專利名稱：一種具多層保護層的有機半導(dǎo)體元件及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種有機半導(dǎo)體元件及其制作方法，特別是 -種具多層保護層 的有機半導(dǎo)體元件及其制作方法。
背景技術(shù)：
近幾年來有機半導(dǎo)體元件一直是科學(xué)家們研究的熱門課題。就有機薄膜晶 體管(0TFT)來說，近來更有商業(yè)化應(yīng)用的趨勢，運用于射頻識別(RFID)等 產(chǎn)品均進入了試產(chǎn)階段，未來可以廣泛應(yīng)用于可撓式基板、顯示器與電子紙等 范疇，特別是有機薄膜晶體管具有制造過程簡易、制作溫度低且成本低廉的優(yōu) 點，只要在元件壽命上能有明顯的突破，其商業(yè)用途具有不可限量的潛力。
然而，由于有機薄膜晶體管的有機材料保護層的制作上，若完全應(yīng)用溶液 制作方法進行涂布，會受限于既有均勻度不佳的問題，造成后續(xù)制作的搭配面 板品質(zhì)難以提高的問題。
現(xiàn)有技術(shù)中，IBM公司提出一種以有機分子聚對二甲苯(parylene)進行 氣相沉積方式制作并五苯有機薄膜晶體管(pentacene OTFT)的保護層的方法， 但因為聚對二甲苯薄膜本身的密度并不高，無法達到保護并五苯有機薄膜晶體 管的效果而容易遭受液晶損害，而且，聚對二甲苯分子并無足夠的側(cè)鏈以進行 液晶配向所需的研磨配向(rubbing)制作；因此，如前述有機薄膜晶體管的 有機半導(dǎo)體元件，其保護層在制作技術(shù)上的確面臨了諸多困難，而有待突破。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種具多層保護層的有機半導(dǎo)體元 件及其制作方法，利用于有機薄膜晶體管上制作多層保護層，來建立更為平坦 并具有完善的保護效果的有機半導(dǎo)體元件，從而解決先前技術(shù)所存在的問題。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種具多層保護層的有機半導(dǎo)體元件，其特點在于，包括有 一有機薄膜晶體管； 一第一保護層，以氣相沉積方式形 成于該有機薄膜晶體管上；及一第二保護層，形成于該第一保護層上。
上述具多層保護層的有機半導(dǎo)體元件，其特點在于，該有機薄膜晶體管選 自下接觸式、上接觸式、下柵極與上柵極的有機薄膜晶體管的群組組合。
上述具多層保護層的有機半導(dǎo)體元件，其特點在于，該有機薄膜晶體管選 自N型金氧半場效晶體管、P型金氧半場效晶體管與互補式金氧半場效晶體管 的群組組合。
上述具多層保護層的有機半導(dǎo)體元件，其特點在于，該第二保護層以溶液 制作方法形成。
上述具多層保護層的有機半導(dǎo)體元件，其特點在于，該溶液制作方法選自 旋轉(zhuǎn)涂布、網(wǎng)印、噴墨印刷與無旋轉(zhuǎn)涂布的群組組合。
上述具多層保護層的有機半導(dǎo)體元件，其特點在于，該第二保護層以氣相 沉積方式形成。
上述具多層保護層的有機半導(dǎo)體元件，其特點在于，該第二保護層與該第 一保護層為不同材料層。
上述具多層保護層的有機半導(dǎo)體元件，其特點在于，該第一保護層為無機 材料層。
上述具多層保護層的有機半導(dǎo)體元件，其特點在于，該第一保護層為有機 材料層。
上述具多層保護層的有機半導(dǎo)體元件，其特點在于，該有機材料選自聚對 二甲苯-N、聚對二甲苯-C與聚對二甲苯-D的群組組合。
上述具多層保護層的有機半導(dǎo)體元件，其特點在于，該第二保護層為無機 材料層。
上述具多層保護層的有機半導(dǎo)體元件，其特點在于，該第一保護層與該第 二保護層的數(shù)量為多個，且該第一保護層與該第二保護層以交互重疊的方式形 成。
上述具多層保護層的有機半導(dǎo)體元件，其特點在于，該氣相沉積方式選自 化學(xué)氣相沉積、有機氣相沉積、共蒸鍍的群組組合。
上述具多層保護層的有機半導(dǎo)體元件，其特點在于，該第二保護層為聚乙 烯苯酚層。上述具多層保護層的有機半導(dǎo)體元件，其特點在于，該第二保護層為有機 材料層。
本發(fā)明還提供一種具多層保護層的有機半導(dǎo)體元件的制作方法，其特點在 于，包括如下步驟提供一有機薄膜晶體管；以氣相沉積方式，形成一第一保 護層于該有機薄膜晶體管上；及形成一第二保護層于該第一保護層上。
上述具多層保護層的有機半導(dǎo)體元件的制作方法，其特點在于，該有機薄 膜晶體管選自下接觸式、上接觸式、下柵極與上柵極的有機薄膜晶體管的群組 組合。
上述具多層保護層的有機半導(dǎo)體元件的制作方法，其特點在于，該有機薄 膜晶體管選自N型金氧半場效晶體管、P型金氧半場效晶體管與互補式金氧半 場效晶體管的群組組合。
上述具多層保護層的有機半導(dǎo)體元件的制作方法，其特點在于，形成該第 二保護層的步驟是利用溶液制作方法。
上述具多層保護層的有機半導(dǎo)體元件的制作方法，其特點在于，該溶液制 制作方法選自旋轉(zhuǎn)涂布、網(wǎng)印、噴墨印刷與無旋轉(zhuǎn)涂布的群組組合。
上述具多層保護層的有機半導(dǎo)體元件的制作方法，其特點在于，形成該第 二保護層的步驟是利用氣相沉積方式。
上述具多層保護層的有機半導(dǎo)體元件的制作方法，其特點在于，該第二保 護層與該第一保護層為不同材料層。
上述具多層保護層的有機半導(dǎo)體元件的制作方法，其特點在于，該第一保 護層為無機材料層。
上述具多層保護層的有機半導(dǎo)體元件的制作方法，其特點在于，該第一保 護層為有機材料層。
上述具多層保護層的有機半導(dǎo)體元件的制作方法，其特點在于，該有機材 料選自聚對二甲苯-N、聚對二甲苯-C與聚對二甲苯-D的群組組合。
上述具多層保護層的有機半導(dǎo)體元件的制作方法，其特點在于，該第二保 護層為無機材料層。
上述具多層保護層的有機半導(dǎo)體元件的制作方法，其特點在于，形成該第 二保護層的步驟后，還包括一以交互重疊的方式形成多個該第一保護層與多個 該第二保護層于該第二保護層上的步驟。上述具多層保護層的有機半導(dǎo)體元件的制作方法，其特點在于，該氣相沉 積方式選自化學(xué)氣相沉積、有機氣相沉積、共蒸鍍的群組組合。
上述具多層保護層的有機半導(dǎo)體元件的制作方法，其特點在于，該第二保 護層為聚乙烯苯酚層。
上述具多層保護層的有機半導(dǎo)體元件的制作方法，其特點在于，該第二保 護層為有機材料層。
本發(fā)明的功效，在于通過將第二保護層形成于以氣相沉積方式制作的第-保護層上，來制作有機薄膜晶體管的多重保護層，此多重保護層不但具有良好 的均勻性，還可達到保護有機薄膜晶體管不受液晶損害的效果，另外，可利用 第二保護層進行液晶的配向，因此可使具有此保護層的有機半導(dǎo)體元件能有更 為廣泛的應(yīng)用。
以下結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進行詳細(xì)描述，但不作為對本發(fā)明的 限定。


圖1為本發(fā)明的具多層保護層的有機半導(dǎo)體元件的制作方法流程圖； 圖2A至2C為本發(fā)明的第一實施例的具多層保護層的有機半導(dǎo)體元件的制 作流程剖面圖3A至3C為本發(fā)明第一實施例的制作前、后以及在完成制作后的有機薄 膜晶體管信道上滴上扭轉(zhuǎn)向列型液晶后的有機半導(dǎo)體元件的1。-V。特性曲線 圖4A至4C分別為本發(fā)明第一實施例的制作前、后以及在完成制作后的有 機薄膜晶體管信道上滴上扭轉(zhuǎn)向列型液晶后的有機半導(dǎo)體元件的I。 - Vs特性 曲線圖；及
圖5A至5D為本發(fā)明第二實施例的制作前、后以及完成制作后的有機薄膜 晶體管信道上滴上扭轉(zhuǎn)向列型液晶后以及滴上液晶后在空氣下置放五天后的 有機半導(dǎo)體元件的Id-vd特性曲線圖。
其中，附圖標(biāo)記
10 有機薄膜晶體管
11 基材13 絕緣層
14 源極
15 漏極
16 有機半導(dǎo)體層 20 第一保護層 30 第二保護層
40 有機半導(dǎo)體元件
具體實施例方式
請參照圖l，為本發(fā)明的具多層保護層的有機半導(dǎo)體元件的制作方法，主
要包含下列步驟
歩驟IOO，首先提供一有機薄膜晶體管；步驟IIO，然后，以氣相沉積方 式，形成第一保護層于有機薄膜晶體管上；步驟120，最后，以氣相沉積方式 或溶液制作過程，形成第二保護層于第一保護層上，來彌補第一保護層表面的 孔洞(pinhole),以提高薄膜的均勻性，并將其做為第二層的保護薄膜，達到 保護有機薄膜晶體管的目的，從而構(gòu)成具多層保護層的有機半導(dǎo)體元件。
以下則通過兩個實施例對本發(fā)明所提供的具多層保護層的有機半導(dǎo)體元 件及其制作方法進行詳細(xì)說明及驗證，并請依次參照圖2A至2C，為本發(fā)明的 第一實施例的具多層保護層的有機半導(dǎo)體元件的制作過程。
如圖2A所示，首先，步驟IOO，提供接觸式的并五苯有機薄膜晶體管IO， 此有機薄膜晶體管10是由基材11以及在基材上陸續(xù)形成的柵極12、絕緣層 13、源極14與漏極15、并五苯(pentacene)的有機半導(dǎo)體層16所構(gòu)成。
如圖2B所示，步驟110，先將聚對二甲苯(parylene)粉末置于氣相沉 積設(shè)備內(nèi)部，加熱使其升華為氣體分子，在高溫下裂解而形成小分子，再于已 驗證電氣特性的有機薄膜晶體管10上獲得聚對二甲苯的第一保護層20;聚對 二甲苯分為聚對二甲苯-N (parylene-N)、聚對二甲苯-C (parylene-C)與聚 對二甲苯-D (parylene-D)，本實施例選用聚對二甲苯-D制作第一保護層20， 且制作第一保護層20的制作過程選用聚合物沉積(polymer d印osition)方 式。如圖2C所示，步驟120，當(dāng)元件的電氣特性能恢復(fù)原來的水準(zhǔn)，再以溶 液制作方法制作聚乙烯苯酚(Poly Vinyl Phenol, PVP)的第一保護層30于 第一保護層20上，來彌補第一保護層20表面的孔洞并作為第二層保護薄膜， 最后，即完成具多重保護層的有機半導(dǎo)體元件40。
而本發(fā)明的第一實施例所提供的具多層保護層的有機半導(dǎo)體元件40，請 參照圖2C所示，其是由有機薄膜晶體管10、第一保護層20與第二保護層30 所構(gòu)成，此有機薄膜晶體管IO包含基材11以及在基材上陸續(xù)形成的柵極12、 絕緣層13、源極14與漏極15以及并五苯(pentacene)的有機半導(dǎo)體層16， 且第一保護層20是以氣相沉積方式形成于有機薄膜晶體管10上，第二保護層 30則形成于第一保護層20上，以提高薄膜保護的效果與均勻性，使有機薄膜 晶體管10避免遭受損害，并維持有機半導(dǎo)體元件40的性能。
請參照圖3A至3C以及圖4A至4C所示，本發(fā)明對于本實施例中的有機半 導(dǎo)體元件40作電性測試，其中，圖3A至3C分別為在制作前、后以及在完成 前述制作后的有機薄膜晶體管10的信道上滴上扭轉(zhuǎn)向列型液晶(Twisted Nematic Liquid Crystal, TNLC)后的有機半導(dǎo)體元件40的ID - V。特性曲線圖， 可在固定柵極電壓下估算開關(guān)電流比(ON/OFF ratio, Ion/Ioff)。另外，圖 4A至4C分別為制作前、后以及在完成前述制作后的有機薄膜晶體管10上滴 上扭轉(zhuǎn)向列型液晶后的有機半導(dǎo)體元件40的1。-Ve特性曲線圖，可在固定漏 極電壓下，得到漏極電流對柵極電壓的變化為傳導(dǎo)系數(shù)(transconductance， gm:ID (saturation) /VG)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)這些ID - V。特性曲線與ID - V。特性曲線 的差異不大，顯示此有機半導(dǎo)體元件40的電氣性能并無衰退，特性維持原本 的水準(zhǔn)，因此，可以用這種方式制作以并五苯有機薄膜晶體管驅(qū)動扭轉(zhuǎn)向列型 液晶顯示面板。
另外，本實施例中的有機薄膜晶體管10可選自下接觸式(bottom contact)、上接觸式(top contact)、下柵極(bottom gate)或上柵極(top gate)的有機薄膜晶體管。第一保護層20與第二保護層30的材料可選自有機 材料或無機材料，第二保護層30以溶液制作方法制作，溶液制作方法可包含 旋轉(zhuǎn)涂布(spin coating)、網(wǎng)印(screen printing)、噴墨印刷(inject printing)或無旋轉(zhuǎn)涂布(spinless coating)等方式，且第二保護層30也可 由氣相沉積方式，但材料與第一保護層10不同的方式來形成，而氣相沉積方
10式可為化學(xué)氣相沉積(CVD)、有機氣相沉積(OVPD)、共蒸鍍或其它非溶液制作 方法的方式；或者，本發(fā)明的第一保護層20與第二保護層30可為復(fù)數(shù)層，且 第一保護層20是有機材料，而第二保護層30是無機材料，將其依次交互重疊 于有機薄膜晶體管10上，以構(gòu)成有機材料與無機材料交錯排列，且更均勻及 更具有保護效果的多層保護層。
而本發(fā)明的有機薄膜晶體管可選自N型金氧半場效晶體管(醒OS) 、 P型金 氧半場效晶體管(PMOS)、或互補式金氧半場效晶體管(CMOS)。在前述實施例中， 其采用P型有機半導(dǎo)體材料的并五苯(pentacene)有機薄膜晶體管，以卜—將 說明本發(fā)明的第二實施例，其采用n型有機半導(dǎo)體材料的銅16氟萘氰(copper hexadecafluorophthalocyanine, F16CuPc)有機薄膜晶體管。本實施例選用信 道長度為30iim的有機薄膜晶體管(步驟100)，先進行電性前值(I。VD)的量 測，再進行聚對二甲苯的第一保護層的沉積，薄膜厚度約為5000A(步驟110)， 然后，以重量百分比為5%的聚乙烯苯酚溶液進行旋轉(zhuǎn)涂布，得到約6000A的 薄膜(步驟120)，即完成本實施例的具多層保護層的有機半導(dǎo)體元件。
之后，測量制作后的電性，發(fā)現(xiàn)其電性值維持原先水準(zhǔn)，再于信道上滴下 扭轉(zhuǎn)向列型液晶，有機半導(dǎo)體元件的電性依然正常，在大氣下放置五天，有機 半導(dǎo)體元件的電性與剛滴下液晶時相同，即如圖5A至5D所示的有機半導(dǎo)體元 件的Id-V。特性曲線圖，顯示此多層保護層可作為n型有機半導(dǎo)體材料的 Fl6CuPc的保護層。
綜上所述，本發(fā)明所提供的有機半導(dǎo)體元件及其制作方法，是通過將第 二保護層形成于以氣相沉積方式制作的第一保護層上，來制作有機薄膜晶體管 的多重保護層，此多重保護層不但具有良好的均勻性，還可達到保護有機薄膜 晶體管不受液晶損害的效果，另外，可利用第二保護層進行液晶的配向，因此 可使具有此保護層的有機半導(dǎo)體元件能有更為廣泛的應(yīng)用。
當(dāng)然，本發(fā)明還可有其他多種實施例，在不背離本發(fā)明精神及其實質(zhì)的 情況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應(yīng)的改變和變形，但 這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明權(quán)利要求的保護范圍。
權(quán)利要求
1、一種具多層保護層的有機半導(dǎo)體元件，其特征在于，包括有一有機薄膜晶體管；一第一保護層，以氣相沉積方式形成于該有機薄膜晶體管上；及一第二保護層，形成于該第一保護層上；其中，該第一保護層為無機材料層或有機材料層。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具多層保護層的有機半導(dǎo)體元件，其特征在于， 該有機薄膜晶體管選自下接觸式、上接觸式、下柵極與上柵極的有機薄膜晶體 管的群組組合。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具多層保護層的有機半導(dǎo)體元件，其特征在于， 該有機薄膜晶體管選自N型金氧半場效晶體管、P型金氧半場效晶體管與互補 式金氧半場效晶體管的群組組合。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具多層保護層的有機半導(dǎo)體元件，其特征在于， 該第二保護層以溶液制作方法形成。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的具多層保護層的有機半導(dǎo)體元件，其特征在于，該溶液制作方法選自旋轉(zhuǎn)涂布、網(wǎng)印、噴墨印刷與無旋轉(zhuǎn)涂布的群組組合。
6、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的具多層保護層的有機半導(dǎo)體元件，其特征在于， 該第二保護層以氣相沉積方式形成。
7、 根據(jù)權(quán)利要求6所述的具多層保護層的有機半導(dǎo)體元件，其特征在于，該第二保護層與該第一保護層為不同材料層。
8、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的具多層保護層的有機半導(dǎo)體元件，其特征在于， 該有機材料選自聚對二甲苯-N、聚對二甲苯-C與聚對二甲苯-D的群組組合。
9、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的具多層保護層的有機半導(dǎo)體元件，其特征在于， 該第二保護層為無機材料層。
10、 根據(jù)權(quán)利要求9所述的具多層保護層的有機半導(dǎo)體元件，其特征在于, 該第一保護層與該第二保護層的數(shù)量為多個，且該第一保護層與該第二保護層 以交互重疊的方式形成。
11、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具多層保護層的有機半導(dǎo)體元件，其特征在于， 該氣相沉積方式選自化學(xué)氣相沉積、有機氣相沉積、共蒸鍍的群組組合。
12、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具多層保護層的有機半導(dǎo)體元件，其特征在于， 該第二保護層為聚乙烯苯酚層。
13、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的具多層保護層的有機半導(dǎo)體元件，其特征在于， 該第二保護層為有機材料層。
14、 一種具多層保護層的有機半導(dǎo)體元件的制作方法，其特征在于，包括 如下歩驟提供一有機薄膜晶體管；以氣相沉積方式，形成一第一保護層于該有機薄膜晶體管上；及形成一第二保護層于該第一保護層上；其中，該第一保護層為無機材料層或有機材料層。
15、 根據(jù)權(quán)利要求14所述的具多層保護層的有機半導(dǎo)體元件的制作方法， 其特征在于，該有機薄膜晶體管選自下接觸式、上接觸式、下柵極與上柵極的 有機薄膜晶體管的群組組合。
16、 根據(jù)權(quán)利要求14所述的具多層保護層的有機半導(dǎo)體元件的制作方法， 其特征在于，該有機薄膜晶體管選自N型金氧半場效晶體管、P型金氧半場效 晶體管與互補式金氧半場效晶體管的群組組合。
17、 根據(jù)權(quán)利要求14所述的具多層保護層的有機半導(dǎo)體元件的制作方法， 其特征在于，形成該第二保護層的步驟是利用溶液制作方法。
18、 根據(jù)權(quán)利要求14所述的具多層保護層的有機半導(dǎo)體元件的制作方法， 其特征在于，該溶液制制作方法選自旋轉(zhuǎn)涂布、網(wǎng)印、噴墨印刷與無旋轉(zhuǎn)涂布 的群組組合。
19、 根據(jù)權(quán)利要求14所述的具多層保護層的有機半導(dǎo)體元件的制作方法， 其特征在于，形成該第二保護層的步驟是利用氣相沉積方式。
20、 根據(jù)權(quán)利要求14所述的具多層保護層的有機半導(dǎo)體元件的制作方法， 其特征在于，該第二保護層與該第一保護層為不同材料層。
21、 根據(jù)權(quán)利要求14所述的具多層保護層的有機半導(dǎo)體元件的制作方法， 其特征在于，該有機材料選自聚對二甲苯-N、聚對二甲苯-C與聚對二甲苯-D 的群組組合。
22、 根據(jù)權(quán)利要求14所述的具多層保護層的有機半導(dǎo)體元件的制作方法， 其特征在于，該第二保護層為無機材料層。
23、 根據(jù)權(quán)利要求22所述的具多層保護層的有機半導(dǎo)體元件的制作方法， 其特征在于，形成該第二保護層的步驟后，還包括一以交互重疊的方式形成多 個該第一保護層與多個該第二保護層于該第二保護層上的步驟。
24、 根據(jù)權(quán)利要求14所述的具多層保護層的有機半導(dǎo)體元件的制作方法， 其特征在于，該氣相沉積方式選自化學(xué)氣相沉積、有機氣相沉積、共蒸鍍的群 組組合。
25、 根據(jù)權(quán)利要求14所述的具多層保護層的有機半導(dǎo)體元件的制作方法， 其特征在于，該第二保護層為聚乙烯苯酚層。
26、 根據(jù)權(quán)利要求14所述的具多層保護層的有機半導(dǎo)體元件的制作方法， 其特征在于，該第二保護層為有機材料層。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種具多層保護層的有機半導(dǎo)體元件，包括有有機薄膜晶體管；第一保護層，以氣相沉積方式形成于該有機薄膜晶體管上；及第二保護層，形成于該第一保護層上。還涉及一種具多層保護層的有機半導(dǎo)體元件的制作方法，包括如下步驟提供一有機薄膜晶體管；以氣相沉積方式，形成一第一保護層于該有機薄膜晶體管上；及形成一第二保護層于該第一保護層上。本發(fā)明通過將第二保護層形成于以氣相沉積方式制作的第一保護層上，形成有機薄膜晶體管的多重保護層，此多重保護層具有良好的均勻性，還可達到保護有機薄膜晶體管的效果，還可利用第二保護層進行液晶的配向，因此可使具有此保護層的有機半導(dǎo)體元件能有更為廣泛的應(yīng)用。
文檔編號H01L51/05GK101425561SQ20081018022
公開日2009年5月6日 申請日期2005年4月14日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月14日
發(fā)明者何家充, 李正中, 胡堂祥, 謝丞忠 申請人:財團法人工業(yè)技術(shù)研究院