CN102629620B - 一种有机薄膜晶体管阵列基板及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种有机薄膜晶体管阵列基板及其制造方法，该方法包括：在基板上先形成栅电极与栅线图形，接着形成有机半导体薄膜晶体管OTFT半导体层图形，然后通过一次构图工艺形成源电极、漏电极、OTFT沟道、数据线以及像素电极图形，最后形成栅线接口区域和数据线接口区域。本发明在一次构图工艺中使用一块掩模板图形完成源电极、漏电极、数据线以及像素电极的构图，减少了制造过程中构图次数，提高了有机薄晶体管阵列基板的制造效率，降低了生产成本。

Description

一种有机薄膜晶体管阵列基板及其制造方法

技术领域

本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种有机薄膜晶体管阵列基板及其制造方法。

背景技术

有机薄膜晶体管(OTFT，Organic Thin Film Transistor)是采用有机半导体作为有源层的逻辑单元器件，其结构如图1所示，包括：基板、栅电极、栅绝缘层、有机半导体层、源电极和漏电极，其中，栅电极附于基板之上，在栅电极和有机半导体层之间涂覆栅绝缘层，源电极与漏电极涂覆在有机半导体层之上。OTFT具有适合大面积加工、适用于柔性基板、工艺成本低等优点，因此，在平板显示、传感器、存储卡、射频识别标签等领域具有应用前景。

目前，有机薄膜晶体管OTFT阵列基板的制造过程是采用多次构图工艺实现的，其中每次构图工艺都需要把掩模板图形转移到薄膜图形上，并且掩模板图形需要精确的覆盖在下一层薄膜图形之上，在现有工艺中需要分别制造不同的源漏电极、OTFT沟道以及像素电极的掩模板图形，所用到的掩模板数量比较多，使用每个掩模板时都要精确定位，会降低生产效率，增加了生产成本。

发明内容

本发明实施例提供了一种有机薄膜晶体管阵列基板及其制造方法，用以解决现有技术中制造有机薄膜晶体管阵列基板时使用掩模板图形次数较多，生产效率低的问题。

本发明实施例提供的有机薄膜晶体管阵列基板的制造方法，包括：

在基板上形成栅电极与栅线图形；

形成有机半导体薄膜晶体管OTFT半导体层图形；

通过一次构图工艺形成源电极、漏电极、OTFT沟道、数据线以及像素电极图形；

形成栅线接口区域和数据线接口区域。

本发明实施例提供的有机薄膜晶体管阵列基板，该基板是使用本发明实施例提供的有机薄膜晶体管阵列基板的制造方法制造的。

本发明实施例的有益效果包括：

本发明实施例提供的一种有机薄膜晶体管阵列基板及其制造方法，本方法采用四次构图工艺，其中在一次构图工艺中使用一块掩模板图形完成源电极、漏电极、数据线以及像素电极的构图，减少了制造过程中构图次数，提高了有机薄晶体管阵列基板的制造效率，降低了生产成本。

附图说明

图1为现有技术中的有机薄膜晶体管OTFT的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的有机薄膜晶体管阵列基板制造方法的流程图；

图3a为本发明实施例中形成栅电极与栅线图形的基板的平面图；

图3b为图3a中A-A向的截面图；

图4a为本发明实施例中在基板上制备栅绝缘层薄膜与有机半导体层薄膜后的截面图；

图4b为本发明实施例中在光刻胶上形成OTFT半导体层图形的截面图；

图4c为本发明实施例中半导体层薄膜经过刻蚀后形成OTFT半导体层图形的截面图；

图4d为本发明实施例中剥去光刻胶后得到具有OTFT半导体层图形的基板的截面图；

图4e为本发明实施例中形成OTFT半导体层图形后的平面图；

图5a为本发明实施例中在基板上沉积导电层薄膜与金属层薄膜后的截面图；

图5b为本发明实施例中使用第三掩模板图形对光刻胶曝光显影后的截面图；

图5c为本发明实施例中刻蚀掉光刻胶完全去除区域的金属层薄膜与导电层薄膜得到OTFT沟道图形的截面图；

图5d为本发明实施例中灰化光刻胶去除掉所述部分保留区域的光刻胶后的截面图；

图5e为本发明实施例中经第二次刻蚀后刻蚀掉光刻胶部分保留区域的金属层薄膜得到像素电极图形后的截面图；

图5f为本发明实施例中剥离完全保留区域的光刻胶得到源电极图形、漏电极图形和数据线图形后的截面图；

图5g为本发明实施例中形成源电极、漏电极、OTFT沟道、数据线以及像素电极图形后的平面图；

图6所示为本发明实施例中形成栅线接口区域和数据线接口区域后的截面图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明实施例提供的有机薄膜晶体管阵列基板制造方法的具体实施方式进行详细地说明。

本发明实施例提供的一种有机薄膜晶体管阵列基板制造方法，如图2所示，具体包括以下几个步骤：

步骤S101、在基板上形成栅电极与栅线图形；

步骤S102、在完成步骤S101的基板上，形成有机半导体薄膜晶体管(OTFT)半导体层图形；

步骤S103、在完成步骤S102的基板上，通过一次构图工艺形成源电极、漏电极、OTFT沟道、数据线以及像素电极图形；

步骤104、在完成步骤S103的基板上，形成栅线接口区域和数据线接口区域。

在本发明实施例中，为了叙述方便，对步骤S101-S104中掩模板图形的描述采用第一掩模板图形、第二掩模板图形、第三掩模板图形以及第四掩模板图形的方式来描述。

下面对上述步骤S101-S104进行详细说明。

上述步骤S101中在基板上形成栅电极与栅线图形，具体通过下述步骤实现：

在基板1上沉积一金属层薄膜；

使用第一掩模板图形对金属层薄膜进行刻蚀后，形成栅电极2a与栅线图形2b，如图3a和3b所示(图3b为图3a中A-A向的截面图)。

具体地，本发明实施例中使用的基板为玻璃基板，使用溅射方法进行金属层薄膜沉积操作，沉积的金属层薄膜为钼Mo金属，薄膜沉积的厚度优选地为200nm。

步骤S102、在完成步骤S101的基板上，形成有机半导体薄膜晶体管OTFT半导体层图形，通过下述步骤实现：

在完成步骤S101的基板上，先制备栅绝缘层薄膜3，后制备有机半导体层薄膜4，如图4a所示；

在制备有机半导体层薄膜4的基板上，涂敷一层光刻胶8，使用第二掩模板图形对光刻胶8进行曝光显影，形成OTFT半导体层图形；其中光刻胶8保留的区域对应于将要在有机半导体层薄膜4上形成OTFT半导体层图形的区域，如图4b所示；

在光刻胶曝光显影后的基板上，对有机半导体层薄膜4进行刻蚀，使有机半导体层薄膜4形成OTFT半导体层图形，如图4c所示；

剥去光刻胶8，得到具有OTFT半导体层图形的基板，如图4d所示，完成步骤2后基板的平面图如图4e所示。

具体地，栅绝缘层材料可以为聚乙烯苯酚(PVP，Poly(Vinylphenol))，采用旋涂方式制备薄膜后，在100℃时烘焙涂有PVP薄膜的基板20分钟之后，在130℃再次烘焙20分钟，形成薄膜交联，优选地，薄膜厚度为550nm。

对应地，有机半导体层的材料可以为酞菁氧钒(Oxyvanadiumphthalocyanine)，采用真空蒸发的方式进行制备，优选地，沉积厚度为50nm。

具体地，栅绝缘层材料还可以为氮化硅SiN_X，采用等离子增强化学气相沉积方法进行制备，制备时反应气体为SiH₄、NH₃、N₂的混合气体，优选地，沉积厚度为300nm。

对应地，有机半导体层的材料还可以为聚(3-己基噻吩)(Poly(3-hexylthiophene))，采用旋涂方式进行制备，即在100℃时退火30分钟后得到薄膜，优选地，薄膜厚度为50nm。

上述步骤S103中，在完成步骤S102的基板上，通过一次构图工艺形成源电极、漏电极、OTFT沟道、数据线以及像素电极图形，通过下述步骤实现：

在完成步骤S102的基板上，先后沉积导电层薄膜5与金属层薄膜6，用于制备源电极、漏电极、OTFT沟道、数据线以及像素电极，如图5a所示；

在沉积了金属层薄膜6的基板上，涂敷一层光刻胶9，使用第三掩模板图形对光刻胶9进行曝光显影，如图5b所示；

其中，光刻胶完全去除区域为A，对应于将要形成OTFT沟道图形的区域，光刻胶部分保留区域(即该区域光刻胶曝光未完全，还留有一定厚度的光刻胶)为B，对应于将要形成像素电极图形的区域，光刻胶完全保留区域为C，对应于将要形成源电极、漏电极和数据线图形区域；其中，第三掩模板可以为半色调掩模板或者灰色调掩模板；

对光刻胶完全去除区域、光刻胶部分保留区域以及光刻胶完全保留区域分别进行刻蚀，形成源电极、漏电极、OTFT沟道、数据线以及像素电极图形。

其中，对光刻胶完全去除区域、光刻胶部分保留区域以及光刻胶完全保留区域分别进行刻蚀，形成源电极、漏电极、OTFT沟道、数据线以及像素电极图形的过程，又是通过以下步骤实现：

第一次刻蚀，在光刻胶曝光显影后的基板上，刻蚀掉光刻胶完全去除区域A的金属层薄膜6和导电层薄膜5，得到OTFT沟道图形4a，如图5c所示；

在第一次刻蚀后的基板上，对曝光显影后的光刻胶进行灰化，去除掉部分保留区域B的光刻胶9，如图5d所示；

第二次刻蚀，在光刻胶灰化后的基板上，刻蚀掉光刻胶部分保留区域B的金属层薄膜6，得到像素电极图形5a，如图5e所示；

最后，剥离掉完全保留区域C的光刻胶9，得到源电极图形6a、漏电极图形6b与数据线图形，如图5f所示(数据线图形在图5f中未示意出)；图5g是完成步骤3后基板的平面图。

较佳地，导电层薄膜的材料为透明氧化铟锡ITO，金属层薄膜的材料为Mo金属。

上述步骤S104中形成栅线接口区域和数据线接口区域，具体通过下述方式实现：

在完成步骤S103的基板上，沉积一层钝化层薄膜7之后，使用第四掩模板进行构图，将数据线PAD区域与栅线PAD区域的钝化层薄膜7完全去除掉，暴露出数据线PAD区域与栅线PAD区域的金属层，形成钝化层的图形。图6是形成栅线接口区域和数据线接口区域后的截面图。

本发明并不限于上述实施例中描述的采用四次构图工艺完成制造有机薄膜晶体管阵列基板，可以根据产品所需的具体结构调整具体的构图工艺次数，具体的构图次数可以大于或小于四次。

本发明实施例还提供了一种有机薄膜晶体管阵列基板，该基板是使用本发明实施例提供的有机薄膜晶体管阵列基板的制造方法制造的。

本发明实施例提供的有机薄膜晶体管阵列基板及制造方法，在一次构图工艺中使用一块掩模板图形完成源电极、漏电极、数据线以及像素电极的构图，减少了制造过程中构图次数，提高了有机薄晶体管阵列基板的制造效率，降低了生产成本。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (11)

1.一种有机薄膜晶体管阵列基板的制造方法，其特征在于，包括：

在基板上形成栅电极与栅线图形；

形成有机半导体薄膜晶体管OTFT半导体层图形；

通过一次构图工艺形成源电极、漏电极、OTFT沟道、数据线以及像素电极图形；

形成栅线接口区域和数据线接口区域；

其中，所述通过一次构图工艺形成源电极、漏电极、OTFT沟道、数据线以及像素电极图形，具体包括：

在形成OTFT半导体层图形的基板上，先沉积导电层薄膜后沉积金属层薄膜；

在沉积金属层薄膜的基板上涂敷光刻胶，使用第三掩模板图形对光刻胶曝光显影，得到光刻胶完全去除区域、光刻胶部分保留区域以及光刻胶完全保留区域；所述光刻胶完全去除区域对应于形成OTFT沟道图形的区域，所述光刻胶部分保留区域对应于形成像素电极图形的区域，所述光刻胶完全保留区域对应于形成源电极、漏电极和数据线图形的区域；

对光刻胶完全去除区域、光刻胶部分保留区域以及光刻胶完全保留区域分别进行刻蚀，形成源电极、漏电极、OTFT沟道、数据线以及像素电极图形。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在基板上形成栅电极与栅线图形，具体包括：

在基板(1)上沉积金属层薄膜；

使用第一掩模板图形对所述金属层薄膜进行刻蚀，形成栅电极(2a)与栅线图形(2b)。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述形成有机半导体薄膜晶体管OTFT半导体层图形，具体包括：

在形成栅电极与栅线图形的基板上，先制备栅绝缘层薄膜(3)，后制备有机半导体层薄膜(4)；

在制备有机半导体层薄膜(4)的基板上涂敷光刻胶(8)，使用第二掩模板图形对光刻胶(8)曝光显影；

对所述有机半导体层薄膜(4)进行刻蚀，形成OTFT半导体层图形；

剥去光刻胶(8)，得到具有OTFT半导体层图形的基板。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述栅绝缘层薄膜(3)为聚乙烯苯酚，所述有机半导体层薄膜(4)为酞菁氧钒。

5.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述栅绝缘层薄膜(3)为氮化硅，所述有机半导体层薄膜(4)聚(3-己基噻吩)。

6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第三掩模板为半色调掩模板或灰色调掩模板。

7.如权利要求1或6所述的方法，其特征在于，所述对光刻胶完全去除区域、光刻胶部分保留区域以及光刻胶完全保留区域分别进行刻蚀，形成源电极、漏电极、OTFT沟道、数据线以及像素电极图形，具体包括：

第一次刻蚀，刻蚀掉所述光刻胶完全去除区域的金属层薄膜(6)与导电层薄膜(5)，得到OTFT沟道图形(4a)；

在第一次刻蚀后，灰化光刻胶(9)，去除掉所述光刻胶部分保留区域的光刻胶(9)；

第二次刻蚀，刻蚀掉所述光刻胶部分保留区域的金属层薄膜(6)，得到像素电极图形(5a)，并剥离所述完全保留区域的光刻胶(9)，得到源电极图形(6a)、漏电极图形(6b)与数据线图形。

8.如权利要求1或6所述的方法，其特征在于，所述导电层薄膜为氧化铟锡ITO。

9.如权利要求1、2或6所述的方法，其特征在于，所述金属层薄膜为Mo金属。

10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述形成栅线接口区域和数据线接口区域，具体包括：

在形成源电极、漏电极、OTFT沟道、数据线以及像素电极图形的基板上，沉积钝化层薄膜(7)，使用第四掩模板将数据线PAD区域与栅线PAD区域的钝化层薄膜(7)去掉，暴露出数据线PAD区域与栅线PAD区域的金属层，形成钝化层图形。

11.一种有机薄膜晶体管阵列基板，其特征在于，所述有机薄膜晶体管阵列基板使用如权利要求7所述的制造方法制造。