材料和柔性基板之外，該有機薄膜晶體管在結(jié)構(gòu)上與硅薄膜晶體管類似。
圖1是例示現(xiàn)有技術(shù)的有機薄膜晶體管的橫截面圖。如圖1所示，現(xiàn)有技術(shù)的有機薄膜晶體管包括形成在下基板51上的金屬材料的柵極52a；形成在下基板51包括柵極52a上的柵絕緣層53；與柵極52a的兩個邊緣交疊并且形成在柵絕緣層53上的源極55a和漏極55b；以及形成在柵絕緣層53包括源極55a和漏極55b上的有機半導(dǎo)體層54。在此情況下，源極55a和漏極55b可由鈀(Pd)或銀(Ag)的金屬材料形成。
然而，如果有機薄膜晶體管的源極和漏極由鉛(Pb)或銀(Ag)的金屬材料形成，則源極和漏極的金屬構(gòu)圖工藝是精巧且復(fù)雜的，而且各層之間的粘合強度變?nèi)酢?br>
因此，近來源極和漏極通常由銦錫氧化物(ITO)或銦鋅氧化物(IZO)的透明導(dǎo)電層形成。該透明導(dǎo)電層的優(yōu)點在于其可通過簡單容易的工藝形成。
然而，由該透明導(dǎo)電層形成的源極和漏極與有機半導(dǎo)體層直接接觸，由此該透明導(dǎo)電層與源極/漏極之間的接觸電阻增加。
即，如果由該透明導(dǎo)電層形成的源極/漏極與有機半導(dǎo)體層直接接觸，則在該透明導(dǎo)電層與源極/漏極之間的接觸表面中產(chǎn)生能障(energybarrier)。該能障阻礙電荷注入，由此透明導(dǎo)電層與源極/漏極之間的接觸電阻由于大量載流子在累加態(tài)下的不平滑運動而增大。
隨著有機半導(dǎo)體層54與源極55a/漏極55b之間的電阻增大，遷移率下降，從而薄膜晶體管的輸出特性在低電壓下發(fā)生電流混濁(currentclouding)。
發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明致力于提供一種有機薄膜晶體管及其制造方法，其基本上消除了由于現(xiàn)有技術(shù)的局限性和缺點所導(dǎo)致的一個或更多個問題。
本發(fā)明的一個目的是提供一種有機薄膜晶體管及其制造方法，其可通過降低在有機半導(dǎo)體層與源極和漏極之間的接觸表面中出現(xiàn)的接觸電阻來改善器件特性。
本發(fā)明的其他優(yōu)點、目的以及特征，將部分地在隨后的描述中進行闡述，并且部分地通過對以下內(nèi)容的考察而對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員變得明了，或者可以從本發(fā)明的實踐中獲知。本發(fā)明的上述目的和其他優(yōu)點可以通過在撰寫的說明書及權(quán)利要求以及附圖中具體指出的結(jié)構(gòu)而實現(xiàn)并獲得。
為了實現(xiàn)這些目的和其他優(yōu)點，并且根據(jù)本發(fā)明的目的，如在此具體實施和廣泛描述的那樣，一種有機薄膜晶體管包括形成在基板上的緩沖層；形成在所述緩沖層上的源極和漏極，其中所述源極和漏極中的每一個都形成為島狀；形成在所述源極和漏極上的有機半導(dǎo)體層；形成在所述有機半導(dǎo)體層上的柵絕緣層；柵極，其與所述源極和漏極的兩個邊緣相交疊并且形成在所述柵絕緣層上；以及隧道阻擋層，其形成在所述有機半導(dǎo)體層與所述源極和所述漏極的接觸區(qū)域中。
此時，所述隧道阻擋層形成在包括所述源極和漏極的所述緩沖層上。此外，所述隧道阻擋層由CBP(4，48-N，N 8-二咔唑-聯(lián)苯)(4，48-N，N8-dicarbazole-biphenyl)、BCP(2，9-二甲基-4，7-二苯基-1，10-菲咯啉)(2，9-dimethyl-4，7-diphenyl-1，10-phenanthroline)、SiNx(多價氮化硅)或SiO2(二氧化硅)中的任何一種形成。
然后，由ITO或IZO形成所述源極和漏極。
此外，所述源極和漏極的每一個都形成為由ITO或IZO中的任一種和鉻(Cr)或鉬(Mo)中的任一種組成的雙層結(jié)構(gòu)。
所述有機半導(dǎo)體層由液晶聚芴嵌段共聚物(LCPBC)、并五苯或聚噻吩形成。
在本發(fā)明的另一個方面中，一種制造有機薄膜晶體管的方法包括如下步驟在基板上形成緩沖層和透明導(dǎo)電層；通過對所述透明導(dǎo)電層進行構(gòu)圖來形成源極和漏極；在所述緩沖層包括所述源極和漏極上形成隧道阻擋層；在所述基板包括所述隧道阻擋層上順序地形成有機半導(dǎo)體層和柵絕緣層；以及在所述柵絕緣層上形成柵極。
此時，由CBP(4，48-N，N 8-二咔唑-聯(lián)苯)、BCP(2，9-二甲基-4，7-二苯基-1，10-菲咯啉)、SiNx或SiO2中的任何一種形成所述隧道阻擋層。
此外，由ITO或IZO形成所述透明導(dǎo)電層。
此外，所述方法包括在所述透明導(dǎo)電層下面形成鉻(Cr)或鉬(Mo)的金屬層。
此外，所述有機半導(dǎo)體層由液晶聚芴嵌段共聚物(LCPBC)、并五苯或聚噻吩形成。
應(yīng)當理解，上文對本發(fā)明的概述與下文對本發(fā)明的詳述都是示例性和解釋性的，旨在提供對如權(quán)利要求所述的本發(fā)明的進一步解釋。
包含在本文中以提供對本發(fā)明的進一步理解，并且并入本申請且構(gòu)成本申請的一部分的附圖，例示了本發(fā)明的實施例，并與文字說明一起用于解釋本發(fā)明的原理。在附圖中圖1是例示了現(xiàn)有技術(shù)的有機薄膜晶體管的橫截面圖；圖2A至2D是例示了根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的用于制造有機薄膜晶體管的方法的橫截面圖；以及圖3是例示了根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的有機薄膜晶體管的橫截面圖。
具體實施例方式
現(xiàn)在，對本發(fā)明的優(yōu)選實施例進行詳細說明，其示例在附圖中例示出。只要有可能則在全部附圖中都使用相同的標號來表示相同或者類似的部分。
以下，將參照附圖來描述根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的有機薄膜晶體管的制造方法。
圖2A至2D是例示了根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的有機薄膜晶體管的制造方法的橫截面圖。圖3是例示了根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的有機薄膜晶體管的橫截面圖。
如圖2D所示，根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的有機薄膜晶體管包括緩沖層412，其由有機材料形成并形成在下基板410上；島形源極414a/漏極414b，其形成在緩沖層412上并由ITO或IZO的透明導(dǎo)電層形成；隧道阻擋層416，其形成在緩沖層412包括源極414a/漏極414b上；有機半導(dǎo)體層418，其形成在隧道阻擋層416上并且由液晶聚芴嵌段共聚物(LCPBC)、并五苯或者聚噻吩形成；柵絕緣層420，其形成在有機半導(dǎo)體層418上；以及柵極422，其形成在柵絕緣層420上并且與所述源極414a/漏極414b相交疊。
在此情況下，隧道阻擋層416包括在有機半導(dǎo)體層418與源極414a/漏極414b之間的電壓降，以容易地把空穴注入源極414a/漏極414b中。因而，隧道阻擋層416降低了源極414a/漏極414b的功函，由此降低了阻礙電荷注入的能障。由于隧道阻擋層416，使得降低了在有機半導(dǎo)體層418與源極414a/漏極414b之間的接觸電阻。
在此情況下，接觸電阻可以根據(jù)隧道阻擋層416的厚度而變化。如果以10到110的厚度形成隧道阻擋層416，則在有機半導(dǎo)體層418與源極414a/漏極414b之間的接觸電阻將減小。如果以100以上的預(yù)定厚度形成隧道阻擋層416，則在有機半導(dǎo)體層418與源極414a/漏極414b之間的接觸電阻將增大。
優(yōu)選的是，以10到110的厚度淀積隧道阻擋層416。隧道阻擋層416可由CBP(4，48-N，N 8-二咔唑-聯(lián)苯)、BCP(2，9-二甲基-4，7-二苯基-1，10-菲咯啉)、SiNx或SiO2中的任何一種形成。
如下所述，將對根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的薄膜晶體管的制造方法進行說明。
首先，如圖2A所示，在下基板410上形成緩沖層412，其中下基板410是由玻璃或透明塑料形成的。
淀積緩沖層412以改善有機半導(dǎo)體層的結(jié)晶化。
緩沖層412可由非有機絕緣材料形成。例如，緩沖層412由氧化硅(SiOx)層、氮化硅(SiNx)層或者氧化硅(SiOx)和氮化硅(SiNx)的淀積層形成。此外，緩沖層412可由有機絕緣材料形成。例如，緩沖層412由苯環(huán)丁烯(BCB)、丙烯酸類材料、聚酰亞胺、或者聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)形成。
然后，在緩沖層412上形成透明導(dǎo)電層414。透明導(dǎo)電層414可由銦錫氧化物(ITO)或銦鋅氧化物(IZO)形成，該銦錫氧化物(ITO)或銦鋅氧化物(IZO)由于其工藝簡單而通常用于LCD器件。
當在透明導(dǎo)電層下面形成鉻(Cr)或鉬(Mo)的金屬層時，源極/漏極中的每一個可由透明導(dǎo)電層和金屬層的雙層結(jié)構(gòu)形成，因此可以減小有機薄膜晶體管的源極/漏極的線路電阻。
如圖2B所示，在利用光刻膠(未示出)對透明導(dǎo)電層414進行涂布后，將具有預(yù)定圖案的光掩模定位在所述光刻膠上方，并且利用光進行照射，隨后顯影，由此對光刻膠進行構(gòu)圖。
然后，利用經(jīng)構(gòu)圖的光刻膠作為掩模，選擇性地對透明導(dǎo)電層414進行刻蝕，由此形成源極414a/漏極414b，并去除光刻膠。
如圖2C所示，在包括源極414a/漏極414b的緩沖層412上形成隧道阻擋層416。
優(yōu)選的是，以10到110的厚度淀積隧道阻擋層416。隧道阻擋層416可以由CBP(4，48-N，N 8-二咔唑-聯(lián)苯)、BCP(2，9-二甲基-4，7-二苯基-1，10-菲咯啉)、SiNx或SiO2中的任何一種形成。
在緩沖層412上和源極414a/漏極414b的上側(cè)面和側(cè)壁上形成隧道阻擋層416。
如圖2D所示，在包括隧道阻擋層416的下基板的全部表面上形成機材料，隨后對該有機材料進行構(gòu)圖，由此形成有機半導(dǎo)體層418。有機半導(dǎo)體層418可由液晶聚芴嵌段共聚物(LCPBC)、并五苯或者聚噻吩形成。
此后，在有機半導(dǎo)體層418上形成非有機絕緣材料或有機絕緣材料以形成柵絕緣層420。
柵絕緣層420可由氧化硅(SiOx)或氮化硅(SiNx)的非有機絕緣材料形成，或者可由BCB、丙烯酸類材料或者聚酰亞胺的有機絕緣材料形成。為獲得柵絕緣層420與有機半導(dǎo)體層之間的良好粘合強度，優(yōu)選的是，形成有機絕緣材料的柵絕緣層420。
然后，在柵絕緣層420上淀積金屬材料，隨后利用光刻法對該金屬材料進行構(gòu)圖，由此形成與源極414a/漏極414b相交疊的柵極422。由此，完成了該有機薄膜晶體管。
柵極422可由金屬材料鉻(Cr)、銅(Cu)、鉬(Mo)、鋁(Al)、鋁釹合金(ALNd)或鎢(W)形成，或者可由上述金屬的合金形成。
在此情況下，如果柵極422、柵絕緣層420、源極414a/漏極414b和有機半導(dǎo)體層418由有機材料形成，則可以用低溫工藝來制造它們。即，下基板410可由柔性塑料基板或膜來形成。
如圖3所示，具有根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的有機薄膜晶體管的LCD器件包括鈍化層419和像素電極417。在此情況下，鈍化層419形成在下基板410包括有機薄膜晶體管上，其中該鈍化層由BCB、丙烯酸類材料、或者聚酰亞胺的有機絕緣材料形成。此外，像素電極417通過接觸孔421與漏極414b相連接。像素電極417形成在鈍化層419的像素區(qū)域中，其中像素電極417由ITO或IZO形成。
另外，與下基板410相對地設(shè)置了上基板，并且上基板與下基板410相接合。上基板包括防止漏光的黑底430，其在除了像素區(qū)域之外的多個部分上；表示顏色的濾色器層428；以及驅(qū)動像素的公共電極426。下基板和上基板彼此接合，其間具有預(yù)定空間，并且在下基板與上基板之間的該預(yù)定空間中形成有液晶層431。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的有機薄膜晶體管及其制造方法具有下列優(yōu)點。
在根據(jù)本發(fā)明的有機薄膜晶體管中，具有隧道阻擋層，其形成在有機半導(dǎo)體層與源極/漏極之間的接觸表面中。該隧道阻擋層降低了阻礙電荷注入的能障。因此，減小了在有機半導(dǎo)體層與源極/漏極之間的接觸電阻，由此改善了薄膜晶體管的遷移率特性，并防止了薄膜晶體管的輸出特性在低電壓下的電流混濁。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當清楚，在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下可以對本發(fā)明進行各種修改和變型。因而，本發(fā)明旨在覆蓋落入所附權(quán)利要求及其等同物的范圍內(nèi)的對本發(fā)明的這些修改和變型。
本申請要求2005年12月29日提交的韓國專利申請P2005-134409號的優(yōu)先權(quán)，如在此進行充分闡述那樣通過引用并入其全部內(nèi)容。
權(quán)利要求
1.一種有機薄膜晶體管，該有機薄膜晶體管包括形成在基板上的緩沖層；形成在所述緩沖層上的源極和漏極，其中所述源極和漏極中的每一個都形成為島狀；形成在所述源極和漏極上的有機半導(dǎo)體層；形成在所述有機半導(dǎo)體層上的柵絕緣層；柵極，其與所述源極和漏極的兩個邊緣交疊并且形成在所述柵絕緣層上；以及隧道阻擋層，其形成在所述有機半導(dǎo)體層與所述源極和漏極的接觸區(qū)域中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機薄膜晶體管，其中，所述隧道阻擋層形成在所述緩沖層包括所述源極和漏極上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機薄膜晶體管，其中，所述隧道阻擋層由CBP(4，48-N，N 8-二咔唑-聯(lián)苯)、BCP(2，9-二甲基-4，7-二苯基-1，10-菲咯啉)、SiNx或SiO2中的任何一種形成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機薄膜晶體管，其中，所述源極和漏極由ITO或IZO形成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機薄膜晶體管，其中，所述源極和漏極中的每一個都形成為由ITO或IZO中的任一種和鉻或鉬中的任一種組成的雙層結(jié)構(gòu)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機薄膜晶體管，其中，所述有機半導(dǎo)體層由液晶聚芴嵌段共聚物、并五苯或聚噻吩形成。
7.一種制造有機薄膜晶體管的方法，該方法包括如下步驟在基板上形成緩沖層和透明導(dǎo)電層；通過對所述透明導(dǎo)電層進行構(gòu)圖來形成源極和漏極；在所述緩沖層包括所述源極和漏極上形成隧道阻擋層；在所述基板包括所述隧道阻擋層上順序地形成有機半導(dǎo)體層和柵絕緣層；以及在所述柵絕緣層上形成柵極。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，由CBP(4，48-N，N 8-二咔唑-聯(lián)苯)、BCP(2，9-二甲基-4，7-二苯基-1，10-菲咯啉)、SiNx或SiO2中的任何一種來形成所述隧道阻擋層。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，由ITO或IZO形成所述透明導(dǎo)電層。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，該方法還包括以下步驟在所述透明導(dǎo)電層下面形成鉻或鉬的金屬層。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，由液晶聚芴嵌段共聚物、并五苯或聚噻吩形成所述有機半導(dǎo)體層。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種有機薄膜晶體管及其制造方法，其可通過降低在有機半導(dǎo)體層與源極和漏極之間的接觸表面中出現(xiàn)的接觸電阻來改善器件特性。該有機薄膜晶體管包括形成在基板上的緩沖層；形成在所述緩沖層上的源極和漏極，其中所述源極和漏極中的每一個都形成為島狀；形成在所述源極和漏極上的有機半導(dǎo)體層；形成在所述有機半導(dǎo)體層上的柵絕緣層；柵極，其與所述源極和漏極的兩個邊緣相交疊并且形成在所述柵絕緣層上；以及隧道阻擋層，其形成在所述有機半導(dǎo)體層與所述源極和漏極的接觸區(qū)域中。
文檔編號H01L51/40GK1992370SQ20061016297
公開日2007年7月4日 申請日期2006年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月29日
發(fā)明者韓敞昱 申請人:Lg.菲利浦Lcd株式會社