薄膜電晶體基板及其製造方法
2023-10-23 12:44:32 1
專利名稱：薄膜電晶體基板及其製造方法
技術領域：
本發明涉及一種薄膜電晶體(「TFT」)基板，更具體地，涉及一種其中設置有有機半導體層的TFT基板。
背景技術：
TFT基板包括作為開關的TFT以及用於控制並驅動每個像素運行的驅動裝置。TFT包括半導體層，並且該半導體層通常由非晶矽或多晶矽製成。然而，最近有機半導體材料已經替代了半導體層。
由於有機半導體材料可在室溫和大氣壓下形成，所以它們具有了多個優點。例如，可降低製造成本，以及可將有機半導體材料應用於易受熱損壞的塑料基板。然而，有機半導體材料也有缺點，例如，其耐化學性和耐等離子性(plasma resistance)差。
包括如上所述的有機半導體材料的有機TFT包括絕緣基板；柵電極，形成在絕緣基板上；柵極絕緣膜，覆蓋柵電極並由有機材料製成；源電極和漏電極，被柵電極分離，以限定溝道區；有機半導體層，形成在溝道區中；第一鈍化層，形成在有機半導體層上；以及第二鈍化層，形成在第一鈍化層上並且包含鋁。
然而，由於有機TFT僅由單層柵極絕緣膜構成，所以柵極絕緣膜可能不能提供足夠的數據布線和柵極布線之間的絕緣。由於這種絕緣缺陷，增加了TFT的滯後寬度，因此有機TFT具有很差的再現性。此外，第二鈍化層(通常包含鋁)對於在其上形成有第二鈍化層的第一鈍化層具有大的壓力，從而導致被稱為「起皺(lifting)」的現象。起皺現象還可使有機TFT結構的滯後特性劣化。
發明內容
因此，本發明的一個方面提供了一種有機TFT基板，其中，TFT的一個或多個性能特性(例如，TFT滯後特性)得到改進。
本發明的另一方面提供了一種有機TFT基板的製造方法，其中，TFT的一個或多個特性得到了改進。
本發明的其它特徵將在以下的描述中闡述，並且部分將通過描述而變得顯而易見，或可通過實施本發明而理解。
通過提供一種薄膜電晶體基板可實現本發明的上述和/或其它方面，該薄膜電晶體基板包括絕緣基板；柵極布線，形成在絕緣基板上；第一柵極絕緣層，包括無機材料，形成在柵極布線上並具有第一絕緣層接觸孔，以露出至少一部分柵極布線；第二柵極絕緣層，包括有機材料，形成在第一柵極絕緣層上並具有與第一絕緣層接觸孔相對應設置的第二絕緣層接觸孔；源電極和漏電極，形成在第二柵極絕緣層上並彼此分離，以限定溝道區；以及有機半導體層，形成在溝道區中。
根據本發明的一個方面，第一柵極絕緣層包括SiOX和SiNX中的至少一種。
根據本發明的一個方面，第二柵極絕緣層包括Si聚合物、偶氮二異丁腈(AIBN)、四丁基正鈦酸酯(tetra butyl ortho titanate，Ti(OBu)4)、以及丁醇中的至少一種。
根據本發明的一個方面，柵極布線包括柵極線，在絕緣基板上沿一個方向延伸；柵極焊盤，形成在柵極線的一端；柵電極，形成在與有機半導體層相對應的位置；以及連接器，用於覆蓋第一和第二絕緣層接觸孔。
根據本發明的一個方面，薄膜電晶體基板還包括形成在絕緣基板和柵極布線之間的數據布線，其中，數據布線包括與柵極線交叉並限定像素區域的數據線、以及形成在數據線一端的數據焊盤(datapad)。
根據本發明的一個方面，數據布線還包括在與柵電極相對應的位置形成的遮光層，以覆蓋有機半導體層。
根據本發明的一個方面，薄膜電晶體基板還包括第一緩衝層，該第一緩衝層形成在數據布線和柵極布線之間並具有第一緩衝層接觸孔，以露出至少一部分數據線和數據焊盤。
根據本發明的一個方面，第一緩衝層包括SiOX和SiNX中的至少一種。
根據本發明的一個方面，薄膜電晶體基板還包括第二緩衝層，該第二緩衝層包括丙烯酸基樹脂、聚乙烯醇、苯並環丁烯、聚乙烯酚基樹脂(polyvinyl phenolic-based resin)、氟基聚合物、以及聚苯乙烯樹脂中的至少一種。
根據本發明的一個方面，第二緩衝層形成有第二緩衝層接觸孔，以露出數據線。
根據本發明的一個方面，薄膜電晶體基板還包括數據焊盤接點，通過連接件與數據焊盤連接；以及柵極焊盤接點，用於覆蓋被第一和第二絕緣層接觸孔露出的柵極焊盤。
根據本發明的一個方面，源電極、漏電極、數據焊盤接點、以及柵極焊盤接觸件形成在同一層上，並且包含氧化銦錫(ITO)和氧化銦鋅(IZO)中的至少一種。
根據本發明的一個方面，薄膜電晶體基板還包括鈍化層，用於覆蓋有機半導體層。
通過提供一種薄膜電晶體基板可實現本發明的上述和/或其它方面，該薄膜電晶體基板包括絕緣基板；柵極布線，形成在絕緣基板上；柵極絕緣層，形成在柵極布線上並具有絕緣層接觸孔，以露出至少一部分柵極布線；源電極和漏電極，形成在柵極絕緣層上並彼此分離，以限定溝道區；有機半導體層，形成在溝道區中；第一鈍化層，形成在有機半導體層上並由氟基聚合物構成；以及第二鈍化層，形成在第一鈍化層上並由透明電極材料製成。
根據本發明的一個方面，第二鈍化層包括ITO和IZO中的至少一種。
根據本發明的一個方面，柵極布線包括柵極線，在絕緣基板上沿一個方向延伸；柵極焊盤，形成在柵極線的一端；柵電極，形成在與有機半導體層相對應的位置；以及連接器，覆蓋第一和第二絕緣層接觸孔。
根據本發明的一個方面，薄膜電晶體基板還包括形成在絕緣基板和柵極布線之間的數據布線，其中，數據布線包括與柵極線交叉並限定像素區域的數據線、以及形成在數據線一端的數據焊盤。
根據本發明的一個方面，薄膜電晶體基板還包括第一緩衝層，該第一緩衝層包括在數據布線和柵極布線之間形成的無機材料並具有第一緩衝層接觸孔，以露出至少一部分數據線和數據焊盤。
根據本發明的一個方面，薄膜電晶體基板還包括第二緩衝層，該第二緩衝層包括在第一緩衝層和柵極布線之間形成的有機材料，並具有第二緩衝層接觸孔，以露出數據線。
根據本發明的一個方面，薄膜電晶體基板還包括數據焊盤接點，通過連接器與數據焊盤連接；以及柵極焊盤接點，用於覆蓋被第一和第二絕緣層接觸孔露出的柵極焊盤。
通過提供一種薄膜電晶體基板可實現本發明的上述和/或其它方面，該薄膜電晶體基板包括絕緣基板；柵極布線，形成在絕緣基板上；第一柵極絕緣層，包括無機材料，形成在柵極布線上並具有第一絕緣層接觸孔，以露出至少一部分柵極布線；第二柵極絕緣層，包括有機材料，形成在第一柵極絕緣層上並具有與第一絕緣層接觸孔相對應設置的第二絕緣層接觸孔；源電極和漏電極，形成在第二柵極絕緣層上並彼此分離，以限定溝道區；有機半導體層，形成在溝道區中；第一鈍化層，形成在有機半導體層上並包括氟基聚合物；以及第二鈍化層，形成在第一鈍化層上並包括透明導電材料。
通過提供一種薄膜電晶體基板的製造方法可實現本發明的上述和/或其它方面，該方法包括以下步驟設置絕緣基板；在絕緣基板上形成柵極布線；在柵極布線上形成第一柵極絕緣層，該第一絕緣層包括無機材料並具有第一絕緣層接觸孔，以露出至少一部分柵極布線；在第一柵極絕緣層上形成第二柵極絕緣層，該柵極絕緣層包括有機材料並具有與第一絕緣層接觸孔相對應設置的第二絕緣層接觸孔；在第二柵極絕緣層上形成源電極和漏電極，其彼此分離並限定溝道區；以及在溝道區中形成有機半導體層。
根據本發明的一個方面，第一柵極絕緣層包括SiOX和SiNX中的至少一種。
根據本發明的一個方面，第二柵極絕緣層包括Si聚合物、偶氮二異丁腈(AIBN)、四丁基正鈦酸酯(Ti(OBu)4)、以及丁醇中的至少一種。
根據本發明的一個方面，該方法還包括在有機半導體層上形成鈍化層的步驟。
根據本發明的一個方面，柵極布線包括柵極線，在絕緣基板上沿一個方向延伸；柵極焊盤，形成在柵極線的一端；柵電極，形成在與有機半導體層相對應的位置；以及連接器，用於覆蓋第一和第二絕緣層接觸孔。
根據本發明的一個方面，該方法還包括在絕緣基板和柵極布線之間形成數據布線，其中，數據布線包括與柵極線交叉並限定像素區域的數據線、以及形成在數據線一端的數據焊盤。
根據本發明的一個方面，該方法還包括在數據布線和柵極布線之間形成緩衝層的步驟，該緩衝層具有緩衝層接觸孔，以露出至少一部分數據線和數據焊盤。
根據本發明的一個方面，該方法還包括在形成源電極和柵電極時，形成通過連接器與數據焊盤連接的數據焊盤接點、以及用於覆蓋被第一和第二絕緣層接觸孔露出的柵極焊盤的柵極焊盤接點。
根據本發明的一個方面，通過蒸發法形成有機半導體層。
根據本發明的一個方面，通過噴墨法形成有機半導體層。
通過提供一種薄膜電晶體基板的製造方法可實現本發明的上述和/或其它方面，該方法包括以下步驟設置絕緣基板；在絕緣基板上形成柵極布線；在柵極布線上形成柵極絕緣層，該柵極絕緣層具有絕緣層接觸孔，以露出至少一部分柵極布線；在柵極絕緣層上形成彼此分離的源電極和漏電極，該源電極和漏電極限定溝道區；在源電極和漏電極上依次形成有機半導體層、包括氟基聚合物的第一鈍化層、以及包括透明導電材料的第二鈍化層；圖樣化第二鈍化層以與溝道區相對應；以及使用第二鈍化層圖樣化有機半導體層和第一鈍化層。
根據本發明的一個方面，第二鈍化層包括ITO和IZO中的至少一種。
根據本發明的一個方面，通過蒸發法形成有機半導體層。
根據本發明的一個方面，通過光刻工藝將局部位於溝道區上的第二鈍化層圖樣化。
根據本發明的一個方面，通過噴墨法形成有機半導體層。
通常，在另一方面，一種顯示裝置包括基板。該顯示裝置還包括位於基板上的有機薄膜電晶體，其中，有機薄膜電晶體包括漏區、源區、以及溝道區，該溝道區包括與漏區和源區相通的有機半導體材料。有機半導體材料還包括最接近溝道區的柵區、以及用於使柵區與溝道區基本上絕緣的柵極絕緣區，該柵極絕緣區包括最接近柵區的第一基本上無機絕緣體材料以及最接近第一無機絕緣體材料的第二基本上有機絕緣體材料。
顯示裝置還可包括數據布線，用於將數據信號傳輸到有機薄膜電晶體；以及柵極布線，用於將選通信號傳輸到有機薄膜電晶體。顯示裝置還可包括位於數據布線和柵極布線之間並包括第一緩衝材料和第二緩衝材料的緩衝墊。第一緩衝材料可包括SiOX和SiNX中的至少一種。第二緩衝材料可包括丙烯酸基樹脂、聚乙烯醇、苯並環丁烯、聚乙烯酚基樹脂、氟基聚合物、以及聚苯乙烯樹脂中的至少一種。
基板可位於顯示器中並用於產生信號，以驅動使用有機薄膜電晶體的顯示器。顯示裝置還可以包括顯示器，該顯示器可為液晶顯示器。
應該理解，上述概括的描述和以下詳細的描述是示例性的和說明性的，並對所要求保護的本發明提供進一步解釋。
本發明的上述和/或其他方面將會從下文中結合附圖對示例性實施例的詳細描述而更加明顯並易於理解，在附圖中圖1是根據本發明第一實施例的TFT基板的配置圖；圖2是沿圖1的線II-II截取的橫截面圖；圖3A、3B、3C、3D、3E、3F、3G、3H、3I、3J以及3K是順序地示出根據本發明的第一實施例的TFT基板的製造方法；圖4A是示出當使用單柵極絕緣膜時有機TFT的滯後特性的曲線圖；
圖4B是示出當使用根據本發明的第一實施例的雙柵極絕緣膜時有機TFT的滯後特性的曲線圖；圖5是示出當使用根據本發明的第一實施例的由ITO或IZO製成的第二鈍化層時有機TFT的滯後特性的曲線圖；以及圖6是根據本發明的第二實施例的TFT基板的橫截面圖。
具體實施例方式
下面，將詳細地描述本發明的示例性實施例。附圖示出了示例性實施例，其中，相同的參考標號指的是相同的元件。在附圖中，為了清楚起見，放大了層、膜、以及區域的厚度和大小。應該理解，當諸如層、膜、以及區域的元件指的是「位於(形成)」在另一元件上時，其可直接位於另一元件上或者也可存在介於其間的元件。
圖1是根據本發明的第一實施例的TFT基板的配置圖，以及圖2是沿圖1的線II-II截取的橫截面圖。
第一實施例的TFT基板100包括絕緣基板110；數據布線120，形成在絕緣基板110上；第一和第二緩衝膜130、135，依次形成在數據布線120上；柵極布線140，形成在第二緩衝膜135上；第一和第二絕緣膜150和155，依次形成在柵極布線140上；透明電極層160，形成在第二柵極絕緣膜155上；有機半導體層170，形成在第二柵極絕緣膜155上，同時與透明電極層160的至少一部分接觸；以及第一和第二鈍化層180、190，依次形成在有機半導體層170上。
在一些實施例中，絕緣基板110可由玻璃或塑料製成。由塑料製成的絕緣基板110的實施例的優點在於TFT基板100可以是柔性的。然而，塑料也具有缺點，即絕緣基板110易受熱損壞。這裡所述的實施例使用在室溫和大氣壓下形成的有機半導體層，使得絕緣基板110可由塑料材料製成，而不存在熱損壞的風險。可用於絕緣基板110的塑料材料的實例包括聚碳酸酯(polycarbon)、聚醯亞胺(polyimide)、PES、PAR、PEN、PET等。
數據布線120形成在絕緣基板110上。數據布線120包括數據線121，形成在絕緣基板110上並沿一個方向延伸；數據焊盤123，形成在數據線121的一端，以接收來自基板外部的驅動或控制信號；以及遮光膜125，形成在與柵電極143相對應的位置，以遮蔽有機半導體層170。在一些實施例，可省略遮光膜125。
數據焊盤123接收來自外部的驅動和控制信號並將其提供給數據線121。數據布線120可以包括相對便宜且具有良好導電性的Al、Cr、Mo、以及Nd，和/或相對昂貴的Au、Pt、Pd中的至少一種。數據布線120可具有單層或多個層，包括至少一種上述材料。
第一和第二柵極絕緣膜150和155可被在數據布線形成工藝中所使用的化學材料損壞。由此，根據本發明的實施例，形成數據布線120，隨後在數據布線120上形成第一和第二緩衝膜130和135。這可以保護第一和第二柵極絕緣膜150和155避免化學材料，從而防止有機半導體層170的滯後特性過度地劣化。
第一緩衝膜130覆蓋絕緣基板110上的數據布線120。第一緩衝膜130可由諸如SiOX或SiNX等的無機材料製成，該無機材料具有良好的可加工性，以使數據布線120和柵極布線140電絕緣。第一緩衝膜130形成有第一緩衝膜接觸孔131、132，以露出數據線121和數據焊盤123。由於第一緩衝膜130由SiOX或SiNX製成，所以可以重新進行柵極焊盤145和數據焊盤123的外引線焊接(OLB)操作。
由無機材料形成的第二緩衝膜135形成在第一緩衝膜130上。然而，優選地，第二緩衝膜135不接近數據焊盤123和柵極焊盤145所處位置的非顯示區形成。如果在數據焊盤123和柵極焊盤145處留有較厚的有機膜，則可產生與驅動晶片(未示出)的接觸缺陷。第二緩衝膜135形成有第二緩衝膜接觸孔136，以露出數據線121。第二緩衝膜135可包括丙烯酸基樹脂、聚乙烯醇、苯並環丁烯、聚乙烯酚基樹脂、氟基聚合物、以及聚苯乙烯樹脂中的至少一種。
第一和第二緩衝膜130和135減少了有機半導體層170的特性損壞。在沒有第一和第二緩衝膜130和135的情況下，用在數據布線形成工藝中的化學材料或等離子可能保留並通過第一和第二緩衝膜接觸孔131、132以及136和下面將描述的第一和第二絕緣膜接觸孔151、152、153、156、157以及158之間的間隙，或通過膜之間的界面流入有機半導體層170。從而，該化學品或等離子可侵蝕具有較差的耐化學性和耐等離子性的有機半導體層170。第一和第二緩衝膜130和135也可用於防止遮光膜125作為浮動電極(floating electrode)。
柵極布線140形成在第二緩衝膜135上。柵極布線140包括與數據線121交叉行成的柵極線141，該數據線與柵極線141絕緣。鄰近的柵極線141和數據線121限定像素區域。柵極布線140還包括柵極焊盤145，其形成在柵極線141的一端，以接收來自外部的驅動或控制信號；柵電極143，其在與有機半導體層170相對應的位置形成為柵極線141的分支(branch)；以及連接元件(連接器)147、149，其覆蓋被第一緩衝膜接觸孔131、132露出的數據布線120以及露出的數據布線120周圍的緩衝膜130、135。
柵極焊盤145從外部接收用於控制TFT的ON/OFF操作的驅動和控制信號，並通過柵極線141將其傳輸到柵電極143。連接元件147、149用於減少源電極161與數據焊盤接觸件以及數據布線120之間的接觸缺陷。由第二緩衝膜接觸孔136與第二絕緣膜接觸孔156、157之間的大階梯差產生接觸缺陷，該缺陷產生的原因是由於第二緩衝膜135形成為較厚的有機膜並且第二柵極絕緣膜155也很厚。換句話說，連接件147、149介於數據線121和源電極161之間以及數據焊盤123和數據焊盤接觸件(接點)167之間，並且第二絕緣膜接觸孔156、157形成在數據布線120周圍的緩衝膜130、135上，以使階梯差減小。結果，源電極161和數據焊盤接觸件167完全接觸數據布線120。
柵極布線140也可包含Al、Cr、Mo、Nd、Au、Pt、Pd等中的至少一個，並且可具有單層或多層。
第一柵極絕緣膜150形成在柵極布線140上。第一柵極絕緣膜150使數據布線120與柵極布線140絕緣，並且同時防止雜質流入具有較差耐化學性和耐等離子性的有機半導體層170。第一柵極絕緣膜150可以包括具有良好的耐久性的SiOX或SiNX中的一種。
第一柵極絕緣膜150形成有第一絕緣膜接觸孔153，露出柵極焊盤145。第一柵極絕緣膜150還包括第一絕緣膜接觸孔151、152，以露出連接件147、149。
第二柵極絕緣膜155為形成在第一柵極絕緣膜150上的厚有機膜。柵極絕緣膜155可包含Si聚合物、偶氮二異丁腈(AIBN)、四丁基正鈦酸酯(Ti(OBu)4)、以及丁醇中的至少一種。第二柵極絕緣膜155包括第二絕緣膜接觸孔158，以露出柵極焊盤145；以及第二絕緣膜接觸孔156、157，以露出連接件147、149。第二絕緣膜接觸孔156、157、以及158與第一絕緣膜接觸孔151、152、以及153相對應地設置。
透明電極層160形成在第二柵極絕緣膜155上。透明電極層160通過第一和第二絕緣膜接觸孔151、156由連接件147連接到數據線121。透明電極層160包括源電極161，與有機半導體層170部分接觸；漏電極163，通過在其間插入有機半導體層170與源電極161隔開；以及像素電極165，形成在像素區域中，以與漏電極163連接。
透明電極層160還包括數據焊盤接觸件(接點)167，以覆蓋被第一和第二絕緣膜接觸孔152、157露出的連接件149；以及柵極焊盤接觸件(接點)169，以覆蓋被第一和第二絕緣膜接觸孔153、158露出的柵極焊盤145。
透明電極層160包括諸如氧化銦錫(ITO)和/或氧化銦鋅(IZO)等的透明導電材料。源電極161通過第一和第二絕緣膜接觸孔151、156物理並電連接到數據線121，以接收圖像信號。漏電極163通過溝道區(用A表示)與源電極161分離。漏電極163、源電極161、溝道區A、以及柵電極143形成TFT。TFT用作開關和驅動裝置，用於控制並驅動每個像素電極165的操作。
有機半導體層170形成在溝道區A中。有機半導體層170與源電極161和漏電極163部分地接觸，同時覆蓋溝道區A。有機半導體層170可包括具有彼此連接的五個苯環的並五苯、四甲酸二酐(perylenetetracarboxlic dianhidride，PTCDA)、低聚噻吩(oligthiopene)、聚噻吩、聚噻吩乙烯(polythienylenevinylene)等，並也可包括現有有機半導體材料中的一種。
第一鈍化層180形成在有機半導體層170上。第一鈍化層180覆蓋有機半導體層170，並且可為包括氟基聚合物的厚有機膜。在此，聚四氟乙烯(PTFE)、氟化乙丙烯(FEP)、聚四氟乙烯(PFA)、乙烯-四氯乙烯共聚物(ethylene tetra fluoro ethylene，ETFE)、聚偏氟乙烯(PVDF)等可用作氟基聚合物。
第二鈍化層190可進一步地形成在第一鈍化層180上。第二鈍化層190用作掩模，用於使有機半導體層170和第一鈍化層180圖樣化，並且也用以保護有機半導體層170，從而改進有機TFT的特性。第二鈍化層190可由ITO或IZO形成。當第二鈍化層190包括ITO和/或IZO而不是Al時，相對於第一鈍化層180具有相對較小的壓力。結果，更少地發生起皺現象，從而改進了有機TFT的特性。
同時，儘管沒有示出，也可設置鈍化膜以覆蓋從第一和第二絕緣膜接觸孔151、156到有機半導體層170的區域。鈍化膜可以是低溫鈍化膜。
下面，參照圖3A至圖3K，詳細地描述包括有機TFT的TFT基板的製造方法。
如圖3A所示，製備絕緣基板110，該絕緣基板包括諸如玻璃、石英、陶瓷、塑料等的絕緣材料。優選地，塑料基板用於製造柔性TFT基板。
隨後，如圖3B所示，使用濺射法等，在絕緣基板110上沉積數據布線材料。使用光刻處理，形成數據線121、數據焊盤123、以及遮光膜125。在一些實施例中，可省略遮光膜125。
此外，如圖3C所示，在絕緣基板110和數據布線120上塗覆第一緩衝材料，以形成第一緩衝膜130，該第一緩衝材料包括諸如SiNX、SiOX等的無機材料。可通過諸如化學汽相沉積(CVD)處理、等離子增強型化學汽相沉積(PE-CVD)處理等處理形成第一緩衝膜130。使用感光膜作為遮蔽掩模，通過蝕刻處理形成第一緩衝膜接觸孔131、132，以露出數據布線120。
隨後，如圖3D所示，在第一緩衝膜130上塗覆第二緩衝材料，以形成第二緩衝膜135。然而，接近數據焊盤123和柵極焊盤145所處的非顯示區未形成第二緩衝膜135。第二緩衝膜135可以包括丙烯酸基樹脂、聚乙烯醇、苯並環丁烯、聚乙烯酚基樹脂、氟基聚合物、以及聚苯乙烯樹脂中的至少一種，並通過旋塗法或窄縫塗(slitcoating)法等形成。通過蝕刻處理，使用感光膜等作為遮蔽掩模來形成第二緩衝膜接觸孔136，用於露出數據線121。
接下來，如圖3E所示，在通過濺射法等在第二緩衝膜135上沉積包括Al、Cr、Mo、Au、Pt、Pd、Nd等中的至少一種的柵極布線材料之後，使用光刻處理，形成柵極線141、柵電極143、柵極焊盤145、以及連接件147、149。
如圖3F所示，在柵極布線140和第二緩衝膜135上形成包括SiNX、SiOX中至少一種的第一柵極絕緣膜150。可通過CVD或PE-CVD法形成第一柵極絕緣膜150。通過蝕刻處理，使用感光膜等作為遮蔽掩模形成第一絕緣膜接觸孔151、152、153。
此外，如圖3G所示，在第一柵極絕緣膜150上形成第二柵極絕緣膜155，作為厚有機膜。第二柵極絕緣膜155可以包括Si聚合物、偶氮二異丁腈(AIBN)、四丁基正鈦酸酯(Ti(OBu)4)、以及丁醇中的至少一種，並通過旋塗法或窄縫塗法等形成。此外，使用蝕刻處理，在第二柵極絕緣膜155中形成用於露出柵極焊盤145的第二絕緣接觸孔158以及用於露出連接件147、149的第二絕緣接觸孔156、157。第二絕緣接觸孔158和第二絕緣接觸孔156、157的位置對應於第一絕緣膜接觸孔151、152、153的位置。
如圖3H所示，使用濺射法，在第一柵極絕緣膜150上塗覆諸如ITO或IZO的透明導電金屬氧化材料(透明導電材料)，隨後使用光刻處理和/或蝕刻處理形成透明電極層160。
透明電極層160通過第一和第二絕緣膜接觸孔151、156連接至數據線121。透明電極層160包括源電極161，其至少與有機半導體層170部分地接觸；漏電極163，通過其間的有機半導體層170與源電極161隔開並限定溝道區A；以及像素電極165，位於像素區域中，以連接至漏電極163。透明電極層160還包括數據焊盤接觸件167，通過第一和第二絕緣膜接觸孔152、157連接至數據焊盤123；以及柵極焊盤接觸件169，通過絕緣膜接觸孔153、158連接至柵極焊盤145。
隨後，如圖3I所示，在透明電極層160上塗覆有機半導體溶液，以形成有機半導體層170。可通過蒸發或塗覆法形成有機半導體層170。可在顯示區中，而不在接近數據焊盤123和柵極焊盤145的非顯示區中形成有機半導體層170。
如圖3J所示，通過旋塗法或窄縫塗法，在有機半導體層170上形成包括氟基聚合物的第一鈍化層180。可在顯示區中，而不在接近數據焊盤123和柵極焊盤145的非顯示區中形成第一鈍化層180。
此外，通過濺射法，在第一鈍化層180上形成包括ITO和IZO中的至少一種的第二鈍化層190。
如圖3K所示，使用光刻處理來將第二鈍化層190圖樣化，使得在對應於溝道區A的位置保留第二鈍化層190。
隨後，通過蝕刻處理，使用圖樣化的第二鈍化層190作為遮蔽掩模來同時使有機半導體層170和第一鈍化層180圖樣化，從而形成圖2所示的有機TFT。
同時，儘管沒有示出，可進一步設置鈍化膜以覆蓋從第一和第二絕緣膜接觸孔151、156到有機半導體層170的區域。鈍化膜可為低溫鈍化膜。
參照圖4A至圖5，將描述如上所述的根據本發明的第一實施例的有機TFT的操作和效果。
圖4A是示出了有機TFT的漏極電流與柵極電壓的滯後特性的曲線圖，在有機TFT中使用了單柵極絕緣膜。相反，圖4B是當使用根據本發明的上述第一實施例的雙柵極絕緣膜時有機TFT的滯後特性的曲線圖。用於圖4A中的柵極絕緣膜由與第一實施例的第二柵極絕緣膜135相同的材料形成。其示出了減小柵極電壓(R)時漏極電流的相關值與增加柵極電壓(F)時漏極電流的值之間的最大差。這意味著在TFT的製造過程或材料中存在缺陷，因此有機TFT的再現性不好。即，由於柵極絕緣膜135的絕緣特性很差而產生缺陷。
然而，如圖4B所示，當使用其中包括有機膜和無機膜的雙柵極絕緣膜130、135的實施例時，增加柵極電壓(F)時所得到的漏極電流的值與減小柵極電壓(R)時所得到的值之間的差相對較小。這意味著在TFT的製造過程或材料中的缺陷降低，由此提高了有機TFT的再現性。即，通過使用雙柵極絕緣膜130、135提高了絕緣特性，並因此提高了有機TFT的滯後特性。
圖5是示出了作為由ITO或IZO形成的第二鈍化層190的實施例的柵極電壓值的函數的漏極電流值與由Al形成的第二鈍化層190的情況相比較的曲線圖。在圖5中，由圓點表示的線示出了作為有機TFT的柵極電壓值函數的漏極電流值，該有機TFT具有包含ITO和IZO中至少一種的第二鈍化層190，而由三角形點表示的線示出了作為有機TFT的柵極電壓值的函數的漏極電流值，該有機TFT具有包含Al的第二鈍化層190。
通常，TFT的滯後特性可如下表示IonIoff=(Co2qNAt2)VD2]]>其中，Ion是最大電流值，Ioff是關閉狀態的漏電流，μ是電荷遷移率，σ是薄膜的導電率，q是電荷數量，NA是電荷密度，t是半導體膜的厚度，Co是氧化物膜的靜電電容，以及VD是漏極電壓。
如圖5所示，其示出了具有包含ITO和IZO中至少一種的第二鈍化層190的有機TFT的電流比(Ion/Ioff)大於具有包含Al的傳統第二鈍化層190的有機TFT的電流比。大電流比(Ion/Ioff)意味著小電流洩漏，並且其還意味著改進了TFT的滯後特性。
下面，將參照圖6描述本發明的第二實施例。在第二實施例中，相同的參考標號表示與第一實施例中相同/相似的元件，並且省略對其的描述。
圖6是示意性地示出根據本發明的第二實施例的TFT製造過程的步驟的橫截面圖。在第一實施例中，通過蒸發法和光刻處理製造有機半導體層170。然而，在第二實施例中，通過噴墨法製造。
如圖6所示，形成隔離壁200。隔離壁200用以包圍由源電極161和漏電極163限定的溝道區A，該區域至少包括每個源電極161和漏電極163的露出部分。隔離壁200包括感光有機材料，並且通過曝光和顯影處理形成。隔離壁200也可通過其它處理形成。
通過噴頭300將有機半導體材料175提供(噴射)到被全部隔離壁200包圍的溝道區A。根據所用的溶劑，有機半導體材料可為含水的或油質的。隨後，使用溶劑去除工藝來處理有機半導體材料，以形成有機半導體層170。
隨後，將第一鈍化層溶液噴射在有機半導體層170上。根據所用的溶劑，有機半導體材料可為含水的或油質的。使用溶劑去除工藝來處理第一鈍化層溶液，以形成第一鈍化層180。第一鈍化層180具有基本上平坦的表面。
如圖2所示，有機TFT是通過上述工藝製造的。包括有機TFT的TFT基板可集成到顯示裝置中。例如，TFT基板包括在諸如液晶顯示裝置、有機場致發光顯示裝置、或無機場致發光顯示裝置的顯示裝置中，這些顯示裝置均可根據已知方法製造。
在用於製造根據本發明的實施例的TFT基板100的上述方法中，由於使用噴墨法形成有機半導體層170和第一鈍化層180，所以相比於傳統方法，製造工藝相對簡單。此外，由於上述方法在形成有機半導體層170之後省略了使用等離子或有害化學材料的傳統工藝，所以相比於一些傳統的製造工藝，上述方法可降低有機半導體層170的滯後特性的劣化。
如上所述，本發明提供了一種TFT基板，其中，有機TFT的滯後特性得到了改進。
此外，本發明提供了一種TFT基板的製造方法，其中，有機TFT的滯後特性得到了改進。
儘管已經示出並描述了本發明的一些示例性實施例，但是應該理解，在不背離本發明的原則和主旨的情況下，本領域技術人員可以對這些實施例進行修改，其範圍由所附權利要求及其等同替換限定。
權利要求
1.一種薄膜電晶體基板，包括絕緣基板；柵極布線，形成在所述絕緣基板上；第一柵極絕緣層，其包括無機材料，形成在所述柵極布線上並包括第一絕緣層接觸孔，所述第一絕緣層接觸孔被設置為露出所述柵極布線的至少一部分；第二柵極絕緣層，包括有機材料，所述第二柵極絕緣層形成在所述第一柵極絕緣層上並包括與所述第一絕緣層接觸孔相對應設置的第二絕緣層接觸孔；源電極和漏電極，形成在所述第二柵極絕緣層上並通過溝道區彼此分離；以及有機半導體層，形成在所述溝道區中。
2.根據權利要求1所述的薄膜電晶體基板，其中，所述第一柵極絕緣層包括SiOX和SiNX中的至少一種。
3.根據權利要求1所述的薄膜電晶體基板，其中，所述第二柵極絕緣層包括Si聚合物、偶氮二異丁腈(AIBN)、四丁基正鈦酸酯(Ti(OBu)4)、以及丁醇中的至少一種。
4.根據權利要求1所述的薄膜電晶體基板，其中，所述柵極布線包括柵極線，在所述絕緣基板上沿一個方向延伸；柵極焊盤，形成在所述柵極線的一端；柵電極，形成在與所述有機半導體層相對應的位置處；以及連接器，用於覆蓋所述第一和第二絕緣層接觸孔。
5.根據權利要求4所述的薄膜電晶體基板，還包括形成在所述絕緣基板和所述柵極布線之間的數據布線，其中，所述數據布線包括與所述柵極線交叉的數據線、以及形成在所述數據線一端的數據焊盤，並且其中像素區域被限定在所述數據布線和相鄰數據布線之間以及所述柵極線和相鄰柵極線之間。
6.根據權利要求5所述的薄膜電晶體基板，其中，所述數據布線還包括在與所述柵電極相對應的位置形成的遮光層，並且其中所述遮光層用於覆蓋所述有機半導體層。
7.根據權利要求5所述的薄膜電晶體基板，還包括第一緩衝層，形成在所述數據布線和所述柵極布線之間並包括第一緩衝層接觸孔，所述第一緩衝層接觸孔被設置為露出所述數據線和所述數據焊盤的至少一部分。
8.根據權利要求7所述的薄膜電晶體基板，其中，所述第一緩衝層包括SiOX和SiNX中的至少一種。
9.根據權利要求7所述的薄膜電晶體基板，還包括第二緩衝層，所述第二緩衝層包括丙烯酸基樹脂、聚乙烯醇、苯並環丁烯、聚乙烯酚基樹脂、氟基聚合物、以及聚苯乙烯樹脂中的至少一種。
10.根據權利要求9所述的薄膜電晶體基板，其中，所述第二緩衝層包括第二緩衝層接觸孔，所述第二緩衝層接觸孔被設置為露出所述數據線。
11.根據權利要求5所述的薄膜電晶體基板，還包括數據焊盤接點，連接至所述數據焊盤；以及柵極焊盤接點，用於覆蓋被所述第一和第二絕緣層接觸孔露出的所述柵極焊盤。
12.根據權利要求11所述的薄膜電晶體基板，其中，所述源電極、所述漏電極、所述數據焊盤接點、以及所述柵極焊盤接點形成在同一層上，並且包含氧化銦錫(ITO)和氧化銦鋅(IZO)中的至少一種。
13.根據權利要求1所述的薄膜電晶體基板，還包括鈍化層，用於覆蓋所述有機半導體層。
14.一種薄膜電晶體基板，包括絕緣基板；柵極布線，形成在所述絕緣基板上；柵極絕緣層，形成在所述柵極布線上並具有絕緣層接觸孔，所述絕緣層接觸孔被設置為露出所述柵極布線的至少一部分；源電極和漏電極，形成在所述柵極絕緣層上並彼此分離，以限定溝道區；有機半導體層，形成在所述溝道區中；第一鈍化層，形成在所述有機半導體層上並包括氟基聚合物；以及第二鈍化層，形成在所述第一鈍化層上並包括透明導電材料。
15.根據權利要求14所述的薄膜電晶體基板，其中，所述第二鈍化層包括ITO和IZO中的至少一種。
16.根據權利要求14所述的薄膜電晶體基板，其中，所述柵極布線包括柵極線，在所述絕緣基板上沿一個方向延伸；柵極焊盤，形成在所述柵極線的一端；柵電極，形成在與所述有機半導體層相對應的位置；以及連接器，用於覆蓋所述絕緣層接觸孔。
17.根據權利要求16所述的薄膜電晶體基板，還包括形成在所述絕緣基板和所述柵極布線之間的數據布線，其中，所述數據布線包括與所述柵極線交叉並限定像素區域的數據線、以及形成在所述數據線一端的數據焊盤。
18.根據權利要求17所述的薄膜電晶體基板，還包括第一緩衝層，所述第一緩衝層包括在所述數據布線和所述柵極布線之間形成的無機材料並具有第一緩衝層接觸孔，以露出所述數據線和所述數據焊盤的至少一部分。
19.根據權利要求18所述的薄膜電晶體基板，還包括第二緩衝層，所述第二緩衝層包括在所述第一緩衝層和所述柵極布線之間形成的有機材料，並具有第二緩衝層接觸孔，以露出所述數據線。
20.根據權利要求16所述的薄膜電晶體基板，還包括數據焊盤接點，通過所述連接器與所述數據焊盤連接；以及柵極焊盤接點，用於覆蓋被所述絕緣層接觸孔露出的所述柵極焊盤。
21.一種薄膜電晶體基板，包括絕緣基板；柵極布線，形成在所述絕緣基板上；第一柵極絕緣層，包括無機材料，形成在所述柵極布線上並具有第一絕緣層接觸孔，以露出所述柵極布線的至少一部分；第二柵極絕緣層，包括有機材料，形成在所述第一柵極絕緣層上並具有與所述第一絕緣層接觸孔相對應設置的第二絕緣層接觸孔；源電極和漏電極，形成在所述第二柵極絕緣層上並彼此分離，以限定溝道區；以及有機半導體層，形成在所述溝道區上；第一鈍化層，形成在所述有機半導體層上並包括氟基聚合物；以及第二鈍化層，形成在所述第一鈍化層上並包括透明導電材料。
22.一種薄膜電晶體基板的製造方法，所述方法包括以下步驟設置絕緣基板；在所述絕緣基板上形成柵極布線；在所述柵極布線上形成第一柵極絕緣層，所述第一柵極絕緣層包括無機材料並具有第一絕緣層接觸孔，用於露出所述柵極布線的至少一部分；在所述第一柵極絕緣層上形成第二柵極絕緣層，所述第二柵極絕緣層包括有機材料並具有與所述第一絕緣層接觸孔相對應設置的第二絕緣層接觸孔；在所述第二柵極絕緣層上形成源電極和漏電極，其彼此分離並限定溝道區；以及在所述溝道區中形成有機半導體層。
23.根據權利要求22所述的方法，其中，所述第一柵極絕緣層包括SiOX和SiNX中的至少一種。
24.根據權利要求22所述的方法，其中，所述第二柵極絕緣層包括Si聚合物、偶氮二異丁腈(AIBN)、四丁基正鈦酸酯(Ti(OBu)4)、以及丁醇中的至少一種。
25.根據權利要求22所述的方法，還包括在所述有機半導體層上形成鈍化層。
26.根據權利要求22所述的方法，其中，所述柵極布線包括柵極線，在所述絕緣基板上沿一個方向延伸；柵極焊盤，形成在所述柵極線的一端；柵電極，形成在與所述有機半導體層相對應的位置；以及連接件，用於覆蓋所述第一和第二絕緣層接觸孔。
27.根據權利要求26所述的方法，還包括在所述絕緣基板和所述柵極布線之間形成數據布線，其中，所述數據布線包括與所述柵極線交叉並限定像素區域的數據線、以及形成在所述數據線一端的數據焊盤。
28.根據權利要求27所述的方法，還包括在所述數據布線和所述柵極布線之間形成緩衝層，所述緩衝層具有緩衝層接觸孔，以露出所述數據線和所述數據焊盤中的至少一部分。
29.根據權利要求26所述的方法，還包括當形成所述源電極和所述柵電極時，形成通過所述連接件與所述數據焊盤連接的數據焊盤接觸件、以及用於覆蓋被所述第一和第二絕緣層接觸孔露出的所述柵極焊盤的柵極焊盤接觸件。
30.根據權利要求22所述的方法，其中，通過蒸發法形成所述有機半導體層。
31.根據權利要求22所述的方法，其中，通過噴墨法形成所述有機半導體層。
32.一種製造薄膜電晶體基板的方法，所述方法包括以下步驟設置絕緣基板；在所述絕緣基板上形成柵極布線；在所述柵極布線上形成柵極絕緣層，所述柵極絕緣層具有絕緣層接觸孔，用於露出所述柵極布線的至少一部分；在所述柵極絕緣層上形成彼此分離的源電極和漏電極，所述源電極和所述漏電極限定溝道區；在所述源電極和所述漏電極上依次形成有機半導體層、包括氟基聚合物的第一鈍化層、以及由透明導電材料製成的第二鈍化層；將所述第二鈍化層圖樣化以包括與所述溝道區相對應設置的至少一部分；以及使用所述第二鈍化層，將所述有機半導體層和所述第一鈍化層圖樣化。
33.根據權利要求32所述的方法，其中，所述第二鈍化層包括ITO和IZO中的至少一種。
34.根據權利要求32所述的方法，其中，通過蒸發法形成所述有機半導體層。
35.根據權利要求32所述的方法，其中，通過光刻處理將所述第二鈍化層圖樣化以局部位於所述溝道區上。
36.根據權利要求32所述的方法，其中，通過噴墨法形成所述有機半導體層。
37.一種顯示裝置，包括基板；有機薄膜電晶體，位於所述基板上，所述有機薄膜電晶體包括漏區；源區；以及溝道區，與所述漏區和所述源區相通，所述溝道區包括有機半導體材料；柵區，接近所述溝道區設置；以及柵極絕緣區，用於使所述柵區與所述溝道區基本上絕緣，所述柵極絕緣區包括接近所述柵區的第一基本無機絕緣材料以及接近所述第一無機絕緣材料的第二基本有機絕緣材料。
38.根據權利要求37所述的顯示裝置，還包括數據布線，用於將數據信號傳輸到所述有機薄膜電晶體；以及柵極布線，用於將選通信號傳輸到所述有機薄膜電晶體，並且還包括在所述數據布線和所述柵極布線之間並包括第一緩衝材料和第二不同緩衝材料的緩衝墊。
39.根據權利要求38所述的顯示裝置，其中，所述第一緩衝材料包括SiOX和SiNX中的至少一種。
40.根據權利要求38所述的顯示裝置，其中，所述第二緩衝材料包括丙烯酸基樹脂、聚乙烯醇、苯並環丁烯、聚乙烯酚基樹脂、氟基聚合物、以及聚苯乙烯樹脂中的至少一種。
41.根據權利要求37所述的顯示裝置，其中，所述基板被設置在所述顯示器中並用於產生信號，以驅動使用所述有機薄膜電晶體的顯示器，並且還包括所述顯示器。
42.根據權利要求37所述的顯示裝置，其中，所述顯示器為液晶顯示器。
全文摘要
本發明的實施例提供了一種薄膜電晶體基板，包括絕緣基板；柵極布線，形成在絕緣基板上；第一柵極絕緣層，由無機材料製成，形成在柵極布線上並具有第一絕緣層接觸孔，以露出至少部分柵極布線；第二柵極絕緣層，由有機材料製成，形成在第一柵極絕緣層上並具有與第一絕緣層接觸孔相對應的第二絕緣層接觸孔；源電極和漏電極，形成在第二柵極絕緣層上並彼此分離，以限定溝道區；以及有機半導體層，形成在溝道區上。因此，本發明提供了一種TFT特性被改進的有機TFT基板。
文檔編號H01L51/40GK1905231SQ20061008669
公開日2007年1月31日 申請日期2006年6月28日 優先權日2005年7月25日
發明者宋根圭, 金永敏, 崔泰榮 申請人:三星電子株式會社