有机薄膜晶体管及其制造方法技术

一种有机薄膜晶体管，其包括基板、栅极、栅介电层、源极、漏极以及有机半导体层。栅极设置于基板上，而栅极具有一个顶面与两个侧壁。栅介电层全面且连续地覆盖基板与栅极的顶面与侧壁。源极设置于栅极顶面的栅介电层上且漏极设置于栅极旁的栅介电层上，或源极设置于栅极旁的栅介电层上且漏极设置于栅极顶面的栅介电层上。有机半导体层全面且连续地覆盖源极与漏极，其中位于侧壁上的有机半导体层是作为通道而电连接源极与漏极。此有机薄膜晶体管的结构可有效地提高元件操作特性与驱动能力。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种薄膜晶体管(Thin Film Transistor，TFT)，且特别涉及一种有机薄膜晶体管(Organic Thin Film Transistor，O-TFT)及其制造方法。
技术介绍
薄膜晶体管的通道层一般是利用无机硅作为其材料。但是，近年来，研究者提出利用有机导电材料作为通道层的薄膜晶体管。由于其可以在较低温度的状态下形成通道层，且其延展性也较佳，所以，这种有机薄膜晶体管非常适于制造在可挠曲的塑胶基板上。如此一来，使用这种有机薄膜晶体管将有利于整合发光元件(如有机发光二极管)以制造出可挠曲的有机显示面板。图1A与图1B为公知的有机薄膜晶体管的结构示意图。请先参照图1A，公知的有机薄膜晶体管100是由基板110、栅极120、栅介电层130、源极140、漏极150以及有机半导体层160所组成。且如图1A所示的有机薄膜晶体管100是以逆同平面型(Inverted Coplanar)的结构而设置。请再参照图1B，公知的有机薄膜晶体管200是由栅极210、重掺杂硅层(heavily doped Si substrate)220、栅介电层230、有机半导体层240、源极250以及漏极260所构成。且如图1B所示的有机薄膜晶体管200是以逆交错型(Inverted Staggered)的结构而设置。值得注意的是，有机薄膜晶体管100、200的结构设计，其将会对元件的制造方式，以及有机半导体层160、240的形成方式产生限制。首先，如图1A所示的有机薄膜晶体管100以及如图1B所示的有机薄膜晶体管200，一般都是利用光刻蚀刻工艺(photolithography)或者是利用全荫罩(shadow mask)(图中未表示)配合镀膜工艺(filmforming process)来制造其元件结构。当使用光刻蚀刻工艺时，这两种结构会严重地受到光刻分辨率的限制，而使得元件无法有效地微小化。因此，如图1A与图1B所示的通道长度d就无法有效地缩小，而使得驱动电流无法有效地增加。而当使用全荫罩配合镀膜工艺时，由于全荫罩的线宽分辨率不高，所以也无法有效地缩减线宽。因此，如图1A与图1B所示的通道长度d亦无法有效地缩小，进而使驱动电流无法有效地增加。再者，随着有机薄膜晶体管的微小化，如图1A与图1B所示的结构将会不利于有机半导体层160、240的制造，因为其将不利于通道长度d的缩减。另外，在制造过程当中所使用到的剥离步骤，其会影响到有机半导体层160、240的接面的接合程度，进而会影响到有机薄膜晶体管100、200的元件特性。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的就是提供一种有机薄膜晶体管，利用有机薄膜晶体管的结构设计，而使其具有较佳的元件特性与驱动能力。本专利技术的再一目的是提供一种有机薄膜晶体管的制造方法，以制造出具有较佳元件特性与驱动能力的有机薄膜晶体管。基于上述目的或其他目的，本专利技术提出一种有机薄膜晶体管，其包括基板、至少一个栅极、栅介电层、至少一个源极、漏极以及有机半导体层。栅极设置于基板上，而栅极具有一个顶面与两个侧壁。栅介电层全面且连续地覆盖基板与栅极的顶面与侧壁。源极设置于栅极顶面的栅介电层上且漏极设置于栅极旁的栅介电层上，或源极设置于栅极旁的栅介电层上且漏极设置于栅极顶面的栅介电层上。有机半导体层全面且连续地覆盖源极与漏极，其中位于侧壁上的有机半导体层是作为通道而电连接源极与漏极。在本专利技术之一较佳实施例中，上述有机薄膜晶体管例如还包括阻障层，其设置于基板与栅极之间。且阻障层的材料例如包括氧化硅或氮化硅。在本专利技术之一较佳实施例中，上述栅极材料例如是选自于铝、铜、钼、铬及其组合中的一种。在本专利技术之一较佳实施例中，上述源极与漏极的材料例如是选自于铝、铜、钼、铬及其组合中的一种。在本专利技术之一较佳实施例中，上述栅介电层的材料例如是氧化硅、氮化硅或有机介电层。在本专利技术之一较佳实施例中，上述有机半导体层的材料例如是并五苯(pentacene)或聚三己基噻吩(poly-(3-hexylthiophene)，P3HT)。本专利技术提出一种有机薄膜晶体管的制造方法，其包括下列步骤。首先提供基板。接着，于基板上形成至少一个栅极，而栅极具有一个顶面与两个侧壁。其后，于基板上形成栅介电层，其全面且连续地覆盖基板与栅极的顶面与侧壁。再来，于栅极顶面的栅介电层上形成源极且于栅极旁的栅介电层上形成漏极，或于栅极旁的栅介电层上形成源极且于栅极顶面的栅介电层上形成漏极。之后，形成有机半导体层，其全面且连续地覆盖源极与漏极，其中位于侧壁上的有机半导体层是作为通道而电连接源极与漏极。在本专利技术之一较佳实施例中，上述制造栅极、源极与漏极的工艺例如是光刻蚀刻工艺。在本专利技术之一较佳实施例中，上述制造栅极、源极与漏极的工艺例如是使用全荫罩与镀膜工艺。在本专利技术之一较佳实施例中，上述制造有机半导体层的方法例如是选自于蒸镀法、旋转涂布法、喷墨法、浸泡法及其组合中的一种。在本专利技术之一较佳实施例中，上述有机薄膜晶体管的制造方法，例如还包括于基板与栅极之间形成阻障层，其中，形成阻障层的方法例如是化学气相沉积法，且阻障层的材料例如是氧化硅或氮化硅。在本专利技术之一较佳实施例中，上述栅极材料例如是选自于铝、铜、钼、铬及其组合中的一种。在本专利技术之一较佳实施例中，上述形成栅介电层的方法例如是化学气相沉积法、旋转涂布法、喷墨法、浸泡法或蒸镀法。而栅介电层材料例如是氧化硅、氮化硅或是有机介电层。在本专利技术之一较佳实施例中，上述源极与漏极材料例如是选自于铝、铜、钼、铬及其组合中的一种。在本专利技术之一较佳实施例中，上述有机半导体层材料例如是并五苯(pentacene)或聚三己基噻吩(poly-(3-hexylthiophene)，P3HT)。本专利技术之有机薄膜晶体管因采用位于栅极侧壁上的有机半导体层作为通道，所以此结构设计可以通过栅极的厚度而有效地控制通道长度，如此一来，有机薄膜晶体管的通道长度可以缩减到微米以下的尺寸。故，本专利技术的有机薄膜晶体管可以有效地增加驱动电流，进而提高本专利技术的有机薄膜晶体管的操作特性。为让本专利技术之上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。附图说明图1A与图1B为公知的有机薄膜晶体管的结构示意图。图2为本专利技术之较佳实施例中一种有机薄膜晶体管的结构示意图。图3A～3F为本专利技术较佳实施例中的有机薄膜晶体管的制造步骤的局部剖面示意图。主要元件标记说明100、200有机薄膜晶体管 110基板120、210栅极130、230栅介电层140、250源极150、260漏极160、240有机半导体层220重掺杂层300有机薄膜晶体管310基板320栅极322顶面324侧壁330栅介电层340源极350漏极360有机半导体层365通道370阻障层380、400荫罩382、402开口390、420镀膜工艺d、d2通道长度d1栅极厚度 具体实施例方式图2为本专利技术之较佳实施例中一种有机薄膜晶体管的结构示意图。请参照图2，有机薄膜晶体管300包括基板310、栅极320、栅介电层330、源极340、漏极350以及有机半导体层360。其中，栅极320设置于基板310上，而栅极320具有一个顶面322与两个侧壁324。栅介电层330全面且本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种有机薄膜晶体管，其特征是包括：基板；栅极，设置于该基板上，且该栅极具有一个顶面与两个侧壁；栅介电层，全面且连续地覆盖该基板与该栅极的该顶面与上述这些侧壁；源极及漏极，该源极设置于该栅极的该顶面的该栅介电层 上且该漏极设置于该栅极旁的该栅介电层上，或该源极设置于该栅极旁的该栅介电层上且该漏极设置于该栅极的该顶面的该栅介电层上；以及有机半导体层，全面且连续地覆盖该源极与该漏极，其中位于上述这些侧壁上的该有机半导体层是作为通道而电连接该源极 与该漏极。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：冉晓雯，颜国锡，柯杰斌，吴泉毅，
申请(专利权)人：中华映管股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]