CN112542545A - 主动元件 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种主动元件，包括基板、第一电极、第二电极、有机半导体层、绝缘层以及栅极。第一电极的第一侧壁面对第二电极的第一侧壁。第一电极的第二侧壁面对第二电极的第二侧壁。第一电极的第一侧壁与第二电极的第一侧壁之间的距离大于第一电极的第二侧壁与第二电极的第二侧壁之间的距离。有机半导体层填入第一电极与第二电极之间的间隙。有机半导体层接触第一电极的第一侧壁与第二侧壁以及第二电极的第一侧壁与第二侧壁。绝缘层覆盖有机半导体层。栅极位于绝缘层上。
Description
技术领域
本发明是有关于一种主动元件，且特别是有关于一种包括有机半导体层的主动元件。
背景技术
由于有机薄膜晶体管(Organic thin-film transistor，OTFT)具轻薄、可挠性(Flexibility)、制程温度低等优点与特性，因此已广泛地应用于液晶显示器、有机发光显示器、电泳显示器等显示装置中。为了使显示装置能够有轻以及薄等优点，有机薄膜晶体管的尺寸越来越小。然而，在小尺寸的有机薄膜晶体管中，半导体通道层靠近电极的边缘处容易出现较难控制的边缘电流(fringe current)，导致薄膜晶体管出现漏电以及可靠度不足的问题。
发明内容
本发明提供一种主动元件，可以改善第一电极与第二电极之间的边缘电流对主动元件的可靠度所产生的影响。
本发明的至少一实施例提供一种主动元件。主动元件包括基板、第一电极、第二电极、有机半导体层、绝缘层以及栅极。第一电极以及第二电极位于基板上。第一电极的第一侧壁面对第二电极的第一侧壁。第一电极的第二侧壁面对第二电极的第二侧壁。第一电极的第一侧壁与第二电极的第一侧壁之间的距离大于第一电极的第二侧壁与第二电极的第二侧壁之间的距离。有机半导体层覆盖第一电极以及第二电极。有机半导体层填入第一电极与第二电极之间的间隙。有机半导体层接触第一电极的第一侧壁、第二电极的第一侧壁、第一电极的第二侧壁与第二电极的第二侧壁。绝缘层覆盖有机半导体层。栅极位于绝缘层上。
本发明的至少一实施例提供一种主动元件。主动元件包括基板、第一电极、第二电极、有机半导体层、绝缘层以及栅极。第一电极以及第二电极位于基板上。第一电极的第一侧壁面对第二电极的第一侧壁。第一电极的第二侧壁面对第二电极的第二侧壁。第一电极的第一侧壁与第二电极的第一侧壁之间的距离大于第一电极的第二侧壁与第二电极的第二侧壁之间的距离。有机半导体层覆盖第一电极以及第二电极。有机半导体层填入第一电极与第二电极之间的间隙。有机半导体层于第一电极的第一侧壁的法线方向上以及第一电极的第二侧壁的法线方向上重叠于第一电极。有机半导体层于第二电极的第一侧壁的法线方向上以及第二电极的第二侧壁的法线方向上重叠于第二电极。绝缘层覆盖有机半导体层。栅极位于绝缘层上。
附图说明
图1A至图6A是本发明的一实施例的一种主动元件的制造方法的上视示意图。
图1B至图6B分别是图1A至图6A的线A-A’与B-B’的剖面示意图。
图7是本发明的一实施例的一种主动元件的上视示意图。
图8是本发明的一实施例的一种主动元件的上视示意图。
其中，附图标记：
10、20、30:主动元件
100:基板
110:缓冲层
120:转接电极
130:第一导电层
132:第一电极
134:第二电极
136:数据线
140:半导体材料层
140’:有机半导体层
142:通道区
150:第一绝缘材料层
150’:第一绝缘层
160:第二绝缘层
170:第二导电层
172:栅极
174:扫描线
176:电容电极
180:保护层
190:像素电极
D1、E1、E2:方向
GP:间隙
H1、H2:开口
L1、L2、L3:距离
L4:长度
S1a、S1b:第一侧壁
S2a、S2b:第二侧壁
S3a、S3b:第三侧壁
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
图1A至图6A是本发明的一实施例的一种主动元件的制造方法的上视示意图。图1B至图6B分别是图1A至图6A的线A-A’与B-B’的剖面示意图。
为方便说明，图1B省略绘示了缓冲层110以及第一绝缘材料层150。请参考图1A与图1B，形成缓冲层110于基板100上。基板100为金属基板、玻璃基板或是可挠性基板。当基板100为可挠性基板时，其材料包括可挠性的材料(例如括聚酰胺(Polyamide，PA)聚亚酰胺(Polyimide，PI)、聚甲基丙烯酸甲酯(Poly(methyl methacrylate)，PMMA)、聚萘二甲酸乙二醇酯(polyethylene naphthalate，PEN)、聚对苯二甲酸乙二酯(polyethyleneterephthalate，PET)、玻璃纤维强化塑胶(fiber reinforced plastics，FRP)、聚醚醚酮(polyetheretherketone，PEEK)、环氧树脂或其它合适的材料或前述至少二种的组合)，但不限于此。
缓冲层110例如为单层或多层结构，其材料包括氧化硅、氮化硅、氮氧化硅或其他合适的材料或两种以上的材料的组合。在一些实施例中，缓冲层110可作为阻水阻气层。
选择性地形成转接电极120于基板100上。在本实施例中，形成转接电极120于缓冲层110上。转接电极120的材质例如可包括抗氧化的材料，例如包括金属(例如钛、钼、钨、金、铂、铬、镍、钯、钴的其中至少一者、上述材料的复合层、或上述材料的合金)或金属氧化物材料(例如铟锡氧化物、铟锌氧化物、掺氟的氧化铟)或金属氮化物导电材料(例如氮化钛或氮化钼)或上述材料的组合。
形成第一导电层130于基板100上。在本实施例中，形成第一导电层130于缓冲层110以及转接电极120上。第一导电层130包括第一电极132、第二电极134以及数据线136，其中数据线136连接第一电极132，且第二电极134覆盖部分转接电极120。
第一导电层130为单层或多层结构。基于导电性的考量，第一导电层130一般是使用金属材料，但本发明不以此为限。在其他实施例中，第一导电层130可以使用银或非银的导电材料，例如：合金、金属材料的氮化物、金属材料的氧化物、金属材料的氮氧化物或其它合适的材料或是金属材料与其它导材料的堆叠层。
形成半导体材料层140于第一导电层130以及转接电极120上。半导体材料层140包覆第一电极132、第二电极134、数据线136以及转接电极120。
在一些实施例中，半导体材料层140的材料包括多环芳族烃随机共聚物(例如苯并硫属元素杂环戊烯并苯并硫属元素杂环戊烯单体单元、茀单体单元或三芳基胺单体单元)、聚乙炔、聚对苯二甲酰及其衍生物、聚苯二甲酰及其衍生物、聚吡咯及其衍生物、聚苯硫酚及其衍生物、聚呋喃及其衍生物、聚苯胺及其衍生物或其他合适材料或以上材料的组合。
在一些实施例中，半导体材料层140包括以下列化合物中的至少一者：2,7-二溴[1]苯并噻吩并[3,2-b][1]苯并噻吩、2,7-双[(4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二氧杂环戊硼烷-2-基)]-9,9-二-正辛基茀以及2-(4-(二苯基胺基)苯基)-2-甲基丙腈。
形成第一绝缘材料层150于半导体材料层140上。第一绝缘材料层150为单层或多层结构，且第一绝缘材料层150的材料例如包括氟聚合物(如CytopTM系列的含氟聚合物、Teflon AFTM系列的含氟聚合物或以上材料的组合)或其他有机材料。
形成图案化的光阻层PR于第一绝缘材料层150上。图案化的光阻层PR重叠于第一导电层130以及部分的转接电极120。在本实施例中，图案化的光阻层PR不重叠于另一部分的转接电极120。
为方便说明，图2B省略绘示了缓冲层110以及第一绝缘层150’。请参考图2A与图2B，以图案化的光阻层PR为罩幕，图案化第一绝缘材料层150以及半导体材料层140，以形成第一绝缘层150’以及有机半导体层140’。选择性地移除图案化的光阻层PR。
第一绝缘层150’覆盖有机半导体层140’，且第一绝缘层150’以及有机半导体层140’于垂直基板100的方向D1上对齐。有机半导体层140’覆盖第一电极132以及第二电极134。在本实施例中，有机半导体层140’包覆第一电极132、第二电极134以及数据线136。
第一电极132的第一侧壁S1a面对第二电极134的第一侧壁S1b。第一电极132的第二侧壁S2a面对第二电极134的第二侧壁S2b。第一电极132的第三侧壁S3a面对第二电极134的第三侧壁S3b。
有机半导体层140’填入第一电极132与第二电极134之间的间隙GP。在本实施例中，有机半导体层140’的通道区142填入第一电极132与第二电极134之间的间隙GP。有机半导体层140’接触第一侧壁S1a、S1b、第二侧壁S2a、S2b以及第三侧壁S3a、S3c，且通道区142位于第一侧壁S1a与第一侧壁S1b之间、第二侧壁S2a与第二侧壁S2b之间以及第三侧壁S3a与第三侧壁S3b之间。有机半导体层140’于第一电极132的第一侧壁S1a的法线方向上、第二侧壁S2a的法线方向上以及第三侧壁S3a的法线方向上重叠于第一电极132，且有机半导体层140’于第二电极134的第一侧壁S1b的法线方向上、第二侧壁S2b的法线方向上以及第三侧壁S3b的法线方向上重叠于第二电极134。
第一电极132的第二侧壁S2a相较于第一电极132的第一侧壁S1a与第三侧壁S3a更靠近通道区142的中心，且第二电极134的第二侧壁S2b相较于第二电极134的第一侧壁S1b与第三侧壁S3b更靠近通道区142的中心。换句话说，第一侧壁S1a与第三侧壁S3a相较于第二侧壁S2a更靠近通道区142(或有机半导体层140’)的边缘，且第一侧壁S1b与第三侧壁S3b相较于第二侧壁S2b更靠近通道区142(或有机半导体层140’)的边缘。
请参考图3A与图3B，形成第二绝缘层160于第一绝缘层150’上。在本实施例中，第二绝缘层160覆盖第一绝缘层150’、有机半导体层140’、转接电极120以及缓冲层110。第二绝缘层160具有开口H1，其中开口H1贯穿第二绝缘层160并暴露出转接电极120。
请参考图4A与图4B，形成第二导电层170于第二绝缘层160上。第二导电层170包括栅极172以及扫描线174，其中扫描线174连接栅极172。在本实施例中，第二导电层170选择性地包括电容电极176，电容电极176连接至扫描线174，且栅极172与电容电极176分别位于扫描线174的两侧。栅极172位于第一绝缘层150’上，且第二绝缘层160位于栅极172与第一绝缘层150’之间。电容电极176不重叠于第一绝缘层150’。
第二导电层170为单层或多层结构。基于导电性的考量，第二导电层170一般是使用金属材料，但本发明不以此为限。在其他实施例中，第一导电层130的材料例如为合金、金属材料的氮化物、金属材料的氧化物、金属材料的氮氧化物或其它合适的材料或是金属材料与其它导材料的堆叠层。
请参考图5A与图5B，形成保护层180于第二导电层170上。并于保护层180中形成开口H2，其中开口H2贯穿保护层180以及第二绝缘层160并暴露出转接电极120。
请参考图6A与图6B，选择性地形成像素电极190于保护层180上。在本实施例中，像素电极190至少部分重叠于电容电极176。像素电极190电性连接第二电极134。在本实施例中，像素电极190通过开口H2而电性连接至第二电极134。
在本实施例中，像素电极190的材质可包括透明导电材料，其例如是铟锡氧化物、铟锌氧化物、铝锡氧化物、铝锌氧化物、铟镓锌氧化物、或是上述至少二者的堆叠层。
在本实施例中，主动元件10包括基板100、第一电极132、第二电极134、有机半导体层140’、第一绝缘层150’以及栅极172。第一电极132以及第二电极134位于基板100上。
第一电极132的第一侧壁S1a与第二电极134的第一侧壁S1b之间的距离为L1。在一些实施例中，距离L1介于5微米至30微米之间。第一电极132的第二侧壁S2a与第二电极134的第二侧壁S2b之间的距离为L2。在一些实施例中，距离L2介于3微米至20微米之间。第一电极132的第三侧壁S3a与第二电极134的第三侧壁S3b之间的距离为L3。在一些实施例中，距离L1大于距离L2，且L1与L2的差值介于2微米至10微米。在一些实施例中，距离L3与距离L1可以相同或不同，且距离L3大于距离L2。
在本实施例中，距离L1大于距离L2，因此，第一电极132与第二电极134之间的边缘电流可以被减少，藉此改善主动元件10的可靠度。在本实施例中，距离L3大于距离L2，因此，第一电极132与第二电极134之间的边缘电流可以进一步地被减少。由于第一电极132的第一侧壁S1a与第二电极134的第一侧壁S1b之间产生的边缘电流以及第一电极132的第三侧壁S3a与第二电极134的第三侧壁S3b之间产生的边缘电流会因为距离L1以及距离为L3较大而被抑制，因此，即使藉由缩短距离L2的长度以提高工作电流(Ion)，主动元件10也不容易因为边缘电流难以控制而导致可靠度下降或漏电问题。
图7是本发明的一实施例的一种主动元件的上视示意图。在此必须说明的是，图7的实施例沿用图1B至图6B的实施例的元件标号与部分内容，其中采用相同或近似的标号来表示相同或近似的元件，并且省略了相同技术内容的说明。关于省略部分的说明可参考前述实施例，在此不赘述。
请参考图7，在本实施例中，主动元件20包括基板(图7未绘出)、第一电极132、第二电极134、有机半导体层140’、第一绝缘层(图7未绘出)以及栅极172。
第一电极132具有朝向第二电极134的凸块132A，且第二电极134具有朝向第一电极132的凸块134A。第一电极132的第二侧壁S2a位于第一电极132的凸块132A上，且第一电极132的第一侧壁S1a与第三侧壁S3a位于凸块132A的两侧。第二电极134的第二侧壁S2b位于第二电极134的凸块134A上，且第二电极134的第一侧壁S1b与第三侧壁S3b位于凸块134A的两侧。
第一电极132的第一侧壁S1a与第二电极134的第一侧壁S1b之间的距离为L1。第一电极132的第二侧壁S2a与第二电极134的第二侧壁S2b之间的距离为L2。第一电极132的第三侧壁S3a与第二电极134的第三侧壁S3b之间的距离为L3。在一些实施例中，距离L1以及距离L3大于距离L2，藉此减少第一电极132与第二电极134之间的边缘电流。
在本实施例中，第一电极132与第二电极134沿着方向E1排列，且主动元件20的通道长度(Channel length)平行于方向E1。方向E2垂直于方向E1，且主动元件20的通道宽度(Channel width)平行于方向E2。在本实施例中，栅极172于基板上的垂直投影的一端在方向E2超出有机半导体层140’于基板上的垂直投影，且超出的长度L4大于或等于5微米，藉此，更佳地提升栅极172对电流的控制能力，以进一步改善边缘电流的问题。
图8是本发明的一实施例的一种主动元件的上视示意图。在此必须说明的是，图8的实施例沿用图1B至图6B的实施例的元件标号与部分内容，其中采用相同或近似的标号来表示相同或近似的元件，并且省略了相同技术内容的说明。关于省略部分的说明可参考前述实施例，在此不赘述。
请参考图8，在本实施例中，主动元件30包括基板(图7未绘出)、第一电极132、第二电极134、有机半导体层140’、第一绝缘层(图7未绘出)以及栅极172。
第二电极134具有朝向第一电极132的凹槽134B。第二电极134的第一侧壁S1b、第二侧壁S2b以及第三侧壁S3b位于第二电极134的凹槽134B中，其中第二侧壁S2b位于凹槽134B底部，且第一侧壁S1b与第三侧壁S3b分别位于第二侧壁S2b两侧。第一电极132位于第二电极134的凹槽134B中。在其他实施例中，第一电极132具有朝向第二电极134的凹槽，且第二电极134位于第一电极132的凹槽中。
第一电极132的第一侧壁S1a与第二电极134的第一侧壁S1b之间的距离为L1。第一电极132的第二侧壁S2a与第二电极134的第二侧壁S2b之间的距离为L2。第一电极132的第三侧壁S3a与第二电极134的第三侧壁S3b之间的距离为L3。在一些实施例中，距离L1以及距离L3大于距离L2，藉此减少第一电极132与第二电极134之间的边缘电流。在本实施例中，距离L3大于距离L1，但本发明不以此为限。
在本实施例中，栅极172于基板上的垂直投影的一端在方向E2超出有机半导体层140’于基板上的垂直投影，且超出的长度L4大于或等于5微米，藉此，更佳地提升栅极172对电流的控制能力，以进一步改善边缘电流的问题。
当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明做出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种主动元件，其特征在于，包括：
一基板；
一第一电极以及一第二电极，位于该基板上，其中该第一电极的第一侧壁面对该第二电极的第一侧壁，且该第一电极的第二侧壁面对该第二电极的第二侧壁，其中该第一电极的该第一侧壁与该第二电极的该第一侧壁之间的距离大于该第一电极的该第二侧壁与该第二电极的该第二侧壁之间的距离；
一有机半导体层，覆盖该第一电极以及该第二电极，且填入该第一电极与该第二电极之间的间隙，且接触该第一电极的该第一侧壁、该第二电极的该第一侧壁、该第一电极的该第二侧壁与该第二电极的该第二侧壁；
一绝缘层，覆盖该有机半导体层；以及
一栅极，位于该绝缘层上。
2.如权利要求1所述的主动元件，其特征在于，该第一电极的该第一侧壁与该第二电极的该第一侧壁之间的距离为L1，该第二侧壁与该第二电极的该第二侧壁之间的距离为L2，L1与L2的差值介于2微米至10微米。
3.如权利要求1所述的主动元件，其特征在于，该有机半导体层的材料包括多环芳族烃随机共聚物、聚乙炔、聚对苯二甲酰及其衍生物、聚苯二甲酰及其衍生物、聚吡咯及其衍生物、聚苯硫酚及其衍生物、聚呋喃及其衍生物、聚苯胺及其衍生物或其他合适材料或以上材料的组合。
4.如权利要求1所述的主动元件，其特征在于，该第一电极的该第一侧壁与该第二电极的该第一侧壁之间的距离介于5微米至30微米。
5.如权利要求1所述的主动元件，其特征在于，该第一电极具有朝向该第二电极的凸块，且该第二电极具有朝向该第一电极的凸块。
6.如权利要求5所述的主动元件，其特征在于，该第一电极的该第二侧壁位于该第一电极的该凸块上，且该第二电极的该第二侧壁位于该第二电极的该凸块上。
7.如权利要求1所述的主动元件，其特征在于，该第二电极具有朝向该第一电极的凹槽，且该第一第极位于该凹槽中。
8.如权利要求7所述的主动元件，其特征在于，该第二电极的该第一侧壁以及该第二电极的该第二侧壁位于该第二电极的该凹槽中。
9.如权利要求1所述的主动元件，其特征在于，该有机半导体层的一通道区填入该第一电极与该第二电极之间的间隙，其中该第一电极的第二侧壁相较于该第一电极的该第一侧壁更靠近该通道区的中心。
10.一种主动元件，其特征在于，包括：
一基板；
一第一电极以及一第二电极，位于该基板上，其中该第一电极的第一侧壁面对该第二电极的第一侧壁，且该第一电极的第二侧壁面对该第二电极的第二侧壁，其中该第一电极的该第一侧壁与该第二电极的该第一侧壁之间的距离大于该第一电极的该第二侧壁与该第二电极的该第二侧壁之间的距离；
一有机半导体层，覆盖该第一电极以及该第二电极，且填入该第一电极与该第二电极之间的间隙，其中：
该有机半导体层于该第一电极的该第一侧壁的法线方向上以及该第一电极的该第二侧壁的法线方向上重叠于该第一电极，且
该有机半导体层于该第二电极的该第一侧壁的法线方向上以及该第二电极的该第二侧壁的法线方向上重叠于该第二电极；
一绝缘层，覆盖该有机半导体层；以及
一栅极，位于该绝缘层上。
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