DE102006055067B4

DE102006055067B4 - Organische Dünnfilmtransistoren und Verfahren zu deren Herstellung

Info

Publication number: DE102006055067B4
Application number: DE102006055067.6A
Authority: DE
Inventors: Chang Wook Han; Jae Yoon Lee
Original assignee: LG Display Co Ltd
Current assignee: LG Display Co Ltd
Priority date: 2005-12-29
Filing date: 2006-11-22
Publication date: 2017-04-20
Anticipated expiration: 2026-11-23
Also published as: JP2007184601A; US20140225096A1; DE102006055067A1; TWI318798B; GB2433835B8; GB2433835A8; GB2433835A; FR2895836B1; JP5284582B2; US8735870B2; US20070152210A1; FR2895836A1; US9224965B2; GB0623486D0; TW200725912A; GB2433835B

Abstract

Organischer Dünnfilmtransistor, umfassend: eine auf einem Substrat ausgebildete Gate-Elektrode; eine auf der Gate-Elektrode ausgebildete Gate-Isolationsschicht; auf der Gate-Isolationsschicht ausgebildete und mit der Gate-Elektrode überlappende Source- und Drain-Elektroden; eine auf der Gate-Isolationsschicht einschließlich der Source/Drain-Elektroden ausgebildete organische Halbleiterschicht: eine zwischen der Gate-Isolationsschicht und den Source/Drain-Elektroden ausgebildete erste Haftschicht mit hydrophilen Eigenschaften, welche ihre hydrophilen Eigenschaften durch eine Plasmabehandlung erhält; und eine zwischen der organischen Halbleiterschicht und der Gate-Isolationsschicht ausgebildete zweite Haftschicht mit hydrophoben Eigenschaften, welche ihre hydrophoben Eigenschaften durch eine Plasmabehandlung erhält.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Organische Dünnfilmtransistoren und Verfahren zu deren Herstellung
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen organischen Dünnfilmtransistor und ein Verfahren zu dessen Herstellung.
Diskussion des Standes der Technik
Im Allgemeinen wird ein Dünnfilmtransistor als Schaltelement für eine Anzeigevorrichtung verwendet. Der Dünnfilmtransistor kann aus verschiedenartigen Materialien, bspw. Silizium und organischen Materialien, gebildet werden. Der organische Dünnfilmtransistor wird aus einem organischen Halbleitermaterial gebildet. Außerdem verwendet der organische Dünnfilmtransistor ein flexibles Substrat anstelle eines Glassubstrats. Mit der Ausnahme, dass der organische Dünnfilmtransistor ein organisches Halbleitermaterial und ein flexibles Substrat verwendet, besitzt der organische Dünnfilmtransistor eine ähnliche Struktur wie der Silizium-Dünnfilmtransistor.
Organische Dünnfilmtransistoren sind in der WO 03/052841 A1 und US 2005/0202348 A1 beschrieben.
Parashkov, R.: Large Area Electronics Printing Methods. IN Proceedings of The IEEE, Vol. 93, No. 7, Juli 2005 liefert eine Übersicht über Verfahren zur Herstellung organischer Transistoren.
Inagaki, N.: Durable and Hydrophobic Surface Modification by Plasma Polymers Deposited from Acetylene/Hexafluoroacetone Ethylene/Hexafluoroacetone and Ethane/Hexafluoroacetone Mixtures. In: Journal of Applied Polymer Science, Vol. 41, S. 965–973, 1990 beschreibt ein Verfahren zur Oberflächenmodifikation durch Plasmapolymerisation.
1 ist eine Querschnittsansicht, die einen organischen Dünnfilmtransistor des Standes der Technik zeigt. Wie in 1 gezeigt, beinhaltet der organische Dünnfilmtransistor des Standes der Technik eine Gate-Elektrode 52a aus einem metallischen Material, die auf einem unteren Substrat 51 angeordnet ist; eine auf dem unteren Substrat 51 einschließlich der Gate-Elektrode 52a angeordnete Gate-Isolationsschicht 53; Source- und Drain-Elektroden 55a und 55b, die mit beiden Kanten der Gate-Elektrode 52a überlappen und auf der Gate-Isolationsschicht 53 angeordnet sind; und eine auf der Gate-Isolationsschicht 53 einschließlich der Source- und Drain-Elektroden 55a und 55b angeordnete organische Halbleiterschicht 54. In diesem Fall können die Source- und Drain-Elektroden 55a und 55b aus einem anorganischen Material aus Palladium (Pd) oder Silber (Ag) gebildet sein.
Bei dem oben genannten organischen Dünnfilmtransistor kann die Gate-Isolationsschicht 53 aus einem organischen Material gebildet sein. Die Gate-Isolationsschicht 53 aus dem organischem Material wird mit einem Plasma behandelt, um die Haftung zwischen der Gate-Isolationsschicht 53 aus organischem Material und den Source/Drain-Elektroden 55a und 55b aus metallischem Material zu verbessern.
Die mit dem Plasma behandelte Gate-Isolationsschicht weist jedoch hydrophile Eigenschaften auf. Wenn die organische Halbleiterschicht auf einer Gate-Isolationsschicht mit hydrophilen Eigenschaften gebildet wird, wächst die organische Halbleiterschicht mit kleiner Körnung.
2A zeigt die Kornstruktur der auf der nicht mit einem Plasma behandelten Gate-Isolationsschicht mit hydrophoben Eigenschaften ausgebildeten organischen Halbleiterschicht. 2B zeigt die Kornstruktur der auf der mit einem Plasma behandelten Gate-Isolationsschicht mit hydrophilen Eigenschaften ausgebildeten organischen Halbleiterschicht. Vergleicht man die 2A mit der 2B, so ist die Korngröße der auf der Gate-Isolationsschicht mit hydrophilen Eigenschaften ausgebildeten organischen Halbleiterschicht kleiner als die Korngröße der auf der Gate-Isolationsschicht mit hydrophoben Eigenschaften ausgebildeten organischen Halbleiterschicht.
Wenn die organische Halbleiterschicht mit der kleinen Korngröße auf der Gate-Isolationsschicht mit hydrophilen Eigenschaften ausgebildet wird, nimmt die Korngrenze aufgrund der kleinen Korngröße zahlenmäßig zu. Da die Korngrenze als Ladungseinfangstelle fungiert, verschlechtern sich die elektrischen Eigenschaften der organischen Halbleiterschicht.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Folglich ist die vorliegende Erfindung auf einen organischen Dünnfilmtransistor und ein Verfahren zu seiner Herstellung gerichtet, die ein oder mehrere Probleme aufgrund von Beschränkungen und Nachteilen des Standes der Technik im Wesentlichen vermeiden.
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen organischen Dünnfilmtransistor und ein Verfahren zu dessen Herstellung bereit zu stellen, die die Eigenschaften der Anordnung durch Verringerung des Kontaktwiderstandes verbessern, der in einem Kontaktbereich zwischen einer organischen Hableiterschicht und Source/Drain-Elektroden auftritt.
Zusätzliche Vorteile, Ziele und Merkmale der Erfindung werden zum Teil in der folgenden Beschreibung ausgeführt und sind für die Fachleute zum Teil aus der Auswertung des folgenden ersichtlich, oder sind aus der Durchführung der Erfindung zu erfahren. Die Ziele und anderen Vorteile der Erfindung können durch die spezielle in der schriftlichen Beschreibung und den Patentansprüchen hiervon, als auch den anhängenden Zeichnungen aufgezeigten Struktur realisiert und erreicht werden.
Um diese Ziele und anderen Vorteile zu erreichen, und gemäß dem Zweck der Erfindung, wie sie hierin verkörpert und breit beschrieben ist, umfasst ein organischer Dünnfilmtransistor eine auf einem Substrat angeordnete Gate-Elektrode; eine auf der Gate-Elektrode ausgebildete Gate-Isolationsschicht; Source- und Drain-Elektroden, die mit beiden Kanten der Gate-Elektrode überlappen und auf der Gate-Isolationsschicht ausgebildet sind; eine auf der Gate-Isolationsschicht einschließlich der Source/Drain-Elektroden ausgebildete organische Halbleiterschicht; eine zwischen der Gate-Isolationsschicht und den Source/Drain-Elektroden angeordnete erste Haftschicht mit hydrophilen Eigenschaften; und eine zwischen der organischen Halbleiterschicht und der Gate-Isolationsschicht angeordnete zweite Haftschicht mit hydrophoben Eigenschaften.
In einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein organischer Dünnfilmtransistor eine auf einem Substrat ausgebildete Pufferschicht; auf der Pufferschicht ausgebildete inselförmige Source- und Drain-Elektroden; eine auf den Source- und Drain-Elektroden ausgebildete organische Halbleiterschicht; eine auf dem Substrat einschließlich der organischen Halbleiterschicht ausgebildete Gate-Isolationsschicht; eine Gate-Elektrode, die mit den Source- und Drain-Elektroden überlappt und die auf der Gate-Isolationsschicht ausgebildet ist; eine zwischen der Pufferschicht und den Source/Drain-Elektroden ausgebildete erste Haftschicht mit hydrophilen Eigenschaften; und eine zwischen der Pufferschicht und der organischen Halbleiterschicht ausgebildete zweite Haftschicht mit hydrophoben Eigenschaften.
In einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren zur Herstellung eines organischen Dünnfilmtransistors das Ausbilden einer Gate-Elektrode auf einem Substrat; das Ausbilden einer Gate-Isolationsschicht auf der gesamten Oberfläche des Substrats einschließlich der Gate-Elektrode; das Durchführen einer ersten Plasmabehandlung der Gate-Isolationsschicht, um eine erste Haftschicht mit hydrophilen Eigenschaften auszubilden; das Ausbilden von Source- und Drain-Elektroden auf der ersten Haftschicht; das Durchführen einer zweiten Plasmabehandlung der ersten Haftschicht zwischen den Source- und Drain-Elektroden, um eine zweite Haftschicht mit hydrophoben Eigenschaften auszubilden; und das Ausbilden einer organischen Halbleiterschicht auf der Gate-Isolationsschicht einschließlich der zweiten Haftschicht.
In einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren zur Herstellung eines organischen Dünnfilmtransistors das Ausbilden einer Pufferschicht auf einem Substrat; das Ausbilden einer ersten Haftschicht mit hydrophilen Eigenschaften durch Durchführen einer ersten Plasmabehandlung der Pufferschicht; das Ausbilden von Source- und Drain-Elektroden auf der ersten Haftschicht; das Ausbilden einer zweiten Haftschicht mit hydrophoben Eigenschaften durch Durchführen einer zweiten Plasmabehandlung der ersten Haftschicht zwischen den Source- und Drain-Elektroden; das aufeinanderfolgende Ausbilden einer organischen Halbleiterschicht und einer Gate-Isolationsschicht auf der Pufferschicht einschließlich der zweiten Haftschicht; und das Ausbilden einer Gate-Elektrode auf der Gate-Isolationsschicht.
In einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren zur Herstellung eines organischen Dünnfilmtransistors das Ausbilden einer Gate-Elektrode auf einem Substrat; das Ausbilden einer Gate-Isolationsschicht auf der gesamten Oberfläche des Substrats einschließlich der Gate-Elektrode; das Ausbilden einer ersten Haftschicht mit hydrophilen Eigenschaften durch Durchführen einer ersten Plasmabehandlung der Gate-Isolationsschicht; das Ausbilden einer zweiten Haftschicht mit hydrophoben Eigenschaften durch Kontaktieren einer Form mit einem vorbestimmten Bereich der ersten Haftschicht; das Ausbilden von Source- und Drain-Elektroden auf der ersten Haftschicht; und das Ausbilden einer organischen Halbleiterschicht auf der Gate-Isolationsschicht einschließlich der Source- und Drain-Elektroden und der zweiten Haftschicht.
In einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren zur Herstellung eines organischen Dünnfilmtransistors das Ausbilden einer Pufferschicht auf einem Substrat; das Ausbilden einer ersten Haftschicht mit hydrophilen Eigenschaften durch Durchführen einer ersten Plasmabehandlung der Pufferschicht; das Ausbilden einer zweiten Haftschicht mit hydrophoben Eigenschaften durch Kontaktieren einer Form mit einem vorbestimmten Bereich der ersten Haftschicht; das Ausbilden von Source- und Drain-Elektroden auf der ersten Haftschicht; und das Ausbilden einer Gate-Isolationsschicht und einer Gate-Elektrode auf der organischen Halbleiterschicht.
Es ist klar, dass sowohl die vorstehende allgemeine Beschreibung als auch die folgende detaillierte Beschreibung der vorliegenden Erfindung beispielhaft und erläuternd und dazu gedacht sind, eine weitere Erläuterung der Erfindung, so wie sie beansprucht wird, bereit zu stellen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die beigefügten Zeichnungen, die aufgenommen werden, um ein weiteres Verständnis der Erfindung zu ermöglichen und in diese Anmeldung eingebunden wurden und einen Teil davon bilden, zeigen (ein) Ausführungsbeispiel(e) der Erfindung und dienen zusammen mit der Beschreibung dazu, das Prinzip der Erfindung zu erläutern. In den Zeichnungen:
ist 1 eine Querschnittsansicht zur Veranschaulichung eines organischen Dünnfilmtransistors des Standes der Technik;
sind die 2A und 2B Fotografien, die die Kristallstruktur einer organischen Halbleiterschicht des Standes der Technik zeigen;
sind die 3A bis 3D Querschnittsansichten zur Veranschaulichung eines Verfahrens zur Herstellung eines organischen Dünnfilmtransistors gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
ist 4 eine Querschnittsansicht zur Veranschaulichung einer LCD-Vorrichtung, die einen organischen Dünnfilmtransistor gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet;
sind die 5A bis 5D Querschnittsansichten zur Veranschaulichung eines Verfahrens zur Herstellung eines organischen Dünnfilmtransistors gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
ist 6 eine Querschnittsansicht zur Veranschaulichung einer LCD-Vorrichtung, die einen organischen Dünnfilmtransistor gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet;
sind die 7A bis 7D Querschnittsansichten zur Veranschaulichung eines Verfahrens zur Herstellung eines organischen Dünnfilmtransistors gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
ist 8 eine Querschnittsansicht zur Veranschaulichung einer LCD-Vorrichtung, die einen organischen Dünnfilmtransistor gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet;
sind die 9A bis 9D Querschnittsansichten zur Veranschaulichung eines Verfahrens zur Herstellung eines organischen Dünnfilmtransistors gemäß der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
ist die 10 eine Querschnittsansicht zur Veranschaulichung einer LCD-Vorrichtung, die einen organischen Dünnfilmtransistor gemäß der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Es wird nunmehr detailliert Bezug genommen auf die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, von denen Beispiele in den beigefügten Zeichnungen gezeigt sind. Wo immer möglich werden überall in den Zeichnungen die gleichen Bezugszeichen verwendet, um auf gleiche oder ähnliche Teile zu verweisen.
Im folgenden wird ein Verfahren zur Herstellung eines organischen Dünnfilmtransistors gemäß der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Die 3A bis 3D sind Querschnittsansichten zur Veranschaulichung eines Verfahrens zur Herstellung eines organischen Dünnfilmtransistors gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die 4A ist eine Querschnittsansicht zur Veranschaulichung einer LCD-Vorrichtung, die einen organischen Dünnfilmtransistor gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet.
Wie in 3D gezeigt, beinhaltet der organische Dünnfilmtransistor gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Gate-Elektrode 112 aus einem metallischen Material, die auf einem Substrat 110 angeordnet ist; eine Gate-Isolationsschicht 114 aus einem organischen Isolationsmaterial, die auf der gesamten Oberfläche des Substrats 110 einschließlich der Gate-Elektrode 112 angeordnet ist; Source- und Drain-Elektroden 116a und 116b aus einem metallischen Material, die auf der Gate-Isolationsschicht 114 angeordnet sind und mit beiden Kanten der Gate-Elektrode 112 überlappen; eine auf der Gate-Isolationsschicht 114 einschließlich der Source- und Drain-Elektroden 116a und 116b angeordnete und aus flüssigkristallinem Polyfluoren-Block-Copolymer (LCPBC), Pentacen oder Polythiophen gestaltete organische Halbleiterschicht 120; eine in einem Kontaktbereich zwischen der Gate-Isolationsschicht 114 und den Source/Drain-Elektroden 116a/116b ausgebildete hydrophile Haftschicht 114a; und eine hydrophobe Haftschicht 114b, die in einem Kanalbereich ausgebildet ist, der einem Kontaktbereich zwischen der organischen Halbleiterschicht 120 und der Gate-Isolationsschicht 114 entspricht.
Die hydrophile Haftschicht 114a wird in dem Kontaktbereich zwischen der Gate-Isolationsschicht 114 und den Source/Drain-Elektroden 116a/116b ausgebildet, um dadurch die Hafteigenschaften darin zu verbessern. Außerdem wird die organische Halbleiterschicht 120 auf der Gate-Isolationsschicht 114 einschließlich der hydrophoben Haftschicht 114b ausgebildet. Demzufolge vergrößert sich die Korngröße der organischen Halbleiterschicht, und die Korngrenze, die als Ladungseinfangstelle fungiert, verringert sich, wodurch die elektrischen Eigenschaften der organischen Halbleiterschicht verbessert werden.
Ein Verfahren zur Herstellung des organischen Dünnfilmtransistors gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wie folgt beschrieben.
Zunächst wird, wie in 3A gezeigt, ein metallisches Material auf dem Substrat 110 aus Glas oder durchsichtigem Kunststoff abgeschieden, und wird dann durch Fotolithographie gemustert, wodurch die Gate-Elektrode 112 ausgebildet wird. Die Gate-Elektrode 112 kann aus irgendeinem beliebigen metallischen Material mit niedrigem Widerstand gebildet werden, wie zum Beispiel Chrom (Cr), Kupfer (Cu), Molybdän (Mo), Aluminium (Al), Aluminium-Legierung (Al-Legierung), Wolfram (W), oder kann aus einer Legierung davon gebildet werden.
Danach wird ein organisches Isolationsmaterial auf die gesamte Oberfläche des Substrats 100 einschließlich der Gate-Elektrode 112 aufgetragen, wodurch die Gate-Isolationsschicht 114 ausgebildet wird. Die Gate-Isolationsschicht wird aus einem organischen Isolationsmaterial gebildet, zum Beispiel Benzocyclobuten (BCB), einem Acryl-basierten Material, oder Polyimid. Dann wird eine erste Plasmabehandlung der Gate-Isolationsschicht 114 durchgeführt, wodurch die hydrophile Haftschicht 114a auf der Oberfläche der Gate-Isolationsschicht 114 ausgebildet wird. Die erste Plasmabehandlung kann ein Gas ausgewählt aus O₂, H₂, He, SF₆ oder CF₄ oder ein Mischgas daraus verwenden.
Wie in 3B gezeigt, wird auf der hydrophilen Haftschicht 114a eine Metallschicht ausgebildet, und es wird ein Fotoresist auf die Metallschicht aufgetragen. Nachdem eine Fotomaske mit einem vorbestimmten Muster über dem Fotoresist angeordnet wurde, wird er mit Licht bestrahlt und wird belichtet und entwickelt, wobei der Fotoresist 118 gemustert wird. Danach wird die Metallschicht unter Verwendung des gemusterten Fotoresists als Maske selektiv geätzt, wodurch die Source- und Drain-Elektroden 116a und 116b ausgebildet werden. Die Source- und Drain-Elektroden 116a und 116b können aus irgendeinem beliebigen metallischen Material mit niedrigem Widerstand gebildet werden, wie zum Beispiel Chrom (Cr), Kupfer (Cu), Molybdän (Mo), Aluminium (Al), und Aluminium-Legierung (Al-Legierung), oder können aus einer Legierung davon gebildet werden.
Die durch die erste Plasmabehandlung gebildete hydrophile Haftschicht 114a verbessert die Haftkraft zwischen der Gate-Isolationsschicht 114 aus dem organischen Material und den Source/Drain-Elektroden 116a/116b aus der Metallschicht des anorganischen Materials.
Wie in 3C gezeigt, wird eine zweite Plasmabehandlung der gesamten Oberfläche des Substrats 100 mit dem sich auf den Source- und Drain-Elektroden 116a und 116b befindlichen Fotoresist 118 durchgeführt. Folglich wird die durch den gemusterten Fotoresist 118 belichtete Haftschicht 114a in die hydrophobe Haftschicht 114b überführt, und die hydrophile Haftschicht 114a verbleibt in dem Kontaktbereich zwischen der Gate-Isolationsschicht 114 und den Source/Drain-Elektroden 116a/116b. Die zweite Plasmabehandlung verwendet ein Mischgas aus O₂ und CF₂.
Wie in 3D gezeigt, wird nach der Entfernung des gemusterten Fotoresists 118 ein organisches Material auf der gesamten Oberfläche des Substrats 110 einschließlich der Source- und Drain-Elektroden 116a und 116b abgeschieden, und wird dann gemustert, um dadurch die organische Halbleiterschicht 120 auszubilden. Auf diese Weise wird der organische Dünnfilmtransistor fertiggestellt. Das organische Material für die organische Halbleiterschicht kann aus flüssigkristallinem Polyfluoren-Block-Copolymer (LCPBC), Pentacen oder Polythiophen bestehen.
Bei der Bildung der organischen Halbleiterschicht 120 auf der Gate-Isolationsschicht 114 einschließlich der hydrophoben Haftschicht 114b vergrößert sich die Korngröße der organischen Halbleiterschicht, und die Korngrenze, die als Ladungseinfangstelle fungiert, verringert sich, wodurch die elektrischen Eigenschaften der organischen Halbleiterschicht verbessert werden.
Wie in 4 gezeigt, beinhaltet eine mit dem organischen Dünnfilmtransistor gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung versehene LCD-Vorrichtung eine Passivierungsschicht 122 und eine Pixelelektrode 124. In diesem Fall wird die Passivierungsschicht 122 auf dem Substrat 110 einschließlich des oben genannten organischen Dünnfilmtransistors ausgebildet, wobei die Passivierungsschicht 122 aus dem organischen Isolationsmaterial aus BCB, dem Acryl-basierten Material oder Polyimid gebildet wird. Außerdem wird die Pixelelektrode 124 mit der Drain-Elektrode 116b durch ein Kontaktloch 119 verbunden. Die Pixelelektrode 124 wird in einem Pixelbereich der Passivierungsschicht 122 ausgebildet, wobei die Pixelelektrode 124 aus Indium-Zinn-Oxid (ITO) oder Indium-Zink-Oxid (IZO) gebildet wird.
Ferner wird ein oberes Substrat 132 gegenüber dem unteren Substrat 110 bereitgestellt und mit dem unteren Substrat 110 verbunden. Das obere Substrat 132 beinhaltet eine schwarze Matrix 130, um zu verhindern, dass Licht auf Bereiche außerhalb des Pixelbereichs streut; eine Farbfilterschicht 128, um Farben darzustellen; und eine gemeinsame Elektrode 126, um die Pixel anzusteuern. Die unteren und oberen Substrate werden mit einem vorbestimmten Abstand dazwischen verbunden, und es wird eine Flüssigkristallschicht 131 in dem vorbestimmten Abstand zwischen dem unteren und dem oberen Substrat ausgebildet.
Der organische Dünnfilmtransistor gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird mit einer Bottom-Gatestruktur verbunden. Der organische Dünnfilmtransistor gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird mit einer Top-Gatestruktur verbunden.
Die 5A bis 5D sind Querschnittsansichten zur Veranschaulichung eines Verfahrens zur Herstellung eines organischen Dünnfilmtransistors gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die 6 ist eine Querschnittsansicht zur Veranschaulichung einer LCD-Vorrichtung, die einen organischen Dünnfilmtransistor gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet.
Wie in 5D gezeigt, beinhaltet der organische Dünnfilmtransistor gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine auf einem unteren Substrat 210 ausgebildete Pufferschicht 212 aus einem organischen Material; auf der Pufferschicht 212 ausgebildete inselförmige Source/Drain-Elektroden 214a/214b aus einem metallischen Material; eine auf den Source/Drain-Elektroden 214a/214b und der Pufferschicht 212 ausgebildete und aus flüssigkristallinem Polyfluoren-Block-Copolymer (LCPBC), Pentacen oder Polythiophen bestehende organische Halbleiterschicht 216; eine auf der organischen Halbleiterschicht 216 ausgebildete Gate-Isolationsschicht 218; eine auf der Gate-Isolationsschicht 218 und überlappend mit den Source/Drain-Elektroden 214a/214b ausgebildete Gate-Elektrode 220; eine in einem Kontaktbereich zwischen der Pufferschicht 212 und den Source/Drain-Elektroden 214a/214b ausgebildete hydrophile Haftschicht 212a; und eine in einem Kontaktbereich zwischen der Pufferschicht 212 und der organischen Halbleiterschicht 216 entsprechenden Kanalbereich ausgebildete hydrophobe Haftschicht 212b.
Die hydrophile Haftschicht 212a wird in dem Kontaktbereich zwischen der Pufferschicht 212 und den Source/Drain-Elektroden 214a/214b ausgebildet, um dadurch die Hafteigenschaften darin zu verbessern. Außerdem wird die organische Halbleiterschicht 216 auf der Pufferschicht 212 einschließlich der hydrophoben Haftschicht 212b ausgebildet. Folglich vergrößert sich die Korngröße der organischen Halbleiterschicht, und die Korngrenze, die als Ladungseinfangstelle fungiert, verringert sich, wodurch die elektrischen Eigenschaften der organischen Halbleiterschicht verbessert werden.
Ein Verfahren zur Herstellung des organischen Dünnfilmtransistors gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird wie folgt beschrieben.
Zunächst wird, wie in 5A gezeigt, die Pufferschicht 212 auf dem Substrat 210 aus Glas oder transparentem Kunststoff ausgebildet. Die Pufferschicht 212 wird abgeschieden, um das Kristallwachstum der organischen Halbleiterschicht zu verbessern. Die Pufferschicht 212 kann aus einem organischen Isolationsmaterial gebildet werden, wie zum Beispiel Benzocyclobuten (BCB), einem Acryl-basierten Material, oder Polyimid. Dann wird eine erste Plasmabehandlung der Pufferschicht 212 durchgeführt, wobei die hydrophile Haftschicht 212a auf der Oberfläche der Pufferschicht 212 ausgebildet wird. Die erste Plasmabehandlung kann ein Gas ausgewählt aus O₂, H₂, He, SF₆ oder CF₄ oder ein Mischgas daraus verwenden.
Wie in 5B gezeigt, wird eine Metallschicht auf der hydrophilen Haftschicht 114a ausgebildet, und es wird ein Fotoresist auf der Metallschicht abgeschieden. Dann wird, nachdem eine mit einem vorbestimmten Muster versehene Fotomaske über dem Fotoresist positioniert wurde, dieser mit Licht bestrahlt, und wird belichtet und entwickelt, um dabei den Fotoresist 216 zu mustern. Danach wird die Metallschicht durch Verwendung des gemusterten Fotoresists als Maske selektiv geätzt, wodurch die Source- und Drain-Elektroden 214a und 214b ausgebildet werden. Die Source- und Drain-Elektroden 214a und 214b können aus irgendeinem beliebigen metallischen Material mit niedrigem Widerstand gebildet werden, wie zum Beispiel Chrom (Cr), Kupfer (Cu), Molybdän (Mo), Aluminium (Al), und Aluminium-Legierung (Al-Legierung), oder können aus einer Legierung davon gebildet werden. Die durch die erste Plasmabehandlung gebildete hydrophile Haftschicht 212a verbessert die Haftkraft zwischen der Pufferschicht 212 aus organischem Material und den Source/Drain-Elektroden 214a/214b der Metallschicht aus anorganischem Material.
Dann wird, wie in 5C gezeigt, eine zweite Plasmabehandlung der gesamten Oberfläche des Substrats mit dem gemusterten Fotoresist durchgeführt. Auf diese Weise wird die durch den gemusterten Fotoresist 216 belichtete hydrophile Haftschicht 212a in die hydrophobe Haftschicht 212b umgewandelt und die hydrophile Haftschicht 212a in dem Kontaktbereich zwischen der Pufferschicht 212 und den Source/Drain-Elektroden 214a/214b zurückgelassen. Die zweite Plasmabehandlung verwendet ein Mischgas aus O₂ und CF₂.
Wie in 5D gezeigt, wird, nachdem der gemusterte Fotoresist 216 entfernt wurde, ein organisches Material auf der gesamten Oberfläche des Substrats einschließlich der Source- und Drain-Elektroden 214a und 214b abgeschieden und dann gemustert, wodurch die organische Halbleiterschicht 217 ausgebildet wird. Das organische Material für die organische Halbleiterschicht 217 kann aus flüssigkristallinem Polyfluoren-Block-Copolymer (LCPBC), Pentacen oder Polythiophen bestehen. Bei der Ausbildung der organischen Halbleiterschicht 217 auf der Pufferschicht 212 einschließlich der hydrophoben Haftschicht 212b ist es möglich, die Korngröße der als Kanalbereich definierten organischen Halbleiterschicht zu erhöhen und die Korngrenze, die als Ladungseinfangstelle fungiert, zu verringern, wodurch die elektrischen Eigenschaften der organischen Halbleiterschicht verbessert werden.
Anschließend wird die Gate-Isolationsschicht 218 durch Abscheiden eines anorganischen Isolationsmaterials auf der organischen Halbleiterschicht 217 oder durch Abscheiden eines organischen Isolationsmaterials auf der organischen Halbleiterschicht 217 gebildet. Die Gate-Isolationsschicht 218 kann aus einem anorganischen Isolationsmaterial wie Siliziumdioxid (SiOx) oder Siliziumnitrid (SiNx) oder aus einem organischen Isolationsmaterial wie BCB, einem Acryl-basierten Material, oder Polyimid gebildet werden. Um eine gute Haftkraft zwischen der Gate-Isolationsschicht 218 und der organischen Halbleiterschicht zu erhalten, ist es vorzuziehen, die Gate-Isolationsschicht 218 aus dem organischem Isolationsmaterial zu bilden.
Anschließend wird ein metallisches Material auf der Gate-Isolationsschicht 218 abgeschieden, und dann durch Fotolithografie gemustert, wodurch die mit den Source- und Drain-Elektroden 214a und 214b überlappende Gate-Elektrode 220 gebildet wird. Auf diese Weise wird der organische Dünnfilmtransistor fertiggestellt. Die Gate-Elektrode 220 kann aus einem metallischen Material wie Chrom (Cr), Kupfer (Cu), Molybdän (Mo), Aluminium (Al), Aluminium-Legierung (Al-Legierung) oder Wolfram (W), oder aus einer Legierung davon gebildet werden.
Wie in 6 gezeigt, umfasst eine mit dem organischen Dünnfilmtransistor gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung versehene LCD-Vorrichtung eine Passivierungsschicht 222 und eine Pixelelektrode 224. In diesem Fall ist die Passivierungsschicht 222 auf dem Substrat 210 einschließlich des oben erwähnten organischen Dünnfilmtransistors ausgebildet, wobei die Passivierungsschicht 222 aus einem organischen Isolationsmaterial wie BCB, einem Acryl-basierten Material, oder Polyimid gebildet ist. Außerdem ist die Pixelelektrode 224 mit der Drain-Elektrode 214b durch ein Kontaktloch 219 verbunden. Die Pixelelektrode 224 wird in einem Pixelbereich der Passivierungsschicht 222 ausgebildet, wobei die Pixelelektrode 224 aus ITO oder IZO besteht.
Ferner wird ein oberes Substrat 232 gegenüber dem unteren Substrat 210 bereitgestellt und mit dem unteren Substrat 210 verbunden. Das obere Substrat 232 beinhaltet eine schwarze Matrix 230, um zu verhindern, dass Licht auf Bereiche außerhalb des Pixelbereichs streut; eine Farbfilterschicht 228, um Farben darzustellen; und eine gemeinsame Elektrode 226, um die Pixel anzusteuern. Die unteren und oberen Substrate werden mit einem vorbestimmten Abstand dazwischen verbunden, und es wird eine Flüssigkristallschicht 231 in dem vorbestimmten Abstand zwischen dem unteren und dem oberen Substrat ausgebildet.
Die 7A bis 7D sind Querschnittsansichten zur Veranschaulichung eines Verfahrens zur Herstellung eines organischen Dünnfilmtransistors gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 8 ist eine Querschnittsansicht zur Veranschaulichung einer LCD-Vorrichtung, die einen organischen Dünnfilmtransistor gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet.
Wie in 7D gezeigt, umfasst der organische Dünnfilmtransistor gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine auf dem Substrat 410 ausgebildete Gate-Elektrode 412 aus einem metallischen Material; eine auf der gesamten Oberfläche des Substrates 410 einschließlich der Gate-Elektrode 412 ausgebildete Gate-Isolationsschicht 414; auf der Gate-Isolationsschicht 414 ausgebildete und mit beiden Kanten der Gate-Elektrode 412 überlappende Source- und Drain-Elektroden 416a und 416b aus einem metallischen Material; eine organische Halbleiterschicht 420, die auf der Gate-Isolationsschicht 414 einschließlich der Source- und Drain-Elektroden 416a und 416b ausgebildet ist und aus flüssigkristallinem Polyfluoren-Block-Copolymer (LCPBC), Pentacen oder Polythiophen besteht; eine in einem Kontaktbereich zwischen der Gate-Isolationsschicht 414 und den Source/Drain-Elektroden 416a/416b ausgebildete hydrophile Haftschicht 414a; und eine in einem Kontaktbereich zwischen der organischen Halbleiterschicht 420 und der Gate-Isolationsschicht 414 ausgebildete hydrophobe Haftschicht 414b.
Die hydrophile Haftschicht 414a wird in dem Kontaktbereich zwischen der Gate-Isolationsschicht 414 und den Source/Drain-Elektroden 416a/416b ausgebildet, um dadurch die Hafteigenschaften darin zu verbessern. Außerdem wird die organische Halbleiterschicht 420 auf der Gate-Isolationsschicht 414 einschließlich der hydrophoben Haftschicht 414b ausgebildet. Folglich vergrößert sich die Korngröße der organischen Halbleiterschicht, und die Korngrenze, die als Ladungseinfangstelle fungiert, verringert sich, wodurch die elektrischen Eigenschaften der organischen Halbleiterschicht verbessert werden.
Ein Verfahren zur Herstellung des organischen Dünnfilmtransistors gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird wie folgt beschrieben.
Zunächst wird, wie in 7A gezeigt, ein metallisches Material auf dem Substrat 410 aus Glas oder transparentem Kunststoff abgeschieden, und wird dann durch Fotolithografie gemustert, wodurch die Gate-Elektrode 412 gebildet wird. Die Gate-Elektrode 412 kann aus irgendeinem beliebigen metallischen Material wie bspw. Chrom (Cr), Kupfer (Cu), Molybdän (Mo), Aluminium (Al), Aluminium-Legierung (Al-Legierung), Wolfram (W), oder aus einer Legierung davon gebildet werden. Anschließend wird ein organisches Isolationsmaterial auf der gesamten Oberfläche des Substrats 400 einschließlich der Gate-Elektrode 412 abgeschieden, wodurch die Gate-Isolationsschicht 414 gebildet wird. Die Gate-Isolationsschicht 414 wird aus einem organischen Isolationsmaterial gebildet, wie bspw. BCB, einem Acryl-basierten Material oder Polyimid. Anschließend wird eine erste Plasmabehandlung der Gate-Isolationsschicht 414 durchgeführt, wodurch die hydrophile Haftschicht 414a auf der Oberfläche der Gate-Isolationsschicht 414 gebildet wird. Die erste Plasmabehandlung kann ein Gas ausgewählt aus O₂, H₂, He, SF₆ oder CF₄ oder ein Mischgas daraus verwenden.
Wie in 7B gezeigt, befindet sich eine Form 415 in Kontakt mit einem vorbestimmten Bereich der hydrophilen Haftschicht 414a, wodurch der Kontaktbereich in die hydrophobe Haftschicht 414b umgewandelt wird. In diesem Fall kann die Form 415 durch einen zusätzlichen Schritt aus einem thermisch aushärtenden Material einschließlich Polydimethylsiloxan (PDMS) gebildet werden. Im Einzelnen wird ein Druck aufgebracht, wenn die PDMS beinhaltende Form 415 in Kontakt mit der hydrophilen Haftschicht 414a steht. Auf diese Weise wird der Kontaktbereich zwischen der Form 415 und der hydrophilen Haftschicht 414a durch Abspaltung von „-OH-Gruppen” aus der Endgruppe des Oberflächenbereichs in einen hydrophoben Bereich umgewandelt. Folglich wird die mit der Form 415 in Kontakt stehende hydrophile Haftschicht 414a in die hydrophobe Haftschicht 414b umgewandelt. Demgemäß setzt sich die Haftschicht aus der hydrophilen Haftschicht 414a und der hydrophoben Haftschicht 414b zusammen.
Wie in 7C gezeigt, wird, nach Entfernung der Form 415, eine Metallschicht auf der Gate-Isolationsschicht 414, die die hydrophile Haftschicht 414a und die hydrophobe Haftschicht 414b umfasst, ausgebildet. Anschließend wird die Metallschicht mit Fotoresist (nicht gezeigt) beschichtet. Danach wird eine Fotomaske mit einem vorbestimmten Muster über dem Fotoresist positioniert, wird dann mit Licht bestrahlt und wird belichtet und entwickelt, wodurch der Fotoresist gemustert wird. Unter Verwendung des gemusterten Fotoresists als Maske wird die Metallschicht selektiv geätzt, so dass die Source- und Drain-Elektroden 416a und 416b auf der hydrophilen Haftschicht 414a ausgebildet werden.
Die Source- und Drain-Elektroden 416a und 416b können aus anorganischen Materialien mit niedrigem Widerstand gebildet werden, wie zum Beispiel Chrom (Cr), Molybdän (Mo), Aluminium (Al), und Aluminium-Legierung (Al-Legierung), oder können aus einer Legierung davon gebildet werden. Die durch die erste Plasmabehandlung gebildete hydrophile Haftschicht 414a verbessert die Haftkraft zwischen der Gate-Isolationsschicht 414 aus organischem Material und den Source/Drain-Elektroden 416a/416b.
Wie in 7D gezeigt, wird ein organisches Material auf der gesamten Oberfläche der Gate-Isolationsschicht 414 einschließlich der Source/Drain-Elektroden 416a/416b und der hydrophoben Haftschicht 414b abgeschieden, und wird anschließend gemustert, um die organische Halbleiterschicht 420 auszubilden, wodurch der organische Dünnfilmtransistor fertiggestellt wird. Das organische Material für die organische Halbleiterschicht kann aus flüssigkristallinem Polyfluoren-Block-Copolymer (LCPBC), Pentacen oder Polythiophen bestehen.
In diesem Fall wird die organische Halbleiterschicht 420 auf der Gate-Isolationsschicht 414 einschließlich der durch Kontakt mit der Form 415 gebildeten hydrophoben Haftschicht 414b ausgebildet. Folglich vergrößert sich die Korngröße der organischen Halbleiterschicht, und die Korngrenze, die als Ladungseinfangstelle fungiert, verringert sich, wodurch die elektrischen Eigenschaften der organischen Halbleiterschicht verbessert werden.
Wie in 8 gezeigt, umfasst eine mit dem organischen Dünnfilmtransistor gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung versehene LCD-Vorrichtung eine Passivierungsschicht 422 und eine Pixelelektrode 424. In diesem Fall ist die Passivierungsschicht 422 auf dem Substrat 410 einschließlich des oben erwähnten organischen Dünnfilmtransistors ausgebildet, wobei die Passivierungsschicht 422 aus einem organischen Isolationsmaterial wie BCB, einem Acryl-basierten Material, oder Polyimid gebildet ist. Außerdem ist die Pixelelektrode 424 mit der Drain-Elektrode 416b durch ein Kontaktloch 419 verbunden. Die Pixelelektrode 424 wird in einem Pixelbereich der Passivierungsschicht 422 ausgebildet, wobei die Pixelelektrode 424 aus ITO oder IZO besteht.
Ferner wird ein oberes Substrat 432 gegenüber dem unteren Substrat 410 bereitgestellt und mit dem unteren Substrat 410 verbunden. Das obere Substrat 432 beinhaltet eine schwarze Matrix 430, um zu verhindern, dass Licht auf Bereiche außerhalb des Pixelbereichs streut; eine Farbfilterschicht 428, um Farben darzustellen; und eine gemeinsame Elektrode 426, um die Pixel anzusteuern. Die unteren und oberen Substrate werden mit einem vorbestimmten Abstand dazwischen verbunden, und es wird eine Flüssigkristallschicht 431 in dem vorbestimmten Abstand zwischen dem unteren und dem oberen Substrat ausgebildet.
Der organische Dünnfilmtransistor gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist einer Bottom-Gatestruktur zugeordnet. Der organische Dünnfilmtransistor gemäß der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist einer Top-Gatestruktur zugeordnet.
Die 9A bis 9D sind Querschnittsansichten zur Veranschaulichung eines Verfahrens zur Herstellung eines organischen Dünnfilmtransistors gemäß der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 10 ist eine Querschnittsansicht zur Veranschaulichung einer LCD-Vorrichtung, die einen organischen Dünnfilmtransistor gemäß der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet.
Wie in 9D gezeigt, beinhaltet der organische Dünnfilmtransistor gemäß der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine auf einem unteren Substrat 510 ausgebildete Pufferschicht 512 aus einem organischen Material; auf der Pufferschicht 512 ausgebildete inselförmige Source/Drain-Elektroden 514a/514b aus einem metallischen Material; eine auf den Source/Drain-Elektroden 514a/514b und der Pufferschicht 512 ausgebildete und aus flüssigkristallinem Polyfluoren-Block-Copolymer (LCPBC), Pentacen oder Polythiophen bestehende organische Halbleiterschicht 516; eine auf der organischen Halbleiterschicht 516 ausgebildete Gate-Isolationsschicht 518; eine auf der Gate-Isolationsschicht 518 und überlappend mit den Source/Drain-Elektroden 514a/514b ausgebildete Gate-Elektrode 520; eine in einem Kontaktbereich zwischen der Pufferschicht 512 und den Source/Drain-Elektroden 514a/514b ausgebildete hydrophile Haftschicht 512a; und eine in einem Kontaktbereich zwischen der Pufferschicht 512 und der organischen Halbleiterschicht 516 ausgebildete hydrophobe Haftschicht 512b.
Die hydrophile Haftschicht 512a wird in dem Kontaktbereich zwischen der Pufferschicht 512 und den Source/Drain-Elektroden 514a/514b ausgebildet, um dadurch die Hafteigenschaften darin zu verbessern. Außerdem wird die organische Halbleiterschicht 516 auf der Pufferschicht 512 einschließlich der hydrophoben Haftschicht 512b ausgebildet. Folglich vergrößert sich die Korngröße der organischen Halbleiterschicht, und die Korngrenze, die als Ladungseinfallstelle fungiert, verringert sich, wodurch die elektrischen Eigenschaften der organischen Halbleiterschicht verbessert werden.
Ein Verfahren zur Herstellung des organischen Dünnfilmtransistors gemäß der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird wie folgt beschrieben.
Zunächst wird, wie in 9A gezeigt, die Pufferschicht 512 auf dem Substrat 510 aus Glas oder transparentem Kunststoff ausgebildet. Die Pufferschicht 512 wird abgeschieden, um das Kristallwachstum der organischen Halbleiterschicht zu verbessern. Die Pufferschicht 512 kann aus einem organischen Isolationsmaterial gebildet werden. Beispielsweise wird die Pufferschicht 512 aus Benzocyclobuten (BCB), einem Acryl-basierten Material, oder Polyimid gebildet. Dann wird eine erste Plasmabehandlung der Pufferschicht 512 durchgeführt, wobei die hydrophile Haftschicht 512a auf der Oberfläche der Pufferschicht 512 ausgebildet wird. Die erste Plasmabehandlung kann ein Gas ausgewählt aus O₂, H₂, He, SF₆ oder CF₄ oder ein Mischgas daraus verwenden.
Wie in 9B gezeigt, befindet sich eine Form 513 in Kontakt mit einem vorbestimmten Bereich der hydrophilen Haftschicht 512a, wodurch der Kontaktbereich in die hydrophobe Haftschicht 512b umgewandelt wird. In diesem Fall kann die Form 513 durch einen zusätzlichen Schritt aus einem thermisch aushärtenden Material einschließlich Polydimethylsiloxan (PDMS) gebildet werden. Im Einzelnen wird ein Druck aufgebracht, wenn die PDMS beinhaltende Form 513 in Kontakt mit der hydrophilen Haftschicht 512a steht. Auf diese Weise wird der Kontaktbereich zwischen der Form 513 und der hydrophilen Haftschicht 512a durch Abspaltung von „-OH-Gruppen” aus der Endgruppe des Oberflächenbereichs in einen hydrophoben Bereich umgewandelt. Folglich wird die mit der Form 513 in Kontakt stehende hydrophile Haftschicht 512a in die hydrophobe Haftschicht 512b umgewandelt. Demgemäss setzt sich die Haftschicht aus der hydrophilen Haftschicht 512a und der hydrophoben Haftschicht 512b zusammen.
Wie in 9C gezeigt, wird, nach Entfernung der Form 513, eine Metallschicht auf der Pufferschicht 512 einschließlich der hydrophilen Haftschicht 512a und der hydrophoben Haftschicht 512b ausgebildet. Anschließend wird die Metallschicht mit Fotoresist (nicht gezeigt) beschichtet. Danach wird eine Fotomaske mit einem vorbestimmten Muster über dem Fotoresist positioniert, wird dann mit Licht bestrahlt und wird belichtet und entwickelt, wodurch der Fotoresist gemustert wird. Unter Verwendung des gemusterten Fotoresists als Maske wird die Metallschicht selektiv geätzt, so dass die Source- und Drain-Elektroden 514a und 514b auf der hydrophilen Haftschicht 512a ausgebildet werden. Anschließend wird der gemusterte Fotoresist (nicht gezeigt) entfernt.
In diesem Fall können die Source- und Drain-Elektroden aus anorganischen Materialien mit niedrigem Widerstand gebildet werden, wie zum Beispiel Chrom (Cr), Molybdän (Mo), Aluminium (Al), und Aluminium-Legierung (Al-Legierung), oder können aus einer Legierung davon gebildet werden. Die durch die erste Plasmabehandlung gebildete hydrophile Haftschicht 512a verbessert die Haftkraft zwischen der Pufferschicht 512 aus organischem Material und den Source/Drain-Elektroden 514a/514b.
Wie in 9D gezeigt, wird ein organisches Material auf der gesamten Oberfläche der Pufferschicht 512 einschließlich der Source/Drain-Elektroden 514a/514b und der hydrophoben Haftschicht 512b abgeschieden, und wird anschließend gemustert, um die organische Halbleiterschicht 516 auszubilden. Das organische Material für die organische Halbleiterschicht kann aus flüssigkristallinem Polyfluoren-Block-Copolymer (LCPBC), Pentacen oder Polythiophen bestehen.
In diesem Fall wird die organische Halbleiterschicht 512 auf der durch Kontakt mit der Form 513 gebildeten hydrophoben Haftschicht 512b vorgesehen. Folglich vergrößert sich die Korngröße der organischen Halbleiterschicht, und die Korngrenze, die als Ladungseinfangstelle fungiert, verringert sich, wodurch die elektrischen Eigenschaften der organischen Halbleiterschicht verbessert werden.
Anschließend wird die Gate-Isolationsschicht 518 auf der organischen Halbleiterschicht 516 ausgebildet, wobei die Gate-Isolationsschicht 518 aus einem anorganischen oder einem organischen Isolationsmaterial bestehen kann. Die Gate-Isolationsschicht 518 kann aus einem anorganischen Isolationsmaterial wie Siliziumdioxid (SiOx) oder Siliziumnitrid (SiNx) oder aus einem organischen Isolationsmaterial wie BCB, einem Acryl-basierten Material, oder Polyimid gebildet werden. Um eine gute Haftkraft zwischen der Gate-Isolationsschicht 518 und der organischen Halbleiterschicht zu erhalten, ist es vorzuziehen, die Gate-Isolationsschicht 518 aus dem organischem Isolationsmaterial zu bilden.
Anschließend wird ein metallisches Material auf der Gate-Isolationsschicht 518 abgeschieden, und dann durch Fotolithografie gemustert, wodurch die mit den Source- und Drain-Elektroden 514a und 514b überlappende Gate-Elektrode 520 gebildet wird. Auf diese Weise wird der organische Dünnfilmtransistor fertiggestellt.
Die Gate-Elektrode 520 kann aus einem metallischen Material wie Chrom (Cr), Kupfer (Cu), Molybdän (Mo), Aluminium (Al), Aluminium-Legierung (Al-Legierung) oder Wolfram (W), oder aus einer Legierung davon gebildet werden.
Wie in 10 gezeigt, umfasst eine mit dem organischen Dünnfilmtransistor gemäß der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung versehene LCD-Vorrichtung eine Passivierungsschicht 522 und eine Pixelelektrode 524. In diesem Fall wird die Passivierungsschicht 522 auf dem Substrat 510 einschließlich des oben erwähnten organischen Dünnfilmtransistors ausgebildet, wobei die Passivierungsschicht 522 aus einem organischen Isolationsmaterial wie BCB, einem Acryl-basierten Material, oder Polyimid gebildet ist. Außerdem ist die Pixelelektrode 524 mit der Drain-Elektrode 514b durch ein Kontaktloch 519 verbunden. Die Pixelelektrode 524 wird in einem Pixelbereich der Passivierungsschicht 522 ausgebildet, wobei die Pixelelektrode 524 aus ITO oder IZO besteht.
Ferner wird ein oberes Substrat 532 gegenüber dem unteren Substrat 510 bereitgestellt und mit dem unteren Substrat 510 verbunden. Das obere Substrat 532 beinhaltet eine schwarze Matrix 530, um zu verhindern, dass Licht auf Bereiche außerhalb des Pixelbereichs streut; eine Farbfilterschicht 528, um Farben darzustellen; und eine gemeinsame Elektrode 526, um die Pixel anzusteuern. Die unteren und oberen Substrate werden mit einem vorbestimmten Abstand dazwischen verbunden, und es wird eine Flüssigkristallschicht 531 in dem vorbestimmten Abstand zwischen dem unteren und dem oberen Substrat ausgebildet.
In dem organischen Dünnfilmtransistor und dem Verfahren zu dessen Herstellung gemäß der vorliegenden Erfindung wird die organische Halbleiterschicht auf der Isolationsschicht aus organischem Material ausgebildet, die in hydrophobe Eigenschaften umgewandelt wurde. Demzufolge vergrößert sich die Korngröße der organischen Halbleiterschicht, und die Korngrenze, die als Ladungseinfangstelle fungiert, verringert sich, wodurch die elektrischen Eigenschaften der organischen Halbleiterschicht verbessert werden.
Für den organischen Dünnfilmtransistor der vorliegenden Erfindung verbessert die durch die Plasmabehandlung gebildete hydrophile Haftschicht die Haftkraft zwischen der Pufferschicht aus organischem Material und den Source/Drain-Elektroden.

Claims

Organischer Dünnfilmtransistor, umfassend: eine auf einem Substrat ausgebildete Gate-Elektrode; eine auf der Gate-Elektrode ausgebildete Gate-Isolationsschicht; auf der Gate-Isolationsschicht ausgebildete und mit der Gate-Elektrode überlappende Source- und Drain-Elektroden; eine auf der Gate-Isolationsschicht einschließlich der Source/Drain-Elektroden ausgebildete organische Halbleiterschicht: eine zwischen der Gate-Isolationsschicht und den Source/Drain-Elektroden ausgebildete erste Haftschicht mit hydrophilen Eigenschaften, welche ihre hydrophilen Eigenschaften durch eine Plasmabehandlung erhält; und eine zwischen der organischen Halbleiterschicht und der Gate-Isolationsschicht ausgebildete zweite Haftschicht mit hydrophoben Eigenschaften, welche ihre hydrophoben Eigenschaften durch eine Plasmabehandlung erhält.
Organischer Dünnfilmtransistor nach Anspruch 1, worin die Gate-Isolationsschicht aus einem organischen Isolationsmaterial gebildet wird.
Organischer Dünnfilmtransistor nach Anspruch 1, worin die organische Halbleiterschicht aus flüssigkristallinem Polyfluoren-Block-Copolymer (LCPBC), Pentacen oder Polythiophen gebildet wird.
Organischer Dünnfilmtransistor nach Anspruch 1, worin die Source/Drain-Elektroden aus einem anorganischen metallischen Material gebildet werden.
Organischer Dünnfilmtransistor, umfassend: eine auf einem Substrat ausgebildete Pufferschicht; auf der Pufferschicht ausgebildete inselförmige Source- und Drain-Elektroden; eine auf den Source- und Drain-Elektroden ausgebildete organische Halbleiterschicht; eine auf dem Substrat einschließlich der organischen Halbleiterschicht ausgebildete Gate-Isolationsschicht; eine auf der Gate-Isolationsschicht ausgebildete und mit den Source- und Drain-Elektroden überlappende Gate-Elektrode; eine zwischen der Pufferschicht und den Source/Drain-Elektroden ausgebildete erste Haftschicht mit hydrophilen Eigenschaften, welche ihre hydrophilen Eigenschaften durch eine Plasmabehandlung erhält; und eine zwischen der Pufferschicht und der organischen Halbleiterschicht ausgebildete zweite Haftschicht mit hydrophoben Eigenschaften, welche ihre hydrophoben Eigenschaften durch eine Plasmabehandlung erhält.
Organischer Dünnfilmtransistor nach Anspruch 5, worin die Pufferschicht aus einem organischen Isolationsmaterial gebildet wird.
Organischer Dünnfilmtransistor nach Anspruch 5, worin die organische Halbleiterschicht aus flüssigkristallinem Polyfluoren-Block-Copolymer (LCPBC), Pentacen oder Polythiophen gebildet wird.
Organischer Dünnfilmtransistor nach Anspruch 5, worin die Source/Drain-Elektroden aus einem anorganischen metallischen Material gebildet werden.
Verfahren zur Herstellung eines organischen Dünnfilmtransistors, umfassend: das Ausbilden einer Gate-Elektrode auf einem Substrat; das Ausbilden einer Gate-Isolationsschicht auf der gesamten Oberfläche des Substrats einschließlich der Gate-Elektrode; das Durchführen einer ersten Plasmabehandlung der Gate-Isolationsschicht, um eine erste Haftschicht mit hydrophilen Eigenschaften auszubilden; das Ausbilden von mit der Gate-Elektrode überlappenden Source- und Drain-Elektroden auf der ersten Haftschicht; das Durchführen einer zweiten Plasmabehandlung der ersten Haftschicht zwischen den Source- und Drain-Elektroden, um eine zweite Haftschicht mit hydrophoben Eigenschaften auszubilden; das Ausbilden einer organischen Halbleiterschicht auf der Gate-Isolationsschicht einschließlich der zweiten Haftschicht.
Verfahren nach Anspruch 9, worin die erste Plasmabehandlung ein Gas ausgewählt aus O₂, H₂, He, SF₆ oder CF₄ oder ein Mischgas daraus verwendet.
Verfahren nach Anspruch 9, worin die zweite Plasmabehandlung zur Bildung der zweiten Haftschicht ein Mischgas aus O₂ und CF₂ verwendet.
Verfahren nach Anspruch 9, worin die Gate-Isolationsschicht aus einem organischen Isolationsmaterial gebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 9, worin die organische Halbleiterschicht aus flüssigkristallinem Polyfluoren-Block-Copolymer (LCPBC), Pentacen oder Polythiophen gebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 9, worin die Source/Drain-Elektroden aus einem anorganischen metallischen Material gebildet werden.
Verfahren zur Herstellung eines organischen Dünnfilmtransistors, umfassend: das Ausbilden einer Pufferschicht auf einem Substrat; das Ausbilden einer ersten Haftschicht mit hydrophilen Eigenschaften durch Durchführen einer ersten Plasmabehandlung der Pufferschicht; das Ausbilden von Source- und Drain-Elektroden auf der ersten Haftschicht; das Ausbilden einer zweiten Haftschicht mit hydrophoben Eigenschaften durch Durchführen einer zweiten Plasmabehandlung der ersten Haftschicht zwischen den Source- und Drain-Elektroden; das aufeinanderfolgende Ausbilden einer organischen Halbleiterschicht und einer Gate-Isolationsschicht auf der Pufferschicht einschließlich der zweiten Haftschicht; und das Ausbilden einer Gate-Elektrode auf der Gate-Isolationsschicht, worin die Source- und Drain-Elektroden mit der Gate-Elektrode überlappen.
Verfahren nach Anspruch 15, worin die erste Plasmabehandlung zur Bildung der ersten Haftschicht ein beliebiges Gas ausgewählt aus O₂, H₂, He, SF₆ oder CF₄ oder ein Mischgas daraus verwendet.
Verfahren nach Anspruch 15, worin die zweite Plasmabehandlung zur Bildung der zweiten Haftschicht ein Mischgas aus O₂ und CF₂ verwendet.
Verfahren nach Anspruch 15, worin die Pufferschicht aus einem organischen Isolationsmaterial gebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 15, worin die organische Halbleiterschicht aus flüssigkristallinem Polyfluoren-Block-Copolymer (LCPBC), Pentacen oder Polythiophen gebildet wird.
Verfahren nach Anspruch 15, worin die Source- und Drain-Elektroden aus einem anorganischen metallischen Material gebildet werden.