CN102629665A - 制作晶体管的方法、晶体管、阵列基板以及显示器 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供一种制作晶体管的方法、晶体管、阵列基板以及显示器，用于提高有机薄膜晶体管的迁移率。该方法包括：形成功能板；所述功能板包括沟道区域；在所述功能板上形成包括微孔区域的绝缘层；所述微孔区域位于所述沟道区域内或所述微孔区域的正投影位于所述沟道区域内；在所述微孔区域上形成至少一个栅极层，所述栅极层未覆盖所述微孔区域中的微孔。可见该方法可使得载流子的迁移率大大提高。
Description
技术领域
本发明涉及面板制造技术领域，尤其涉及制作晶体管的方法、晶体管、阵列基板以及显示器。
背景技术
有机薄膜晶体管(Organic Thin Film Transistors，OTFTs)以其体积小、质量轻、制作成本低、可饶性强以及易于大面积制备等优点受到广大用户的青睐。
OTFTS主要由半导体有源层，绝缘层，栅电极层、源电极层以及漏电极层等部分组成；由于上述各层的排列方式不同，使得OTFTS具有不同的结构，其中包括以下两种结构：
第一种，如图1A所示的顶栅底接触结构；该结构中各层在基板上的排列顺序由下至上为：衬底(Substrate，Sub)11、有机半导体(organic semiconductor，OSC)层12、源极(Source，S)13、漏极(Drain，D)14、绝缘层15以及栅极(Gate，G)16；
第二种，如图1B所示的顶栅顶接触结构；该结构中各层在基板上的排列顺序由下至上为：衬底(Substrate，Sub)11、源极(Source，S)13、漏极(Drain，D)14、有机半导体(organic semiconductor，OSC)层12、绝缘层15以及栅极(Gate，G)16；
上述OTFTS的工作原理如下：
首先，为源极加上数字信号即Data信号；其次，为栅极加电压，当电压大于一定值时，有机半导体层开始导通，此时可在有机半导体层中形成载流子。此时增加在源极金属层上的数字信号就会通过载流子传递到漏极金属层上。
本发明人发现，无论使用上述哪一种结构的OTFTS，由于有机半导体材料自身特性的限制，使得有机薄膜晶体管中载流子迁移率偏低，因此，限制了OTFTS的应用范围。
发明内容
本发明实施例提供一种制作晶体管的方法、晶体管、阵列基板以及显示器，用于提高有机薄膜晶体管的迁移率。
一种晶体管，所述晶体管包括：
功能板，所述功能板包括沟道区域；
绝缘层，所述绝缘层包括微孔区域；所述绝缘层位于所述功能板上，且所述微孔区域位于所述沟道区域内或所述微孔区域的正投影位于所述沟道区域内；
在所述微孔区域上包含至少一个栅极层，所述栅极层未覆盖所述微孔区域中的微孔。
一种制作晶体管的方法，所述方法包括：
形成功能板；所述功能板包括沟道区域；
在所述功能板上形成包括微孔区域的绝缘层；所述微孔区域位于所述沟道区域内或所述微孔区域的正投影位于所述沟道区域内；
在所述微孔区域上形成至少一个栅极层，所述栅极层未覆盖所述微孔区域中的微孔。
一种阵列基板，所述阵列基板包括上述晶体管。
一种显示器，所述显示器包括上述晶体管。
本发明实施例提供的晶体管的制作方法为在功能板上形成包括微孔区域的绝缘层；微孔区域位于功能板的沟道区域内或所述微孔区域的正投影位于所述沟道区域内；由于微孔区域中包括多个微孔，且在该微孔区域的上形成至少一个未覆盖微孔栅极层，其效果相当于无数个双栅结构的叠加，使得在每一个微孔内部都形成较强的电场，因此，微孔区域的电场效应加强，使得载流子的迁移率大大提高。
附图说明
图1A为现有技术中晶体管的顶栅底接触结构示意图；
图1B为现有技术中晶体管的顶栅顶接触结构示意图；
图2为本发明实施例提供的制作晶体管的流程示意图；
图3A为本发明实施例一提供的晶体管的第一结构示意图；
图3B为本发明实施例一提供的晶体管的第二结构示意图；
图3C为本发明实施例一提供的晶体管的第三结构示意图；
图3D为本发明实施例一提供的晶体管的第四结构示意图；
图3E为本发明实施例一提供的晶体管的第五结构示意图；
图4A为本发明实施例提供的第一种掩模板的结构示意图；
图4B为本发明实施例提供的第一种掩模板的结构示意图；
图4C为本发明实施例提供的第一种掩模板的结构示意图；
图5A为本发明实施例一提供的晶体管的第一结构示意图；
图5B为本发明实施例一提供的晶体管的第二结构示意图；
图5C为本发明实施例一提供的晶体管的第三结构示意图；
图5D为本发明实施例一提供的晶体管的第四结构示意图；
图5E为本发明实施例一提供的晶体管的第五结构示意图。
具体实施方式
本发明实施例提供的晶体管的制作方法为在功能板上形成包括微孔区域的绝缘层；微孔区域位于功能板的沟道区域内或所述微孔区域的正投影位于所述沟道区域内；由于微孔区域中包括多个微孔，且在该微孔区域的上形成至少一个未覆盖微孔栅极层，其效果相当于无数个双栅结构的叠加，使得在每一个微孔内部都形成较强的电场，因此，微孔区域的电场效应加强，使得载流子的迁移率大大提高。如图2所示，制作晶体管的具体过程如下：
步骤21，形成功能板；所述功能板包括沟道区域；
步骤22，在所述功能板上形成包括微孔区域的绝缘层；所述微孔区域位于所述沟道区域内或所述微孔区域的正投影位于所述沟道区域内；
步骤23，在所述微孔区域上形成至少一个栅极层，所述栅极层未覆盖所述微孔区域中的微孔。
具体的，所述形成功能板包括：
在基板上形成半导体层；在所述半导体层上形成包含源极区域和漏极区域的源/漏极层；所述源极区域位于所述半导体层的一侧；所述漏极区域位于所述半导体层的另一侧；在所述源/漏极层上形成包括所述微孔区域的绝缘层。
具体的所述形成功能板包括：
在基板上形成包含源极区域和漏极区域的源/漏极层；所述源极区域位于所述基板的一侧；所述漏极区域位于所述基板的另一侧；在所述源/漏极层上形成半导体层；在所述半导体层上形成包括所述微孔区域的绝缘层。
具体的，为了进一步加强微孔中电场的强度，以便更好的提高载流子的迁移率，在形成栅极层后，进一步包括：
在形成所述微孔区域后暴露出的所述半导体层内形成高电导率薄层。
具体的，形成半导体层包括：
通过喷墨打印工艺形成所述半导体层。
具体的，形成包含源极区域和漏极区域的源/漏极层包括：
通过喷墨打印工艺形成包含所述源极区域和所述漏极区域的所述源/漏极层。
具体的，形成包括微孔区域的绝缘层包括：
通过喷墨打印工艺以及等离子处理工艺形成包含微孔区域的所述绝缘层。
具体的，在形成微孔区域后暴露出的半导体层上形成高电导率薄层包括：
在形成所述微孔区域后暴露出的所述半导体层上，通过等离子处理工艺形成高电导率薄层。
以下以具体实施例进行介绍：
实施例一：
本实施例一提供第一种晶体管，该晶体管为具有顶栅底接触的有机薄膜晶体管，具体过程如下：
步骤一，形成功能板；形成功能板的具体过程如下：
第一步，如图3A所示，在基板上形成半导体层；
具体的，本步骤中的基板的材料可选择塑料材料；
具体的，本步骤中可通过多种工艺形成半导体层，具体的可通过喷墨打印工艺、印刷工艺等任何可以在基板上形成半导体层的工艺；较佳的，本步骤中选择喷墨打印工艺在基板上打印上一层有机半导体材料形成半导体层，可使用的半导体层材料为3-己基噻吩的聚合物(P3HT)、单壁碳纳米管等，优选的为P3HT；半导体层的厚度大约为30纳米-200纳米，较佳的，本步骤中选择50纳米。
第二步，如图3B所示，在所述半导体层上形成包含源极区域、漏极区域和沟道区域的源/漏极层；所述源极区域位于所述半导体层的一侧；所述漏极区域位于所述半导体层的另一侧；
具体的，本步骤中可通过喷墨打印工艺在半导体层上打印上一层电极材料形成包含源极区域、漏极区域和沟道区域的的源/漏极层；此时，在源极区域和漏极区域之间形成沟道区域；
该电极材料可选择带有导电功能的材料即可，具体可为聚噻吩的衍生物聚乙撑二氧噻吩(PEDOT)和聚苯乙烯磺酸钠(Pss)，可通过调整这两种材料的比例调节电阻值，形成源极区域和漏极区域；
步骤二，如图3C所示，在所述源/漏极层上形成包括微孔区域的绝缘层；所述微孔区域位于所述源极区域与所述漏极区域之间；该绝缘层所使用的材料可为任何具有绝缘功能且可用于有机晶体管内的材料，较佳的，可使用聚乙烯基吡咯烷酮(pvp)；
具体的，本步骤中可在源/漏极层上形成有机电层材料的工艺有多种，较佳的，可通过喷墨打印工艺在源/漏极层上打印有机电层材料；然后通过带有多个纳米微孔的掩模板，使用等离子处理工艺形成包含微孔区域的所述绝缘层。
具体的，该掩模板上纳米微孔的形状和大小300纳米-1000纳米，具体可根据实际情况设置，因此，在绝缘层上形成的纳米微孔的大小和形状可相等或不相等；且纳米微孔的数量和排列形式也可依据实际情况设置；具体可根据实际情况选择图4A-图4C所示的掩模板；较佳的，为了能够通过较简单的工艺实现微孔区域可选择图4A所示的掩模板。
步骤三，如图3D所示，在微孔区域上形成至少一个栅极层，且栅极层未覆盖所述微孔区域中的微孔；
具体的，本步骤中，可在微孔区域上的指定位置形成一个过多个栅极层；当栅极层为多个时，所有栅极层之间可相连或不相连或部分栅极层相连。
较佳的，可选择栅极层的形状为图4A所示的掩模板的形状。
较佳的，为了获得更好的迁移率，本实施例还可包括步骤五，且步骤五在步骤四之后进行；
步骤四，如图3E所示，在绝缘层的微孔所暴露出的半导体层内形成高电导率薄层；此时的高电导率薄层有较强的活性；
具体的，本步骤中可通过使用等离子处理工艺对微孔所暴露出的半导体层进行处理，因而，在半导体层内部且被暴露出的部分形成高电导率薄层；该形成高电导率薄层可减少电阻，提高沟道内的电流效应。
实施例二：
本实施例二提供第二种晶体管，该晶体管为具有顶栅顶接触的有机薄膜晶体管，具体过程如下：
步骤①，形成功能板；形成功能板的具体过程如下：
第①步，如图5A所示，在基板上形成包含源极区域、漏极区域和沟道区域的源/漏极层；所述源极区域位于所述基板的一侧；所述漏极区域位于所述基板的另一侧；
具体的，本步骤中可通过喷墨打印工艺在基板上打印上一层电极材料形成包含源极区域、漏极区域和沟道区域的的源/漏极层；此时，在源极区域和漏极区域之间形成沟道区域；
可选择带有导电功能的材料即可，具体可为聚噻吩的衍生物聚乙撑二氧噻吩(PEDOT)和聚苯乙烯磺酸钠(Pss)，可通过调整这两种材料的比例调节电阻值，形成源极区域和漏极区域；
第②步，如图5B所示，在源/漏极层上形成半导体层；
具体的，本步骤中的基板的材料可选择塑料材料；
具体的，本步骤中可通过多种工艺形成半导体层，具体的可通过喷墨打印工艺、印刷工艺等任何可以在基板上形成半导体层的工艺；较佳的，本步骤中选择喷墨打印工艺在源/漏极层上打印上一层有机半导体材料形成半导体层，可使用的半导体材料为3-己基噻吩的聚合物(P3HT)、单避碳纳米管等有机半导体材料，优选的为P3HT；半导体层的厚度大约为30纳米-200纳米，较佳的，本步骤中选择50纳米。
步骤②，如图5C所示，在半导体层上形成包括微孔区域的绝缘层；所述微孔区域位于所述源极区域与所述漏极区域之间；该绝缘层所使用的材料可为任何具有绝缘功能且可用于有机晶体管内的材料，较佳的，可使用聚乙烯基吡咯烷酮(pvp)；
具体的，本步骤中可在源/漏极层上形成有机电层材料的工艺有多种，较佳的，可通过喷墨打印工艺在半导体层上打印有机电层材料；然后通过带有多个纳米微孔的掩模板，使用等离子处理工艺形成包含微孔区域的绝缘层。
具体的，该掩模板上纳米微孔的形状和大小300纳米-1000纳米，具体可根据实际情况设置，因此，在绝缘层上形成的纳米微孔的大小和形状可相等或不相等；且纳米微孔的数量和排列形式也可依据实际情况设置；具体可根据实际情况选择图4A-图4C所示的掩模板较佳的，为了能够通过较简单的工艺实现微孔区域可选择图4A所示的掩模板。
步骤③，如图5D所示，在微孔区域上形成至少一个栅极层；
具体的，本步骤中，可在微孔区域上的指定位置形成一个过多个栅极层；当栅极层为多个时，所有栅极层之间可相连或不相连或部分栅极层相连。
较佳的，可选择栅极层的形状为图4A所示的掩模板的形状。
较佳的，为了获得更好的迁移率，本实施例还可包括步骤五，且步骤④在步骤③之后进行；
步骤④，如图5E所示，在绝缘层的纳米微孔所暴露出的半导体层内形成高电导率薄层；此时的高电导率薄层有较强的活性；
具体的，本步骤中可通过使用等离子处理工艺对微孔所暴露出的半导体层进行处理，因而，在半导体层内部且被暴露出的部分形成高电导率薄层；该形成高电导率薄层可减少电阻，提高沟道内的电流效应。
较佳的，无论上述哪一个实施例都可通过任何方法带有微孔区域的绝缘层，只需保证微孔区域都位于沟道区域内即可，具体可包括但不限于以下方法：
先形成源/漏极金属层；在源/漏极金属层上铺设绝缘材料，对需要形成沟道区域的位置进行刻蚀，刻蚀掉位于该沟道位置处的源/漏极金属层以及绝缘材料，此时形成沟道区域；在沟道区域内再次铺设绝缘材料，此时铺设的厚度与第一次铺设的绝缘材料的厚度相等，对第二次铺设的绝缘材料进行工艺处理形成微孔区域，此时形成包括微孔区域的绝缘层。
具体的，通过上述实施例可得出微孔区域位于沟道区域内或微孔区域的正投影位于所述沟道区域内；
具体的，上述实施例中用于表明方位的名词“上”的位置关系可包括但不限于以下几点：
第一，第二层在第一层上，且第二层紧邻第一层；
第二，第二层在第一层上，但第二层与第一层之间间隔其他层；
第三，第二层在第一层上，且第二层部分或全部覆盖第一层；
第四，第一与第三结合所得的层与层之间的位置关系，或第一与第二结合所得的层与层之间的位置关系。
如图3E所示，本发明实施例提供一种晶体管，所述晶体管包括：
功能板，所述功能板包括沟道区域；
绝缘层，所述绝缘层包括微孔区域；所述绝缘层位于所述功能板上，且所述微孔区域位于所述沟道区域内微孔区域的正投影位于所述沟道区域内；
在所述微孔区域上包含至少一个栅极层，所述栅极层未覆盖所述微孔区域中的微孔。
所述功能板还包括：
基板以及位于所述基板上的半导体层；
源/漏极层，位于所述半导体层上、且包括源极区域和漏极区域；所述源极区域位于所述半导体层的一侧；所述漏极区域位于所述半导体层的另一侧；
所述沟道区域位于所述源极区域和所述漏极区域之间。
所述功能板还包括：
基板以及位于所述基板上的源/漏极层；
所述源/漏极层包括源极区域和漏极区域；所述漏极区域位于所述基板的另一侧；
半导体层，位于所述源/漏极层上；
所述沟道区域位于所述源极区域和所述漏极区域之间。
所述晶体管还包括：
高电导率薄层，为所述绝缘层的微孔区域暴露出的半导体层。
所述微孔区域包括一个或多个形状相同或不相同的微孔。
一种阵列基板，所述阵列基板包括上述的晶体管。
一种显示器，所述显示器包括上述的晶体管。
综上所述，有益效果：
本发明实施例提供的晶体管的制作方法为在功能板上形成包括微孔区域的绝缘层；微孔区域位于功能板的沟道区域内或所述微孔区域的正投影位于所述沟道区域内；由于微孔区域中包括多个微孔，且在该微孔区域的上形成至少一个未覆盖微孔栅极层，其效果相当于无数个双栅结构的叠加，使得在每一个微孔内部都形成较强的电场，因此，微孔区域的电场效应加强，使得载流子的迁移率大大提高。
较佳的，具体的，为了进一步加强微孔中电场的强度，以便更好的提高载流子的迁移率，在形成栅极层后，进一步包括：在形成微孔区域后暴露出的半导体层上形成高电导率薄层。
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 (15)
1.一种晶体管，其特征在于，所述晶体管包括：
功能板，所述功能板包括沟道区域；
绝缘层，所述绝缘层包括微孔区域；所述绝缘层位于所述功能板上，且所述微孔区域位于所述沟道区域内或所述微孔区域的正投影位于所述沟道区域内；
在所述微孔区域上包含至少一个栅极层，所述栅极层未覆盖所述微孔区域中的微孔。
2.如权利要求1所述的晶体管，其特征在于，所述功能板还包括：
基板以及位于所述基板上的半导体层；
源/漏极层，位于所述半导体层上、且包括源极区域和漏极区域；所述源极区域位于所述半导体层的一侧；所述漏极区域位于所述半导体层的另一侧；
所述沟道区域位于所述源极区域和所述漏极区域之间。
3.如权利要求1所述的晶体管，其特征在于，所述功能板还包括：
基板以及位于所述基板上的源/漏极层；
所述源/漏极层包括源极区域和漏极区域；所述漏极区域位于所述基板的另一侧；
半导体层，位于所述源/漏极层上；
所述沟道区域位于所述源极区域和所述漏极区域之间。
4.如权利要求1所述的晶体管，其特征在于，所述晶体管还包括：
高电导率薄层，为所述绝缘层的微孔区域暴露出的半导体层。
5.如权利要求4所述的晶体管，其特征在于，所述微孔区域包括一个或多个形状相同或不相同的微孔。
6.一种制作晶体管的方法，其特征在于，所述方法包括：
形成功能板；所述功能板包括沟道区域；
在所述功能板上形成包括微孔区域的绝缘层；所述微孔区域位于所述沟道区域内或所述微孔区域的正投影位于所述沟道区域内；
在所述微孔区域上形成至少一个栅极层，所述栅极层未覆盖所述微孔区域中的微孔。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述形成功能板包括：
在基板上形成半导体层；
在所述半导体层上形成包含源极区域和漏极区域的源/漏极层；所述源极区域位于所述半导体层的一侧；所述漏极区域位于所述半导体层的另一侧；
在所述源/漏极层上形成包括所述微孔区域的绝缘层。
8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述形成功能板包括：
在基板上形成包含源极区域和漏极区域的源/漏极层；所述源极区域位于所述基板的一侧；所述漏极区域位于所述基板的另一侧；
在所述源/漏极层上形成半导体层；在所述半导体层上形成包括所述微孔区域的绝缘层。
9.如权利要求7或8所述的方法，其特征在于，在形成所述栅极层后，进一步包括：
在形成所述微孔区域后暴露出的所述半导体层内形成高电导率薄层。
10.如权利要求7或8所述的方法，其特征在于，所述形成半导体层包括：
通过喷墨打印工艺形成所述半导体层。
11.如权利要求7或8所述的方法，其特征在于，所述形成包含源极区域和漏极区域的源/漏极层包括：
通过喷墨打印工艺形成包含所述源极区域和所述漏极区域的所述源/漏极层。
12.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述形成包括微孔区域的绝缘层包括：
通过喷墨打印工艺以及等离子处理工艺形成包含微孔区域的所述绝缘层。
13.如权利要求9所述的方法，其特征在于，在形成所述微孔区域后暴露出的所述半导体层内形成高电导率薄层包括：
在形成所述微孔区域后暴露出的所述半导体层内，通过等离子处理工艺形成高电导率薄层。
14.一种阵列基板，其特征在于，所述阵列基板包括如权利要求1-5任一所述的晶体管。
15.一种显示器，其特征在于，所述显示器包括如权利要求1-5任一所述的晶体管。
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