專利名稱：高精度印刷法制作有機(jī)薄膜晶體管的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是提供一種高精度印刷法制作有機(jī)薄膜晶體管的方法，尤指一種利用高精度印刷的方式，整合中間層工藝技術(shù)，制作有機(jī)薄膜晶體管的方法。
背景技術(shù)：
有機(jī)薄膜晶體管是由有機(jī)共軛高分子或寡聚分子材料所制成的晶體管，與傳統(tǒng)的無(wú)機(jī)晶體管比較起來(lái)，有機(jī)薄膜晶體管可在低溫下制作，因此在基板的選擇上可采用較輕、薄且便宜的塑料取代玻璃。此外，有機(jī)薄膜晶體管的工藝也較為簡(jiǎn)單，以印刷技術(shù)直接圖案化有機(jī)薄膜，可以減少光罩使用數(shù)目與真空蒸鍍?cè)O(shè)備，且由于適合塑料基板，因此對(duì)將來(lái)的輥傳動(dòng)(roll to roll)工藝兼容性高，對(duì)降低制造成本具有很大的效益。
飛利浦于2003的國(guó)際顯示器論文集(International Display Workshop)發(fā)表了可溶性并五苯(pentacene)制作的有機(jī)薄膜晶體管(OTFT)驅(qū)動(dòng)EPD顯示器，將OTFT組件制作于塑料基板上，其為底部接觸-底部柵極(Bottom-Contact/Bottom-Gate)式結(jié)構(gòu)，其中柵極、源極與漏極的材料為Au，并利用屏蔽窗(shadow mask)熱蒸鍍方式制作，并用旋涂法(Spin Coating)將可溶性并五苯(pentacene)涂布完成半導(dǎo)體層。
綜觀以上所述，現(xiàn)有技術(shù)的有機(jī)薄膜晶體管的制作方法，至少存在以下缺點(diǎn)一、現(xiàn)有技術(shù)的有機(jī)薄膜晶體管的制作方法，其電極制作方式與半導(dǎo)體層的涂布，其工藝較為復(fù)雜及耗時(shí)，增加制造成本，影響市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
二、現(xiàn)有技術(shù)的有機(jī)薄膜晶體管的制作方法，以屏蔽窗蒸鍍方式制作電極，將使導(dǎo)線分辨率無(wú)法提升，容易短路，導(dǎo)線設(shè)計(jì)困難等。
三、現(xiàn)有技術(shù)的有機(jī)薄膜晶體管的制作方法，其使用可溶性并五苯會(huì)有環(huán)保問(wèn)題，因?yàn)槠渌褂玫娜軇楣I(yè)禁用的氯仿(chloroform)。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種高精度印刷法制作有機(jī)薄膜晶體管的方法，是使用熱蒸鍍方式沉積并五苯，并整合中間層(Interlayer)工藝，利用印刷的方式直接印制所需的圖形，以簡(jiǎn)化工藝降低制造成本，增加市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種高精度印刷法制作有機(jī)薄膜晶體管的方法，使用印刷方式直接圖案化所需的圖形制作電極，可提升導(dǎo)線分辨率，避免短路，與簡(jiǎn)化導(dǎo)線設(shè)計(jì)的復(fù)雜度。
本發(fā)明的再一目的在于提供一種高精度印刷法制作有機(jī)薄膜晶體管的方法，無(wú)須使用氯仿(chloroform)作為并五苯的溶劑，故沒(méi)有環(huán)保問(wèn)題。
為達(dá)上述目的，本發(fā)明的高精度印刷法制作有機(jī)薄膜晶體管的方法的較佳實(shí)施例中，主要包括有下列步驟(a)形成柵極(Gate)于一基板上；(b)形成一絕緣層(Insulator layer)于該基板和柵極上；(c)形成一導(dǎo)線電極膜于該絕緣層上；(d)形成一有機(jī)中間層于絕緣層上未被導(dǎo)線電極膜覆蓋處；(e)形成一有機(jī)半導(dǎo)體層于該有機(jī)中間層上；(f)形成一高分子定義信道寬度層于該有機(jī)半導(dǎo)體層上；(g)形成一有機(jī)電極膜；(h)在有機(jī)電極膜和高分子定義信道寬度層上形成一有機(jī)保護(hù)層。
所述有機(jī)半導(dǎo)體層的材料可為高分子半導(dǎo)體材料及有機(jī)小分子材料其中一種；其中該高分子定義信道寬度層可為水性高分子及油性高分子其中一種；有機(jī)電極膜可為導(dǎo)電有機(jī)物及導(dǎo)電有機(jī)與無(wú)機(jī)混合物其中一種；該有機(jī)保護(hù)層可包括有一聚乙烯醇層(PVA)、一聚乙烯苯酚層(PVP)及一聚酰亞胺層(PI)。
其中，步驟(a)至步驟(h)的形成方法可用噴墨印刷法(InjectPrinting)、網(wǎng)版印刷法(Screen Printing)、刮刀涂布法(BladeCoating)、輥涂法(Roller Coating)、納米壓印法(Nanoimprinting)、微接觸印刷法(Micro Contact Printing)或旋涂法(Spin Coating)等等。


圖1A至圖1H為本發(fā)明的高精度印刷制作有機(jī)薄膜晶體管的方法的較佳附圖標(biāo)號(hào)說(shuō)明100基板；101柵極；102絕緣層；103導(dǎo)線電極膜；104有機(jī)中間層；105有機(jī)半導(dǎo)體層；106高分子定義信道寬度層；107有機(jī)電極膜；108有機(jī)保護(hù)層。
具體實(shí)施例方式
為能對(duì)本發(fā)明的特征、目的及功能有更進(jìn)一步的認(rèn)知與了解，茲配合附圖詳細(xì)說(shuō)明如后。
請(qǐng)參照?qǐng)D1A至圖1H，其為本發(fā)明的高精度印刷法制作有機(jī)薄膜晶體管的方法的較佳實(shí)施例示意圖。
如圖1A所示，提供一塑料基板100，當(dāng)然塑料基板100必須先清潔，去除有機(jī)物與細(xì)小微粒后，利用真空蒸鍍與光刻蝕工藝技術(shù)，將鉻(Cr)或氧化銦錫(ITO)等導(dǎo)電材料鍍?cè)谒芰匣?00上，并圖案化形成柵極(Gate)101于基板100上。
如圖1B所示，以輥涂法(Roller Coating)或旋涂法(Spin Coating)等方式涂布一高介電常數(shù)的絕緣層(Insulator layer)102于該基板100上，其中該絕緣層102的材料可選用有機(jī)溶劑、無(wú)機(jī)溶劑或有機(jī)與無(wú)機(jī)溶劑混合的材料。
如圖1C所示，利用真空蒸鍍與光刻蝕工藝技術(shù)，將鉻(Cr)或氧化銦錫(ITO)等導(dǎo)電材料鍍?cè)诮^緣層102上，并圖案化形成一導(dǎo)線電極膜103于該絕緣層102上。
如圖1D所示，以噴墨印刷法(Inject Printing)或干蝕刻(dryetching)搭配屏蔽窗(shadow mask)的方式，圖案化形成一有機(jī)中間層(Interlayer)104，該有機(jī)中間層104為光校整聚酰亞胺(Photo alignmentpolyimide)，于OTFT信道區(qū)中，可以使得小分子有機(jī)材料的晶粒尺寸提升，使OTFT操作時(shí)有較佳的載子移動(dòng)率，達(dá)到改善組件特性及電路設(shè)計(jì)要求的目的。
如圖1E所示，以熱蒸鍍(thermal evaporation)或氣相沉積(vapor phasedeposition)等方式，將高分子半導(dǎo)體材料或有機(jī)小分子材料并五苯等鍍?cè)谠撚袡C(jī)中間層104上，形成一有機(jī)半導(dǎo)體層105，該有機(jī)中間層104可使該有機(jī)半導(dǎo)體層105的晶粒加大，故可獲得較佳電性的有機(jī)半導(dǎo)體層105，亦即同時(shí)提升有機(jī)薄膜晶體管的電性。
如圖1F所示，以輥涂法(Roller Coating)、網(wǎng)版印刷法(ScreenPrinting)或旋涂法(Spin Coating)等高精度印刷方式涂布一層高分子層，再用曝光方式圖樣化高分子層形成高分子定義信道寬度層106于該有機(jī)半導(dǎo)體層105上，當(dāng)然該高分子定義信道寬度層106可視需求使用水性高分子或油性高分子，而高分子定義信道寬度層106的厚度約為該有機(jī)半導(dǎo)體層105厚度的兩倍。
如圖1G所示，以噴墨印刷法(Inject Printing)、網(wǎng)版印刷法(ScreenPrinting)或旋涂法(Spin Coating)等高精度印刷方式涂布形成一有機(jī)電極膜107，作為有機(jī)薄膜晶體管的源極(Source)和漏極(Drain)，而該有機(jī)電極膜107可用導(dǎo)電有機(jī)物或?qū)щ娪袡C(jī)與無(wú)機(jī)混合物。
于本較佳實(shí)施例中，之所以將有機(jī)薄膜晶體管的data line(數(shù)據(jù)傳輸線，高分子定義信道寬度層106)與源極/漏極電極(有機(jī)電極膜107)分開(kāi)制作有兩個(gè)原因，其一，上接觸(Top contact)結(jié)構(gòu)電極必須涂布在有機(jī)半導(dǎo)體層105上，若以金屬或?qū)щ娧趸锍练e后必須經(jīng)過(guò)光刻蝕工藝，而光刻蝕工藝中的藥液會(huì)破壞有機(jī)半導(dǎo)體層105的結(jié)構(gòu)，使組件特性喪失。其二，因現(xiàn)有的有機(jī)導(dǎo)電材料的導(dǎo)電率偏低，若是作為數(shù)據(jù)傳輸線(data line)，則數(shù)據(jù)傳輸線的壓降將會(huì)造成組件無(wú)法動(dòng)作，故我們先以金屬或?qū)щ娧趸镏谱鲾?shù)據(jù)傳輸線以避免數(shù)據(jù)傳輸線的阻值升高，再以高精度印刷方式將有機(jī)導(dǎo)電材料直接圖案化形成源極/漏極電極。
如圖1H所示，同樣地，以噴墨印刷法(Inject Printing)、網(wǎng)版印刷法(Screen Printing)、刮刀涂布法(Blade Coating)、輥涂法(RollerCoating)、納米壓印法(Nanoimprinting)、微接觸印刷法(MicroContact Printing)或旋涂法(Spin Coating)等高精度印刷方式，形成有機(jī)保護(hù)層108，為使有機(jī)薄膜晶體管能受到較佳的保護(hù)，該有機(jī)保護(hù)層108包括三層結(jié)構(gòu)首先涂布一層聚乙烯醇(PVA)，再涂布一層聚乙烯苯酚(PVP)薄膜，最后再覆蓋一層低溫光校整聚酰亞胺(PI)薄膜，如此，上接觸/下柵極(Top contact/Bottom gate)的結(jié)構(gòu)的有機(jī)薄膜晶體管便完成。
綜上所述，本發(fā)明的高精度印刷制作有機(jī)薄膜晶體管的方法，整合中間層工藝，利用印刷的方式直接圖案化所需的圖形，可提升導(dǎo)線分辨率，避免短路，并簡(jiǎn)化導(dǎo)線設(shè)計(jì)的復(fù)雜度，以增加載子移動(dòng)率，提升有機(jī)薄膜晶體管的電性；以上所述者，僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，其為上接觸/下柵極(Topcontact/Bottom gate)的結(jié)構(gòu)，不能以之限制本發(fā)明的范圍，容易聯(lián)想得到，諸如使用在上接觸/上柵極(Top contact/Top gate)、下接觸/上柵極(Bottomcontact/Top gate)或下接觸/下柵極(Bottom contact/Bottom gate)等等的結(jié)構(gòu)中，熟悉此領(lǐng)域技術(shù)者于領(lǐng)悟本發(fā)明的精神后，皆可想到變化實(shí)施之，即大凡依本發(fā)明權(quán)利要求所做的均等變化及修飾，仍將不失本發(fā)明的要義所在，亦不脫離本發(fā)明的精神和范圍，都應(yīng)視為本發(fā)明的進(jìn)一步實(shí)施狀況。
權(quán)利要求
1.一種高精度印刷法制作有機(jī)薄膜晶體管的方法，其特征在于其步驟包括(a)形成柵極于一基板上；(b)形成一絕緣層于該基板和柵極上；(c)形成一導(dǎo)線電極膜于該絕緣層上；(d)形成一有機(jī)中間層于絕緣層上未被導(dǎo)線電極膜覆蓋處；(e)形成一有機(jī)半導(dǎo)體層于該有機(jī)中間層上；(f)形成一高分子定義信道寬度層于該有機(jī)半導(dǎo)體層上；(g)形成一有機(jī)電極膜；(h)形成一有機(jī)保護(hù)層在有機(jī)電極膜和高分子定義信道寬度層上。
2.如權(quán)利要求1所述的高精度印刷制作有機(jī)薄膜晶體管的方法，其中該基板可為塑料基板。
3.如權(quán)利要求1所述的高精度印刷制作有機(jī)薄膜晶體管的方法，其中該柵極可為鉻(Cr)及氧化銦錫(ITO)其中一種。
4.如權(quán)利要求1所述的高精度印刷制作有機(jī)薄膜晶體管的方法，其中該絕緣層的材料可為有機(jī)溶劑、無(wú)機(jī)溶劑及有機(jī)與無(wú)機(jī)溶劑混合其中一種。
5.如權(quán)利要求1所述的高精度印刷制作有機(jī)薄膜晶體管的方法，其中該導(dǎo)線電極膜可為鉻(Cr)及氧化銦錫(ITO)其中一種。
6.如權(quán)利要求1所述的高精度印刷制作有機(jī)薄膜晶體管的方法，其中該有機(jī)中間層可為光校整聚酰亞胺。
7.如權(quán)利要求1所述的高精度印刷制作有機(jī)薄膜晶體管的方法，其中該有機(jī)半導(dǎo)體層的材料可為高分子半導(dǎo)體材料及有機(jī)小分子材料其中一種。
8.如權(quán)利要求1所述的高精度印刷制作有機(jī)薄膜晶體管的方法，其中該高分子定義信道寬度層可為水性高分子及油性高分子其中一種。
9.如權(quán)利要求1所述的高精度印刷制作有機(jī)薄膜晶體管的方法，其中該有機(jī)電極膜可為導(dǎo)電有機(jī)物及導(dǎo)電有機(jī)與無(wú)機(jī)混合物其中一種。
10.如權(quán)利要求1所述的高精度印刷制作有機(jī)薄膜晶體管的方法，其中該有機(jī)保護(hù)層可包括有一聚乙烯醇層(PVA)、一聚乙烯苯酚層(PVP)及一聚酰亞胺層(PI)。
全文摘要
一種高精度印刷制作有機(jī)薄膜晶體管的方法，主要包括有下列步驟形成柵極(Gate)于一基板上，形成一絕緣層(Insulator layer)于該基板上，形成一導(dǎo)線電極膜于該絕緣層上，形成一有機(jī)中間層，形成一有機(jī)半導(dǎo)體層于該有機(jī)中間層上，形成一高分子定義信道寬度層于該有機(jī)半導(dǎo)體層上，形成一有機(jī)電極膜，形成一有機(jī)保護(hù)層，其中，形成各層的方法可用噴墨印刷法(Inject Printing)、網(wǎng)版印刷法(Screen Printing)、刮刀涂布法(Blade Coating)、輥涂法(Roller Coating)、納米壓印法(Nanoimprinting)、微接觸印刷法(Micro Contact Printing)或旋涂法(Spin Coating)等等的高精度印刷方式。
文檔編號(hào)H01L51/05GK1744343SQ20041007365
公開(kāi)日2006年3月8日 申請(qǐng)日期2004年9月2日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月2日
發(fā)明者何家充, 黃良瑩, 胡堂祥, 李正中 申請(qǐng)人:財(cái)團(tuán)法人工業(yè)技術(shù)研究院