本發(fā)明涉及一種印刷線路、薄膜晶體管及其制造方法，尤其涉及一種具有優(yōu)異耐熱性及導(dǎo)電性的印刷線路、具有改善的操作電壓的薄膜晶體管及其制造方法。

背景技術(shù)：

在現(xiàn)今印刷線路制程中，所使用的導(dǎo)電墨水多以經(jīng)納米化的金屬顆粒與溶劑混合而成。但由于金屬顆粒經(jīng)納米化后，會(huì)大幅提高所形成的金屬結(jié)構(gòu)的氧化速度，因此降低其穩(wěn)定性以及縮短保存周期。雖然現(xiàn)行的導(dǎo)電墨水中多以具有高穩(wěn)定性的金和/或銀的納米顆?；蚣{米線來(lái)形成，但即便如此，當(dāng)導(dǎo)電墨水暴露在空氣中，依然會(huì)產(chǎn)生穩(wěn)定性降低及保存周期縮短的問(wèn)題。為了解決上述的問(wèn)題，目前的解決方法多半集中于化學(xué)合成方法的開(kāi)發(fā)，例如在金屬納米顆粒上形成保護(hù)層或保護(hù)膜，但此類方法僅可對(duì)應(yīng)專一的金屬。因此，開(kāi)發(fā)泛用性的保護(hù)層制作方法是目前極需努力的目標(biāo)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種印刷線路，其在金屬納米結(jié)構(gòu)上具有金屬氧化物層且金屬氧化物層填滿金屬納米結(jié)構(gòu)的交會(huì)處的間隙。

本發(fā)明提供一種印刷線路的制造方法，可制造具有高穩(wěn)定性及優(yōu)異導(dǎo)電性的印刷線路。

本發(fā)明提供一種薄膜晶體管，其在源極與漏極的金屬納米結(jié)構(gòu)上具有金屬氧化物層且金屬氧化物層填滿金屬納米結(jié)構(gòu)的交會(huì)處的間隙。

本發(fā)明提供一種薄膜晶體管的制造方法，可制造具有改善的操作電壓的薄膜晶體管。

本發(fā)明提供一種印刷線路，印刷線路位于基板上。線路結(jié)構(gòu)包括多個(gè)金屬納米結(jié)構(gòu)以及金屬氧化物層。金屬氧化物層配置于金屬納米結(jié)構(gòu)的表面上且填滿金屬納米結(jié)構(gòu)的交會(huì)處的間隙，其中位于金屬納米結(jié)構(gòu)的表面上的金屬氧化物層的厚度例如是介于0.1納米至10納米。

本發(fā)明提供一種制造印刷線路的方法，包括：首先，進(jìn)行第一印刷制程，以于基板上形成金屬層，其中金屬層包括多個(gè)金屬納米結(jié)構(gòu)。接著，進(jìn)行第二印刷制程，以于金屬層上形成金屬氧化物前驅(qū)物層，且金屬氧化物前驅(qū)物層覆蓋金屬層，其中金屬氧化物前驅(qū)物層包括金屬氧化物前驅(qū)物及溶劑。然后，進(jìn)行加熱制程，以去除金屬氧化物前驅(qū)物層中的溶劑以及使金屬氧化物前驅(qū)物層中的金屬氧化物前驅(qū)物還原成金屬氧化物，以于金屬納米結(jié)構(gòu)的表面上形成金屬氧化物層，且金屬氧化物層填滿金屬納米結(jié)構(gòu)的交會(huì)處的間隙。形成于所述金屬納米結(jié)構(gòu)的表面上的所述金屬氧化物層的厚度介于0.1納米至10納米。

本發(fā)明提供一種薄膜晶體管，其包括源極與漏極、主動(dòng)層、介電層以及柵極。源極與漏極配置于基板上。主動(dòng)層覆蓋源極與漏極且填入源極與漏極之間的間隙。介電層覆蓋主動(dòng)層。柵極配置于介電層上。源極與所述漏極包括多個(gè)金屬納米結(jié)構(gòu)以及金屬氧化物層，金屬氧化物層配置于金屬納米結(jié)構(gòu)的表面上且填滿金屬納米結(jié)構(gòu)的交會(huì)處的間隙，以及配置于金屬納米結(jié)構(gòu)的表面上的金屬氧化物層的厚度為0.1納米至10納米。

本發(fā)明提供一種形成薄膜晶體管的方法，其包括：首先，進(jìn)行第一印刷制程，以于基板上形成圖案化導(dǎo)電層，其中圖案化導(dǎo)電層包括多個(gè)金屬納米結(jié)構(gòu)。接著，進(jìn)行第二印刷制程，以于圖案化導(dǎo)電層上形成金屬氧化物前驅(qū)物層，且金屬氧化物前驅(qū)物層覆蓋圖案化導(dǎo)電層，其中金屬氧化物前驅(qū)物層包括金屬氧化物前驅(qū)物及溶劑。然后，進(jìn)行加熱制程，以去除金屬氧化物前驅(qū)物層中的溶劑以及使金屬氧化物前驅(qū)物層中的金屬氧化物前驅(qū)物還原成金屬氧化物，以于金屬納米結(jié)構(gòu)的表面上形成金屬氧化物層，且金屬氧化物層填滿金屬納米結(jié)構(gòu)的交會(huì)處的間隙。之后，于基板上形成主動(dòng)層，覆蓋圖案化導(dǎo)電層與金屬氧化物層且填入圖案化導(dǎo)電層之間的間隙。其后，于基板上形成介電層，覆蓋主動(dòng)層。再者，于所述介電層上形成柵極。形成于金屬納米結(jié)構(gòu)的表面上的金屬氧化物層的厚度介于0.1納米至10納米。

基于上述，本發(fā)明的印刷線路由于在金屬納米結(jié)構(gòu)的表面上具有金屬氧化層，除了可以阻止水氣進(jìn)入以避免氧化外，亦可增加其耐熱性及維持導(dǎo)電性。此外，由于金屬氧化物層會(huì)聚集在金屬納米結(jié)構(gòu)間的交界處，因此可有助于相鄰金屬納米結(jié)構(gòu)之間的接合，進(jìn)而提升線路的穩(wěn)定性以及導(dǎo)電性。另外，本發(fā)明的薄膜晶體管的源極/漏極中的金屬納米結(jié)構(gòu)上具有金屬氧化物層，有助于電子或電洞的注入，進(jìn)而改變功函數(shù)(workfunction)以及改善薄膜晶體管的操作電壓。

為讓本發(fā)明的上述特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉實(shí)施例，并配合附圖作詳細(xì)說(shuō)明如下。

附圖說(shuō)明

圖1至圖3所顯示為本發(fā)明實(shí)施例的印刷線路的制造流程示意圖；

圖4a至圖4d所顯示為本發(fā)明實(shí)施例的薄膜晶體管的制造流程剖面圖；

圖5a為在噴印膠體組成物前的納米銀線的電子顯微鏡照片；

圖5b為在噴印膠體組成物并進(jìn)行烘烤后的納米銀線的掃描式電子顯微鏡(scanningelectronmicroscope；sem)照片；

圖6a為實(shí)例2的納米銀線的掃描式電子顯微鏡照片；

圖6b為比較例1的納米銀線的掃描式電子顯微鏡照片；

圖7為實(shí)例3與比較例2的溫度-片電阻曲線圖。

附圖標(biāo)記：

10：印刷線路

20：薄膜晶體管

100、400：基板

110：金屬層

112：金屬納米結(jié)構(gòu)

120：金屬氧化物前驅(qū)物層

130：金屬氧化物層

132：交會(huì)處

402a：源極

402b：漏極

404：主動(dòng)層

406：介電層

408：柵極

t：厚度

具體實(shí)施方式

圖1至圖3所顯示為本發(fā)明實(shí)施例的印刷線路的制造流程示意圖。

首先，請(qǐng)參照圖1，進(jìn)行第一印刷制程，以在基板100上形成金屬層110?；?00例如是玻璃基板或硅基板。形成金屬層110的方法例如是噴墨印刷法。在本實(shí)施例中，金屬層110包括多個(gè)金屬納米結(jié)構(gòu)112。金屬納米結(jié)構(gòu)112可以是金屬納米線、金屬納米粒子或其組合。金屬納米結(jié)構(gòu)112的材料例如是金、銀或銅。金屬納米線的線寬例如是介于10納米至50納米。金屬納米粒子的粒徑例如是介于10納米至300納米。

接著，請(qǐng)參照圖2，進(jìn)行第二印刷制程，以于金屬層110上形成金屬氧化物前驅(qū)物層120，且金屬氧化物前驅(qū)物層120覆蓋金屬層110。形成金屬氧化物前驅(qū)物層120的方法例如是使用噴墨印刷法將膠態(tài)的金屬氧化物前驅(qū)物溶液噴印至金屬層110上，并使膠態(tài)的金屬氧化物前驅(qū)物溶液完全地覆蓋金屬層110。在本實(shí)施例中，金屬氧化物前驅(qū)物溶液包括金屬氧化物前驅(qū)物及溶劑。金屬氧化物前驅(qū)物的材料例如是二氧化鈦前驅(qū)物、氧化鋅前驅(qū)物或氧化鎢前驅(qū)物。溶劑例如是水。

在本實(shí)施例中，由于是于基板100上噴印金屬層110之后才于金屬層110上噴印金屬氧化物前驅(qū)物層120，而非將形成金屬材料層110與金屬氧化物前驅(qū)物層120的溶液混合后，將上述混合液噴印至基板100上，因此不需額外測(cè)試或調(diào)整噴印上述混合液的最佳參數(shù)。藉此除了可簡(jiǎn)化制程外，亦可減少因混合不當(dāng)所造成噴頭阻塞的問(wèn)題。

接著，請(qǐng)參照圖3，進(jìn)行加熱制程，加熱金屬氧化物前驅(qū)物層120，以于金屬納米結(jié)構(gòu)112的表面上形成金屬氧化物層130。至此，即完成了印刷線路10的制作。詳細(xì)來(lái)說(shuō)，在加熱過(guò)程中，金屬氧化物前驅(qū)物層120中的溶劑會(huì)因加熱而去除，且金屬氧化物前驅(qū)物會(huì)還原成金屬氧化物。此外，在溶劑蒸發(fā)過(guò)程中，金屬氧化物層130除了會(huì)形成在金屬納米結(jié)構(gòu)112的表面上，金屬氧化物層130亦會(huì)逐漸朝向金屬納米結(jié)構(gòu)112的交會(huì)處132聚集。也就是說(shuō)，在加熱制程之后，金屬氧化物層130會(huì)填滿金屬納米結(jié)構(gòu)112的交會(huì)處132的間隙。在本實(shí)施例中，形于所述金屬納米結(jié)構(gòu)112的表面上的所述金屬氧化物層130的厚度t例如是介于0.1納米至10納米。

在本實(shí)施例中，加熱金屬氧化物前驅(qū)物層120的方法例如是將形成有金屬氧化物前驅(qū)物層的基板放置于烘箱中加熱，但本發(fā)明不限于此。在另一實(shí)施例中，亦可利用加熱板、輻射、熱氣等來(lái)加熱金屬氧化物前驅(qū)物層120。加熱金屬氧化物前驅(qū)物層120的溫度例如是介于50℃至200℃。加熱金屬氧化物前驅(qū)物層120的時(shí)間例如是介于5分鐘至120分鐘。

在本實(shí)施例中，由于在金屬納米結(jié)構(gòu)112的表面上形成有金屬氧化物層130，因此金屬氧化物層130可作為保護(hù)膜以防止水氣以及避免氧化。此外，聚集在金屬納米結(jié)構(gòu)112的交會(huì)處132的金屬氧化物層130亦可有助于相鄰金屬納米結(jié)構(gòu)112之間的接合，進(jìn)而提升線路的穩(wěn)定性以及導(dǎo)電性。另外，金屬氧化物層130亦可增加線路與基板間的黏著性，進(jìn)而提升整體線路結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

圖4a至圖4d所顯示為本發(fā)明實(shí)施例的薄膜晶體管20的制造流程剖面圖。

首先，請(qǐng)參照圖4a，于基板400上形成源極402a與漏極402b。在本實(shí)施例中，使用相同于圖1至圖3的方法來(lái)形成源極402a與漏極402b。具體來(lái)說(shuō)，首先，進(jìn)行第一印刷制程，于基板400上形成圖案化導(dǎo)電層(未顯示)，接著，對(duì)圖案化導(dǎo)電層進(jìn)行第二印刷制程以及加熱制程，以于基板400上形成源極402a與漏極402b。

在本實(shí)施例中，由于源極402a與漏極402b的金屬納米結(jié)構(gòu)表面具有金屬氧化物層，因此金屬氧化物層可作為保護(hù)膜以防止水氣以及避免氧化。此外，聚集在金屬納米結(jié)構(gòu)的交會(huì)處的金屬氧化物層亦可有助于相鄰金屬納米結(jié)構(gòu)之間的接合，進(jìn)而提升源極402a與漏極402b的穩(wěn)定性以及導(dǎo)電性。

接著，請(qǐng)參照圖4b，于基板400上形成主動(dòng)層404，主動(dòng)層404覆蓋源極402a與漏極402b且填入源極402a與漏極402b之間的間隙。在本實(shí)施例中，主動(dòng)層404是覆蓋源極402a與漏極402b部分的上表面。在另一實(shí)施例中，主動(dòng)層404亦可完全地覆蓋源極402a與漏極402b。主動(dòng)層404的材料例如是有機(jī)半導(dǎo)體或無(wú)機(jī)半導(dǎo)體。形成主動(dòng)層404的方法例如是噴墨印刷法。

然后，請(qǐng)參照圖4c，于基板400上形成介電層406，介電層406覆蓋主動(dòng)層404。介電層406的材料例如是氧化硅或氮化硅等介電材料。形成介電層406的方法例如是噴墨印刷法。

之后，請(qǐng)參照圖4d，于介電層406上形成柵極408。柵極408的材料例如是金屬、摻雜多晶硅或透明導(dǎo)電氧化物等導(dǎo)電材料。金屬例如是金、銀、鋁、銅、鉻、鎳、鈦、鉑、鈀或前述材料的合金。透明導(dǎo)電氧化物如銦錫氧化物等。形成柵極408的方法例如是噴墨印刷法。至此，即完成了薄膜晶體管20的制作。

在本實(shí)施例中，由于源極與漏極的金屬納米結(jié)構(gòu)上具有金屬氧化物層，且金屬氧化物層填滿金屬納米結(jié)構(gòu)的交會(huì)處的間隙，因此有助于電子或電洞的注入，進(jìn)而改變功函數(shù)以及改善薄膜晶體管的操作電壓。

以下，列舉本發(fā)明的實(shí)例以更具體對(duì)本發(fā)明進(jìn)行說(shuō)明。然而，在不脫離本發(fā)明的精神，可適當(dāng)?shù)貙?duì)以下的實(shí)例中所示的材料、使用方法等進(jìn)行變更。因此，本發(fā)明的范圍不應(yīng)以以下所示的實(shí)例來(lái)限定解釋。

[制造具有保護(hù)膜的印刷線路]

實(shí)例1

首先，在基板上噴印含有納米銀線的金屬墨水。接著，在金屬墨水上噴印含有tio2前驅(qū)物的膠體組成物。然后，在150℃下烘烤1小時(shí)以去除溶劑并使tio2前驅(qū)物在納米銀線的表面上還原成tio2。至此，即在基板上形成具有tio2保護(hù)膜的印刷線路。

圖5a為在噴印膠體組成物前的納米銀線的掃描式電子顯微鏡照片。圖5b為在噴印膠體組成物并進(jìn)行烘烤后的納米銀線的掃描式照片。由圖5b可以看出，在將噴印膠體組成物進(jìn)行烘烤后，膠體除了會(huì)形成在納米銀線的表面上，膠體也會(huì)聚集在納米銀線的交界處，有助于相鄰納米銀線之間的接合，進(jìn)而提升線路的穩(wěn)定性以及導(dǎo)電性。

[熱穩(wěn)定性測(cè)試]

實(shí)例2(噴印金屬墨水以及含有tio2前驅(qū)物的膠體組成物)

首先，在基板上噴印含有納米銀線的金屬墨水。接著，在金屬墨水上噴印含有tio2前驅(qū)物的膠體組成物。然后，進(jìn)行加熱制程以去除溶劑。接著，在400℃下烘烤1小時(shí)后，使用掃描式電子顯微鏡觀察納米銀線的狀態(tài)。

比較例1(僅噴印金屬墨水)

首先，在基板上噴印含有納米銀線的金屬墨水。然后，進(jìn)行加熱制程以去除溶劑。接著，在250℃下烘烤1小時(shí)后，使用掃描式電子顯微鏡觀察納米銀線的狀態(tài)。

圖6a為實(shí)例2的納米銀線的掃描式電子顯微鏡照片。圖6b為比較例1的納米銀線的掃描式電子顯微鏡照片。

由圖6a可以看出，實(shí)例1的納米銀線在400℃下烘烤1小時(shí)后，外觀仍然維持原狀且呈現(xiàn)透明狀。反觀比較例1，由圖6b可以看出，比較例1的納米銀線在250℃下烘烤1小時(shí)后，納米銀線已因高溫而溶解且團(tuán)聚形成銀顆粒。由上述的結(jié)果可知，由于實(shí)例1的納米銀在線涂布有膠態(tài)的保護(hù)膜，除了可防止水氣進(jìn)入外，亦可增加熱穩(wěn)定性。

[不同溫度對(duì)導(dǎo)電性的影響]

由于高溫會(huì)影響納米銀線的穩(wěn)定性，而納米銀線的穩(wěn)定性可對(duì)應(yīng)納米銀線的導(dǎo)電性，因此為了進(jìn)一步測(cè)試不同烘烤溫度下所形成的納米銀線的導(dǎo)電性，在本實(shí)施例中，對(duì)具有保護(hù)膜的納米銀線以及不具有保護(hù)膜的納米銀線進(jìn)行不同溫度條件的烘烤制程，并量測(cè)各個(gè)溫度條件所制作的納米銀線的片電阻。

實(shí)例3

首先，在基板上噴印含有納米銀線的金屬墨水。接著，在金屬墨水上噴印含有tio2前驅(qū)物的膠體組成物。然后，進(jìn)行加熱制程以去除溶劑。之后，分別在25℃、50℃、100℃、150℃、200℃、250℃、300℃、400℃下烘烤1小時(shí)后，量測(cè)具有保護(hù)膜的納米銀線在各個(gè)溫度點(diǎn)的片電阻。

比較例2

首先，在基板上噴印含有納米銀線的金屬墨水。接著，進(jìn)行加熱制程以去除溶劑。之后，分別在25℃、50℃、100℃、150℃、200℃、250℃、300℃、400℃烘烤1小時(shí)后，量測(cè)具有保護(hù)膜的納米銀線在各個(gè)溫度點(diǎn)的片電阻。

圖7為實(shí)例3與比較例2的溫度-片電阻曲線圖。由圖7可以看出，比較例2的納米銀線在經(jīng)過(guò)200℃的烘烤后，其片電阻值明顯上升。反觀實(shí)例3，由于實(shí)例3的納米銀線具有保護(hù)膜，因此即使在經(jīng)過(guò)300℃的烘烤后，仍保有低的片電阻值，也就是說(shuō)，實(shí)例3的納米銀在線涂布有膠態(tài)的保護(hù)膜，除了可防止水氣進(jìn)入外，亦可有效增加納米銀線的耐熱性以及維持導(dǎo)電性。

綜上所述，本發(fā)明的線路結(jié)構(gòu)由于在其金屬納米結(jié)構(gòu)上具有金屬氧化物保護(hù)膜，除了可以阻止水氣進(jìn)入以避免氧化外，亦可增加其耐熱性及維持導(dǎo)電性。此外，聚集在金屬納米結(jié)構(gòu)交會(huì)處的金屬氧化物層亦可有助于相鄰金屬納米結(jié)構(gòu)之間的接合，進(jìn)而提升線路的穩(wěn)定性以及導(dǎo)電性。另外，本發(fā)明的薄膜晶體管的源極/漏極具有金屬氧化物層，因此有助于電子或電洞的注入，進(jìn)而改變功函數(shù)以及改善薄膜晶體管的操作電壓。

雖然本發(fā)明已以實(shí)施例揭示如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何所屬技術(shù)領(lǐng)域中普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許的改動(dòng)與潤(rùn)飾，故本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視所附權(quán)利要求界定范圍為準(zhǔn)。