專利名稱：一種圖案化有源層的有源矩陣液晶顯示裝置的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及圖案化有源層的有機(jī)薄膜晶體管的制備方法。
本發(fā)明還涉及采用圖案化有源層的有機(jī)薄膜晶體管的有源矩陣液晶顯示裝置的制備方法。
背景技術(shù)：
近年來，OTFT在柔性有源矩陣顯示和柔性集成電路等方面顯現(xiàn)出應(yīng)用潛力。圖案化有源層是實(shí)現(xiàn)有機(jī)半導(dǎo)體應(yīng)用所需要的步驟。Jackson研究組(The Pennsylvania State University)發(fā)展出一種用聚乙烯醇(PVA)作負(fù)膠和保護(hù)層來圖案化有源層的方法(D.J.Gundlach，T.N.Jackson.Appl.Phys.Lett.，74，3302，1999)，但是成品率低。AliAfzali等人(IBM，Adv.Mater.，15，2066，2003)使用溶液加工的方法圖案化有源層，但是器件通過溶劑后，性能明顯下降。最近，Jin Jiang等人提出用自組織的方法圖案化有源層，重復(fù)性不好，目前還不能實(shí)際應(yīng)用。因此，圖案化有機(jī)半導(dǎo)體薄膜是目前限制有機(jī)薄膜晶體管進(jìn)一步實(shí)際應(yīng)用的一個關(guān)鍵技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供圖案化有源層的有機(jī)薄膜晶體管的制備方法；本發(fā)明的另一個目的是提供采用圖案化有源層的有機(jī)薄膜晶體管的有源矩陣液晶顯示裝置的制備方法。
本發(fā)明的方法是利用通用的光刻膠為掩模板，采用剝離技術(shù)，在光刻膠溶劑、稀釋劑或剝離液中除去光刻膠掩摸板和非圖形區(qū)的有機(jī)半導(dǎo)體，從而實(shí)現(xiàn)對有源半導(dǎo)體層的圖案化，在簡單的工藝條件下，就可以精細(xì)圖案化有源層，構(gòu)建有機(jī)薄膜晶體管器件，采用本發(fā)明的有機(jī)薄膜晶體管有源矩陣液晶顯示裝置具有低關(guān)態(tài)電流和無交叉串?dāng)_性質(zhì)。
本發(fā)明采用的光刻膠RZJ-390系列(ZPP1700)、RZJ-395(ZPP1850)、RZJ-304、RZJ-306(ZPP3600)、RZJ-301PG、SRF-900或RFJ-220從蘇州瑞紅公司購買，光刻膠BP213從北京化學(xué)試劑研究所高恒公司購買。采用的光刻膠溶劑可以是水、(0.4～10w.t.％)NaOH溶液、酒精、丙酮、丙二醇甲醚醋酸酯(PEGMA)、乙二醇甲醚醋酸酯(ECA)、二甲苯、從蘇州瑞紅公司購買的負(fù)膠漂洗液RFH-2200(ZG-50)或RFP2202，稀釋劑可以是正膠稀釋劑RZR-3000或RZR-3100，剝離液可以是正膠剝離液RBL-3368、負(fù)膠剝離液RBL-2304或RBL-2502從蘇州瑞紅公司購買。有源半導(dǎo)體層是由高度有序的酞菁銅、酞菁鋅、酞菁鎳、氟代酞菁銅、氟代酞菁鉻、并五苯、五噻吩或六噻吩中的一種或兩種以上的共混、共晶或?qū)訝顝?fù)合構(gòu)成的。
本發(fā)明的圖案化有源層的有機(jī)薄膜晶體管的制備方法和有源矩陣液晶顯示裝置的制備方法結(jié)合附圖描述如下附圖1中1a剝離有源層前的底電極有機(jī)薄膜晶體管的截面示意圖；1b與1a對應(yīng)的剝離有源層后的底電極有機(jī)薄膜晶體管的截面示意圖；附圖2中2a剝離有源層前的頂電極有機(jī)薄膜晶體管的截面示意圖；
2b與2a對應(yīng)的剝離有源層后的頂電極有機(jī)薄膜晶體管的截面示意圖；附圖3剝離有源層有機(jī)薄膜晶體管的光學(xué)圖片；附圖4透射式有源矩陣液晶顯示單元像素的結(jié)構(gòu)剖面示意圖；附圖5反射式有源矩陣液晶顯示單元像素的結(jié)構(gòu)剖面示意圖；附圖6透反射式有源矩陣液晶顯示單元像素的結(jié)構(gòu)剖面示意圖；附圖7中7a根據(jù)本發(fā)明的頂電極有機(jī)薄膜晶體管的轉(zhuǎn)移特性曲線；7b根據(jù)本發(fā)明的頂電極有機(jī)薄膜晶體管的輸出特性曲線；附圖8中8a根據(jù)本發(fā)明的底電極有機(jī)薄膜晶體管的轉(zhuǎn)移特性曲線；8b根據(jù)本發(fā)明的底電極有機(jī)薄膜晶體管的輸出特性曲線；圖中(1)-襯底，(2)-柵極，(3)-柵絕緣層，(4)-源極，(5)-漏極，(6)-有機(jī)半導(dǎo)體層，(7)-光刻膠，(8)-非圖形區(qū)的有機(jī)半導(dǎo)體，(9)-襯底，(10)-柵極，(11)-柵絕緣層，(12)-有機(jī)半導(dǎo)體層，(13)-光刻膠，(14)-非圖形區(qū)的有機(jī)半導(dǎo)體，(15)-源極，(16)-漏極，(17)-襯底，(18)-柵極，(19)-柵絕緣層，(20)-源極，(21)-漏極，(22)-有機(jī)半導(dǎo)體層，(23)-保護(hù)層，(24)-液晶，(25)-封盒膠，(26)-取向?qū)樱?27)-偏振片，(28)-對電極基板，(29)-透明電極，(30)-透明像素電極，(31)-像素儲存電容，(32)-液晶盒隔墊物，(33)-襯底，(34)-柵極，(35)-柵絕緣層，(36)-源極，(37)-漏極，(38)-有機(jī)半導(dǎo)體層，(39)-保護(hù)層，(40)-液晶，(41)-封盒膠，(42)-偏振片，(43)-對電極基板，(44)-反射電極，(45)-對電極，(46)-液晶盒隔墊物，(47)-襯底，(48)-柵極，(49)-柵絕緣層，(50)-源極，(51)-漏極，(52)-有機(jī)半導(dǎo)體層，(53)-保護(hù)層，(54)-液晶，(55)-封盒膠，(56)-偏振片，(57)-對電極基板，(58)-透明電極，(59)-對電極，(60)-反射電極，(61)-液晶盒隔墊物。
采用本發(fā)明制備底接觸構(gòu)型有機(jī)薄膜晶體管方法如下，其中的各種膜的厚度和制備的條件也適用于后面的有機(jī)薄膜晶體管和有源矩陣顯示裝置的制備方法第一步，在襯底(1)上濺射或蒸發(fā)一層150～400nm厚的金屬Ta、Ti、Cr、W或Mo中的一種或兩種以上，并光刻成柵電極(2)，濺射的條件為本底真空1×10-2Pa以上；通入氬氣，濺射真空0.8～10Pa；射頻功率300～700W；襯底溫度為80～120℃。蒸發(fā)的條件為本底真空1×10-3a以上；第二步，濺射或蒸發(fā)一層150～500nm的高介電性質(zhì)的柵絕緣膜(3)，絕緣膜由SiO2、Ta2O5、Al2O3、TiO2或BZT中的一種或兩種以上構(gòu)成，濺射的條件為本底真空1×10-2Pa以上；通入氬氣或氧氣的一種或兩種，濺射真空為0.8～10Pa；直流功率300～700W；襯底溫度80～120℃度，蒸發(fā)的條件為本底真空1×10-4Pa以上；第三步，真空熱蒸發(fā)一層30～500nm金屬Au、Ag、Mo或Al，并光刻成源/漏電極(4)和(5)，蒸發(fā)的條件為本底真空1×10-3a以上；第四步，在基板上涂敷一層厚度在700nm以上的光刻膠后，曝光，顯影，形成光刻膠掩模板(7)；第五步，真空熱蒸發(fā)一層10～200nm的有機(jī)半導(dǎo)體材料作為有源層(6)和(8)，蒸發(fā)的條件為本底真空1×10-4a以上，襯底溫度20～200℃，盛半導(dǎo)體粉末的石英舟溫度在300℃以上；第六步，在光刻膠的溶劑中剝離光刻膠掩模板(7)和非圖形區(qū)的有機(jī)半導(dǎo)體(8)，實(shí)現(xiàn)對有機(jī)半導(dǎo)體層的圖案化；第七步，在真空條件或氮?dú)鈿夥障峦嘶?，退火條件本底真空1×10-3以上，襯底溫度90～160℃，時間為2小時以上。
采用本發(fā)明制備頂接觸構(gòu)型有機(jī)薄膜晶體管方法如下第一步，在襯底(9)上濺射或蒸發(fā)一層100～400nm厚的金屬Ta、Ti、Cr、W或Mo中的一種或兩種以上，并光刻成柵電極(10)；第二步，濺射或蒸發(fā)一層150～500nm的高介電性質(zhì)的柵絕緣膜(11)，絕緣膜由SiO2、Ta2O5、Al2O3、TiO2或BZT中的一種或兩種以上構(gòu)成；第三步，在基板上涂敷一層厚度在700nm以上光刻膠后，曝光，顯影，形成光刻膠掩模板(13)；第四步，真空熱蒸發(fā)一層10～200nm的有機(jī)半導(dǎo)體材料作為有源層(12)和(14)；第五步，在光刻膠的溶劑中剝離光刻膠掩模板(13)和非圖形區(qū)的有機(jī)半導(dǎo)體(14)，實(shí)現(xiàn)對有機(jī)半導(dǎo)體層的圖案化；第六步，真空熱蒸發(fā)一層30～500nm金屬Au、Ag、Mo或Al，并光刻成源/漏電極(15)和(16)；第七步，在真空條件或氮?dú)鈿夥障峦嘶?；采用本發(fā)明制備透射式有源矩陣液晶顯示裝置的方法如下第一步，在襯底(17)上濺射或蒸發(fā)一層100～400nm厚的金屬Ta、Ti、Cr、W或Mo的一種或兩種以上，并光刻成柵電極(18)以及像素存儲電容(31)；第二步，濺射或蒸發(fā)一層150～500nm厚的高介電性質(zhì)的柵絕緣膜(19)，絕緣膜由SiO2、Ta2O5、Al2O3、TiO2或BZT中的一種或兩種以上構(gòu)成；第三步，濺射蒸鍍一層30～200nm的透明像素電極ITO或Au并光刻成型(30)；
第四步，在基板上涂敷一層厚度在700nm以上的光刻膠后，曝光，顯影，形成光刻膠掩模版；第五步，真空熱蒸發(fā)有機(jī)半導(dǎo)體材料作為有源層；第六步，在光刻膠溶劑中剝離光刻膠掩模版和非圖形區(qū)的有機(jī)半導(dǎo)體薄膜，形成圖案化了的有機(jī)半導(dǎo)體層(22)；第七步，真空熱蒸發(fā)一層30～500nm厚的金屬Au、Ag、Mo或Al，并光刻成源/漏電極(20)和(21)；第八步，在真空條件或氮?dú)鈿夥障峦嘶?；第九步，旋涂一?50～500nm的PVA作為保護(hù)膜兼液晶分子取向?qū)?23)；第十步，然后是液晶盒封盒工藝。對帶有透明電極(29)和取向?qū)?26)的上基板(28)與矩陣基板(17)一起進(jìn)行摩擦處理；噴灑液晶盒隔墊物(32)和封盒膠(25)；壓盒；灌注液晶層(24)；點(diǎn)封膠口；貼上下偏振片(27)。
采用本發(fā)明制備反射式有源矩陣液晶顯示裝置的方法如下第一步，在襯底(33)上濺射或蒸發(fā)一層金屬Ta、Ti、Cr、W或Mo的一種或兩種以上，并光刻成柵電極(34)；第二步，濺射或蒸發(fā)一層高介電性質(zhì)的柵絕緣膜(35)，絕緣膜由SiO2、Ta2O5、Al2O3、TiO2或BZT中的一種或兩種以上構(gòu)成；第三步，在絕緣柵上形成30～300nm的金屬Al或Ag的反射電極(44)；第四步，在基板上涂敷一層光刻膠后，曝光，顯影，形成光刻膠掩模版；第五步，真空熱蒸發(fā)有機(jī)半導(dǎo)體材料作為有源層；第六步，在光刻膠溶劑中剝離光刻膠掩模版和非圖形區(qū)的有機(jī)半導(dǎo)體，形成圖案化了的有機(jī)半導(dǎo)體層(38)；第七步，真空熱蒸發(fā)一層金屬Au、Ag、Mo或Al，并光刻成源/漏電極(36)和(37)；第八步，在真空條件或氮?dú)鈿夥障峦嘶?；第九步，旋涂一?50～500nm的PVA作為保護(hù)膜兼液晶分子取向?qū)?39)；第十步，然后是液晶盒封盒工藝。對帶有對電極(45)上基板(43)與矩陣基板(33)一起進(jìn)行摩擦處理；噴灑液晶盒隔墊物(46)和封盒膠(41)；壓盒；灌注液晶層(40)；點(diǎn)封膠口；貼上偏振片(42)。
采用本發(fā)明制備透反式有源矩陣液晶顯示裝置的方法如下第一步，在襯底(47)上濺射或蒸發(fā)一層金屬Ta、Ti、Cr、W或Mo的一種或兩種以上，并光刻成柵電極(48)；第二步，濺射或蒸發(fā)一層高介電性質(zhì)的柵絕緣膜(49)，絕緣膜由SiO2、Ta2O5、Al2O3、TiO2或BZT中的一種或兩種以上構(gòu)成；第三步，濺射蒸鍍30～200nm的透明像素電極ITO或Au，并光刻成型(58)；第四步，在基板上涂敷一層光刻膠后，曝光，顯影，形成光刻膠掩模版；第五步，真空熱蒸發(fā)有機(jī)半導(dǎo)體材料作為有源層；第六步，在光刻膠溶劑中剝離光刻膠掩模版和非圖形區(qū)的有機(jī)半導(dǎo)體，形成圖案化了的有機(jī)半導(dǎo)體層(52)；第七步，真空熱蒸發(fā)一層金屬Au、Ag、Mo或Al，并光刻成源/漏電極(50)和(51)；第八步，在真空條件或氮?dú)鈿夥障峦嘶?；第九步，旋涂一?50～500nm厚PVA作為保護(hù)膜兼液晶分子取向?qū)?53)；第十步，在PVA上沉積一層30～300nm的金屬Al或Ag，并光刻成反射電極形狀(60)。
第十一步，然后是液晶盒封盒工藝。對帶有對電極(59)上基板(57)與矩陣基板(47)一起進(jìn)行摩擦處理；噴灑液晶盒隔墊物(61)和封盒膠(55)；壓盒；灌注液晶層(54)；點(diǎn)封膠口；貼上下偏振片(56)。


具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1在7059玻璃襯底(1)上用射頻磁控濺射方法鍍上一層Ta金屬膜并光刻成柵電極(2)。濺射的條件為本底真空2×10-3Pa；通入Ar氣使濺射真空達(dá)到1Pa；射頻功率500W；襯底溫度為100℃。然后，在柵極上面用直流磁控濺射反應(yīng)濺射方法連續(xù)制備一層300納米的SiO2作為柵絕緣層(3)。反應(yīng)濺射的條件為本底真空2×10-3Pa；通入O2氣使濺射真空達(dá)到1Pa；直流功率500W；襯底溫度100℃度。接著，制備采用正光刻膠制備漏版，在10-5Pa的高真空下熱蒸發(fā)一層100納米的金(Au)后，再放入丙酮溶劑中剝離掉非圖形區(qū)的金形成源電極(4)和漏電極(5)。溝道寬度為1000微米，溝道長度為100微米。然后，涂敷一層光刻膠，曝光，顯影制備有源層的光刻膠掩模版(7)。在10-5Pa的高真空下加熱盛有酞菁銅粉末的石英舟，使之升華到室溫襯底上形成厚度約30納米的半導(dǎo)體有源層(6)和(8)，剖面示意圖見附圖1a。最后，丙酮溶劑中剝離掉非圖形區(qū)的有源層薄膜(8)。然后，器件在真空下退火3小時。在器件剖面示意圖見附圖1b。器件性質(zhì)見表1。
實(shí)施例2在7059玻璃襯底(9)上用射頻磁控濺射方法鍍上一層Ta金屬膜并光刻成柵電極(10)。濺射的條件為本底真空2×10-3Pa；通入Ar氣使濺射真空達(dá)到1Pa；射頻功率500W；襯底溫度為100℃。然后，在柵極上面用直流磁控濺射反應(yīng)濺射方法連續(xù)制備一層300納米的SiO2作為柵絕緣層(11)。反應(yīng)濺射的條件為本底真空2×10-3Pa；通入O2氣使濺射真空達(dá)到1Pa；直流功率500W；襯底溫度100℃度。然后，沉積一層光刻膠，曝光，顯影，制備有源層的光刻膠掩模版(13)。在10-5Pa的高真空下加熱盛有酞菁銅粉末的石英舟，使之升華到室溫襯底上形成厚度約30納米的半導(dǎo)體有源層(12)和(14)。最后，丙酮溶劑中剝離掉非圖形區(qū)的有源層薄膜(14)。剖面示意圖見附圖2a。然后，器件在氮?dú)鈿夥障峦嘶?小時。接著，制備采用正光刻膠制備漏版，在10-5Pa的高真空下熱蒸發(fā)一層100納米的金(Au)后，再放入丙酮溶劑中剝離掉非圖形區(qū)的金形成源電極(15)和漏電極(16)。溝道寬度為1000微米，溝道長度為100微米。在器件剖面示意圖見附圖2b。器件性質(zhì)見表1。
實(shí)施例3在7059玻璃襯底(1)上用射頻磁控濺射方法鍍上一層Ta金屬膜并光刻成柵電極(2)。濺射的條件為本底真空2×10-3Pa；通入Ar氣使濺射真空達(dá)到1Pa；射頻功率500W；襯底溫度為100℃。然后，在柵極上面用直流磁控濺射反應(yīng)濺射方法連續(xù)制備一層300納米的SiO2作為柵絕緣層(3)。反應(yīng)濺射的條件為本底真空2×10-3Pa；通入O2氣使濺射真空達(dá)到0.9Pa；直流功率500W；襯底溫度100℃度。接著，制備采用正光刻膠制備漏版，在10-5Pa的高真空下熱蒸發(fā)一層100納米的金(Au)后，再放入丙酮溶劑中剝離掉非圖形區(qū)的金形成源電極(4)和漏電極(5)。溝道寬度為1000微米，溝道長度為100微米。然后，沉積一層光刻膠，曝光，顯影制備有源層的光刻膠掩模版(7)。在10-5Pa的高真空下加熱盛有并五苯粉末的石英舟，使之升華到室溫襯底上形成厚度約30納米的半導(dǎo)體有源層(6)和(8)，剖面示意圖見附圖1a。最后，丙酮溶劑中剝離掉非圖形區(qū)的有源層薄膜(8)。然后，器件在真空下退火3小時。在器件剖面示意圖見附圖1b。器件性質(zhì)見表1。
實(shí)施例4在7059玻璃襯底(9)上用射頻磁控濺射方法鍍上一層Ta金屬膜并光刻成柵電極(10)。濺射的條件為本底真空2×10-3Pa；通入Ar氣使濺射真空達(dá)到1Pa；射頻功率500W；襯底溫度為100℃。然后，在柵極上面用直流磁控濺射反應(yīng)濺射方法連續(xù)制備一層300納米的SiO2作為柵絕緣層(11)。反應(yīng)濺射的條件為本底真空2×10-3Pa；通入O2氣使濺射真空達(dá)到0.9Pa；直流功率500W；襯底溫度100℃度。然后，沉積一層光刻膠，曝光，顯影制備有源層的光刻膠掩模版(13)。在10-5Pa的高真空下加熱盛有并五苯粉末的石英舟，使之升華到室溫襯底上形成厚度約30納米的半導(dǎo)體有源層(12)和(14)。剖面示意圖見附圖2a。最后，丙酮溶劑中剝離掉非圖形區(qū)的有源層薄膜(14)。器件在真空下退火3小時。接著，制備采用正光刻膠制備漏版，在10-5Pa的高真空下熱蒸發(fā)一層100納米的金(Au)后，再放入丙酮溶劑中剝離掉非圖形區(qū)的金形成源電極(15)和漏電極(16)。溝道寬度為1000微米，溝道長度為100微米。在器件剖面示意圖見附圖2b。器件性質(zhì)見表1。
實(shí)施例5在7059玻璃襯底(1)上用射頻磁控濺射方法鍍上一層Ta金屬膜并光刻成柵電極(2)。濺射的條件為本底真空2×10-3Pa；通入Ar氣使濺射真空達(dá)到1Pa；射頻功率500W；襯底溫度為100℃。然后，在柵極上面用直流磁控濺射反應(yīng)濺射方法連續(xù)制備一層300納米的SiO2作為柵絕緣層(3)。反應(yīng)濺射的條件為本底真空2×10-3Pa；通入O2氣使濺射真空達(dá)到0.9Pa；直流功率500W；襯底溫度100℃度。接著，制備采用正光刻膠制備漏版，在10-5Pa的高真空下熱蒸發(fā)一層100納米的金(Au)后，再放入丙酮溶劑中剝離掉非圖形區(qū)的金形成源電極(4)和漏電極(5)。溝道寬度為1000微米，溝道長度為100微米。然后，沉積一層光刻膠，曝光，顯影制備有源層的光刻膠掩模版(7)。在10-5Pa的高真空下加熱盛有氟代酞菁銅粉末的石英舟，使之升華到室溫襯底上形成厚度約30納米的半導(dǎo)體有源層(6)和(8)。剖面示意圖見附圖1a。最后，丙酮溶劑中剝離掉非圖形區(qū)的有源層薄膜(8)。然后，器件在真空下退火3小時。在器件剖面示意圖見附圖1b。器件性質(zhì)見表1。
實(shí)施例6在7059玻璃襯底(1)上用射頻磁控濺射方法鍍上一層Ta金屬膜并光刻成柵電極(2)。濺射的條件為本底真空2×10-3Pa；通入Ar氣使濺射真空達(dá)到1Pa；射頻功率500W；襯底溫度為100℃。然后，在柵極上面用直流磁控濺射反應(yīng)濺射方法連續(xù)制備一層300納米的SiO2作為柵絕緣層(3)。反應(yīng)濺射的條件為本底真空2×10-3Pa；通入O2氣使濺射真空達(dá)到0.8Pa；直流功率500W；襯底溫度100℃度。接著，制備采用正光刻膠制備漏版，在10-5Pa的高真空下熱蒸發(fā)一層100納米的鋁(Al)后，再放入丙酮溶劑中剝離掉非圖形區(qū)的Al形成源電極(5)和漏電極(6)。溝道寬度為1000微米，溝道長度為100微米。然后，沉積一層光刻膠，曝光，顯影，制備有源層的掩模版。在10-5Pa的高真空下加熱盛有酞菁銅和酞菁鋅粉末的石英舟，使之升華到室溫襯底上形成厚度約30納米的半導(dǎo)體共晶有源層(6)和(8)，剖面示意圖見附圖1a。最后，丙酮溶劑中剝離掉非圖形區(qū)的有源層薄膜(8)。然后，器件在真空下退火3小時。在器件剖面示意圖見附圖1b。
附表1

實(shí)施例7透射式OTFT-LCD裝置的加工方法首先是OTFT矩陣工藝。在7059玻璃襯底(17)上用射頻磁控濺射方法鍍上一層Ta金屬膜并光刻成信號線和柵極形狀(18)以及像素存儲電容(31)。其中刻蝕金屬Ta采用反應(yīng)離子刻蝕(RIE)干法技術(shù)。濺射的條件為本底真空4×10-3Pa；通入Ar氣使濺射真空達(dá)到0.8Pa；射頻功率400W；襯底溫度為110℃。然后，在柵極和基板上面用直流磁控濺射反應(yīng)濺射方法連續(xù)制備一層150納米的SiO2作為柵絕緣層(19)。反應(yīng)濺射的條件為本底真空1×10-3Pa；通入O2氣使濺射真空達(dá)到1Pa；直流功率400W；襯底溫度90℃度。再用直流磁控濺射方法連續(xù)濺射一層透明導(dǎo)電膜(ITO)，厚度為100nm，并光刻成像素電極形狀(30)。接著，沉積一層光刻膠，曝光，顯影，制備有源層的掩模版。在10-5Pa的高真空下加熱盛有酞菁銅粉末的石英舟，使之升華到室溫襯底上形成厚度約100納米的半導(dǎo)體有源層(22)。再在丙酮溶劑中剝離掉非圖形區(qū)的有源層薄膜。然后，制備采用正光刻膠制備漏版，在10-4Pa的高真空下熱蒸發(fā)一層50納米的金(Au)后，再放入丙酮溶劑中剝離掉非圖形區(qū)的金形成源電極(20)和漏電極(21)。然后，器件在真空下退火24小時。最后，旋涂聚乙烯醇(PVA)水溶液作為保護(hù)層(23)兼作矩陣基板(17)的液晶分子取向?qū)?，厚?50nm。
然后是液晶盒封盒工藝對帶有透明電極(29)和取向?qū)?26)的上基板(28)與矩陣基板(17)一起進(jìn)行摩擦處理；噴灑液晶盒隔墊物(32)和封盒膠(25)；壓盒；灌注液晶層(24)；點(diǎn)封膠口；貼上下偏振片(27)。
透射式有源矩陣液晶顯示單元像素結(jié)構(gòu)示意圖見附圖4。
實(shí)施例8反射式OTFT-LCD裝置的加工方法首先是OTFT矩陣工藝。在7059玻璃襯底(33)上用射頻磁控濺射方法鍍上一層Cr金屬膜并光刻成信號線和柵極形狀(34)以及像素存儲電容。濺射的條件為本底真空2×10-3Pa；通入Ar氣使濺射真空達(dá)到1Pa；射頻功率500W；襯底溫度為100℃。然后，在柵極和基板上面用直流磁控濺射反應(yīng)濺射方法連續(xù)制備一層300納米的SiO2作為柵絕緣層(35)。反應(yīng)濺射的條件為本底真空2×10-3Pa；通入O2氣使濺射真空達(dá)到5Pa；直流功率500W；襯底溫度100℃度。再沉積一層金屬鋁(Al)，并光刻成反射電極形狀(44)。接著，沉積一層光刻膠，曝光，顯影，制備有源層的掩模版。在10-5Pa的高真空下加熱盛有酞菁銅粉末的石英舟，使之升華到室溫襯底上形成厚度約30納米的半導(dǎo)體有源層(38)。再在丙酮溶劑中剝離掉非圖形區(qū)的有源層薄膜。然后，制備采用正光刻膠制備漏版，在10-4Pa的高真空下熱蒸發(fā)一層80納米的金(Au)后，再放入丙酮溶劑中剝離掉非圖形區(qū)的金形成源電極(36)和漏電極(37)。然后，器件在真空下退火5小時。最后，旋涂聚乙烯醇(PVA)水溶液作為保護(hù)層(39)兼作矩陣基板(33)的液晶分子取向?qū)樱穸?50nm。
然后是液晶盒封盒工藝對帶有對電極(45)上基板(43)與矩陣基板(33)一起進(jìn)行摩擦處理；噴灑液晶盒隔墊物(46)和封盒膠(41)；壓盒；灌注液晶層(40)；點(diǎn)封膠口；貼上偏振片(42)。
反射式有源矩陣液晶顯示單元像素結(jié)構(gòu)示意圖見附圖5。
實(shí)施例9透反射式OTFT-LCD裝置的加工方法首先是OTFT矩陣工藝。在7059玻璃襯底(47)上用射頻磁控濺射方法鍍上一層Ta金屬膜并光刻成信號線和柵極形狀(48)。其中刻蝕金屬Ta采用反應(yīng)離子刻蝕(RIE)干法技術(shù)。濺射的條件為本底真空3×10-3Pa；通入Ar氣使濺射真空達(dá)到4Pa；射頻功率600W；襯底溫度為90℃。然后，在柵極和基板上面用直流磁控濺射反應(yīng)濺射方法連續(xù)制備一層150納米的SiO2作為柵絕緣層(49)。反應(yīng)濺射的條件為本底真空6×10-3Pa；通入O2氣使濺射真空達(dá)到1.5Pa；直流功率400W；襯底溫度100℃度。再用直流磁控濺射方法連續(xù)濺射一層透明導(dǎo)電膜(ITO)，厚度為150nm，并光刻成像素電極形狀(58)。接著，沉積一層光刻膠，曝光，顯影，制備有源層的掩模版。在10-5Pa的高真空下加熱盛有酞菁銅粉末的石英舟，使之升華到室溫襯底上形成厚度約50納米的半導(dǎo)體有源層(52)。再在丙酮溶劑中剝離掉非圖形區(qū)的有源層薄膜。然后，制備采用正光刻膠制備漏版，在10-5Pa的高真空下熱蒸發(fā)一層30納米的金(Au)后，再放入丙酮溶劑中剝離掉非圖形區(qū)的金形成源電極(50)和漏電極(51)。然后，器件在真空下退火8小時。再旋涂聚乙烯醇(PVA)水溶液作為保護(hù)層(53)兼作矩陣基板(47)的液晶分子取向?qū)樱穸?00nm。最后，在PVA上沉積一層金屬鋁(Al)，并光刻成反射電極形狀(60)。
然后是液晶盒封盒工藝對帶有對電極(59)上基板(57)與矩陣基板(47)一起進(jìn)行摩擦處理；噴灑液晶盒隔墊物(61)和封盒膠(55)；壓盒；灌注液晶層(54)；點(diǎn)封膠口；貼上下偏振片(56)。
透反射式有源矩陣液晶顯示單元像素結(jié)構(gòu)示意圖見附圖6。
圖案化有源層，不僅實(shí)現(xiàn)了有機(jī)薄膜晶體管有源矩陣液晶顯示裝置的加工，還為基于有機(jī)薄膜晶體管的邏輯電路、有機(jī)薄膜太陽能電池和有機(jī)傳感器等方面的應(yīng)用開辟了道路。
本發(fā)明不限于各個實(shí)施例。一般來說，本專利所公開有機(jī)晶體管可以加工形成二維和三維的集成器件中的元件。這些集成器件可能應(yīng)用在柔性集成電路、有源矩陣顯示和傳感器等方面。使用基于本發(fā)明的薄膜晶體管元件可以低溫加工。加工本發(fā)明的薄膜晶體管不限于傳統(tǒng)的光刻工藝，也可以采用打印、印刷等加工方法。
權(quán)利要求
1.一種圖案化有源層的底接觸有機(jī)薄膜晶體管制備方法，主要包括以下步驟第一步，在襯底(1)上形成柵電極(2)；第二步，在襯底(1)和柵電極(2)上形成絕緣柵層(3)；第三步，在絕緣柵層(3)上形成源電極(4)和漏電極(5)；第四步，在源電極(4)、漏電極(5)和絕緣柵層(3)上形成光刻膠掩模版(7)；第五步，在光刻膠掩模版(7)、源電極(4)、漏電極(5)和絕緣柵層(3)上形成有機(jī)半導(dǎo)體層(6)和(8)；第六步，在光刻膠溶劑中剝離光刻膠掩模版(7)和非圖形區(qū)的有機(jī)半導(dǎo)體(8)，形成圖案化了的有機(jī)半導(dǎo)體層(6)；第七步，在真空中退火。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于通過剝離光刻膠掩模版和有機(jī)半導(dǎo)體薄膜的方法圖案化有機(jī)半導(dǎo)體層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于可用于剝離的有機(jī)半導(dǎo)體材料是高度有序的酞菁銅、酞菁鋅、酞菁鎳、氟代酞菁銅、氟代酞菁鉻、并五苯、五噻吩或六噻吩。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的有機(jī)半導(dǎo)體，其特征在于所述有機(jī)半導(dǎo)體是由兩種或兩種以上有機(jī)半導(dǎo)體共混、共晶或?qū)訝顝?fù)合構(gòu)成。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制備方法，其特征在于光刻膠是可以溶解去除的正膠和負(fù)膠。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于光刻膠是RZJ-390系列(ZPP1700)、RZJ-395(ZPP1850)、RZJ-304、RZJ-306(ZPP3600)、RZJ-301PG、SRF-900、RFJ-220或BP213。
7.一種圖案化有源層的頂接觸有機(jī)薄膜晶體管的制備方法，主要包括以下步驟第一步，在襯底(9)上形成柵電極(10)；第二步，在襯底(9)和柵電極(10)上形成絕緣柵層(11)；第三步，在絕緣柵層(11)上形成光刻膠掩模版(13)；第四步，在光刻膠掩模版(13)和絕緣柵層(11)上形成有機(jī)半導(dǎo)體層(12)和(14)；第五步，在光刻膠溶劑中剝離光刻膠掩模版(13)和非圖形區(qū)的有機(jī)半導(dǎo)體(14)，形成圖案化了的有機(jī)半導(dǎo)體層(12)；第六步，在真空中退火；第七步，在有機(jī)半導(dǎo)體層(12)和絕緣柵層(11)上形成源電極(15)和漏電極(16)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征在于通過剝離光刻膠掩模版和有機(jī)半導(dǎo)體薄膜的方法圖案化有機(jī)半導(dǎo)體層。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征在于可用于剝離的有機(jī)半導(dǎo)體材料是高度有序的酞菁銅、酞菁鋅、酞菁鎳、氟代酞菁銅、氟代酞菁鉻、并五苯、五噻吩或六噻吩。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的有機(jī)半導(dǎo)體，其特征在于所述有機(jī)半導(dǎo)體是由兩種或兩種以上有機(jī)半導(dǎo)體共混、共晶或?qū)訝顝?fù)合構(gòu)成。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制備方法，其特征在于光刻膠是可以溶解去除的正膠和負(fù)膠。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的制備方法，其特征在于光刻膠是RZJ-390系列(ZPP1700)、RZJ-395(ZPP1850)、RZJ-304、RZJ-306(ZPP3600)、RZJ-301PG、SRF-900、RFJ-220或BP213。
13.一種制備透射式有源矩陣液晶顯示裝置的方法，主要包括以下步驟第一步，在襯底(17)上濺射或蒸發(fā)一層金屬Ta、Ti、Cr、W或Mo，并光刻成柵電極(18)；第二步，濺射或蒸發(fā)一層高介電性質(zhì)的柵絕緣膜(19)；第三步，濺射蒸鍍透明像素電極并光刻成型(30)；第四步，在基板上涂敷一層光刻膠后，曝光，顯影，形成光刻膠掩模版)；第五步，真空熱蒸發(fā)有機(jī)半導(dǎo)體材料作為有源層；第六步，在光刻膠溶劑中剝離光刻膠掩模版和非圖形區(qū)的有機(jī)半導(dǎo)體薄膜，形成圖案化了的有機(jī)半導(dǎo)體層(22)；第七步，真空熱蒸發(fā)一層金屬Au、Ag、Mo或Al，并光刻成源/漏電極(20)和(21)；第八步，在真空條件或氮?dú)鈿夥障峦嘶?；第九步，旋涂一層PVA作為保護(hù)膜兼液晶分子取向?qū)?；第十步，封裝液晶盒。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的制備方法，其特征在于通過剝離光刻膠掩模版和有機(jī)半導(dǎo)體薄膜的方法圖案化有機(jī)半導(dǎo)體層。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的制備方法，其特征在于可用于剝離的有機(jī)半導(dǎo)體材料是高度有序的酞菁銅、酞菁鋅、酞菁鎳、氟代酞菁銅、氟代酞菁鉻、并五苯、五噻吩或六噻吩。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的有機(jī)半導(dǎo)體，其特征在于所述有機(jī)半導(dǎo)體是由兩種或兩種以上有機(jī)半導(dǎo)體共混、共晶或?qū)訝顝?fù)合構(gòu)成。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的制備方法，其特征在于光刻膠是可以溶解去除的正膠和負(fù)膠。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的制備方法，其特征在于光刻膠是RZJ-390系列(ZPP1700)、RZJ-395(ZPP1850)、RZJ-304、RZJ-306(ZPP3600)、RZJ-301PG、SRF-900、RFJ-220或BP213。
19.一種制備反射式有源矩陣液晶顯示裝置的方法，主要包括以下步驟第一步，在襯底(33)上濺射或蒸發(fā)一層金屬Ta、Ti、Cr、W或MO，并光刻成柵電極(34)；第二步，濺射或蒸發(fā)一層高介電性質(zhì)的柵絕緣膜(35)；第三步，在絕緣柵上形成反射電極(44)；第四步，在基板上涂敷一層光刻膠后，曝光，顯影，形成光刻膠掩模版；第五步，真空熱蒸發(fā)有機(jī)半導(dǎo)體材料作為有源層；第六步，在光刻膠溶劑中剝離光刻膠掩模版和非圖形區(qū)的有機(jī)半導(dǎo)體，形成圖案化了的有機(jī)半導(dǎo)體層(38)；第七步，真空熱蒸發(fā)一層金屬Au、Ag、Mo或Al，并光刻成源/漏電極(36)和(37)；第八步，在真空條件或氮?dú)鈿夥障峦嘶?；第九步，旋涂一層PVA作為保護(hù)膜兼液晶分子取向?qū)?39)；第十步，封裝液晶盒。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的制備方法，其特征在于通過剝離光刻膠掩模版和有機(jī)半導(dǎo)體薄膜的方法圖案化有機(jī)半導(dǎo)體層。
21.根據(jù)權(quán)利要求19所述的制備方法，其特征在于可用于剝離的有機(jī)半導(dǎo)體材料是高度有序的酞菁銅、酞菁鋅、酞菁鎳、氟代酞菁銅、氟代酞菁鉻、并五苯、五噻吩或六噻吩。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的有機(jī)半導(dǎo)體，其特征在于所述有機(jī)半導(dǎo)體是由兩種或兩種以上有機(jī)半導(dǎo)體共混、共晶或?qū)訝顝?fù)合構(gòu)成。
23.根據(jù)權(quán)利要求20所述的制備方法，其特征在于光刻膠是可以溶解去除的正膠和負(fù)膠。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的制備方法，其特征在于光刻膠是RZJ-390系列(ZPP1700)、RZJ-395(ZPP1850)、RZJ-304、RZJ-306(ZPP3600)、RZJ-301PG、SRF-900、RFJ-220或BP213。
25.一種制備透反式有源矩陣液晶顯示裝置的方法，主要包括以下步驟第一步，在襯底(47)上濺射或蒸發(fā)一層金屬Ta、Ti、W、Cr、MO的一種或兩種以上，并光刻成柵電極(48)；第二步，濺射或蒸發(fā)一層高介電性質(zhì)的柵絕緣膜(49)；第三步，濺射蒸鍍透明像素電極并光刻成型(58)；第四步，在基板上涂敷一層光刻膠后，曝光，顯影，形成光刻膠掩模版；第五步，真空熱蒸發(fā)有機(jī)半導(dǎo)體材料作為有源層；第六步，在光刻膠溶劑中剝離光刻膠掩模版和非圖形區(qū)的有機(jī)半導(dǎo)體，形成圖案化了的有機(jī)半導(dǎo)體層(52)；第七步，真空熱蒸發(fā)一層金屬Au、Ag、Mo或Al，并光刻成源/漏電極(50)和(51)；第八步，在真空條件或氮?dú)鈿夥障峦嘶穑坏诰挪?，旋涂一層PVA作為保護(hù)膜兼液晶分子取向?qū)?53)；第十步，在PVA上沉積一層金屬Al或Ag，并光刻成反射電極形狀(60)。第十一步，封裝液晶盒。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的制備方法，其特征在于通過剝離光刻膠掩模版和有機(jī)半導(dǎo)體薄膜的方法圖案化有機(jī)半導(dǎo)體層。
27.根據(jù)權(quán)利要求25所述的制備方法，其特征在于可用于剝離的有機(jī)半導(dǎo)體材料是高度有序的酞菁銅、酞菁鋅、酞菁鎳、氟代酞菁銅、氟代酞菁鉻、并五苯、五噻吩或六噻吩。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的有機(jī)半導(dǎo)體，其特征在于所述有機(jī)半導(dǎo)體是由兩種或兩種以上有機(jī)半導(dǎo)體共混、共晶或?qū)訝顝?fù)合構(gòu)成。
29根據(jù)權(quán)利要求26所述的制備方法，其特征在于光刻膠是可以溶解去除的正膠和負(fù)膠。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的制備方法，其特征在于光刻膠是RZJ-390系列(ZPP1700)、RZJ-395(ZPP1850)、RZJ-304、RZJ-306(ZPP3600)、RZJ-301PG、SRF-900、RFJ-220或BP213。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種圖案化有源層有機(jī)薄膜晶體管的制作方法和有源矩陣液晶顯示裝置的制備方法。采用剝離技術(shù)圖案化有源層，減少光刻過程中對有源層的損傷。本發(fā)明所構(gòu)建的有機(jī)薄膜晶體管具有高的場效應(yīng)遷移率，高的開關(guān)態(tài)電流比性質(zhì)。圖案化有源層有機(jī)薄膜晶體管制備方法還進(jìn)一步應(yīng)用于邏輯電路、有機(jī)薄膜太陽能電池和有機(jī)傳感器等方面。
文檔編號G03F7/42GK1670598SQ20051001669
公開日2005年9月21日 申請日期2005年4月8日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月8日
發(fā)明者閆東航, 王賀, 王軍, 嚴(yán)鉉俊, 史建武, 李春紅 申請人:中國科學(xué)院長春應(yīng)用化學(xué)研究所