TWI404214B - 電子元件及薄膜電晶體的製造方法 - Google Patents

Description

電子元件及薄膜電晶體的製造方法

本發明係有關於電子元件的製造方法，特別係有關於薄膜電晶體的製造方法。

在電子元件中，有機元件對於水氣和氧氣十分敏感，因此需要保護層封閉有機電子元件以避免元件特性的衰減而失去其功用。

然而，在習知電子元件製程中，係於形成於圖案化之有機電子元件後，再形成保護層。當以傳統的微影方法進行有機電子元件之圖案化步驟時，光阻會碰到有機材料，再者，光阻的烘烤步驟需要在高溫環境下進行，上述因素皆會受到造成有機元件之損害。

再者，隨著電子元件微縮化之發展，微影製程所使用之金屬光罩的精細度需要愈高。然而，金屬光罩有解析度的極限，且金屬光罩之窄細的洞孔容易有被沉積物堵塞的問題，此外，金屬光罩的對準位置必須非常精確，稍有移位便有可能造成產品良率不佳的問題，因而增加了製程上的複雜度以及成本。

因此，亟需一種電子元件之製造方法，以克服先前技術的缺陷。

本發明提供一種電子元件的製造方法，包括：提供一基底；於該基底上方形成一無機材料層；圖案化該無機材料層以形成一孔洞，露出該基底之表面；以及以該圖案化之無機材料層作為遮罩，直接形成一有機半導體層於該孔洞所露出之基底表面。

本發明還提供一種電子元件的製造方法，包括：提供一基底；於該基底上形成一第一無機保護層；圖案化該第一無機保護層以形成一孔洞，露出該基底之表面；以該圖案化之第一無機保護層作為遮罩，直接形成一有機半導體層於該孔洞所露出之基板表面；於該第一有機半導體層上方形成一有機緩衝層；以及於該有機緩衝層上方形成一第二無機保護層。

有關各實施例之製造和使用方式係如以下所詳述。然而，值得注意的是，本發明所提供之各種可應用的發明概念係依具體內文的各種變化據以實施，且在此所討論的具體實施例僅是用來顯示具體使用和製造本發明的方法，而不用以限制本發明的範圍。

本發明係以一薄膜電晶體(TFT)的實施例作說明，然而，本發明之實施例亦可應用於其他電子元件。

第1圖至第7圖顯示根據本發明一實施例的製程剖面圖。請參考第1圖，提供一基板2。基板2上方具有閘極4及絕緣層6。源極及汲極8形成於絕緣層6上方。源極及 汲極8之間具有一間隔。基板2包括例如(但不限於)玻璃、石英或矽的剛性基板(rigid substrate)，或例如(但不限於)塑膠或金屬薄片的柔性基板(flexible substrate)。閘極4包括例如鈦、鋁、鉬、鈦、鎢、鋁或其合金之金屬，或例如矽化鎳(NiSi)、二矽化鈦(TiSi₂ )、矽化鈷(CoSi)或類似的金屬矽化物，或N型多晶矽層或P型多晶矽層的摻雜半導體材料。絕緣層6可由氧化矽、氮化矽、氮氧化矽、聚醯亞胺(Polyimide)、旋轉玻璃(spin－on－glass；SOG)、氟矽玻璃(FSG)和/或其它材料所組成。

請參考第2圖，於絕緣層6上方形成無機保護層12。無機保護層12包括(但不限於)混成無機聚合物(hybrid inorganic polymer)、矽酸鹽(silicate)、金屬氧化物(metal oxide)、金屬氮化物(metal nitride)、金屬碳化物(metal carbide)、金屬氮氧化物(metal oxynitride)、金屬硼氧化物(metal oxyboride)或其組合。無機保護層12的形成方法包括有化學氣相沉積法(chemical vapor deposition,CVD)，如低溫化學氣相沉積(low temperature chemical vapor deposition,LTCVD)、低壓化學氣相沉積(low pressure chemical vapor deposition,LPCVD)、快熱化學氣相沉積(rapid thermal chemical vapor deposition,LTCVD)、電漿化學氣相沉積(plasma enhanced chemical vapor deposition,PECVD)，也可使用例如濺鍍(sputtering)、塗佈(coating)及物理氣相沉積(physical vapor deposition,PVD)等一般相似方法進行。無機保護層12之厚度可介於1000A到1 um。

請參考第3圖，於無機保護層12上方形成罩幕層31。於一實施例中，罩幕層31係藉由微影製程(photolithography)所形成之圖案化光阻。罩幕層31亦可以是硬金屬片。接著移除罩幕層31露出之無機保護層12以形成孔洞30，如第4圖所示。可利用濕式蝕刻或乾式蝕刻，如離子反應蝕刻(ion－reactive－etch,RIE)、電漿蝕刻或其他合適的蝕刻方法移除無機保護層12。然後將罩幕層31移除。

請參考第5圖，以無機保護層12a作遮罩，於孔洞30所露出之絕緣層6上方形成有機半導體層14a。因此有機半導體層14a係自對準性的形成，並不需使用額外之罩幕層，而降低了製程費用及製程困難度。再者，由於沒有使用到光阻材料，因此避免了光阻材料及其高溫製程對有機半導體層14a的損害。此外，無機保護層12a同時提供有機半導體層14a之側邊防護，而減少有機半導體層14a被污染的機會。有機半導體層14b亦可同時形成於圖案化之無機保護層12上方。有機半導體層14a及14b可包括並五苯(pentacence)、並六苯(hexacene)、並四苯(tetracene)、或其他適合的材料，形成方法包括熱蒸鍍、旋轉塗佈或其他適合的方法。

請參考第6圖，以緩衝層16填充孔洞30。在第6圖中，緩衝層16係延伸至有機半導體層14b上方。然而，在其他實施例中，緩衝層16也可以只填入孔洞30(未延伸至有機半導體層14b上方)。緩衝層16包括有機材料或無機材料，其中又以有機材料為較佳。有機材料可包括有機聚合 物、有機金屬聚合物或混成有機聚合物。無機材料可包括無機聚合物、矽酸鹽、金屬氧化物、金屬氮化物、金屬碳化物、金屬氮氧化物、金屬硼氧化物或前述之組合。

請參考第7圖，形成保護層20以覆蓋緩衝層16。保護層20包括有機材料或無機材料。有機材料可包括有機聚合物、有機金屬聚合物、混成有機聚合物或前述之組合。無機材料可包括混成無機聚合物、矽酸鹽、金屬氧化物、金屬氮化物、金屬碳化物、金屬氮氧化物、金屬硼氧化物或前述之組合。保護層20較佳為無機材料。保護層20可相同或不同於保護層12。位於保護層20及有機半導體層14b之間的緩衝層16，能夠緩衝由於保護層20及有機半導體層14b之間的晶格差所產生之應力，避免了應力所造成結構上的缺陷，而提升元件的穩定性及其功效。

第8圖至第11圖顯示根據本發明另一實施例的製程剖面圖，其與第1圖至第7圖之實施例的主要差異在於該實施例於無機保護層12a內形成孔洞30後(如第4圖所示)，於無機保護層12a上方形成罩幕層32，如第8圖所示。罩幕層32較佳為硬金屬片。

請參考第9圖，以無機保護層12a作遮罩，於孔洞30所露出之絕緣層6上方形成有機半導體層14a，因此有機半導體層14a係自對準性的形成，並不需使用額外之罩幕層，而降低了製程費用及製程困難度。再者，由於沒有使用到光阻材料，因此避免了光阻材料及其高溫製程對有機半導體層14a的損害。此外，無機保護層12a同時提供有 機半導體層14a之側邊防護，而減少有機半導體層14a被污染的機會。再者，有機半導體層14b亦可同時形成於未被罩幕層32覆蓋之無機保護層12上方。其中，有機半導體層14b係形成在罩幕層32所露出之無機保護層12a的表面，而罩幕層32之圖案的解析度並不需要非常高，因此降低了製程的困難度。接著移除罩幕層32。

請參考第10圖，以緩衝層16填充孔洞30。在第10圖中，緩衝層16係延伸至無機保護層12a上方。然而，在其他實施例中，緩衝層16也可未延伸至有無機保護層12a上方。請參考第11圖，形成保護層20以覆蓋緩衝層16。

本發明之實施例所揭露之電子元件的製造方法中，係以圖案化之無機保護層作遮罩，直接於無機保護層之孔洞所露出之基底上方形成有機半導體層，因此不需使用額外之罩幕層或光阻材料，而避免有機材料之損害且降低了製程費用及製程困難度。再者，無機保護層同時提供有機半導體層之側邊防護，因此減少元件被污染的機會。

雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟悉此項技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可做些許更動與潤飾，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。

2‧‧‧基板

4‧‧‧閘極

6‧‧‧絕緣層

8‧‧‧源極及汲極

12‧‧‧無機保護層

12a‧‧‧無機保護層

14a‧‧‧有機半導體層

14b‧‧‧有機半導體層

16‧‧‧緩衝層

20‧‧‧保護層

30‧‧‧孔洞

31‧‧‧罩幕層

32‧‧‧罩幕層

第1圖至第7圖顯示本發明一實施例的電子元件製程剖面圖。

第8圖至第11圖顯示本發明的另一實施例的電子元件製程剖面圖。

2‧‧‧基板

4‧‧‧閘極

6‧‧‧絕緣層

8‧‧‧源極及汲極

12a‧‧‧無機保護層

14a‧‧‧有機半導體層

14b‧‧‧有機半導體層

16‧‧‧緩衝層

20‧‧‧保護層

Claims (14)

1. 一種電子元件的製造方法，包括：提供一基底；於該基底上方形成一無機材料層；圖案化該無機材料層以形成一孔洞，露出該基底之表面；以該圖案化之無機材料層作為遮罩，直接形成一有機半導體層於該孔洞所露出之基底表面；形成一保護層於該有機半導體層上方；以及形成一緩衝層於該有機半導體層上方，其中該緩衝層位於該保護層與該有機半導體層之間。
2. 如申請專利範圍第1項所述之電子元件的製造方法，其中該保護層包括無機材料或有機材料。
3. 如申請專利範圍第2項所述之電子元件的製造方法，其中該保護層包括有機聚合物、有機金屬聚合物、混成有機聚合物、混成無機聚合物、矽酸鹽、金屬氧化物、金屬氮化物、金屬碳化物、金屬氮氧化物、金屬硼氧化物或前述之組合。
4. 如申請專利範圍第1項所述之電子元件的製造方法，其中該緩衝層包括有機材料或無機材料。
5. 如申請專利範圍第1項所述之電子元件的製造方法，其中該基底包含：一基板；一閘極，形成於該基板上方；一絕緣層，形成於該閘極及基板上方；以及 一源極及一汲極，形成於該絕緣層上，其中該源極及該汲極之間具有一間隔。
6. 如申請專利範圍第5項所述之電子元件的製造方法，其中該基板包括玻璃、石英、矽、塑膠或金屬薄片。
7. 如申請專利範圍第1項所述之電子元件的製造方法，其中該無機材料層包括混成無機聚合物、矽酸鹽、金屬氧化物、金屬氮化物、金屬碳化物、金屬氮氧化物、金屬硼氧化物或前述之組合。
8. 一種電子元件的製造方法，包括：提供一基底，包括：一基板；一閘極，形成於該基板上方；一絕緣層，形成於該閘極及基板上方；以及一源極及一汲極，形成於該絕緣層上，其中該源極及該汲極之間具有一間隔；於該基底上方形成一無機材料層，其中該無機材料層位於該源極及該汲極上方；圖案化該無機材料層以形成一孔洞，露出該基底之表面；以及以該圖案化之無機材料層作為遮罩，直接形成一有機半導體層於該孔洞所露出之基底表面。
9. 如申請專利範圍第8項所述之電子元件的製造方法，其中該基板包括玻璃、石英、矽、塑膠或金屬薄片。
10. 如申請專利範圍第8項所述之電子元件的製造方 法，其中該無機材料層包括混成無機聚合物、矽酸鹽、金屬氧化物、金屬氮化物、金屬碳化物、金屬氮氧化物、金屬硼氧化物或前述之組合。
11. 一種薄膜電晶體的製造方法，包括：提供一基底；於該基底上形成一第一無機保護層；圖案化該第一無機保護層以形成一孔洞，露出該基底之表面；以該圖案化之第一無機保護層作為遮罩，直接形成一有機半導體層於該孔洞所露出之基板表面；於該第一有機半導體層上方形成一有機緩衝層；以及於該有機緩衝層上方形成一第二無機保護層。
12. 如申請專利範圍第11項所述之薄膜電晶體的製造方法，其中該基底包括：一基板；一閘極，形成於該基板上方；一絕緣層，覆蓋該閘極及該基板；以及一源極及一汲極，形成於該絕緣層上。
13. 如申請專利範圍第11項所述之薄膜電晶體的製造方法，其中該第一或第二無機保護層包括混成無機聚合物、矽酸鹽、金屬氧化物、金屬氮化物、金屬碳化物、金屬氮氧化物、金屬硼氧化物或前述之組合。
14. 如申請專利範圍第12項所述之薄膜電晶體的製造方法，其中該基板包括玻璃、石英、矽、塑膠或金屬薄片。