TW201901996A - 有機薄膜電晶體 - Google Patents

Abstract

一種有機薄膜電晶體包含基板、源極/汲極層、第一緩衝層、半導體層、閘極絕緣層與閘極。源極/汲極層位於基板上。源極/汲極層具有源極區與汲極區。第一緩衝層位於源極區與汲極區之間，且第一緩衝層覆蓋至少部分的源極區與至少部分的汲極區。半導體層位於源極/汲極層與第一緩衝層上。第一緩衝層位於半導體層、源極區、汲極區與基板之間。閘極絕緣層覆蓋源極/汲極層與半導體層。閘極位於閘極絕緣層上，且閘極絕緣層的一部分位於閘極與半導體層之間。

Description

有機薄膜電晶體

本案是有關於一種有機薄膜電晶體。

一般而言，有機薄膜電晶體的源極/汲極層的材質為金、銀或其他能與自組裝單分子膜(Self-assembly monolayer；SAM)反應的金屬，其中自組裝單分子膜為有機薄膜電晶體的半導體層。

在製作有機薄膜電晶體時，會先圖案化源極/汲極層以形成相隔間距的源極區與汲極區，接著塗佈半導體層在靠近間距的源極區與汲極區上與源極區與汲極區之間的間距中。然而，受限於源極/汲極層的材質，在圖案化源極/汲極層後，會在源極區與汲極區靠近間距的位置產生楔形底切(taper undercut)結構。如此一來，在間距中的半導體層其靠近楔形底切結構的位置會具有較大的厚度，而較大厚度的半導體層會影響分子排列。也就是說，半導體層不均勻的厚度將會對有機薄膜電晶體的電性穩定性造成不利的影響。

本發明之一技術態樣為一種有機薄膜電晶體。

根據本發明一實施方式，一種有機薄膜電晶體包含基板、源極/汲極層、第一緩衝層、半導體層、閘極絕緣層與閘極。源極/汲極層位於基板上。源極/汲極層具有源極區與汲極區。第一緩衝層位於源極區與汲極區之間，且第一緩衝層覆蓋至少部分的源極區與至少部分的汲極區。半導體層位於源極/汲極層與第一緩衝層上。第一緩衝層位於半導體層、源極區、汲極區與基板之間。閘極絕緣層覆蓋源極/汲極層與半導體層。閘極位於閘極絕緣層上，且閘極絕緣層的一部分位於閘極與半導體層之間。

在本發明一實施方式中，上述有機薄膜電晶體更包含保護層。保護層沿半導體層設置。半導體層位於保護層與源極/汲極層之間，及保護層與第一緩衝層之間。

在本發明一實施方式中，上述有機薄膜電晶體更包含光阻層。光阻層位於保護層上，且位於閘極絕緣層與保護層之間。

在本發明一實施方式中，上述有機薄膜電晶體更包含阻障層。阻障層位於基板上。第一緩衝層位於半導體層、源極區、汲極區與阻障層之間。

在本發明一實施方式中，上述有機薄膜電晶體更包含第二緩衝層。第二緩衝層位於阻障層上。第一緩緩衝層位於半導體層、源極區、汲極區與第二緩衝層之間。

在本發明一實施方式中，上述源極區具有相對的第一表面與第二表面，且具有鄰接第一表面與第二表面的側壁，第一表面朝向基板，且側壁與第一表面夾鈍角。

在本發明一實施方式中，上述第一緩衝層具有中央部與延伸部，中央部位於源極區與汲極區之間，延伸部位於源極區的第二表面上。

在本發明一實施方式中，上述至少部分的源極區位於延伸部與中央部之間。

在本發明一實施方式中，上述第一緩衝層接觸源極區的側壁。

在本發明一實施方式中，上述汲極區具有相對的第一表面與第二表面，且具有鄰接第一表面與第二表面的側壁，第一表面朝向基板，且側壁與第一表面夾鈍角。

在本發明上述實施方式中，由於第一緩衝層位於源極區與汲極區之間且覆蓋至少部分的源極區與至少部分的汲極區，因此半導體層可位於源極/汲極層與第一緩衝層上。這樣的設計，第一緩衝層可用來填補源極區與汲極區之間的空間，避免半導體層形成在源極區與汲極區的楔形底切(taper undercut)結構上而產生較大的厚度。如此一來，半導體層可具有均勻的厚度，不會影響分子排列，能提升有機薄膜電晶體的電性穩定性。

100、100a、100b、100c、100d‧‧‧有機薄膜電晶體

110‧‧‧基板

120‧‧‧源極/汲極層

122‧‧‧源極區

124‧‧‧汲極區

125a‧‧‧第一表面

125b‧‧‧第二表面

126‧‧‧側壁

127a‧‧‧第一表面

127b‧‧‧第二表面

128‧‧‧側壁

130‧‧‧第一緩衝層

132‧‧‧中央部

134、136‧‧‧延伸部

140‧‧‧半導體層

150‧‧‧閘極絕緣層

160‧‧‧閘極

170‧‧‧保護層

180‧‧‧光阻層

190‧‧‧阻障層

210‧‧‧鈍化層

220‧‧‧畫素電極

230‧‧‧第二緩衝層

θ1、θ2‧‧‧鈍角

第1圖繪示根據本發明一實施方式之有機薄膜電晶體的剖面圖。

第2圖繪示根據本發明一實施方式之有機薄膜電晶體的剖 面圖。

第3圖繪示根據本發明一實施方式之有機薄膜電晶體的剖面圖。

第4圖繪示根據本發明一實施方式之有機薄膜電晶體的剖面圖。

第5圖繪示根據本發明一實施方式之有機薄膜電晶體的剖面圖。

以下將以圖式揭露本發明之複數個實施方式，為明確說明起見，許多實務上的細節將在以下敘述中一併說明。然而，應瞭解到，這些實務上的細節不應用以限制本發明。也就是說，在本發明部分實施方式中，這些實務上的細節是非必要的。此外，為簡化圖式起見，一些習知慣用的結構與元件在圖式中將以簡單示意的方式繪示之。

第1圖繪示根據本發明一實施方式之有機薄膜電晶體100的剖面圖。如圖所示，有機薄膜電晶體100包含基板110、源極/汲極層120、第一緩衝層130、半導體層140、閘極絕緣層150與閘極160。其中，源極/汲極層120位於基板110的表面上。源極/汲極層120具有源極區122與汲極區124，且源極區122與汲極區124相隔一間距。第一緩衝層130填補了此間距，也就是位於源極區122與汲極區124之間。此外，第一緩衝層130還延伸到源極區122與汲極區124上，以覆蓋至少部 分的源極區122與至少部分的汲極區124。上述第一緩衝層130的材料可以是高分子聚合物。

半導體層140位於源極/汲極層120與第一緩衝層130上，使得第一緩衝層130位於半導體層140、源極區122、汲極區124與基板110之間。也就是說，第一緩衝層130由半導體層140、源極區122、汲極區124與基板110圍繞。閘極絕緣層150覆蓋源極/汲極層120與半導體層140。閘極160位於閘極絕緣層150上，且閘極絕緣層150的一部分位於閘極160與半導體層140之間。

在本實施方式中，源極/汲極層120的材質可以為銀或金。在圖案化源極/汲極層120時(例如蝕刻製程)，會在源極區122與汲極區124產生楔形底切(taper undercut)結構，而產生鈍角θ1、θ2。此外，閘極絕緣層150的材質可以包含有機材料，成為有機閘極絕緣體(Organic Gate Insulator；OGI)。

半導體層140可採旋轉塗佈(Spin coating)或狹縫塗佈(Slit coating)的方式形成，但並不用以限制本發明。由於第一緩衝層130位於源極區122與汲極區124之間且覆蓋至少部分的源極區122與至少部分的汲極區124，因此半導體層140可位於源極/汲極層120與第一緩衝層130上。這樣的設計，第一緩衝層130可用來填補源極區122與汲極區124之間的空間，避免因半導體層140形成在源極區122與汲極區124的楔形底切結構區，而產生較大的厚度，導致半導體層140整體的厚度不均勻，進而對電性穩定性造成影響。藉由第一緩衝層 130位於半導體層140的下方，使半導體層140形成時，可具有均勻的厚度，以提升有機薄膜電晶體100的電性穩定性。

在本實施方式中，源極區122具有相對的第一表面125a與第二表面125b，且具有鄰接第一表面125a與第二表面125b的側壁126。汲極區124具有相對的第一表面127a與第二表面127b，且具有鄰接第一表面127a與第二表面127b的側壁128。源極區122的第一表面125a與汲極區124的第一表面127a均朝向基板110，源極區122的第二表面125b與汲極區124的第二表面127b均背對基板110。源極區122的側壁126與第一表面125a夾鈍角θ1，且汲極區124的側壁128與第一表面127a夾鈍角θ2。

此外，第一緩衝層130具有中央部132與延伸部134、136，中央部132位於源極區122與汲極區124之間。延伸部134位於源極區122的第二表面125b上，且延伸部136位於汲極區124的第二表面127b上。此外，第一緩衝層130接觸源極區122的側壁126與第二表面125b，且第一緩衝層130接觸汲極區124的側壁128與第二表面127b。如此一來，至少部分的源極區122位於延伸部134與中央部132之間，且至少部分的汲極區124位於延伸部136與中央部132之間。這樣的設計，可確保靠近側壁126、128(楔形底切結構)的半導體層140可由第一緩衝層130隔開與支撐，避免半導體層140落入源極區122與汲極區124之間的空間中，而導致半導體層140的厚度不均勻。

應瞭解到，已敘述過的元件連接關係、材料與功 效將不再重複贅述，合先敘明。在以下敘述中，將說明其他型式的有機薄膜電晶體。

第2圖繪示根據本發明一實施方式之有機薄膜電晶體100a的剖面圖。有機薄膜電晶體100a包含基板110、源極/汲極層120、第一緩衝層130、半導體層140、閘極絕緣層150與閘極160。與第1圖實施方式不同的地方在於：有機薄膜電晶體100a還包含保護層170、光阻層180與阻障層190。其中，保護層170沿半導體層140的表面設置，半導體層140位於保護層170與源極/汲極層120之間，且半導體層140也位於保護層170與第一緩衝層130之間。

此外，光阻層180位於保護層170上，且位於閘極絕緣層150與保護層170之間。阻障層190位於基板110上且沿基板110的表面設置，因此有機薄膜電晶體100a的第一緩衝層130是位於半導體層140、源極區122、汲極區124與阻障層190之間。也就是說，第一緩衝層130由半導體層140、源極區122、汲極區124與阻障層190圍繞。

在本實施方式中，保護層170的材質可以包含有機材料，成為有機保護層(Organic Protective Layer；OPL)。光阻層180的材質可以包含有機材料，成為有機光阻(Organic Photoresist；OPR)層。阻障層190的材質可以包含矽的氮化物(SiNx)或矽的氧化物(SiOx)，但並不用以限制本發明。

第3圖繪示根據本發明一實施方式之有機薄膜電晶體100b的剖面圖。有機薄膜電晶體100b包含基板110、源極/汲極層120、第一緩衝層130、半導體層140、閘極絕緣層 150與閘極160、保護層170、光阻層180與阻障層190。與第2圖實施方式不同的地方在於：有機薄膜電晶體100b還包含鈍化層210與畫素電極220。鈍化層210覆蓋閘極160與閘極絕緣層150，而畫素電極220位於鈍化層210上。在本實施方式中，鈍化層210的材質可以包含有機材料，成為有機鈍化(Organic Passivation；OPV)層。

第4圖繪示根據本發明一實施方式之有機薄膜電晶體100c的剖面圖。有機薄膜電晶體100c包含基板110、源極/汲極層120、第一緩衝層130、半導體層140、閘極絕緣層150、閘極160、保護層170、光阻層180與阻障層190。與第2圖實施方式不同的地方在於：有機薄膜電晶體100c還包含第二緩衝層230。第二緩衝層230位於阻障層190上，使得第一緩衝層130位於半導體層140、源極區122、汲極區124與第二緩衝層230之間。也就是說，第一緩衝層130由半導體層140、源極區122、汲極區124與第二緩衝層230圍繞。

第5圖繪示根據本發明一實施方式之有機薄膜電晶體100d的剖面圖。有機薄膜電晶體100d包含基板110、源極/汲極層120、第一緩衝層130、半導體層140、閘極絕緣層150、閘極160、保護層170、光阻層180、阻障層190與第二緩衝層230。與第4圖實施方式不同的地方在於：有機薄膜電晶體100d還包含鈍化層210與畫素電極220。鈍化層210覆蓋閘極160與閘極絕緣層150，而畫素電極220位於鈍化層210上。

雖然本發明已以實施方式揭露如上，然其並非用 以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

Claims (10)

1. 一種有機薄膜電晶體，包含：一基板；一源極/汲極層，位於該基板上，該源極/汲極層具有一源極區與一汲極區；一第一緩衝層，位於該源極區與該汲極區之間，且覆蓋至少部分的該源極區與至少部分的該汲極區；一半導體層，位於該源極/汲極層與該第一緩衝層上，其中該第一緩衝層位於該半導體層、該源極區、該汲極區與該基板之間；一閘極絕緣層，覆蓋該源極/汲極層與該半導體層；以及一閘極，位於該閘極絕緣層上，且該閘極絕緣層的一部分位於該閘極與該半導體層之間。
2. 如請求項1所述的有機薄膜電晶體，更包含：一保護層，沿該半導體層設置，其中該半導體層位於該保護層與該源極/汲極層之間，及該保護層與該第一緩衝層之間。
3. 如請求項2所述的有機薄膜電晶體，更包含：一光阻層，位於該保護層上，且位於該閘極絕緣層與該保護層之間。
4. 如請求項1所述的有機薄膜電晶體，更包含：一阻障層，位於該基板上，其中該第一緩衝層位於該半 導體層、該源極區、該汲極區與該阻障層之間。
5. 如請求項4所述的有機薄膜電晶體，更包含：一第二緩衝層，位於該阻障層上，其中該第一緩緩衝層位於該半導體層、該源極區、該汲極區與該第二緩衝層之間。
6. 如請求項1所述的有機薄膜電晶體，其中該源極區具有相對的一第一表面與一第二表面，且具有鄰接該第一表面與該第二表面的一側壁，該第一表面朝向該基板，且該側壁與該第一表面夾鈍角。
7. 如請求項6所述的有機薄膜電晶體，其中該第一緩衝層具有一中央部與一延伸部，該中央部位於該源極區與該汲極區之間，該延伸部位於該源極區的該第二表面上。
8. 如請求項7所述的有機薄膜電晶體，其中至少部分的該源極區位於該延伸部與該中央部之間。
9. 如請求項6所述的有機薄膜電晶體，其中該第一緩衝層接觸該源極區的該側壁。
10. 如請求項1所述的有機薄膜電晶體，其中該汲極區具有相對的一第一表面與一第二表面，且具有鄰接該第一表面與該第二表面的一側壁，該第一表面朝向該基板，且該側壁與該第一表面夾鈍角。