CN100573956C - 有机薄膜晶体管及其制造方法和包括其的平板显示器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种有机薄膜晶体管、包括该有机薄膜晶体管的平板显示器以及该有机薄膜晶体管的制造方法。在一实施例中，有机薄膜晶体管包括：i)基板，ii)设置在该基板上的栅电极，iii)设置在栅电极上的栅绝缘膜，iv)彼此隔开并且设置在该栅绝缘膜上的源电极和漏电极，v)连接该源电极和该漏电极并且具有用于区别于相邻有机薄膜晶体管的边缘的有机半导体层，以及vi)覆盖该有机半导体层、连接设置在该有机半导体层中或下面的层的一部分并且暴露于该有机半导体层的边缘的外部的悬臂层。根据一实施例，可以容易地获得有机半导体层的构图效果并且提高性能例如开/关比。

Description

有机薄膜晶体管及其制造方法和包括其的平板显示器
相关申请的交叉引用
本申请要求2005年3月19日和22日向韩国知识产权局分别提交的韩国专利申请No.10-2005-0022945和No.10-2005-0023841的利益，它们公开的全部内容在此引作参考。
技术领域
本发明涉及一种有机薄膜晶体管、包括该有机薄膜晶体管的平板显示器以及该有机薄膜晶体管的制造方法。更特别地，本发明涉及一种可以容易地获得有机半导体层的构图效果并且提高性能例如开/关比的有机薄膜晶体管、包括该有机薄膜晶体管的平板显示器以及该有机薄膜晶体管的制造方法。
背景技术
平板显示器例如液晶显示器(LCD)或者电致发光显示器(ELD)使用薄膜晶体管来充当用于控制像素工作的开关装置和像素驱动装置。
薄膜晶体管包括彼此面对的源电极和漏电极、包括形成在该源电极和该漏电极之间的沟道区的半导体层以及与该源电极、该漏电极和该半导体层绝缘的栅电极。
当具有上述结构的该薄膜晶体管形成为阵列时，由于其充当独立的开关装置，所以该半导体层优选可以被构图以防止相邻薄膜晶体管之间的串扰。在传统的硅薄膜晶体管中，使用光刻法来构图硅半导体层。
与此同时，随着对于柔性平板显示器的研究的继续，已经试图使用塑料基板来替代玻璃基板。然而，由于塑料基板不能经受高温处理，需要替代传统的硅薄膜晶体管。
因此，已经提出了低温下在塑料基板上形成薄膜晶体管的技术。特别地，已经进行在低温下对有机薄膜晶体管制造的研究，也就是，其中形成有机半导体层的薄膜晶体管。然而，该有机半导体层不能使用传统的光刻法来构图。这是因为结合湿法或者干法蚀刻工艺的传统方法可能损伤该有机半导体层。
同样，该有机薄膜晶体管具有缺点，其中由于有机半导体材料具有非常高的电阻，它的迁移率和开/关比是低的，并且如果栅电极不给该有机半导体材料提供足够的沟道，则电流就不在源电极和漏电极之间流动。
发明内容
本发明的一个方面提供一种其中可以容易地获得有机半导体层的构图效果并且提高性能例如开/关比的有机薄膜晶体管、包括该有机薄膜晶体管的平板显示器以及该有机薄膜晶体管的制造方法。
本发明的另一方面提供第一有机薄膜晶体管，包括：i)基板，ii)设置在该基板上的栅电极，iii)设置在栅电极上的栅绝缘膜，iv)彼此隔开并且设置在该栅绝缘膜上的源电极和漏电极，v)接触该源电极和该漏电极并且具有用于区别相邻有机薄膜晶体管的边缘的有机半导体层，以及vi)覆盖该有机半导体层的悬臂层(cantilever layer)，该悬臂成接触设置在该有机半导体层之中或下面的层的一部分并且暴露于该有机半导体层的边缘的外部。
在一实施例中，栅绝缘膜、源电极和漏电极的至少一个的一部分可以暴露于有机半导体层的边缘的外部。
在一实施例中，悬臂层可以包括至少第一开口以暴露有机半导体层的一部分。
在一实施例中，悬臂层的第一开口可以设置成对应于除了在源电极和漏电极之间的区域之外的区域。
在一实施例中，可以部分(连接部分)形成闭合轨迹，该部分由i)连接悬臂层，ii)设置在有机半导体层之中或下面，以及iii)暴露于有机半导体层的边缘的外部。
在一实施例中，在源电极和漏电极之间的区域可以位于由连接部分形成的闭合轨迹中。
在另一实施例中，直线可以是由连接部分近似形成。
在一实施例中，至少一对平行线可以由连接部分形成。
在另一实施例中，在源电极和漏电极之间的区域可以位于由连接部分形成的平行线中。
在一实施例中，栅绝缘膜可以覆盖栅电极。
在一实施例中，悬臂层可是导电的。
在一实施例中，偏置电压可以被施加给悬臂层。
在一实施例中，可以给悬臂层施加与施加给栅电极的电压极性相反的电压。
在另一实施例中，当在有机半导体层中形成沟道时，并且可以给悬臂层施加与施加给栅电极的电压极性相反的电压。
在一实施例中，有机半导体层可以是p型有机半导体层，并且当在有机半导体层中不形成沟道时，悬臂层的电势可以低于栅电极的电势。
在另一实施例中，有机半导体层可以是n型有机半导体层，当在有机半导体层中不形成沟道时，悬臂层的电势可以高于栅电极的电势。
本发明的另一方面提供第二有机薄膜晶体管，包括：i)基板，ii)设置在基板上的栅电极，iii)设置在栅电极上的栅绝缘膜，iv)彼此隔开并且设置在该栅绝缘膜上的源电极和漏电极，v)连接该源电极和漏电极并且具有用于区别相邻有机薄膜晶体管的边缘的有机半导体层，vi)覆盖该有机半导体层、连接设置在该有机半导体层之中或下面的层的一部分并且暴露于该有机半导体层的边缘的外部的悬臂层，以及vii)连接该悬臂层并且对应于栅电极的辅助电极。
在一实施例中，辅助电极可以设置在悬臂层的上表面上。
在另一实施例中，辅助电极可以设置在悬臂层的下表面上。
在一实施例中，凹槽可以形成在悬臂层的上表面上，并且辅助电极设置在该凹槽中。
另在一实施例中，凹槽可以形成在悬臂层的下表面上，并且辅助电极设置在该凹槽中。
在一实施例中，第二开口形成在悬臂层中，并且辅助电极设置在第二开口中。
在一实施例中，可以给辅助电极施加偏电压。
在一实施例中，可以给辅助电极施加与施加给栅电极的电压极性相反的电压。
在另一实施例中，当在有机半导体层中形成沟道时，可以给辅助电极施加与施加给栅电极的电压极性相反的电压。
在一实施例中，有机半导体层可以是p型有机半导体层，并且当在有机半导体层中不形成沟道时，辅助电极的电势可以低于栅电极的电势。
在另一实施例中，有机半导体层可以是n型有机半导体层，并且当在有机半导体层中不形成沟道时，辅助电极的电势可以高于栅电极的电势。
在一实施例中，悬臂层可以连接暴露于栅绝缘膜、源电极和漏电极之一的有机半导体层的边缘的外部的一部分。
在一实施例中，悬臂层可以包括至少第一开口以暴露有机半导体层的一部分。
在一实施例中，悬臂层的第一开口可以设置成对应于除了在源电极和漏电极之间的区域之外的区域。
在一实施例中，可以由连接部分形成闭合轨迹。
在一实施例中，在源电极和漏电极之间的区域可以位于由连接部分形成的闭合轨迹中。
在一实施例中，栅绝缘膜可以覆盖该栅电极。
本发明的另一方面提供了一种包括第一有机薄膜晶体管的平板显示器。
本发明的另一方面提供了一种包括第二有机薄膜晶体管的平板显示器。
本发明的再另一方面提供一种制造有机薄膜晶体管的方法，该方法包括：i)在基板上形成栅电极，形成栅绝缘膜以覆盖该栅电极，和形成彼此隔开的并且设置在该栅绝缘膜上的源电极和漏电极，ii)形成牺牲层以覆盖该源电极、漏电极和栅绝缘膜，iii)构图该牺牲层以暴露除了在源电极和漏电极之间的区域以外的在该牺牲层下面的层的一部分，iv)形成悬臂层以覆盖该牺牲层和在该牺牲层下面的层的暴露部分，v)去除该牺牲层以及vi)在牺牲层被去除的区域中形成有机半导体层。
在一实施例中，牺牲层可以是光刻胶。
在一实施例中，牺牲层可以使用湿法蚀刻来去除。
在一实施例中，有机半导体层可以使用旋涂法和浸渍法之一来形成。
在一实施例中，该方法还可以包括：在形成有机半导体层之后，从悬臂层上去除余下的有机半导体材料。
在一实施例中，可以通过在余下的有机半导体材料上照射紫外线或臭氧O3-或等离子体处理该余下的有机半导体材料来去除余下的有机半导体材料。
附图说明
参考附图将描述本发明的实施例。
图1是根据本发明典型实施例的有机薄膜晶体管的横截面图。
图2至图9是图1示出的有机薄膜晶体管的制造工序的横截面图。
图10是根据本发明的另一典型实施例的有机薄膜晶体管的横截面图。
图11是根据本发明的再一典型实施例的有机薄膜晶体管的横截面图。
图12是根据本发明的再另一典型实施例的有机薄膜晶体管的横截面图。
图13是图12沿线XIII-XIII的横截面图。
图14是根据本发明的又一典型实施例的有机薄膜晶体管的横截面图。
图15是图14沿线XV-XV的横截面图。
图16是根据本发明的又一典型实施例的有机薄膜晶体管的横截面图。
图17是图16沿线XVII-XVII的横截面图。
图18是根据本发明的又一典型实施例的有机薄膜晶体管的横截面图。
图19是根据本发明的又一典型实施例的有机薄膜晶体管的横截面图。
图20是根据本发明的又一典型实施例的有机薄膜晶体管的横截面图。
图21是根据本发明的又一典型实施例的有机薄膜晶体管的横截面图。
图22是根据本发明的又一典型实施例的有机薄膜晶体管的横截面图。
图23是根据本发明的又一典型实施例的有机薄膜晶体管的横截面图。
图24是根据本发明的又一典型实施例的有机薄膜晶体管的横截面图。
图25是根据本发明的又一典型实施例的有机薄膜晶体管的横截面图。
图26是根据本发明的又一典型实施例的有机薄膜晶体管的横截面图。
图27是图26沿线XXVII-XXVII的横截面图。
具体实施方式
现在参考附图更详细地描述本发明的实施例。
图1是根据本发明典型实施例的有机薄膜晶体管的横截面图。参考图1，有机薄膜晶体管形成在基板10上。基板10可以由玻璃材料、塑料材料或者金属形成。绝缘膜(未示出)还可以插入在有机薄膜晶体管和金属基板之间。
该有机薄膜晶体管包括形成在基板10上的栅电极11和形成在栅电极11上的栅绝缘膜12。如图1所示，在一实施例中，栅绝缘膜12形成在基板10的整个表面上以覆盖栅电极11。在另一实施例中，在栅绝缘膜12中可以进行各种变化，例如，其可以被构图在基板10上或者仅仅在栅电极11上形成。在一实施例中，缓冲层(未示出)还可以形成在基板10上以保持该光滑的基板10并且阻止杂质渗入该有机薄膜晶体管中。该有机薄膜晶体管的上述结构可以同样适于以下将描述的其它实施例。
彼此隔开的源电极13和漏电极14形成在栅绝缘膜12上。覆盖或者接触源电极13和漏电极14的有机半导体层15形成在栅绝缘膜12上。在一实施例中，栅电极11、源电极13和漏电极14可以由导电材料形成。
在一实施例中，有机半导体层15可以由半导体有机材料形成。在一实施例中，高分子量有机半导体层可以由下述材料之一形成：聚噻吩、聚对苯撑1，2亚乙烯基(polyparaphenylenevinylene)、聚对苯撑、聚芴、聚噻吩1，2亚乙烯基、杂环聚噻吩芳香族共聚物以及这些材料的衍生物。在一实施例中，低聚物有机半导体层可以由下述材料之一形成：并五苯、并四苯、萘的低聚并苯、α-6-噻吩、α-5-噻吩的低聚噻吩、含金属的或者不含金属的酞菁、高温蜜石二酐(pyromelitic dianhydride)或者高温蜜石二酰亚胺(pyromelitic diimide)和苝四羧基二酐(perylentetracarbossyl dianhydride)或苝四羧基二酰亚胺(perylentetracarbossyl diimide)以及这些材料的衍生物。在另一实施例中，有机半导体层可以由除了上述材料以外的各种材料形成。
边缘15a形成在有机半导体层15中以使该有机薄膜晶体管与相邻的有机薄膜晶体管分开。没有边缘15a，经由连续形成的有机半导体层15在相邻的有机薄膜晶体管之间的漏电流可能产生串扰。
然而，由于有机半导体层15具有高电阻，即使有机半导体层15形成为单一主体，彼此充分隔开的有机薄膜晶体管也不会产生串扰。因此，在一实施例中，构图相邻的有机半导体层15足够了，也就是，包括边缘15a，使得相邻的有机薄膜晶体管不产生串扰。在一实施例中，有机半导体层可以被单独构图以对应于在下面描述的以下实施例中的各个有机薄膜晶体管。
在一实施例中，有机薄膜晶体管包括悬臂(覆盖或保护)层16(。设置悬臂层16以覆盖有机半导体层15。在一实施例中，悬臂层16接触在与有机半导体层15同一平面中形成的层或者在有机半导体层15下面的层。例如，悬臂层16连接设置在与有机半导体层15同一平面上或者在有机半导体层15下面的部分，并且暴露于有机半导体层15的边缘15a的外部。如图1所示，设置在有机半导体层15和悬臂层16下面的栅绝缘膜12接触栅绝缘膜12暴露于有机半导体层15的边缘的外部的部分。尽管在图1中，悬臂层16设置成对应于基板10的整个区域，其不限于此而且其可以变化为包括悬臂层16的构图在内的各种形式。悬臂层16的上述结构同样适于随后描述的其它实施例。
现在参考附图2至附图9描述如图1所述的根据本发明典型实施例的有机薄膜晶体管的制造工序。
参考图2，在基板10上形成栅电极11，和形成栅绝缘膜12以覆盖栅电极11和基板10的剩余部分。在栅绝缘膜12上形成彼此隔开的源电极13和漏电极14。
参考图3，形成牺牲层17以覆盖源电极13、漏电极14和栅绝缘膜12。参考图4，构图牺牲层17以形成边缘17a。在一实施例中，牺牲层17的构图导致形成在牺牲层17下面的层的至少一部分以及除了源电极13和漏电极14之间的区域外被暴露。在图4的实施例中栅绝缘膜12的一部分被暴露。在另一实施例中，源电极13的一部分和/或漏电极14的一部分被暴露。边缘17a设置在与图1中示出的有机半导体层的边缘15a相同的位置。
在一实施例中，牺牲层17可以由光刻胶形成。涂覆光刻胶，曝光、显影，由此完成如图4中所示的构图。
在一实施例中，在构图牺牲层17之后，参考图5，形成悬臂层16以覆盖牺牲层17以及以下部件的暴露部分：i)源电极13，ii)漏电极14，或iii)设置在牺牲层17下面的栅绝缘膜12。在图5的实施例中，悬臂层16形成在设置在牺牲层17下面的栅绝缘膜12的暴露部分上。在一实施例中，悬臂层16可以由正硅酸乙酯(TEOS)或者氮化硅等形成。在另一实施例中，除了上述材料以外，悬臂层16可以由各种材料形成，并且通常具有充分的机械完整性。
在上述工序之后，如图6所示，去除牺牲层17，其在i)源电极13、漏电极14或栅绝缘膜12和ii)悬臂层16之间产生空间。在一实施例中，悬臂层16具有充分的机械完整性以克服由下面的空间引起的应力。
多种方法可以用于去除牺牲层17，例如，使用蚀刻液体例如HF、BHF或CIF3的湿法蚀刻。在一实施例中，悬臂层16可以由不能被蚀刻法改变或者蚀刻的材料形成。
在去除牺牲层17之后，参考图7，有机半导体层15形成在牺牲层17已经被去除的空间中，因此制成该有机薄膜晶体管。多种方法可以用于形成有机半导体层15，例如，旋涂法或者浸渍法。
在一实施例中，当旋涂法或者浸渍法用于在被蚀刻的空间中形成有机半导体层15，如图8所示有机半导体材料15c还可以设置在悬臂层16上。在该实施例中，以在形成有机半导体层15之后去除保留在悬臂层16上的有机半导体材料15c。
在一实施例中，如图9所示，可以通过例如照射紫外线或者臭氧O3-或者等离子体处理该余下的有机半导体材料15C来去除保留在悬臂层16上的有机半导体材料15c。
使用上述的工艺制造如图1所示有机薄膜晶体管，由此没有物理构图层15的情况下就产生了有机半导体层15的构图效果。而且，悬臂层16充当保护有机薄膜晶体管免于外部湿气或其它杂质影响的钝化层，使得不需要在随后的步骤中形成额外的钝化层。
图10是根据本发明的另一典型实施例的有机薄膜晶体管的横截面图。
如在上述典型实施例中所述的，在刻蚀的空间中提供有机半导体材料以形成有机半导体层15。有机半导体层15接触或者覆盖源电极13和漏电极14。然而，在一定的条件下，由于悬臂层16位于源电极13和漏电极14之上，在形成有机半导体层15的工序过程中有机半导体材料可以不完全填充源电极13和漏电极14之间的沟道区。在一实施例中，如图10所示，在悬臂层16上至少形成一开口16a，使得可以经由开口16a提供有机半导体材料以使得完全填充该沟道区。在该实施例中，最终的有机薄膜晶体管至少包括开口16a以暴露设置在悬臂层16下面的有机半导体层15的一部分。
当旋涂法或浸渍法用于形成有机半导体层15时，如图8所示有机半导体材料15c可以保留在悬臂层16上面。在一实施例中，保留的有机半导体材料15c被去除。
在去除工序中，通过在悬臂层16中形成的开口16a暴露的有机半导体层15的部分可能被破坏。根据应用于栅电极11的信号在有机半导体层15中形成沟道。电流通过该沟道在源电极13和漏电极14之间流动。在该实施例中，为了防止有机半导体层15的沟道区免于被破坏，如图10所示开口16a不直接在该沟道区上形成。
图11是根据本发明的再一典型实施例的有机薄膜晶体管的横截面图。
在一实施例中，如图11所示，有机半导体层15包括在两侧方向的边缘15a和边缘15b。也就是，当有机半导体层15与多个薄膜晶体管相邻时，有机半导体层15可以包括在相邻的薄膜晶体管之间的边缘15a和边缘15b。
图12是根据本发明的再另一典型实施例的有机薄膜晶体管的横截面图，图13是图12沿线XIII-XIII的横截面图。
参考图12和13，闭合轨迹(沿着图12中的边缘部分围绕独立的OTFT的正方形)由接触悬臂层16的、设置在有机半导体层15中或之下的、并且暴露于有机半导体层15的边缘的外部的部分形成。设置在有机半导体层15下面的栅绝缘膜12暴露于图12和图15中的有机半导体层15的边缘的外部。其中该暴露的部分与悬臂层16接触的部分形成该闭合轨迹。也就是，对有机半导体层单独构图以对应于各个有机薄膜晶体管，由此防止由在相邻的有机薄膜晶体管之间的漏电流所产生的串扰。
在一实施例中，为了防止由在相邻的有机薄膜晶体管之间的漏电流产生的串扰，沟道区与相邻的薄膜晶体管隔开。在一实施例中，该沟道区位于由i)接触悬臂层16的，ii)设置在有机半导体层15中或下面的和iii)暴露于有机半导体层15的边缘的外部的部分形成的闭合轨迹中，由此防止在相邻有机薄膜晶体管之间的串扰。在一实施例中，如上所讨论的至少一开口16a形成在悬臂层16中，其中有机半导体材料可以被注入以形成有机半导体层15。
图14是根据本发明的又一典型实施例的有机薄膜晶体管的横截面图，图15是图14沿线XV-XV的横截面图。
以阵列形式形成的有机薄膜晶体管倾向于以均匀图形设置。参考图14，在x方向的两个相邻的薄膜晶体管与在垂直于该x方向上也就是在y方向上的两个相邻的薄膜晶体管充分地隔开。构图在x方向的两个相邻薄膜晶体管的有机半导体层是足够的。由于有机半导体层具有高电阻，彼此充分隔开的薄膜晶体管不产生串扰。
在一实施例中，当从图14中所示的晶体管顶部观察时，i)接触悬臂层16的，ii)设置在有机半导体层15中或下面的和iii)暴露于有机半导体层15的边缘15a的外部的部分通常可以形成直线19(图14中的y方向)。参考图14和15，在栅绝缘膜12和悬臂层16之间的连接部分近似形成直线19。
在图14中的x方向上多于两个有机薄膜晶体管相邻也是可能的。如果这样，如图16和图17所描述的，由接触部分形成至少一对平行线19a和19b(在图16中的y方向上)。在图16和17中，两条平行线19a和19b(在图16中与y方向平行)形成在该有机半导体层的每一侧上。
图18和19是根据本发明又一典型实施例的有机薄膜晶体管的横截面图。
上述典型实施例中的有机薄膜晶体管包括通过将设置在有机半导体层下面的栅绝缘膜的一部分暴露于有机半导体层的边缘的外部、连接该暴露部分和悬臂层来构图的有机半导体层。
然而，除了该栅绝缘膜之外的部分可以被暴露于该有机半导体层的边缘的外部。例如，如图18所示，源电极13暴露于有机半导体层15的边缘15a的外部并且该暴露部分连接悬臂层16，提供有机半导体层15的构图效果。另一实施例，如图19所示，源电极13和栅绝缘膜12暴露于有机半导体层的边缘15a的外部，并且该暴露部分连接悬臂层16，提供该有机半导体层的构图效果。而且，其它的变形和改进也是可能的。
在一实施例中，在上述实施例和变形的有机薄膜晶体管中，悬臂层16可以由被施加偏电压的导电材料形成，由此提高了有机薄膜晶体管的特性。
在一实施例中，当有机半导体层15由p型有机半导体材料形成时，在有机薄膜晶体管中形成沟道的载流子是空穴。在该实施例中，如果将负电压施加在栅电极11中，由于该施加的负电压产生的电场影响有机半导体层15的空穴聚集在面向栅绝缘膜12的表面上。结果，由空穴构成的沟道(“空穴沟道”)围绕栅绝缘膜12形成，根据电势差，电流通过该沟道在源电极13和漏电极14之间流动。
在一实施例中，为了围绕栅绝缘膜12容易地形成空穴沟道，在栅电极11上施加负电压，并且在悬臂层16上施加正电压。将正电压施加到悬臂层16上导致更多空穴聚集在栅绝缘膜12周围，由此容易地形成沟道并且减小有机薄膜晶体管的阈值电压Vth。
当在没有给p型有机薄膜晶体管的栅电极11施加负电压的情况下不形成沟道时，可以通过给悬臂层16施加偏置电压来提高该有机薄膜晶体管的特性。换句话说，载流子空穴没有围绕栅绝缘膜12聚集，使得在有机半导体层15中没有形成沟道。在一实施例中，为此，正电压施加到栅电极11上，负电压施加到悬臂层16上。在另一实施例中，没有给栅电极11施加电压，但是给悬臂层16施加了负电压。在这一点上，负电压施加给悬臂层16，其表示悬臂层16的电势要比栅电极11的电势低。因此，由于施加的负电压产生的电场，有机半导体层15的载流子空穴在与面向栅绝缘膜12的表面相对的表面上聚集。因此，在有机半导体层15上没有形成沟道，表示在源电极13和漏电极14之间没有电流流动。
给悬臂层16施加偏置电压减小了阈值电压Vth并且增加开/关比，由此极大地提高了有机薄膜晶体管的特性。
在另一实施例中，如果有机半导体层15是由n型有机半导体材料形成的，这种操作也可以用于该有机半导体层15。在这种情况中，在有机薄膜晶体管中形成沟道的载流子是电子。在该实施例中，如果给栅电极11施加正电压，由于施加的正电压产生的电场，有机半导体层15的电子聚集在面向有机半导体层15的栅绝缘膜12的表面上。结果，由电子形成的沟道(“电子沟道”)围绕有机半导体层15的栅绝缘膜12形成，根据电势差，电流通过该沟道在源电极13和漏电极14之间流动。
在一实施例中，为了围绕栅绝缘膜12容易形成电子沟道，给栅电极11施加正电压，并且给悬臂层16施加负电压。给悬臂层16施加负电压导致更多的电子围绕栅绝缘膜12聚集，由此容易地形成电子沟道。
同样，当在没有给n型有机薄膜晶体管的栅电极11施加正电压的情况下不形成沟道时，可以通过给悬臂层16施加偏置电压来提高有机薄膜晶体管的特性。换句话说，在栅绝缘膜12周围不聚集载流子电子，使得在有机半导体层15中没有形成沟道。在一实施例中，为此，给栅电极11施加负电压，并且给悬臂层16施加正电压。在另一实施例中，没有给栅电极11施加电压，但是给悬臂层16施加正电压。在这一点上，给悬臂层16施加正电压，表示悬臂层16的电势相对高于栅电极11的电势。因此，由于施加的正电压产生的电场，有机半导体层15的电子聚集在与面向有机半导体层15的栅绝缘膜12的表面相对的表面上。因此，在有机半导体层15中没有形成沟道，表示在源电极13和漏电极14之间没有电流流动。
图20是根据本发明的又一典型实施例的有机薄膜晶体管的横截面图。
参考图20，相对于上述实施例，有机薄膜晶体管包括由绝缘材料形成的悬臂层16和在栅电极11上方以及悬臂层16上直接形成的辅助电极18。
在前述实施例的有机薄膜晶体管中，悬臂层16由导电材料形成，并且给悬臂层16施加偏置电压。在这一点上，在对悬臂层16构图以对应于有机薄膜晶体管方面不存在问题。然而，当悬臂层16在单一主体中与相邻的多个有机薄膜晶体管结合时，不能给各个薄膜晶体管施加不同的偏置电压。
因此，本实施例的有机薄膜晶体管包括由绝缘材料形成的悬臂层16和对应于栅电极11的辅助电极18以便将偏置电压施加给各个有机薄膜晶体管。在一实施例中，施加给辅助电极18的电压等于施加给前述实施例的悬臂层16的电压。
在一实施例中，辅助电极18由导电材料例如MoW、ITO等形成。
辅助电极18可以设置在多个位置。在一实施例中，如图20所示，辅助电极18设置在悬臂层16的上表面上；如图21所示，辅助电极18设置在悬臂层16的下表面上，也就是在悬臂层16和有机半导体层15之间。在另一实施例中，如图22和23所示，辅助电极18可以设置在形成在悬臂层16中的凹槽中。在该实施例中，形成在悬臂层16中的凹槽可以形成在悬臂层16的上表面(如图22所示)和可以形成在悬臂层16的下表面上(如图23所示)。在另一实施例中，如图24所示，辅助电极18可以设置在形成在悬臂层16中的第二开口中。可以生产各种形式的辅助电极16。
图25是根据本发明的又一典型实施例的有机薄膜晶体管的横截面图。
参考图25，有机半导体层15包括在两个方向的边缘15a和15b。也就是，当有机半导体层15与多个薄膜晶体管相邻时，有机半导体层15可以包括在相邻薄膜晶体管之间的边缘15a和15b。
图26是根据本发明的又一典型实施例的有机薄膜晶体管的横截面图，图27是图26沿线XXVII-XXVII的横截面图。由于除了辅助电极18之外在图26和27中示出的实施例与图12和13中示出的实施例相同，所以将省略其描述。
如上所述，由于有机薄膜晶体管可以是柔性的，它们可以用于包括薄膜晶体管的各种柔性平板显示器。在一实施例中，柔性平板显示器是液晶显示器(LCD)或有机电致发光显示器(OELD)。
在一实施例中，有机薄膜晶体管可以用作平板显示器中的开关薄膜晶体管或者驱动薄膜晶体管，和各种驱动器中的薄膜晶体管。
当有机薄膜晶体管用作驱动薄膜晶体管时，显示器的像素电极可以与源电极和漏电极之一相连接。
在一实施例中，有机薄膜晶体管可以用在特别是电致发光显示器(ELD)中。现在简要描述包括有机薄膜晶体管的ELD。
ELD包括根据电致发光装置的发光颜色的各种像素图形，并且优选具有红、绿和蓝像素。各个子像素包括自发光的电致发光装置。
尽管可以使用各种类型的ELD，本实施例的ELD是包括根据前述实施例的有机薄膜晶体管的有源矩阵(AM)型ELD。
根据电流和显示图象信息发射红、绿或蓝光的ELD包括：与薄膜晶体管的源电极和漏电极之一相连接的像素电极、用于覆盖整个像素的表面电极以及至少包括插入在像素电极和表面电极之间的发光层的中间层。本发明不局限于述结构，可以应用于各种结构的ELD。
本实施例的ELD包括根据前述实施例之一的有机薄膜晶体管，由此防止串扰并且根据输入图像信号显示精确图象。
本发明的实施例可以用于包括有机薄膜晶体管的任何显示器。在一实施例中，有机薄膜晶体管可以嵌入在每个子像素中以及其中不显示图像的驱动电路中。
根据本发明的实施例的有机薄膜晶体管、包括该有机薄膜晶体管的平板显示器以及制造该有机薄膜晶体管的方法具有以下效果：
第一，使用悬臂层自动构图有机半导体层而没有物理构图该有机半导体层。
第二，在形成该有机半导体层之后不需要干法或湿法蚀刻工序，由此提高该有机半导体层的特性。
第三，悬臂层充当保护有机薄膜晶体管免受外部湿气或其它杂质影响的钝化膜，使得以后不需要形成额外的钝化层。
第四，给悬臂层施加偏置电压以减小有机薄膜晶体管的阈值电压和增加开/关比，由此大大提高有机薄膜晶体管的特性。
尽管上面描述以应用于各种实施例的形式已经指出本发明的新颖性特征，本领域技术人员可以理解可以对该装置的形式和细节或者示出的工序进行各种省略、替换和改变而不脱离本发明的范围。因此，本发明的范围是由附属的权利要求确定而不是前面的描述。包括在权利要求的意义和等价范围内的所有变化均包括在它们的范围内。

Claims (45)

1、一种有机薄膜晶体管，包括：
基板；
形成在该基板上的栅电极；
形成在栅电极上的栅绝缘膜；
彼此隔开并且设置在该栅绝缘膜上的源电极和漏电极；
形成在该源电极和该漏电极上并且具有边缘的有机半导体层，该边缘隔开相邻有机薄膜晶体管；以及
覆盖该有机半导体层、接触形成在该有机半导体层下面的层的一部分的悬臂层，所述部分暴露出该有机半导体层。
2、权利要求1的有机薄膜晶体管，其中该部分形成在栅绝缘膜、源电极和漏电极的至少一个中。
3、权利要求1的有机薄膜晶体管，其中该悬臂层包括至少一个开口以暴露有机半导体层的一部分。
4、权利要求3的有机薄膜晶体管，其中该悬臂层的第一开口对应于除了在源电极和漏电极之间的区域之外的区域。
5、权利要求1的有机薄膜晶体管，其中由沿着该部分围绕该有机薄膜晶体管形成闭合轨迹。
6、权利要求5的有机薄膜晶体管，其中在源电极和漏电极之间的区域位于该闭合轨迹之中。
7、权利要求1的有机薄膜晶体管，其中沿着该部分形成近似直线。
8、权利要求1的有机薄膜晶体管，其中该部分形成至少一对平行线。
9、权利要求8的有机薄膜晶体管，其中该部分形成两条平行线，每条线设置在该有机半导体层的每侧中，以及其中在源电极和漏电极之间的区域位于在该两条平行线之间。
10、权利要求1的有机薄膜晶体管，其中该栅绝缘膜覆盖该栅电极。
11、权利要求1的有机薄膜晶体管，其中悬臂层由导电材料形成。
12、权利要求11的有机薄膜晶体管，其中该悬臂层被配置成接收偏置电压。
13、权利要求11的有机薄膜晶体管，其中该悬臂层接收与施加该给栅电极的电压极性相反的电压。
14、权利要求11的有机薄膜晶体管，其中该悬臂层被配置成当在该有机半导体层中形成沟道时接收与施加给该栅电极的电压极性相反的电压。
15、权利要求11的有机薄膜晶体管，其中该有机半导体层是p型有机半导体层，并且当在有机半导体层中不形成沟道时，该悬臂层的电势低于该栅电极的电势。
16、权利要求11的有机薄膜晶体管，其中该有机半导体层是n型有机半导体层，并且当在该有机半导体层中不形成沟道时，该悬臂层的电势高于该栅电极的电势。
17、一种有机薄膜晶体管，包括：
基板；
在该基板上形成的栅电极；
在该栅电极上形成的栅绝缘膜；
彼此隔开并且形成在该栅绝缘膜上的源电极和漏电极；
覆盖该源电极和该漏电极并且具有边缘的有机半导体层，该边缘隔开相邻有机薄膜晶体管；
覆盖该有机半导体层、接触设置在该有机半导体层下面的层的一部分的悬臂层，所述部分暴露出该有机半导体层；以及
形成在该悬臂层上并且直接在该栅电极上方的辅助电极。
18、权利要求17的有机薄膜晶体管，其中该辅助电极形成在该悬臂层的上表面上。
19、权利要求17的有机薄膜晶体管，其中该辅助电极形成在该悬臂层的下表面上。
20、权利要求17的有机薄膜晶体管，其中在该悬臂层的上表面中形成凹槽，并且该辅助电极形成在该凹槽中。
21、权利要求17的有机薄膜晶体管，其中在该悬臂层的下表面中形成凹槽，并且该辅助电极形成在该凹槽中。
22、权利要求17的有机薄膜晶体管，其中开口形成在悬臂层中，并且该辅助电极形成在开口中。
23、权利要求17的有机薄膜晶体管，其中该辅助电极被配置成接收偏置电压。
24、权利要求17的有机薄膜晶体管，其中该辅助电极被配置成接收与施加该给栅电极的电压极性相反的电压。
25、权利要求17的有机薄膜晶体管，其中该辅助电极被配置成当在该有机半导体层中形成沟道时接收与施加给该栅电极的电压极性相反的电压。
26、权利要求17的有机薄膜晶体管，其中该有机半导体层是p型有机半导体层，并且当在有机半导体层中不形成沟道时，该辅助电极的电势低于该栅电极的电势。
27、权利要求17的有机薄膜晶体管，其中该有机半导体层是n型有机半导体层，并且当在该有机半导体层中不形成沟道时，该辅助电极的电势高于该栅电极的电势。
28、权利要求17的有机薄膜晶体管，其中该部分形成在该栅绝缘膜、源电极和漏电极的至少一个中。
29、权利要求17的有机薄膜晶体管，其中该悬臂层包括至少一个开口以暴露该有机半导体层的一部分。
30、权利要求29的有机薄膜晶体管，其中该悬臂层的开口形成为对应于除了在源电极和漏电极之间的区域之外的区域。
31、权利要求17的有机薄膜晶体管，其中由沿着该部分围绕该有机薄膜晶体管形成闭合轨迹。
32、权利要求31的有机薄膜晶体管，其中在该源电极和该漏电极之间的区域位于该闭合轨迹中。
33、权利要求17的有机薄膜晶体管，其中该栅绝缘膜覆盖该栅电极。
34一种包括有机薄膜晶体管的平板显示器，其中该有机薄膜晶体管包括：
基板；
形成在该基板上的栅电极；
形成在栅电极上的栅绝缘膜；
彼此隔开并且设置在该栅绝缘膜上的源电极和漏电极；
形成在该源电极和该漏电极上并且具有边缘的有机半导体层，该边缘隔开相邻有机薄膜晶体管；以及
覆盖该有机半导体层、接触形成在该有机半导体层下面的层的一部分的悬臂层，所述部分暴露出该有机半导体层。
35、一种包括有机薄膜晶体管的平板显示器，其中该有机薄膜晶体管包括：
基板；
在该基板上形成的栅电极；
在该栅电极上形成的栅绝缘膜；
彼此隔开并且形成在该栅绝缘膜上的源电极和漏电极；
覆盖该源电极和该漏电极并且具有边缘的有机半导体层，该边缘隔开相邻有机薄膜晶体管；
覆盖该有机半导体层、接触设置在该有机半导体层下面的层的一部分的悬臂层，所述部分暴露出该有机半导体层；以及
形成在该悬臂层上并且直接在该栅电极上方的辅助电极。
36、一种制造有机薄膜晶体管的方法，该方法包括：
在基板上形成栅电极，形成栅绝缘膜以覆盖该栅电极，形成彼此隔开并且设置在该栅绝缘膜上的源电极和漏电极；
形成牺牲层以覆盖该源电极、漏电极和栅绝缘膜；
构图该牺牲层以暴露在该牺牲层下面和在除了在源电极和漏电极之间的区域以外的区域中形成的层的至少一部分；
形成悬臂层以覆盖该牺牲层和在该牺牲层下面的层的暴露部分；
去除该牺牲层，以及
在牺牲层被去除的空间中形成有机半导体层。
37、权利要求36的方法，其中该牺牲层是光刻胶。
38、权利要求36的方法，其中使用湿法蚀刻来去除该牺牲层。
39、权利要求36的方法，其中使用旋涂法和浸渍法之一来形成该有机半导体层。
40、权利要求36的方法，还包括：在形成该有机半导体层之后，从悬臂层中去除余下的有机半导体材料。
41、权利要求40的方法，其中通过对该余下的有机半导体材料照射紫外线或者进行臭氧O3-或者等离子体处理来去除该余下的有机半导体材料。
42、一种有机薄膜晶体管OTFT，包括：
形成在基板上并且与相邻的OTFT的第二有机半导体层隔开的第一有机半导体层，其中该第一有机半导体层和该第二有机半导体层都包括侧表面，其中这些侧表面彼此相对并且不连续；
至少覆盖该第一有机半导体层的悬臂保护层；
设置在该基板上的栅电极；
设置在该栅电极上的栅绝缘层；以及
彼此隔开并且设置在该栅绝缘层上的源电极和漏电极，
其中该第一有机半导体层覆盖该源电极和该漏电极以及该栅绝缘层，
以及其中i)该源电极，ii)该漏电极和iii)该栅绝缘层中的至少一个暴露于该第一有机半导体层的侧表面的外部，使得该相对的侧表面和该暴露的部分形成凹槽。
43、权利要求42的有机薄膜晶体管，其中该保护层由正硅酸乙酯TEOS或者氮化硅形成。
44、一种有机薄膜晶体管OTFT，包括：
形成在基板上并且具有边缘部分的第一有机半导体层，其中该第一有机半导体层与相邻的OTFT的第二有机半导体层通过该边缘部分隔开；
连续覆盖该第一有机半导体层和第二有机半导体层的悬臂层；
设置在该基板上的栅电极；
设置在该栅电极上的栅绝缘层；
彼此隔开并且设置在该栅绝缘层上的源电极和漏电极；以及
形成在该悬臂层之上或之内并且直接在该栅电极上方的辅助电极，
其中i)该源电极，ii)该漏电极和iii)该栅绝缘层中的至少一个暴露于该该边缘部分的外部，以及其中该悬臂层覆盖该暴露的部分。
45、权利要求44的有机薄膜晶体管，其中该悬臂层由正硅酸乙酯TEOS或者氮化硅形成。
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