晶體管、晶體管的制造方法、顯示裝置和電子設備的制作方法

專利名稱：晶體管、晶體管的制造方法、顯示裝置和電子設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及適合于有機半導體材料用于半導體層的應用的晶體管、晶體管的制造方法、顯示裝置和電子設備。
背景技術：
薄膜晶體管(TFT)用作大量電子設備(例如顯示單元)中作為驅動裝置。在TFT中，柵電極、柵極絕緣層、半導體層和源-漏電極設置在襯底上。對于這種TFT的半導體層，使用無機材料或有機材料。在成本、柔性等方面對由有機材料形成的半導體層(有機半導體層)有期待，并且已經進行了發展(例如，見APPLIED PHYSICS LETTERS, 2005,87,193508和 APPLIED PHYSICS LETTERS，2009，94，055304)。發明內容
期望能通過減小制造缺陷來更有效率地制造使用有機半導體層的TFT。
期望提供能夠以高產量制造的晶體管、制造晶體管的方法以及都具有這種晶體管的顯示單元和電子設備。
根據本發明的實施例，提供一種晶體管，包括:柵電極；半導體層，其在絕緣層置于半導體層與柵電極之間的狀態下，面向柵電極；在半導體層上的蝕刻停止層；一對接觸層，其至少在蝕刻停止層的兩側上設置在半導體層上；以及源-漏電極，其通過一對接觸層電連接到半導體層，并且與絕緣層相接觸。
根據本發明的實施例，提供了一種具有像素和驅動像素的至少一個晶體管的顯示單元。至少一個晶體管包括:柵電極；半導體層，其在絕緣層置于半導體層與柵電極之間的狀態下，面向柵電極；在半導體層上的蝕刻停止層；一對接觸層，其至少在蝕刻停止層的兩側上設置在半導體層上；以及源-漏電極，其通過一對接觸層電連接到半導體層，并且與絕緣層相接觸。
根據本發明的實施例，提供了一種具有顯示單元的電子設備，顯示單元設置有像素和驅動像素的至少一個晶體管的顯示單元。至少一個晶體管包括:柵電極；半導體層，其在絕緣層置于半導體層與柵電極之間的狀態下，面向柵電極；在半導體層上的蝕刻停止層；一對接觸層，其至少在蝕刻停止層的兩 側上設置在半導體層上；以及源-漏電極，其通過一對接觸層電連接到半導體層，并且與絕緣層相接觸。
根據本發明的實施例，提供了一種制造晶體管的方法，方法包括:形成柵電極；在絕緣層置于半導體層與柵電極之間的狀態下，形成面向柵電極的半導體層；在半導體層上形成蝕刻停止層；至少在蝕刻停止層的兩側上在半導體層上形成一對接觸層；以及在從一對接觸層到絕緣層的區域、在絕緣層上以及在接觸層上形成源-漏電極。
在根據本發明的上述實施例的晶體管仲，接觸層設置在半導體層上。因此，接觸層不存在于半導體層周圍的區域中，并且絕緣層和源-漏電機在該區域中彼此直接接觸。
根據本發明的上述實施例的晶體管、制造晶體管的方法、顯示單元和電子設備，接觸層設置在半導體層上，并且源-漏電機直接與絕緣層接觸。因此，允許防止由于在半導體層附近的區域中的接觸層引起的層剝離。因此，可以實現抑制制造缺陷和高制造產量。
應當理解，前文的一般描述和下文的詳細描述都是示例性的，旨在對要求保護的技術進行進一步說明。


附圖用來提供對公開內容的進一步理解，并且并入說明書中并組成說明書的一部分。附圖示出實施例，并與說明書一起用來解釋本發明的原理。
圖1示出了根據本發明的實施例的晶體管的構造。
圖2A和圖2B是示出以處理順序制造圖1中所示的晶體管的方法的截面圖。
圖3A和3B是示出在圖2B之后的處理的截面圖。
圖4是示出了在圖3B之后的處理的示例的截面圖。
圖5是示出了根據修改形式I的晶體管的構造的截面圖。
圖6是示出了根據修改形式2的晶體管的構造的截面圖。
圖7示出了根據修改形式的晶體管的構造。
圖8A和圖8B是示出以處理順序制造圖7中所示的晶體管的方法的截面圖。
圖9A和圖9B是是出了在圖8B之后的處理的截面圖。
圖10是示出根據應用示例I的顯示單元的電路構造的示圖。
圖11是示出圖10中所示的像素驅動電路的示例的等效電路示意圖。
圖12A和圖12B是示出了應用示例2的外觀的立體圖。
圖13是示出了應用示例3的外觀的立體圖。
圖14A和圖14B是示出了應用示例4的外觀的立體圖，S卩，圖14A示出了再從前方觀察時的外觀，并且圖14B示出了在從后方觀察時的外觀。
圖15是示出了應用示例5的外觀的立體圖。
圖16是示出了應用示例6的外觀的立體圖。
圖17A到圖17G是應用示例7的圖，即，處于打開狀態的正視圖、處于關閉狀態的側視圖、處于關閉狀態的正視圖、左側視圖、右側視圖、俯視圖、仰視圖。
具體實施方式
將在下文中參照附圖具體描述本發明的實施例。注意將以下列順序進行描述。
1.實施例(其中每個接觸層不被劃分的示例)
2.修改形式(接觸層被劃分的示例)
3.應用示例
[實施例]
圖1的部分(A)和部分(B)都示出了根據本發明的實施例的晶體管(晶體管I)的構造。圖1的部分(A)示出了晶體管I的平面(上表面)構造，并且圖1的部分(B)示出了沿著圖1的部分(A)的線B-B取得的截面構造。晶體管I是在半導體層中使用有機半導體材料的場效應晶體管，即有機TFT。晶體管I用作使用(例如但不局限于)液晶顯示體、有機EL顯示體或電泳顯示體的顯示器的驅動裝置。晶體管I具有所謂的頂接觸底柵極結構。晶體管I在襯底11上以下列順序包括柵電極12、柵極絕緣層13 (絕緣層)、有機半導體層14 (半導體層)、蝕刻停止層15、接觸層16A和16B、和源-漏電極17A和17B。
襯底11支撐柵電極12等，并且其表面(即，柵電極12側上的表面)具有絕緣特性。襯底11例如是塑料襯底，例如，該塑料襯底由PES(聚醚砜)、PEN(聚萘二甲酸乙二醇酯)、PET (聚對苯二甲酸乙二醇酯)、PC(聚碳酸酯)和PI (聚酰亞胺)形成。對于襯底11，可以使用通過將樹脂涂布到金屬箔(例如由不銹鋼(SUS)制成)的表面而形成的層疊體。或者，可以使用玻璃襯底來作為襯底11。優選使用塑料襯底或金屬箔，以獲得高柔性。
柵電極12用來將柵極電壓施加到晶體管1，并且通過使用柵極電壓來控制有機半導體層14中的載流子密度。柵電極12設置在襯底11的選擇性區域中。柵電極12例如由簡單金屬(例如金(Au)、鋁(Al)、銀(Ag)、銅(Cu)、鉬(Pt)和鎳(Ni))或其合金形成。柵電極12可以是包含諸如鈦(Ti)和鉻(Cr)的元素的層疊體。這種層疊結構使得可以改進對于襯底11或用在處理中的抗蝕劑的粘附性。其他無機導電材料、有機導電材料以及進一步的碳材料可以被用在柵電極12中。
柵極絕緣層13設置在柵電極12和有機半導體層14之間，以使得柵電極12與有機半導體層14絕緣。有機半導體層14電連接到源-漏電極17A和17B。柵極絕緣層13使用例如有機絕緣膜來構成，該有機絕緣膜由諸如PVP (聚乙烯苯酚),PMMA (聚甲基丙烯酸甲脂)、PVA(聚乙烯醇)和PI形成。對于柵極絕緣層13，可以使用無機絕緣膜，該無機絕緣膜由諸如氧化硅(SiO2)、氧化鋁(Al2O3)、氧化鉭(Ta2O5)、氮化硅(SiNx)的材料形成。
有機半導體層14被成形為類似于島的形狀，并且設置在柵極絕緣層13上，以面對柵電極12。有機半導體層14形成溝道，通過該溝道施加柵極電壓。有機半導體層14可以由P型有機半導體材料或η型有機半導體材料形成。作為P型有機半導體材料，可以使用例如并五苯、蒽、酞菁、葉啉、噻吩基聚合物及它們的衍生物。作為η型有機半導體材料，可以使用例如富勒烯、氟化并五苯、聚苯并二咪唑并苯并菲咯啉及它們衍生物。
蝕刻停止層15設置在有機半導體層14的一部分上(例如，中央部分)，以在金屬膜(之后將會描述的在圖3Α和圖3Β中的金屬膜17Μ)被圖案化來形成源-漏電極17Α和17Β時，保護有機半導體層14。換言之，源-漏電極17Α與源-漏電極17Β之間的空間位于蝕刻停止層15上。該蝕刻停止層15的提供使得在集成頂接觸型的晶體管I時可以通過使用干法蝕刻來形成源-漏電極17Α和17Β。蝕刻停止層15由具有絕緣性并且防止有機半導體層14劣化的材料制成。具體地，可以使用由諸如SiNx和SiO2制成的無機絕緣膜、有機樹脂絕緣膜或氟樹脂絕緣材料膜。
彼此面對的一對接觸層16Α和16Β從蝕刻停止層15的頂表面通過蝕刻停止層15的端面連續地設置在有機半導體層14上。換言之，接觸層16Α和16Β設置在蝕刻停止層15的兩側上(圖1的部分(B)的右側和左側上)。具體地，接觸層16Α設置在有機半導體層14與源-漏電極17Α之間，并且接觸層16Β設置在有機半導體層14與源-漏電極17Β之間。這抑制了源-漏電極17Α和17Β中每一者與有機半導體層14之間的接觸電阻。應當注意，接觸層16Α和16Β可以至少設置在有機半導體層14上，并且晶體管I可以在不對于蝕刻停止層15上提供接觸層16Α和16Β的狀態下構造晶體管I。
接觸層16Α和16Β具有彼此面對的各自的表面，它們與源_漏電極17Α和17Β的彼此面對的各自的表面位置一致。此外，接觸層16Α和16Β具有各自的末端表面(與接觸層16A和16B的彼此面對的表面相反的表面)，它們與有機半導體層14的端面位置一致。如之后具體描述的，在本實施例中，因為接觸層16A和16B僅設置在有機半導體層14上，所以防止了在有機半導體層14周圍發生的線剝離，以改善了制造產量。接觸層16A和16B由各種類型的材料制成，其被選擇為適合于諸如有機半導體層14的導電類型和HOMO水平的因素。這些材料的示例包括氧化物、鹵化物、硫化物、碳化物、有機分子及配合物、以及導電聚合物。當有機半導體層14由例如P型有機半導體材料制成時，任何以下材料可以被用于接觸層16A和16B，而沒有具體限制。可以被用于接觸層16A和16B的材料例如包括:金屬氧化物(例如，Mo03、Re03、V205、W03、Ti02、Au0、Al203、和CuO)；氧化物(例如 SO3);金屬鹵化物(例如，CuI, SbCl5, SbF5, FeCl3、LiF、BaF2, CaF2、和 MgF2)；金屬硫化物(例如Cu2S);鹵化物W_，AsF5、BF3、BCl3、BBr3jPPF5);金屬碳酸鹽(例如，CaCO3> BaCO3、和LiCO3)。例如也可以使用對苯醌類(例如，2，3，5，6-四氰基_(對氰酸)、2，3- 二溴-5，6- 二氰基-對苯醌、2，3- 二氯-5，6- 二氰基-對苯醌、2，3- 二碘-5，6- 二氰基-對苯醌、2，3-二氰基-對苯醌、對四溴苯醌、對四氯苯醌、對四碘苯醌、對四氟苯醌、2，5-二氯-對苯醌、2，6-二氯-對苯醌、氯冉酸、2，5-二溴-3，6-二羥對苯醌、2，5-二羥基-對苯醌、2，5-二氯-3，6-二甲基-對苯醌、2，5-二溴-3，6-二甲基-對苯醌、BTDAQ、對苯醌、2，5-二甲基-對苯醌、2，6_二甲基-對苯醌、杜烯(1，2，4，5_四甲基苯)、鄰苯醌、拎四溴苯醌、鄰四氯苯醌、I，4-萘醌、2, 3- 二氰基-5_硝基-1,4-萘醌、2, 3- 二氰基-1,4-萘醌、2, 3- 二氯-5-硝基-1，4-萘醌、2，3- 二氯-1，4-萘醌、和1，4_萘醌)。也可以使用例如聯苯醌類(例如，3，3’，5，5’-四溴-聯苯醌、3，3’，5，5’-四氯-聯苯醌、和聯苯醌)。此外，例如也可以使用TCNQ類以及TCNQ類的類似物。TCNQ類地示例包括:四氰基-對苯醌二甲烷(TCNQ)、四氟-四氰基-對苯醌二甲烷(F4-TCNQ) 、三氟甲基-TCNQ、2，5- 二氟-TCNQ、單氟-TCNQ、TNAP> 癸基-TCNQ、甲基-TCNQ、dihydrobarrereno-TCNQ、tetrahydrobarreleno-TCNQ、二甲基-TCNQ、二乙基-TCNQ、苯并-TCNQ、二甲氧基-TCNQ、BTDA-TCNQ、二乙氧基-TCNQ、四甲基-TCNQ、四氰基蒽醌基二甲烷、多硝基化合物、四硝基雙酚、二硝基聯苯、苦味酸、三硝基苯、2，6- 二硝基酚和2，4- 二硝基酚、以及其類似物)。也可以使用例如芴類，例如9- 二氰基亞甲基-2，4，5，7-四硝基-芴、9-二氰基亞甲基-2，4，7-三硝基-芴、2，4，5，7-四硝基-芴酮、和2，4，7_三硝基-芴酮。此外，例如也可以使用苯佐卡因類以及苯佐卡因類的；類似物。苯佐卡因類的示例包括:(TBA)2HCTMM、(TBA)2HCDAHD、K.CF、TBA.PCA, TBA.MeOTCA,TBA.EtOTCA、TBA.PrOTCA, (TBA)2HCP、六氰基丁二烯-四氟乙烯、和 1，2，4，5_ 四氰基苯、以及其類似物。例如也可以使用過渡金屬配合物(例如，(TPP)2Pd(dto)2、(TPP)2Pt(dto)2、(TPP)2Ni (dto)2、(TPP)2Cu(dto)2^P (TBA)2Cu(Ox)2)，以及另外的導電聚合物(例如，PEDOT/PSS和聚苯胺)。當有機半導體層14由例如η型有機半導體材料形成時，例如任何以下材料可以被用于接觸層16Α和16Β，而不具有任何限制。可以被用于接觸層16Α和16Β的材料例如包括:金屬(例如Li和Cs);金屬羧酸鹽(例如Cs2CO3和Rb2CO3)；以及芳烴(例如，并四苯、二萘嵌苯、蔥、暈苯、并五苯、苯并菲、菲、萘、對二甲氧基苯、紅熒烯、和六甲氧基三亞苯、以及其類似物)。此外，也可以使用TTF類以及TTF類的類似物。TTF類的示例包括:例如，HMTTF、OMTTF、TMTTF、BEDO-TTF, TTeCn-TTF、TMTSF、EDO-TTF, HMTSF、TTF、EOET-TTF,EDT-TTF、(EDO)2DBTTf, TSCn-TTF、HMTTeF、BEDT-TTF, CnTET-TTF、TTCn-TTF、TSFjP DBTTF、以及其類似物。此外，也可以使用TTT類，例如，四硫代并四苯、四硒代并四苯和四碲代并四苯。也可以使用B丫嗪類，例如，二苯并[c, d]-吩噻嗪、苯并[C]-吩噻嗪、吩噻嗪、N甲基吩噻嗪、二苯并[c，d]-吩硒嗪、N，N-二甲基吩嗪和吩嗪。也可以使用例如單胺類，諸如，N, N- 二乙基-m-甲苯胺、N, N- 二乙基苯胺、N-乙基_o_甲苯胺、二苯胺、幾臭素、卩引噪、N,N- 二甲基-ο-甲苯胺、ο-甲苯胺、m-甲苯胺、苯胺、ο-氯苯胺、ο-溴苯胺和p-硝基苯胺。也可以使用例如二元胺類，諸如例如，N，N，K , N1-四甲基-P-苯二胺、2，3，5，6-四甲基_(均四甲苯二胺)、P-苯二胺、N，N，N'，N'-四甲基聯苯胺、3，3'，5，5'-四甲基聯苯胺、3, 3' - 二甲基聯苯胺、3, 3' - 二甲氧基聯苯胺、聯苯胺、3, 3' -二溴-5, 5' -二甲基聯苯胺、3,3' - 二氯-5,5' _ 二甲基聯苯胺和1，6-二氨基花。此外，也可以使用例如4,4/，4"-三(N-3-甲基苯基-N-苯基氨基)-三苯基氨基:(m-MTDATA)、4，f，4"-三(N-(2-萘基)-N-苯基氨基)-三苯基氨基:(2TNATA)、a -NDP、酞菁銅、I，4，6，8-四二甲基氨基芘、I，6- 二硫代芘、十甲基二茂鐵和二茂鐵。
由任何上述材料形成的接觸層16Α和16Β中的每一者具有例如約數nm到約30nm的厚度。如此提供薄接觸層16A和16B作為薄層使得可以抑制沿豎直方向(厚度方向)的電阻。
源-漏電極17A和17B分別經由接觸層16A和16B電連接到有機半導體層14。源-漏電極17A和17B覆蓋接觸層16A和16B的相應端面，以及有機半導體層14的端面。因此，在形成源-漏電極17A和17B的制造過程中或其之后，保護了接觸層16A和16B的相應端面。
源-漏電極17A和17B例如由單一金屬(例如金、招、銀、銅、鉬、鎳和ITO(氧化銦錫))或這些金屬的合金形成。以與柵電極12類似的方式，諸如鈦或鉻的元件層疊在源-漏電極17A和17B的上方或下方。這種層疊的結構允許對于襯底11、在處理中使用抗蝕劑或接觸層16A和16B的粘附性。源-漏電極17A和17B可以通過對包含導電微粒的導電墨水進行圖案化來形成。
例如，以下列方式制造晶體管I。
首先，如圖2A所示，按照順序在襯底11上形成柵極電極12、柵極絕緣層13、將會變為有機半導體層14的有機膜14M以及蝕刻停止層15。具體地，首先，通過氣相沉積、濺射等在襯底11的整個表面上形成作為柵電極12的導電膜。隨后，例如由光刻在導電膜上形成光刻膠的圖案。之后，通過使用在圖案形成之后的光刻膠作為掩模進行蝕刻來對導電膜進行圖案化。由此形成柵電極12。或者，可以通過印刷方法(例如絲網印刷、凹版印刷和噴墨印刷)來形成柵電極12。之后，利用任何涂覆方法在襯底11的整個表面上形成由有機絕緣材料制成的柵極絕緣層13，涂覆方法包括旋轉涂覆法以及例如絲網印刷、凹版印刷和噴墨印刷的印刷方法。當柵極絕緣層13由無機絕緣材料形成時，可以使用諸如氣相沉積、濺射和CVD (化學氣相沉積)的方法。在形成柵極絕緣層13之后，通過例如氣相沉積或諸如旋轉涂覆法和狹縫涂覆法的涂覆法，在襯底11的整個表面上(在柵極絕緣層13上)形成由有機半導體層14的材料制成的有機膜14M。之后，通過例如圖案氣相沉積或使用掩模的印刷，已經被圖案化的蝕刻停止層15直接形成在有機膜14M上。蝕刻停止層15可以在襯底11的整個表面上形成由蝕刻停止層15的上述材料制成的膜并且之后通過使用例如光刻來將該膜圖案化來形成。
在形成蝕刻停止層15之后，將會變為接觸層16A和16B的接觸材料膜16M例如通過氣相沉積法、濺射法、CVD法或諸如旋轉涂覆法和狹縫涂覆法的涂覆法來形成，如圖2B所/Jn ο
之后，通過使用具有有機半導體層14的圖案形狀的掩模18、由發射激光束L的激光燒蝕來將有機膜14M和接觸材料膜16M圖案化，如圖3A所示。有機半導體層14和接觸材料膜16MA由該處理形成。這里，該接觸材料膜16MA的端面與有機半導體層14的端面位置一致，并且因此，接觸層16A和16B僅設置在有機半導體層14上。有機膜14M和接觸材料膜16M的圖案化可以通過與激光燒蝕不同的方法來執行，但是激光燒蝕的使用是優選的，因為不產生掩模的殘余等。
之后，將變為源-漏電極17A和17B的金屬膜17M形成在接觸材料膜16MA和柵極絕緣層13上，如圖3B所示。在此時刻，接觸材料膜16MA的端面與有機半導體層14的端面位置一致，并且因此接觸材料膜16MA的端面和有機半導體層14的端面都由金屬膜17M覆蓋。在形成之后，金屬膜17M被圖案化以形成源-漏電極17A和17B。因為提供了蝕刻停止層15，所以干法蝕刻可以被用于金屬膜17M的圖案化。此外，因為接觸材料膜16MA(接觸層16A和16B)的端面由金屬膜17M(源-漏電極17A和17B)覆蓋，允許在金屬膜17M的圖案化的過程中防止接觸材料膜16MA的側蝕刻。與金屬膜17M的圖案化同時地或者在形成源-漏電極17A和17B之后，接觸材料膜16MA被蝕刻以形成接觸層16A和16B。通過這種過程，完成晶體管I。
當晶體管I為集成的時，在形成源-漏電極17A和17B之后，按照順序在源-漏電極17A和17B上形成鈍化層19、平坦化層21、布線22等，例如如圖4所示。通過在柵極絕緣層13中形成連接孔13H，源-漏電極17A和17B可以被連接到設置在柵極絕緣層13下方的電極(例如，設置在與柵極電極12相同層中的電極)。
在本實施例中，接觸層16A和16B僅設置在有機半導體層14上。因此，防止了在有機半導體層14周圍的區域中的層剝離，具體地，源-漏電極17A和17B的布線剝離，這允許改善產量。下面將參照對比示例I和2描述。
圖5示出根據對比示例I的晶體管100的截面結構。與晶體管I類似，晶體管100具有底柵極頂接觸結構。但是，在晶體管100中，在有機半導體層14附近，接觸層116A和116B不僅設置在有機半導體層14上，并且還設置在柵極絕緣層13與源-漏電極17A和17B之間。在這種晶體管100中，柵極絕緣層13與接觸層116A和116B的每一者之間的粘附性較低，并且源-漏電極17A和17B與接觸層116A和116B的每一者之間的粘附性較低。因此，在這些層之間可能發生層剝離，這將會減小制造產量。此外，當連接孔(例如與圖4中的連接孔13H類似)設置在柵極絕緣層13中以將源-漏電極17A和17B連接到設置于柵極絕緣層13下方的電極時，接觸層116A和116B作為阻止該連接的阻礙成分。
晶體管100不具有蝕刻停止層15，并且因此，源-漏電極17A和17B在被集成時不由干法蝕刻形成。同時，根據比較示例2的晶體管101 (圖6)具有蝕刻停止層15。在該晶體管101中，以與晶體管100類似的方式，接觸層216A和216B存在于有機半導體層14附近。因此，雖然可能發生剝離，但是可以在形成源-漏電極17A和17B的過程中使用干法蝕刻。
然而，在晶體管101中，在形成源-漏電極17A和17B時或在其之后的處理中，接觸層216A和216B可能被無意地側蝕刻，從而使得源_漏電極17A和17B電極剝離或接觸不良。當制造頂接觸型晶體管時，水溶液或水通常用于布線(電極)的處理或抗蝕劑膜的清洗等中，以防止有機半導體層由于有機溶劑而惡化。但是，接觸層的很多材料(例如，Mo03、TO3、V205、FeCl3和PED0T/PSS)溶于水。同時，接觸層都具有小厚度以抑制電阻抗。因此，例如，接觸層在制造中易于受到例如用于抗蝕劑剝落處理的堿性水溶液或水蝕刻。例如，作為接觸層的材料的MoO3即使具有50nm的厚度也可在約三秒內溶解在純水中。對于晶體管IOI，在形成島形的有機半導體層14之后，接觸層216A和216B的材料膜和將作為源-漏電極17A和17B的金屬膜順序地形成并同時受到圖案化。換言之，接觸層216A和216B的端面與源-漏電極17A和17B的相應的端面位置一致，并且接觸層216A和216B的相應端面暴露。由于這個原因，接觸層216A和216B可能會無意地受到在形成源-漏電極17A和17B時或在后續處理中使用的堿性水溶液或水的側蝕刻。相比于這些比較示例I和2，接觸層16A和16B可以進設置在本實施例中的有機半導體層14上。因此，在有機半導體層14周圍的區域中，可以防止在接觸層16A和16B的每一者與柵極絕緣層13之間或者在接觸層16A和16B的每一者與源-漏電極17A和17B的每一者之間發生層剝離。換言之，允許防止源-漏電極17A和17B的布線剝離。此外，當連接孔13H設置在柵極絕緣層13中以將源-漏電極17B連接到與柵極電極12在相同層中的電極時，接觸層16A和16B不損害該連接。此外，因為接觸層16A和16B的端面由源-漏電極17A和17B覆蓋，所以保護接觸層16A和16B使其不受到在形成源-漏電極17A和17B時或在形成諸如鈍化層19 (圖4)的上層時使用的水溶液或水的影響。因此，使得能夠防止由于側蝕刻引起的電極剝離或接觸不良。在本實施例的晶體管I中，當預定電勢被施加到柵極電極12時，在有機半導體層14的溝道中產生電場，并且之后電流在源-漏電極17A和17B之間流動。換言之，本實施例的晶體管I具有所謂的場效應晶體管的功能。這里，接觸層16A和16B設置在有機半導體層14上，并且因此在有機半導體層14周圍不易于產生層剝離。在本實施例中，因為接觸層16A和16B如上所述地設置在有機半導體層14上，防止了層剝離，這允許改善制造產量。此外，當連接孔13H設置在柵極絕緣層13中時，接觸層16A和16B被允許保持良好的連接狀態，而不損害連接。此外，因為接觸層16A和16B由源-漏電極17A和17B覆蓋，所以接觸層16A和16B被保護使其不受到在形成源-漏電極17A和17B的處理中或該處理之后使用的抗蝕劑剝離溶液的影響。因此，允許改善晶體管特性。[修改形式]圖7的部分㈧和部分⑶分別示出了根據上述實施例的修改形式的晶體管(晶體管1A)的平面構造和橫截面結構。晶體管IA與上述實施例的晶體管I的不同之處在于接觸層26A和26B由蝕刻停止層15斷開。否則，晶體管IA具有與晶體管I類似的構造、功能和效果。與實施例相同的元件將會具有與上述實施例相同的附圖標記，并且將會使當地省略其描述。在晶體管IA中，接觸層26A和26B被劃分為在蝕刻停止層15的上表面上的部分和在有機半導體層14的上表面上的部分，并且因此處于不連續狀態。因此，即使在形成源-漏電極17A和17B的處理或在該處理之后，當諸如用在濕法蝕刻中的蝕刻溶液的溶液滲入蝕刻停止層15上的接觸層26A和26B時，該溶液等被阻止到達有機半導體層14上的接觸層26A 和 26B。
例如，如下所述地制造晶體管1A。
首先，如圖8A所示，以與晶體管I類似的方式執行蝕刻停止層15的形成。之后，由接觸層26A和26B的材料制成的接觸材料膜26m形成在有機膜14M和蝕刻停止層15上，其中接觸材料膜26m由蝕刻停止層15劃分(圖8B)。通過調整接觸材料膜26m的厚度、蝕刻停止層15的厚度和錐形角，接觸材料膜26m由蝕刻停止層15劃分(不連續)。接觸材料膜26m是可以接受的，只要其在蝕刻停止層15的頂表面與有機半導體層14的頂表面之間不連續。例如，接觸材料膜26m通過在蝕刻停止層15的角部處分離而可以存在于蝕刻停止層15的端面上。
在形成接觸材料膜26m之后，以與圖1類似的方式，按照順序執行由激光燒蝕(圖9A，接觸材料膜26m’ )進行的有機膜14M和接觸材料膜26m的圖案化以及金屬膜17M的形成(圖9B)。
在形成之后，金屬膜17M被圖案化以形成源-漏電極17A和17B。這里，接觸材料膜26M’ (接觸層26A和26B)由蝕刻停止層15而不連續，并且因此在有機半導體層14上的接觸材料膜26m’被允許防止由于蝕刻溶液等而產生劣化。這里，也允許由濕法蝕刻形成源-漏電極17A和17B。
與金屬膜17M的圖案化同時或者在形成源-漏電極17A和17B之后，接觸層26A和26B通過蝕刻接觸材料膜26M’來形成。晶體管IA通過上述處理完成。
[應用示例I]
圖10示出具有晶體管I或IA作為驅動裝置的顯示單元(顯示單元90)的電路構造。例如，顯示單元90例如但不局限于:液晶顯示裝置、有機EL顯示裝置、或電子紙顯示裝置等。布置為矩陣的多個像素10和驅動像素10的各種驅動電路形成在驅動面板91的顯示區域110中。在驅動面板91上，例如作為圖像顯示的驅動器的信號線驅動電路120和掃描線驅動電路130以及像素驅動電路150布置為驅動電路。未示出的密封面板被粘附到驅動面板91，并且像素10和驅動電路被密封面板所密封。
圖101像素驅動電路150的等效電路圖。像素驅動電路150是有源驅動電路，其中晶體管Trl和Tr2都被布置為作為晶體管I或1A。電容Cs設置在晶體管Trl和Tr2之間，并且像素10在第一電力線(Vcc)和第二電力線(GND)之間串聯連接到晶體管Trl。在像素驅動電路150中，多個信號線120A沿列方向布置，多個掃描線130A沿行方向布置。每個信號線120A連接到信號線驅動電路120，圖像信號從信號線驅動電路120經由信號線120A供應到晶體管Tr2的源電極。每個掃描線130A連接到掃描線驅動電路130，并且掃描信號順序地從掃描線驅動電路130經由掃描線130A供應到晶體管Tr2的柵電極。在顯示單元中，晶體管Trl和Tr2都由上述實施例的晶體管I或IA構成。因此，通過晶體管Trl和Tr2的優秀的TFT特性來允許高質量顯示。例如，這種顯示單元90可以被結合到下文描述的應用示例2至7中任何一者的電子設備上。
[應用示例2]
圖12A和12B各自示出電子書的外觀。該電子書例如包括顯示部分210、非顯示部分220和操作部分230。操作部分230可以如圖12A所示設置在與顯示部分210相同的表面(前表面)上，或者可以如圖12B所示設置在與顯示部分210不同的表面(頂表面)上。[應用示例3]圖13示出電視機的外觀。例如，該電視機包括圖像顯示屏部分300，圖像顯示屏部分300包括前面板310和濾光玻璃320。[應用示例4]圖14A和14B各自示出數字照相機的外觀。例如，該數字照相機包括閃光發射部分410、顯示部分420、菜單開關430和快門釋放鈕440。[應用示例5]圖15示出筆記本個人電腦的外觀。例如，該筆記本個人電腦包括主體510、設置為輸入字符等的鍵盤520以及顯示圖像的顯示部分530。[應用示例6]圖16示出視頻攝像機的外觀。例如，該視頻攝像機包括主體610、設置在主體610的前側表面上的用于拍攝對象圖像的鏡頭620、用于拍攝的開始/停止開關630以及顯示部分 640。[應用示例7]圖17A至17G各自示出移動電話的外觀。例如，該移動電話例如是其中上殼體710和下殼體720通過連接部分(鉸鏈部分)730彼此連接的單元，并且包括顯示裝置740、次顯示裝置750、圖片光源760和攝像頭770。已經參照示例實施例和應用示例描述了本發明，并且本發明不限于此，可以進行各種修改。例如，在上述實施例等中，已經描述了頂接觸底柵極晶體管I和1A，但是可以使用具有頂接觸頂柵極結構的晶體管。此外，在上述實施例等中，接觸層16A、有機半導體層14的端面與接觸層16A和16B(26A和26B)的端面位置一致。然而，接觸層16A和16B的端面不需要與有機半導體層14的端面位置一致，只要接觸層16A和16B在有機半導體層14上。此外，在上述實施例等中，使用有機半導體材料來構成半導體層。但是，半導體層可以使用諸如硅和氧化物半導體的無機材料構成。此外，例如，每個層的材料和厚度、或每個層的膜形成方法和膜形成條件不限于實施例等中所述的這些。可以使用其他材料和厚度、或者其他膜形成方法和膜形成條件。因此，可以通過本發明的上述示例實施例、修改形式和應用示例來至少實現以下構造。(I) 一種晶體管，包括:柵電極；半導體層，其在絕緣層置于半導體層與柵電極之間的狀態下，面向柵電極；在半導體層上的蝕刻停止層；—對接觸層，其至少在蝕刻停止層的兩側上設置在半導體層上；以及源-漏電極，其通過一對接觸層電連接到半導體層，并且與絕緣層相接觸。(2)根據⑴所述的晶體管，其中一對接觸層具有彼此面對的各自的表面以及與各自的表面相反的各自的端面，以及源-漏電極覆蓋各個接觸層的端面。(3)根據(I)或(2)所述的晶體管，其中，各個接觸層的端面的位置與半導體層的端面的位置一致。(4)根據(I)到(3)中任意一項權利要求1所述的晶體管，其中，一對接觸層也設置在蝕刻停止層的頂表面上。(5)根據(4)所述的晶體管，其中，每個接觸層被劃分為在蝕刻停止層的頂表面上的一部分和在有機半導體層上的一部分。(6)根據(I)到(5)中任意一項所述的晶體管，其中，一對接觸層也設置在蝕刻停止層的頂表面和端面上。(7)根據(6)所述的晶體管，其中，一對接觸層被設置在半導體層上，其從蝕刻停止層的頂表面經由蝕刻停止層的端面連續。(8)根據(I)到(7)中任意一項所述的晶體管，其中，絕緣層具有在源-漏電極與設置在絕緣層下方的電極之間建立連接的連接孔。(9)根據(I)到(8)中任意一項所述的晶體管，其中，半導體層包括有機半導體材料。(10) 一種制造晶體管的方法，所述方法包括:形成柵電極；在絕緣層置于半導體層與柵電極之間的狀態下，形成面向柵電極的半導體層；在半導體層上形成蝕刻停止層；至少在蝕刻停止層的兩側上在半導體層上形成一對接觸層；以及在絕緣層上的從一對接觸層到絕緣層的區域以及在接觸層上形成源-漏電極。(11)根據(10)所述的制造晶體管的方法，其中，半導體層和接觸層通過圖案化一同形成。(12)根據(11)所述的制造晶體管的方法，其中，圖案化是由激光燒蝕執行的。(13) 一種具有像素和驅動所述像素的至少一個晶體管的顯示單元，至少一個晶體管包括:柵電極；半導體層，其在絕緣層置于半導體層與柵電極之間的狀態下，面向柵電極；在半導體層上的蝕刻停止層；一對接觸層，其至少在蝕刻停止層的兩側上設置在半導體層上；以及源-漏電極，其通過一對接觸層電連接到半導體層，并且與絕緣層相接觸。(14) 一種具有顯示單元的電子設備，顯示單元設置有像素和驅動像素的至少一個晶體管的顯示單元，至少一個晶體管包括:柵電極；半導體層，其在絕緣層置于半導體層與柵電極之間的狀態下，面向柵電極；在半導體層上的蝕刻停止層；一對接觸層，其至少在蝕刻停止層的兩側上設置在半導體層上；以及源-漏電極，其通過一對接觸層電連接到半導體層，并且與絕緣層相接觸。
本申請包含與2011年11月25日遞交于日本特許廳的日本在先專利申請JP2011-257437中公開的內容相關的主題，上述專利中請的全部內容通過引用結合于此。
本領域技術人員應當理解，只要在權利要求書或等同的范圍內，根據設計需求和其他因素，可以產生各種修改、組合、變形和替換。
權利要求
1.一種晶體管，包括: 柵電極； 半導體層，其在絕緣層置于所述半導體層與所述柵電極之間的狀態下，面向所述柵電極； 在所述半導體層上的蝕刻停止層； 一對接觸層，其至少在所述蝕刻停止層的兩側上設置在所述半導體層上；以及 源-漏電極，其通過一對所述接觸層電連接到所述半導體層，并且與所述絕緣層相接觸。
2.根據權利要求1所述的晶體管，其中 一對所述接觸層具行彼此面對的各自的表面以及與所述各自的表面相反的各自的端面，以及 所述源-漏電極覆蓋各個所述接觸層的所述端面。
3.根據權利要求2所述的晶體管，其中，各個所述接觸層的所述端面的位置與所述半導體層的端面的位置一致。
4.根據權利要求1所述的晶體管，其中，一對所述接觸層也設置在所述蝕刻停止層的頂表面上。
5.根據權利要求4所述的晶體管，其中，每個所述接觸層被劃分為在所述蝕刻停止層的頂表面上的一部分和在所述有機半導體層上的一部分。
6.根據權利要求1所述的晶體管，其中，一對所述接觸層也設置在所述蝕刻停止層的頂表面和端面上。
7.根據權利要求6所述的晶體管，其中，一對所述接觸層被設置在所述半導體層上，其從所述蝕刻停止層的頂表面經由所述蝕刻停止層的端面連續。
8.根據權利要求1所述的晶體管，其中，所述絕緣層具有在所述源-漏電極與設置在所述絕緣層下方的電極之間建立連接的連接孔。
9.根據權利要求1所述的晶體管，其中，所述半導體層包括有機半導體材料。
10.一種制造晶體管的方法，所述方法包括: 形成柵電極； 在絕緣層置于半導體層與所述柵電極之間的狀態下，形成面向所述柵電極的所述半導體層； 在所述半導體層上形成蝕刻停止層； 至少在所述蝕刻停止層的兩側上在所述半導體層上形成一對接觸層；以及在一對所述接觸層到所述絕緣層的區域、在所述絕緣層上以及在所述接觸層上形成源-漏電極。
11.根據權利要求10所述的制造晶體管的方法，其中，所述半導體層和所述接觸層通過圖案化一同形成。
12.根據權利要求11所述的制造晶體管的方法，其中，所述圖案化是由激光燒蝕執行的。
13.一種具行像素和驅動所述像素的至少一個晶體管的顯示單元，所述至少一個晶體管包括:柵電極； 半導體層，其在絕緣層置于所述半導體層與所述柵電極之間的狀態下，面向所述柵電極； 在所述半導體層上的蝕刻停止層； 一對接觸層，其至少在所述蝕刻停止層的兩側上設置在所述半導體層上；以及 源-漏電極，其通過一對所述接觸層電連接到所述半導體層，并且與所述絕緣層相接觸。
14.一種具有顯示單元的電子設備，所述顯示單元設置有像素和驅動所述像素的至少一個晶體管的顯示單元，所述至少一個晶體管包括: 柵電極； 半導體層，其在絕緣層置于所述半導體層與所述柵電極之間的狀態下，面向所述柵電極； 在所述半導體層上的蝕刻停止層； 一對接觸層，其至少在所述蝕刻停止層的兩側上設置在所述半導體層上；以及 源-漏電極，其通過一對所述接觸層電連接到所述半導體層，并且與所述絕緣層相接觸。
全文摘要
本發明涉及晶體管、晶體管的制造方法、顯示裝置和電子設備。晶體管包括柵電極；半導體層，其在絕緣層置于半導體層與柵電極之間的狀態下，面向柵電極；在半導體層上的蝕刻停止層；一對接觸層，其至少在蝕刻停止層的兩側上設置在半導體層上；以及源-漏電極，其通過一對接觸層電連接到半導體層，并且與絕緣層相接觸。
文檔編號H01L51/40GK103137866SQ20121047003
公開日2013年6月5日 申請日期2012年11月19日 優先權日2011年11月25日
發明者牛倉信一, 八木巖 申請人:索尼公司