專利名稱：有機薄膜晶體管陣列面板及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種薄膜晶體管陣列面板及其制造方法，特別地，涉及一種有機薄膜晶體管陣列面板及其制造方法。
背景技術：
作為下一代顯示器件的驅(qū)動器件，人們對包括有機半導體的電場效應晶體管已經(jīng)進行了大量的研究。有機半導體可分成如低聚噻吩(oligothiophene)、并五苯、酞菁和C60等低分子化合物，或如聚噻吩和聚亞噻吩基亞乙烯基(polythienylenevinylene)等高分子化合物。低分子化合物在大約0.05-1.5msV的范圍內(nèi)具有高遷移率和較高的開/關電流比。
但是，包括低分子化合物的有機薄膜晶體管(TFT)的傳統(tǒng)的制造工藝復雜，這是因為為了避免溶劑導致平面內(nèi)膨脹(solvent-induced in-planeexpansion)傳統(tǒng)的制造工藝要求通過使用蔭罩和真空沉積形成低分子半導體圖案。
作為使用有機溶劑的傳統(tǒng)平版印刷術的另一種方式，Jaskon在美國專利第6,696,370中提出使用水基照相平版印刷術。但是，Jackson要求使用負性光阻劑膜而且所提出的仍然是復雜工藝。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種制造薄膜晶體管陣列面板的方法，該方法包括在襯底上形成柵極線，在柵極線上形成柵極絕緣層，在柵極絕緣層上形成數(shù)據(jù)線和漏電極，在柵極線、漏電極和柵極絕緣層的暴露部分上沉積有機半導體層，在有機半導體層上沉積保護層，在保護層上形成具有正性光敏性的光阻劑，用光阻劑作為蝕刻掩模蝕刻保護層和有機半導體層，在保護層、數(shù)據(jù)線和漏電極上形成具有露出部分漏電極的接觸孔的鈍化層，在鈍化層上形成與漏電極經(jīng)接觸孔電連接的象素電極。
保護層可由水基有機材料組成并且可由聚乙烯醇(PVA)組成。保護層對光不敏感。有機半導體層可溶于有機溶劑。
有機半導體層可由以下材料中的至少一種組成并四苯、并五苯及其帶有取代基的衍生物；包括在噻吩環(huán)的2、5位連接四到八個噻吩的低聚噻吩；茈四羧酸二酐(PTCDAperylenetetracarboxylic dianhydride)、萘四羧酸二酐(NTCDAnaphthalenetetracarboxylic dianhydride)及其亞胺衍生物；金屬化的酞菁及其鹵代衍生物；亞噻吩基(thienylene)和亞乙烯基的共低聚物和共聚物；立體規(guī)則性的(regioregular)聚噻吩；二萘嵌苯、六苯并苯及其帶有取代基的衍生物；以及上述材料的芳香化合物或芳香雜環(huán)，其中至少一個羥鏈具有一到三個碳原子。
柵極絕緣層由二氧化硅、氮化硅、馬來酰亞胺-苯乙烯(maleimide-styrene)、聚乙烯基苯酚(PVP)和改性的氰乙基支鏈淀粉(m-CEPmodified cyanoethylpullulan)中的至少一種組成。柵極絕緣層可用十八烷-三氯-硅烷(octadecyl-trichloro-silane)進行表面處理。
本發(fā)明提供了一種薄膜晶體管陣列面板，包括形成在襯底上的柵極線；形成在柵極線上的柵極絕緣層；形成在柵極絕緣層上的數(shù)據(jù)線和漏電極；形成在部分漏電極上的有機半導體；形成在有機半導體上且與有機半導體具有基本相同的平面形狀的保護層；形成在保護層、部分數(shù)據(jù)線和部分漏電極上的鈍化層，該鈍化層具有露出部分漏電極的接觸孔；以及形成在鈍化層上的象素電極，該象素電極與漏電極經(jīng)接觸孔電連接。
保護層由水基有機材料組成并且保護層對光不敏感。保護層可由PVA組成。有機半導體可溶于有機溶劑。
有機半導體可由以下材料中的至少一種組成并四苯、并五苯及其帶有取代基的衍生物；包括在噻吩環(huán)的2、5位連接四到八個噻吩的低聚噻吩；茈四羧酸二酐(PTCDA)、萘四羧酸二酐(NTCDA)及其亞胺衍生物；金屬化的酞菁及其鹵代衍生物；亞噻吩基和亞乙烯基的共低聚物和共聚物；立體規(guī)則性的聚噻吩；二萘嵌苯、六苯并苯及其帶有取代基的衍生物；以及上述材料的芳香化合物或芳香雜環(huán)，其中至少一個羥鏈具有一到三個碳原子。
柵極絕緣層由二氧化硅、氮化硅、馬來酰亞胺-苯乙烯、聚乙烯基苯酚(PVP)和改性的氰乙基支鏈淀粉(m-CEP)中的至少一種組成。柵極絕緣層可用十八烷-三氯-硅烷進行表面處理。
柵極線可包括從柵極線延伸并且被有機半導體基本完全覆蓋的柵極電極。


通過參照附圖對本發(fā)明的示例性實施例進行詳細描述，本發(fā)明將會變得更加清楚。附圖中圖1是根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的LCD器件的示例性TFT陣列面板的布局視圖；圖2是沿圖1中II-II′線截取的TFT陣列面板的剖視圖；圖3、5、8和10是根據(jù)本發(fā)明示例性實施例在圖1和圖2所示的TFT陣列面板的制造方法的中間步驟中TFT陣列面板的布局視圖；圖4是沿圖3中IV-IV′線截取的TFT陣列面板的剖視圖；圖6是沿圖5中VI-VI′線截取的TFT陣列面板的剖視圖；圖7是沿圖5中VI-VI′線截取的TFT陣列面板的剖視圖，它示出了圖6所示制造步驟的下一步的制造步驟；圖9是沿圖8中IX-IX′線截取的TFT陣列面板的剖視圖；以及圖11是沿圖10中XI-XI′線截取的TFT陣列面板的剖視圖。
具體實施例方式
下面將參照附圖來更充分地描述本發(fā)明，附圖中顯示了本發(fā)明的示例性實施例。但是，本發(fā)明可以以多種不同的形式被實現(xiàn)，不應理解為局限于這里所提到的實施例。
在附圖中，為清楚起見，層的厚度和區(qū)域被夸大了。相同的標號始終表示相同的元件。應當理解，當元件例如層、區(qū)域或襯底被表示為在另一元件“上”時，可以是直接在另一元件上或也可存在插入元件。相反，當元件被表示為“直接”在另一元件“上”時，就沒有插入元件的存在。
將參見圖1和圖2描述根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的薄膜晶體管(TFT)陣列面板。
圖1是根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的LCD裝置的示例性TFT陣列面板的布局視圖，圖2是沿圖1中II-II′線截取的TFT陣列面板的剖視圖。
柵極線121形成在絕緣襯底110例如透明玻璃上。柵極線121基本上在TFT陣列面板的橫向方向上延伸，用來傳送柵極信號。每個柵極線121包括向上突出的柵極電極124和端部129，端部129具有很大的面積，用于與另一層或驅(qū)動電路接觸。柵極線121可延伸以與可集成在絕緣襯底110上的驅(qū)動電路(未標出)相連接。
例如，柵極線121可由如Al和Al合金等含Al金屬、如Ag和Ag合金等含Ag金屬、如Cu和Cu合金等含Cu金屬、如Au和Au合金等含Au金屬、如Mo和Mo合金等含Mo金屬、Cr、Ti或Ta等制成。柵極線121具有包括具有不同物理特性的兩層膜的多層結構。例如，第一膜由包括含Al金屬、含Ag金屬和含Cu金屬的低電阻率金屬制成，用來減少在柵極線121中的信號延遲或壓降。例如，第二膜由如含Mo金屬、Cr、Ta或Ti等材料制成，這些材料與如氧化銦錫(ITO)或氧化銦鋅(IZO)等其它材料具有良好的物理、化學和電接觸特性。第一和第二膜的組合的示例包括下面為Cr膜、上面為Al(合金)膜和下面為Al(合金)膜、上面為Mo(合金)膜的情形。但是，第一和第二膜可由各種金屬或?qū)w制成。
柵極線121的側面相對于絕緣襯底110的表面傾斜。柵極線121側面的傾斜角度在約30度到約80度的范圍。
柵極絕緣層140形成在柵極線121上。例如，柵極絕緣層140由二氧化硅(SiO2)制成并且用十八烷-三氯-硅烷(OTS)進行表面處理。但是，柵極絕緣層140可由氮化硅(SiNx)或如馬來酰亞胺-苯乙烯、聚乙烯基苯酚(PVP)和改性的氰乙基支鏈淀粉(m-CEP)等有機材料制成。
數(shù)據(jù)線171和漏電極175形成在柵極絕緣層140上。數(shù)據(jù)線171基本上在TFT陣列面板的縱向方向上延伸，用來傳送數(shù)據(jù)電壓且橫穿柵極線121。每個數(shù)據(jù)線171包括端部179和朝柵極電極124突出的源電極173，端部179具有很大的面積，用來與另一層或外部器件接觸。每對源電極173和漏電極175相互隔開且關于每個柵極電極124相互對向設置。
象柵極線121一樣，數(shù)據(jù)線171和漏電極175具有傾斜的邊緣形貌，并且其傾斜角度在約30度到約80度的范圍。
有機半導體島(organic semiconductor islands)154形成在源電極173、漏電極175和柵極絕緣層140上。有機半導體島154完全覆蓋柵極電極124，使柵極電極124的邊緣與有機半導體島154重疊。
有機半導體島154可包括溶于水溶液或有機溶劑的高分子化合物或低分子化合物。通常，高分子有機半導體易溶于溶劑因此適于印刷。一些類型的低分子有機半導體易溶于有機溶劑而適于半導體島154。
在一示例性實施例中，有機半導體島154可由并四苯或并五苯，或帶有取代基的并四苯或并五苯，或帶有取代基的并四苯或并五苯的衍生物制成。或者，有機半導體島154可由包括在噻吩環(huán)的2、5位連接四到八個噻吩的低聚噻吩制成。
在另一示例性實施例中，有機半導體島154可由茈四羧酸二酐(PTCDA)、萘四羧酸二酐(NTCDA)或其亞胺衍生物制成。
或者，有機半導體島154可由金屬化的酞菁或其鹵代衍生物制成。金屬化的酞菁包括Cu、Co、Zn等。
再者，有機半導體島154可由亞噻吩基或亞乙烯基的共低聚物或共聚物制成。此外，有機半導體島154可由立體規(guī)則性的聚噻吩制成。
在另一示例性實施例中，有機半導體島154可由二萘嵌苯、六苯并苯或其帶有取代基的衍生物制成。
在又一示例性實施例中，有機半導體島154可由上述衍生物的芳香族或芳香雜環(huán)的衍生物制成，其中至少一個羥鏈具有一到三個碳原子。
柵極電極124、源電極173和漏電極175和半導體島154一起形成具有通道的TFT，該通道形成在位于源電極173和漏電極175之間的半導體島154內(nèi)。
保護層164形成在半導體島154上，并形成在半導體島154的每一個上。例如，保護層164由水基有機材料如聚乙烯醇(PVA)制成，保護層溶于水且對光不敏感。保護層164具有與上面形成有保護層164的半導體島154基本相同的平面形狀。
鈍化層180形成在數(shù)據(jù)線171、漏電極175和保護層164上。例如，鈍化層180由如氮化硅或硅氧化物等無機絕緣體、有機絕緣體或低介電絕緣材料制成。例如，低介電絕緣材料包括介電常數(shù)小于4.0。低介電絕緣材料的示例包括通過等離子體增強化學氣相沉積(PECVD)形成的a-Si:C:O和a-Si:O:F。有機絕緣體具有光敏性，鈍化層180具有平坦的表面。鈍化層180具有包括下面為無機膜和上面為有機膜的雙層結構，從而鈍化層可利用有機膜以及保護有機半導體島154的暴露部分。
鈍化層180包括分別露出數(shù)據(jù)線171和漏電極175的端部179的接觸孔182和185。鈍化層180和柵極絕緣層140具有露出柵極線121的端部129的接觸孔181。
象素電極190形成在鈍化層180上，接觸輔助構件(contact assistants)81和82分別形成在接觸孔181和182內(nèi)。例如，象素電極190與接觸輔助構件81和82由如ITO或IZO等透明導體或如Ag或Al等反射導體制成。
象素電極190通過接觸孔185與漏電極175物理且電連接，使象素電極190能從漏電極175接收數(shù)據(jù)電壓。當供給數(shù)據(jù)電壓時，象素電極190和與象素電極190對向設置并且供給公共電壓的公共電極(未標出)合作產(chǎn)生電場。在象素電極190和公共電極之間產(chǎn)生的電場確定設置在象素電極190和公共電極之間的液晶層(未標出)內(nèi)液晶分子的取向，或在發(fā)光層(未標出)生成電流來發(fā)射光。象素電極190與柵極線21和數(shù)據(jù)線171重疊來增加孔徑比。
接觸輔助構件81和82分別經(jīng)接觸孔181和182與柵極線121的端部129和數(shù)據(jù)線171的端部179連接。接觸輔助構件81和82分別保護端部129和179，且補充端部129和179與外部器件的膠粘性。
現(xiàn)在看圖3到11，將描述在根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的圖1-2中所示的TFT陣列面板的制造方法。
圖3、5、8和10是根據(jù)本發(fā)明示例性實施例的制造TFT陣列面板的方法的中間步驟中，在圖1和圖2中所示的TFT陣列面板的布局視圖。圖4是沿圖3中IV-IV′線截取的TFT陣列面板的剖視圖。圖6是沿圖5中VI-VI′線截取的TFT陣列面板的剖視圖。圖7是沿圖5中VI-VI′線截取的TFT陣列面板的剖視圖，它示出了圖6所示制造步驟的下一步的制造步驟。圖9是沿圖8中IX-IX′線截取的TFT陣列面板的剖視圖。圖11是沿圖10中XI-XI′線截取的TFT陣列面板的剖視圖。
參見圖3和4，包括柵極電極124和端部129的柵極線121形成在例如由透明玻璃、硅或塑料制成的絕緣襯底110上。
參見圖5和6，柵極絕緣層140例如通過化學氣相沉積(CVD)沉積在絕緣襯底110上。柵極絕緣層140具有等于或大約等于500-3,000的厚度，例如，柵極絕緣層140可浸在OTS中。之后，例如由如Au等低電阻率金屬制成的導電層通過真空熱沉積等方法沉積在柵極絕緣層140上，接著通過例如平版印刷和蝕刻對導電層進行構圖，以形成包括源電極173和端部179的數(shù)據(jù)線171與漏電極175。
參見圖7，有機半導體層150形成在源電極173、漏電極175、端部179和柵極絕緣層140的暴露部分的上面。有機半導體層150通過例如分子束沉積、氣相沉積、真空升華、CVD、PECVD、活性沉積、濺射、旋涂等方法來沉積。
例如由水基非光敏有機材料制成的絕緣層160(保護層)沉積在有機半導體層150上。絕緣層160通過把包括非光敏有機材料的水溶液施加到有機半導體層150上來制備。有機材料的施加可通過例如旋涂、浸漬涂覆或溶劑涂覆來實現(xiàn)。因為絕緣層160是溶于水的，所以絕緣層160并不影響有機半導體層150的特性。
接著，光阻劑500形成在絕緣層160上與柵極電極124對應的部分?？赏ㄟ^在絕緣層160上涂覆正性光阻劑膜并對光阻劑500進行曝光和顯影，來形成光阻劑500。因為絕緣層160對光不敏感，所以對于光阻劑膜的曝光并不影響絕緣層160的特性。
參見圖8和圖9，用光阻劑500作為蝕刻掩膜蝕刻絕緣層160和有機半導體層150來形成保護層164和有機半導體島154。
參見圖10和11，沿著柵極絕緣層140沉積且對鈍化層180進行構圖，以形成分別露出柵極線121的端部129、數(shù)據(jù)線171的端部179和漏電極175若干部分的接觸孔181、182和185。
接著，象素電極190與接觸輔助構件81和82形成在鈍化層180上，如圖1和2所示。
因為有機半導體層150使用普通的正性光阻劑進行構圖，所以簡化了TFT陣列面板的制造方法。此外，絕緣層160防止有機半導體層150被劣化從而提高TFT的可靠性。
本發(fā)明能用于包括LCD和OLED的任何顯示器件。
盡管上文已經(jīng)詳細描述了本發(fā)明的示例性實施例，但應該清楚地理解，對這里所提到的本發(fā)明基本構思的許多變形和/或修改，對本領域的技術人員可能是顯而易見的，這些變形和/或修改仍然會落在由權利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍之中。
本申請要求2004年6月14日提交的韓國專利申請第10-2004-0043462的優(yōu)先權，該文獻的全部內(nèi)容以引用的方法包含于此。
權利要求
1.一種制造薄膜晶體管陣列面板的方法，所述方法包括在襯底上形成柵極線；在所述柵極線上形成柵極絕緣層；在所述柵極絕緣層上形成數(shù)據(jù)線和漏電極；在所述數(shù)據(jù)線、所述漏電極和所述柵極絕緣層的暴露部分上沉積有機半導體層；在所述有機半導體層上沉積保護層；在所述保護層上形成光阻劑，所述光阻劑具有正性光敏性；用所述光阻劑作為蝕刻掩膜蝕刻所述保護層和所述有機半導體層；在所述保護層、所述數(shù)據(jù)線和所述漏電極上形成鈍化層，所述鈍化層具有露出部分所述漏電極的接觸孔；以及在所述鈍化層上形成象素電極，所述象素電極與所述漏電極經(jīng)所述接觸孔電連接。
2.如權利要求1所述的方法，其中，所述保護層由水基有機材料組成。
3.如權利要求2所述的方法，其中，所述保護層對光不敏感。
4.如權利要求1所述的方法，其中，所述保護層對光不敏感。
5.如權利要求1所述的方法，其中，所述保護層由聚乙烯醇組成。
6.如權利要求1所述的方法，其中，所述有機半導體層能溶于有機溶劑。
7.如權利要求1所述的方法，其中，所述有機半導體層由以下材料中的至少一種組成并四苯、并五苯及其帶有取代基的衍生物；包括在噻吩環(huán)的2、5位連接四到八個噻吩的低聚噻吩；茈四羧酸二酐、萘四羧酸二酐及其亞胺衍生物；金屬化的酞菁及其鹵代衍生物；亞噻吩基和亞乙烯基的共低聚物和共聚物；立體規(guī)則性的聚噻吩；二萘嵌苯、六苯并苯及其帶有取代基的衍生物；以及所述上述材料的芳香化合物或芳香雜環(huán)，其中至少一個羥鏈具有一到三個碳原子。
8.如權利要求1所述的方法，其中，所述柵極絕緣層由二氧化硅、氮化硅、馬來酰亞胺-苯乙烯、聚乙烯基苯酚和改性的氰乙基支鏈淀粉中的至少一種組成。
9.如權利要求8所述的方法，其中，所述柵極絕緣層用十八烷-三氯-硅烷進行表面處理。
10.如權利要求1所述的方法，其中，在所述保護層上形成光阻劑還包括在所述保護層上對應于部分所述漏電極、所述柵極線的部分柵極電極和所述數(shù)據(jù)線的部分源電極的部分處沉積光阻劑。
11.一種薄膜晶體管陣列面板，包括形成在襯底上的柵極線；形成在所述柵極線上的柵極絕緣層；形成在所述柵極絕緣層上的數(shù)據(jù)線和漏電極；形成在部分所述數(shù)據(jù)線和部分所述漏電極上的有機半導體；形成在所述有機半導體上且與所述有機半導體具有基本相同的平面形狀的保護層；形成在所述保護層、部分所述數(shù)據(jù)線和部分所述漏電極上的鈍化層，所述鈍化層具有露出部分所述漏電極的接觸孔；以及形成在所述鈍化層上的象素電極，所述象素電極與所述漏電極經(jīng)所述接觸孔電連接。
12.如權利要求11所述的薄膜晶體管陣列面板，其中，所述保護層由水基有機材料組成。
13.如權利要求12所述的薄膜晶體管陣列面板，其中，所述保護層對光不敏感。
14.如權利要求11所述的薄膜晶體管陣列面板，其中，所述保護層對光不敏感。
15.如權利要求11所述的薄膜晶體管陣列面板，其中，所述保護層由聚乙烯醇組成。
16.如權利要求11所述的薄膜晶體管陣列面板，其中，所述有機半導體能溶于有機溶劑。
17.如權利要求11所述的薄膜晶體管陣列面板，其中，所述有機半導體由以下材料中的至少一種組成并四苯、并五苯及其帶有取代基的衍生物；包括在噻吩環(huán)的2、5位連接四到八個噻吩的低聚噻吩；茈四羧酸二酐、萘四羧酸二酐及其亞胺衍生物；金屬化的酞菁及其鹵代衍生物；亞噻吩基和亞乙烯基的共低聚物和共聚物；立體規(guī)則性的聚噻吩；二萘嵌苯、六苯并苯及其帶有取代基的衍生物；以及所述上述材料的芳香化合物或芳香雜環(huán)，其中至少一個羥鏈具有一到三個碳原子。
18.如權利要求11所述的薄膜晶體管陣列面板，其中，所述柵極絕緣層由二氧化硅、氮化硅、馬來酰亞胺-苯乙烯、聚乙烯基苯酚和改性的氰乙基支鏈淀粉中的至少一種組成。
19.如權利要求18所述的薄膜晶體管陣列面板，其中，所述柵極絕緣層用十八烷-三氯-硅烷進行表面處理。
20.如權利要求11所述的薄膜晶體管陣列面板，其中，所述柵極線包括從所述柵極線延伸且被所述有機半導體基本完全覆蓋的柵極電極。
全文摘要
一種制造薄膜晶體管陣列面板的方法包括在襯底上形成柵極線；在柵極線上形成柵極絕緣層；在柵極絕緣層上形成數(shù)據(jù)線和漏電極；在數(shù)據(jù)線、漏電極和柵極絕緣層的暴露部分上沉積有機半導體層；在有機半導體層上沉積保護層；在保護層上形成光阻劑，該光阻劑具有正性光敏性；用光阻劑作為蝕刻掩膜蝕刻保護層和有機半導體層；在保護層、數(shù)據(jù)線和漏電極上形成鈍化層，該鈍化層具有露出部分漏電極的接觸孔；以及在鈍化層上形成象素電極，該象素電極與漏電極經(jīng)接觸孔電連接。
文檔編號H01L21/77GK1716059SQ200510076638
公開日2006年1月4日 申請日期2005年6月13日 優(yōu)先權日2004年6月14日
發(fā)明者柳旻成, 崔泰榮, 李容旭, 李宇宰, 金保成 申請人:三星電子株式會社