CN100414414C - 有机薄膜晶体管阵列面板及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
提供了一种制造薄膜晶体管阵列面板的方法，该方法包括：在衬底上形成栅极线；在栅极线上形成栅极绝缘层；在栅极绝缘层上形成数据线和漏电极；在数据线、漏电极与在数据线和漏电极之间的栅极绝缘层的暴露部分上形成有机半导体层；形成完全覆盖有机半导体层的保护构件；在保护构件、数据线和漏电极上形成钝化层；在钝化层内形成接触孔以露出部分漏电极；以及在钝化层上形成象素电极，该象素电极经接触孔与漏电极连接。
Description
技术领域
本发明涉及一种薄膜晶体管阵列面板及其制造方法，特别地，涉及一种有机薄膜晶体管阵列面板及其制造方法。
背景技术
作为下一代显示器件的驱动器件，人们对包括有机半导体的电场效应晶体管已经进行了大量的研究。有机半导体可分成低分子化合物，如低聚噻吩(oligothiophene)、并五苯、酞菁和C60；和高分子化合物如聚噻吩和聚亚噻吩基亚乙烯基(polythienylenevinylene)。低分子半导体在大约0.05-1.5msV的范围内具有高迁移率和较高的电流通断比。
但是，包括低分子半导体化合物的有机薄膜晶体管(TFT)的传统的制造工艺复杂，这是因为为了避免因有机溶剂引起的溶剂导致平面内膨胀(solvent-induced in-plane expansion)，传统的制造工艺要求使用荫罩和真空沉积来形成低分子半导体图案。
此外，传统的有机半导体器件有缺点，使得在制造工艺期间或之后其结构和/或性质易受到损害和/或改变。结果，传统的有机TFT不可避免地在其特征上易于劣化。
为保护有机半导体，有机半导体层可用光阻剂进行构图。但是，对有机半导体的这种保护仍然不够。因此，所需要的是改善的有机薄膜晶体管阵列面板及其简化的制造工艺。
发明内容
一种有机薄膜晶体管阵列面板及其制造方法克服或减轻了上述缺点和不足。该方法包括在衬底上形成栅极线，在栅极线上形成栅极绝缘层以及在栅极绝缘层上形成数据线和漏电极。该方法还包括在数据线、漏电极与在数据线和漏电极之间的栅极绝缘层的暴露部分上形成有机半导体层。该方法还包括形成完全覆盖有机半导体层的保护构件，并且在保护构件、数据线和漏电极上形成钝化层。该方法还包括在钝化层内形成接触孔以露出部分漏电极，并且在钝化层上形成象素电极。象素电极经接触孔与漏电极接连。
本发明提供了一种薄膜晶体管阵列面板，其包括形成在衬底上的栅极线，形成在栅极线上的栅极绝缘层以及形成在栅极绝缘层上的数据线和漏电极。该薄膜晶体管阵列面板还包括形成在数据线、漏电极与在数据线和漏电极之间的栅极绝缘层的暴露部分上的有机半导体层。该薄膜晶体管阵列面板还包括形成在有机半导体层上且完全覆盖有机半导体层的保护构件。该薄膜晶体管阵列面板还包括形成在保护构件、数据线和漏电极上的钝化层。在钝化层内形成接触孔以露出部分漏电极。该薄膜晶体管阵列面板还包括形成在钝化层上的象素电极。象素电极经接触孔与漏电极连接。
对本领域的技术人员，结合以下附图和详细的描述，其它实施例将会或变得显而易见。旨在使所有附加的实施例包括在该描述之内、本发明的范围之内，并且受到权利要求的保护。
附图说明
通过参考附图对实施例进行详细的描述，本发明将会变得更加显而易见，其中：
图1是根据本发明实施例的LCD的示例性TFT阵列面板的布局视图；
图2是沿图1中II-II′线截取的TFT阵列面板的剖视图；
图3、5、7、9和11是根据本发明实施例在图1和图2所示的TFT阵列面板的制造方法的中间步骤中TFT阵列面板的布局视图；
图4是沿图3中IV-IV′线截取的TFT阵列面板的剖视图；
图6是沿图5中VI-VI′线截取的TFT阵列面板的剖视图；
图8是沿图7中VIII-VIII′线截取的TFT阵列面板的剖视图；
图10是沿图9中X-X′线截取的TFT阵列面板的剖视图；以及
图12是沿图11中XII-XII′线截取的TFT阵列面板的剖视图。
具体实施方式
下面将参照附图来更充分地描述本发明，附图中显示了本发明的优选实施例。但是，本发明可以以多种不同的形式被实现，不应理解为局限于这里所提到的实施例。相同的标号始终表示相同的元件。根据示例性实施例，本发明提出了一种有机薄膜晶体管阵列面板及其制造方法。
在附图中，为清楚起见，层的厚度和元件中的区域被夸大了。此外，应当明白，当元件(例如层、区域或衬底)被描述为在另一元件“上”时，应理解为直接在另一元件上或在元件之间存在着插入元件。相反，当元件被表示为“直接”在另一元件“上”时，应理解为在元件之间不存在插入元件。
现在看图1和2，将要描述根据本发明示例性实施例的涉及LCD的TFT阵列面板。应当明白，本发明的TFT阵列面板可用于OLED等其它类型的显示器件。特别地，图1是示例性TFT阵列面板的布局视图，图2是沿图1中II-II′线截取的TFT阵列面板的剖视图。
多个栅极线121形成在绝缘衬底110如透明玻璃、硅或塑料上。
栅极线121基本上在TFT阵列面板的横向方向上延伸，用来传送栅极信号。栅极线121的每个包括多个向上突出的栅极电极124和端部129，端部129具有很大的面积，用来与另一层或驱动电路接触。栅极线121可延伸以与可集成在衬底110上的驱动电路(未标出)相连接。
例如，栅极线121由如Al和Al合金等含Al金属、如Ag和Ag合金等含Ag金属、如Cu和Cu合金等含Cu金属、如Au和Au合金等含Au金属、如Mo和Mo合金等含Mo金属、Cr、Ti或Ta等制成。栅极线121具有包括不同物理特性的两层膜的多层结构。例如，这两层膜的一层由包括含Al金属、含Ag金属和含Cu金属的低电阻率金属制成，用来减少在栅极线121中的信号延迟或压降。例如，另一层膜由如含Mo金属、Cr、Ta或Ti等材料制成，这些材料与氧化铟锡(ITO)或氧化铟锌(IZO)等其它材料具有良好的物理、化学和电接触特性。这两层膜的组合的示例是下面为Cr膜、上面为Al(合金)膜和下面为Al(合金)膜、上面为Mo(合金)膜。但是，这些膜可由各种金属或导体制成。
栅极线121的侧面相对于衬底110的表面倾斜，并且其倾斜角度的范围大约为30-80度。
栅极绝缘层140形成在栅极线121上。例如，栅极绝缘层140由二氧化硅(SiO2)制成并且用十八烷基三氯硅烷(OTS：octadecyl-trichloro-silane)进行表面处理。但是，栅极绝缘层140可由氮化硅(SiNx)或马来酰亚胺-苯乙烯(maleimide-styrene)、聚乙烯基苯酚(PVP)和改性的氰乙基支链淀粉(m-CEP：modified cyanoethylpullulan)等有机材料制成。
多个数据线171和多个漏电极175形成在栅极绝缘层140上。
数据线171基本上在TFT阵列面板的纵向方向上延伸，用来传送数据电压且横穿栅极线121。数据线171的每个包括端部179和多个朝栅极电极124突出的源电极173，端部179具有很大的面积，用来与另一层或外部器件接触。源电极173的每个关于栅极电极124对应于漏电极175的一个对向设置。每个源电极173和对应的漏电极175相互隔开。
象栅极线121一样，数据线171和漏电极175具有倾斜的边缘形貌，并且其倾斜角度的范围大约为30-80度。
多个有机半导体岛(organic semiconductor islands)154各自形成在源电极173、漏电极175和栅极绝缘层140上。在该实施例中，每个有机半导体岛设置在对应的一个栅极电极124的上面，使有机半导体岛154完全覆盖栅极电极124。在该实施例中，栅极电极124和有机半导体岛154的边缘重叠。
有机半导体岛154可包括溶于水溶液或有机溶剂的高分子化合物或低分子化合物。通常，高分子有机半导体材料易溶于溶剂因此适于印刷。一些类型的低分子有机半导体易溶于有机溶剂，使得这些类型的低分子有机半导体适于有机半导体岛154。
根据一个实施例，有机半导体岛154可由并四苯或并五苯制成，或由带有取代基的并四苯或并五苯制成，或由带有取代基的并四苯或并五苯的衍生物制成。或者，有机半导体岛154由包括在噻吩环的2、5位连接的四到八个噻吩的低聚噻吩制成。
在另一实施例中，有机半导体岛154可由苝四羧酸二酐(PTCDA：perylenetetracarboxylic dianhydride)、萘四羧酸二酐(NTCDA：naphthalenetetracarboxylic dianhydride)或其亚胺衍生物制成。
在又一实施例中，有机半导体岛154可由金属化的酞菁或其卤代衍生物制成。金属化的酞菁可包括Cu、Co、Zn等。
在又一实施例中，有机半导体岛154可由亚噻吩基或亚乙烯基的共低聚物或共聚物制成。此外，有机半导体岛154可由立体规则性的(regioregular)聚噻吩制成。
在又一实施例中，有机半导体岛154可由二萘嵌苯、六苯并苯或其带有取代基的衍生物制成。
在又一实施例中，有机半导体岛154可由上述衍生物的芳香族和芳香杂环的衍生物制成，其中至少一个羟链带有一到三个碳原子。
栅极电极124、源电极173和漏电极175和半导体岛154一起形成TFT，TFT具有在半导体岛154内形成的通道。特别地，该通道位于源电极173和漏电极175之间。
多个保护构件164各自形成在半导体岛154上。例如，保护构件164由在低温下经干燥处理和沉积的绝缘材料制成。这种材料的示例是能在室温或低于室温下形成的聚对二甲苯。保护构件164保护有机半导体岛154在制造工艺中免受损害。保护构件164完全覆盖有机半导体岛154。
钝化层180形成在数据线171、漏电极175和保护构件164上。例如，钝化层180由如氮化硅或二氧化硅等无机绝缘体、有机绝缘体或低介电绝缘材料制成。例如，低介电绝缘材料的介电常数小于4.0，并且其示例包括通过等离子体增强化学气相沉积(PECVD)形成的a-Si:C:O和a-Si:O:F。有机绝缘体具有光敏性，钝化层180具有平坦的表面。钝化层180具有包括下面为无机膜和上面为有机膜的双层结构，从而钝化层也可利用有机膜以及保护有机半导体岛154的暴露部分。
钝化层180具有分别露出数据线171的端部179和漏电极175的多个接触孔182和185。钝化层180和栅极绝缘层140具有露出栅极线121的端部129的多个接触孔181。
多个象素电极190形成在钝化层180上，多个接触辅助构件(contactassistants)81和82形成在接触孔181和182内。例如，象素电极190与接触辅助构件81和82由如ITO或IZO等透明导体或如Ag或Al等反射导体制成。
象素电极190经接触孔185与漏电极175物理且电连接，使象素电极190能从漏电极175接收数据电压。当象素电极190被供应数据电压时，它们和与象素电极190对向设置并且被供应公共电压的公共电极(未标出)合作产生电场，该电场确定设置在这两种电极之间的液晶层(未标出)内液晶分子的取向，或在发光层(未标出)生成电流来发射光。
多个象素电极190与栅极线121和数据线171重叠来增加开口率。
接触辅助构件81和82分别经接触孔181和182与栅极线121的暴露的端部129和数据线171的暴露的端部179连接。接触辅助构件81和82保护暴露的端部129和179，且补充暴露的端部129和179与外部器件的胶粘性。
现在看图3到12，将详细描述在根据本发明示例性实施例的图1和2中所示的TFT阵列面板的制造方法。在图3-12中，与图1和2中相同的零部件用相同的标号代表，并且省略对相同零部件进行描述以避免重复。
图3、5、7、9和11是根据本发明示例性实施例的在图1和2中所示的TFT阵列面板在其制造方法的中间步骤的布局视图。图4是沿图3中IV-IV′线截取的TFT阵列面板的剖视图。图6是沿图5中VI-VI′线截取的TFT阵列面板的剖视图。图8是沿图7中VIII-VIII′线截取的TFT阵列面板的剖视图。图10是沿图9中X-X′线截取的TFT阵列面板的剖视图，图12是沿图11中XII-XII′线截取的TFT阵列面板的剖视图。
参见图3和4，包括栅极电极124和端部129的栅极线121形成在绝缘衬底上。绝缘衬底110可由透明玻璃、硅或塑料制成。
参见图5和6，栅极绝缘层140通过使用例如化学气相沉积(CVD)方法沉积在衬底110上。栅极绝缘层140的厚度可约为500-3,000
，栅极绝缘层140可在十八烷基三氯硅烷(OTS)中浸泡，这样就用OTS进行了表面处理。之后，例如由Au等低电阻率金属制成的导电层通过例如真空热沉积等方法沉积在栅极绝缘层140上。通过使用例如平版印刷和蚀刻处理对导电层进行构图，以形成包括源电极173和端部179的数据线171，及漏电极175。
参见图7和8，有机半导体层通过使用例如分子束沉积、气相沉积、真空升华、CVD、PECVD、活性沉积、溅射、旋涂等方法沉积在源电极173、漏电极175及在源电极173和漏电极175之间的栅极绝缘层140的暴露部分上，并且通过使用例如平版印刷和蚀刻处理进行构图以形成有机半导体岛154。
参见图9和10，在室温或低于室温的温度下，绝缘层被干法沉积在有机半导体岛154上。绝缘层可由聚对二甲苯制成。对绝缘层的低温干法沉积防止半导体岛154受到损害。绝缘层经平版印刷和干法蚀刻以形成保护构件164。保护构件164完全覆盖有机半导体岛154。
参见图11和12，钝化层180和栅极绝缘层140一起被沉积且进行构图，用来形成分别露出栅极线121和数据线171的端部129和179及部分漏电极175的接触孔181、182和185。因为有机半导体岛154被保护构件164完全覆盖，所以有机半导体岛154并不受钝化层180的形成的影响。
象素电极190与接触辅助构件81和82形成在钝化层180上，如图1和2所示。因为没有露出有机半导体岛154，所以有机半导体岛154并不受象素电极190与接触辅助构件81和82的形成的影响。
因为有机半导体岛154被保护构件164完全覆盖，所以防止了对有机半导体岛154的损害，提高了有机TFT的可靠性并且简化了制造工艺。
本发明可用于包括LCD和OLED的任何显示器件。
尽管上文已经详细描述了本发明的优选实施例，但应该清楚地理解，对这里所提到的本发明基本构思的许多变形和/或修改，对本领域的技术人员可能是显而易见的，这些变形和/或修改仍然会落在由权利要求限定的本发明的精神和范围之内。
Claims (13)
1. 一种制造薄膜晶体管阵列面板的方法，所述方法包括：
在衬底上形成栅极线；
在所述栅极线上形成栅极绝缘层；
在所述栅极绝缘层上形成数据线和漏电极；
在所述数据线、所述漏电极与在所述数据线和所述漏电极之间的所述栅极绝缘层的暴露部分上形成有机半导体层；
形成完全覆盖所述有机半导体层的保护构件；
在所述保护构件、所述数据线和所述漏电极上形成钝化层；
在所述钝化层内形成接触孔以露出部分所述漏电极；以及
在所述钝化层上形成象素电极，所述象素电极经所述接触孔与所述漏电极连接，
其中，所述保护构件的形成包括：
在与室温相等或更低的温度下沉积绝缘层；以及
以干法的方式对所述绝缘层进行构图以形成保护构件。
2. 如权利要求1所述的方法，其中，所述保护构件由聚对二甲苯组成。
3. 如权利要求1所述的方法，其中，所述有机半导体层由从所述组中选择的至少一种组成，所述组包括：
并四苯、并五苯及其带有取代基的衍生物；
包括在噻吩环的2、5位连接四到八个噻吩的低聚噻吩；
茈四羧酸二酐、萘四羧酸二酐及其亚胺衍生物；
金属化的酞菁及其卤代衍生物；
亚噻吩基和亚乙烯基的共低聚物和共聚物；
立体规则性的聚噻吩；
二萘嵌苯、六苯并苯及其带有取代基的衍生物；以及
所述上述材料的芳香族化合物和芳香杂环，其中至少一个羟链带有一到三个碳原子。
4. 如权利要求1所述的方法，其中，所述栅极绝缘层由从所述组中选择的至少一种组成，所述组包括：二氧化硅、氮化硅、马来酰亚胺-苯乙烯、聚乙烯基苯酚和改性的氰乙基支链淀粉。
5. 如权利要求4所述的方法，其中，所述栅极绝缘层用十八烷-三氯-硅烷进行表面处理。
6. 一种薄膜晶体管阵列面板，包括：
形成在衬底上的栅极线；
形成在所述栅极线上的栅极绝缘层；
形成在所述栅极绝缘层上的数据线和漏电极；
形成在所述数据线、所述漏电极与在所述数据线和所述漏电极之间的所述栅极绝缘层的暴露部分上的有机半导体层；
形成在所述有机半导体层上且完全覆盖所述有机半导体层的保护构件；
形成在所述保护构件、所述数据线和所述漏电极上的钝化层；
在钝化层内形成的接触孔以露出部分所述漏电极；以及
形成在所述钝化层上的象素电极，所述象素电极经所述接触孔与所述漏电极连接，
其中，所述保护构件由在与室温相等或更低的温度下能被干燥处理和沉积的绝缘材料组成。
7. 如权利要求6所述的薄膜晶体管阵列面板，其中，所述保护构件由聚对二甲苯组成。
8. 如权利要求6所述的薄膜晶体管阵列面板，其中，所述有机半导体层由从所述组中选择的至少一种组成，所述组包括：
并四苯、并五苯及其带有取代基的衍生物；
包括在噻吩环的2、5位连接四到八个噻吩的低聚噻吩；
茈四羧酸二酐、萘四羧酸二酐及其亚胺衍生物；
金属化的酞菁及其卤代衍生物；
亚噻吩基和亚乙烯基的共低聚物和共聚物；
立体规则性的聚噻吩；
二萘嵌苯、六苯并苯及其带有取代基的衍生物；以及
所述上述材料的芳香族化合物和芳香杂环，其中至少一个羟链带有一到三个碳原子。
9. 如权利要求6所述的薄膜晶体管阵列面板，其中，所述栅极绝缘层由从所述组中选择的至少一种组成，所述组包括：二氧化硅、氮化硅、马来酰亚胺-苯乙烯、聚乙烯基苯酚和改性的氰乙基支链淀粉。
10. 如权利要求9所述的薄膜晶体管阵列面板，其中，所述栅极绝缘层用十八烷-三氯-硅烷进行表面处理。
11. 如权利要求6所述的薄膜晶体管阵列面板，其中，所述至少一个栅极线包括从所述栅极线分枝且被所述有机半导体层完全覆盖的栅极电极。
12. 如权利要求6所述的薄膜晶体管阵列面板，还包括形成在所述钝化层和所述栅极绝缘层内的第二接触孔以露出所述栅极线的端部。
13. 如权利要求6所述的薄膜晶体管阵列面板，还包括形成在所述钝化层内的第三接触孔以露出所述数据线的端部。
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