TWI463669B - 薄膜電晶體，製造薄膜電晶體的方法，顯示裝置及電子設備 - Google Patents
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Description
本發明係關於一種配備有一有機半導體層之薄膜電晶體、一種製造該薄膜電晶體之方法、一種使用該薄膜電晶體之顯示裝置及使用該薄膜電晶體之電子設備。
在使用有機半導體層之薄膜電晶體中，在實現高ON(接通)電流及陡的亞臨限斜率的過程中促進在該有機半導體層與源電極/汲電極之間的接觸電阻之減少係重要的。
因而，在具頂部接觸及底部閘極結構之p通道類型的薄膜電晶體中，在該有機半導體層上提供一源電極/汲電極，在其中由受體材料(諸如氧化鉬(MoOx
))形成之一界面層及一傳導層以此次序堆疊。因此，建議一種促進在該有機半導體層與該源電極/汲電極之間的接觸電阻之減少之組態(見「APPLIED PHYSICS LETTERS 94」，(2009)，第143304-1頁至第143304-3頁)。
另外，在具底部接觸及底部閘極結構之p通道類型的薄膜電晶體中，在一閘極絕緣膜上提供該源電極/該汲電極，在其中由該受體材料形成之界面層及傳導層(如上文)以此次序堆疊。另外，在該源電極與該汲電極之間的一閘極絕緣膜上提供一有機半導體層。因此，建議一種組態，在該組態中該界面層被鄰近於該有機半導體層中的通道區域而安置，進而促進該源電極/汲電極的就該通道區域而論之接觸電阻之減少(見日本未審查專利申請公開案第2008-243911號)。
附帶提及，為了達成在薄膜電晶體中的元件結構之小型化，將一微影製程應用於該源電極及該汲電極之形成。在此狀況中，將該微影製程應用於電極材料薄膜之上部部分以形成一抗蝕劑圖案，及使用該抗蝕劑圖案作為一遮罩來使該電極材料膜經受一圖案蝕刻，進而形成一微小的源電極及汲電極。在該電極材料膜之圖案蝕刻中，執行使用蝕刻劑水溶液之蝕刻以使得由有機半導體層或有機絕緣材料形成之閘極絕緣膜的通道介面不被損傷。
然而，因為在使用蝕刻劑之水溶液之蝕刻中將蝕刻損傷施加至由受體材料(諸如上文描述之氧化鉬(MoOx
))形成之界面層，所以應用於小型化製程係困難的。
因而，需要提供一種薄膜電晶體，該薄膜電晶體可應用一小型化製程同時促進在有機半導體層與源電極/汲電極之間的接觸電阻，且具有令人滿意之性質。另外，需要提供一種製造具有此性質之薄膜電晶體之方法，及一使用該薄膜電晶體之顯示裝置及電子設備。
根據本發明之一實施例，提供一種薄膜電晶體，其中在有機半導體層與源電極/汲電極之間提供含有有機半導體材料及受體材料或供體材料之一接觸層。
具有此類組態之接觸層含有該受體材料或該供體材料作為在該有機半導體材料中之雜質且具有優於該有機半導體材料之傳導性。因此，在該有機半導體層與該源電極/該汲電極之間的接觸電阻減少。另外，藉由該受體材料或該供體材料之含量來調整該接觸層之傳導性，且因而該接觸層變為該有機半導體材料之部分。出於此原因，該接觸層仍如其原樣保留於該源電極與該汲電極之間。因此，(例如)在一頂部接觸類型中，該接觸層變為抵擋該有機半導體材料層之一保護膜。另外，在一底部接觸類型中，該接觸層變為一基部，且該有機半導體層之切割可被防止。因而，可將該有機半導體層維持在一預期狀態中。此外，因為該接觸層具有一含有該有機半導體材料之組態，所以在該頂部接觸類型中，在執行該源電極/汲電極之圖案形成時該蝕刻劑溶液對該接觸層之影響得以抑制。因而，在該源電極/汲電極之圖案形成中應用該小型化製程係可能的。
另外，根據本發明之另一實施例，提供一種製造薄膜電晶體之方法，其包括如以下之序列。首先，在一基板之上形成一有機半導體層，且接著在該有機半導體層上形成含有有機半導體材料及受體材料或供體材料之接觸層。隨後，以該所形成之接觸層上的相對安置的末端部分之狀態形成一源電極/一汲電極。
執行此序列之製造該薄膜電晶體之方法包括在該接觸層之上部部分中形成該源電極/汲電極，該接觸層含有該受體材料或該供體材料作為關於該有機半導體材料之雜質。出於此原因，甚至在執行由金屬材料形成之源電極/汲電極之圖案形成時應用該小型化製程之狀況中，該蝕刻劑溶液對含有該有機半導體材料的接觸層之影響亦得以抑制。因此，獲取具有一組態之薄膜電晶體係可能的，在該組態中一接觸層可靠地留存於該有機半導體層與該源電極/汲電極之間。另外，因為該接觸層變為抵抗該有機半導體層之一保護膜，所以可將該有機半導體層維持在一預期狀態中。
另外，根據本發明之又另一實施例，提供一種包括根據本發明之實施例之薄膜電晶體的顯示裝置及電子設備。
如上文描述，根據上文描述之本發明之實施例，藉由該接觸層促進在該有機半導體層與該源電極/汲電極之間的接觸電阻之減少同時將該小型化製程應用於該源電極/汲電極之形成且將該有機半導體層維持在一預期狀態中係可能的。結果，使用該有機半導體層來促進該小型化及改良該薄膜電晶體之性質係可能的，且使用該薄膜電晶體來達成該顯示裝置及該電子設備之高整合及高功能性係可能的。
下文中將基於圖式以以下描述之序列來描述本發明之實施例。
1.第一實施例(頂部接觸底部閘極結構之薄膜電晶體之第一實例)
2.第二實施例(頂部接觸底部閘極結構之薄膜電晶體之第二實例)
3.第三實施例(具備保護膜的頂部接觸底部閘極結構之薄膜電晶體之第一實例)
4.第四實施例(具備保護膜的頂部接觸底部閘極結構之薄膜電晶體之第二實例)
5.第五實施例(底部接觸頂部閘極結構的薄膜電晶體之實例)
6.第六實施例(使用薄膜電晶體的顯示裝置之應用實例)
7.第七實施例(在電子設備中之應用實例)
另外，在第一實施例至第五實施例中，藉由相同參考數字來表示相同組件，且將省略重複之描述。
圖1為第一實施例之薄膜電晶體1-1之橫截面圖。在圖1中所展示之薄膜電晶體1-1具有一頂部接觸底部閘極結構，且在基板11上以覆蓋閘電極13之狀態提供閘極絕緣膜15。在閘極絕緣膜15之上部部分上，提供有機半導體層17及接觸層19(以此次序)之堆疊體。以在寬度方向上覆蓋閘電極13之島形狀來圖案化該堆疊體，且以經由閘極絕緣膜15堆疊於閘電極13上之狀態來提供該堆疊體。另外，在閘極絕緣膜15上，在相對安置同時閘電極13插入其間之位置中提供源電極21s/汲電極21d。在源電極21s/汲電極21d中，以堆疊於接觸層19上之狀態來提供相對安置之源電極21s/汲電極21d之邊緣部分(閘電極13插入其間)。
在上文描述之組態中，在第一實施例中，具有與有機半導體層17相同的圖案之接觸層19堆疊於有機半導體層17上，且接觸層19含有有機半導體材料及受體材料或供體材料。下文中，將自較低層起按次序描述該組態之細節。
可將基板11之至少一表面維持在一絕緣狀態，且使用由(例如)PES(聚醚碸)、PEN(聚萘二甲酸伸乙酯)、PET(聚對苯二甲酸伸乙酯)、PC(聚碳酸酯)或其類似者形成之塑膠基板來作為基板11。另外，可使用將金屬箔(諸如不鏽鋼(SUS))與樹脂、玻璃基板或其類似者層壓之基板。為了獲取靈活之可撓性，應用使用塑膠基板或金屬箔之基板。
使用金(Au)、鋁(Al)、銀(Ag)、銅(Cu)、鉑(Pt)、鎳(Ni)或其類似者作為閘電極13。在使用金(Au)之狀況中，藉由堆疊鉻(Cr)來作為接地層來促進與基板11的黏附之改良係可能的。
使用有機絕緣膜，諸如PVP(聚乙烯吡咯啶酮)、PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)及PVA(聚乙烯醇)作為閘極絕緣膜15。另外，除有機絕緣材料以外，亦可使用無機絕緣膜，諸如氧化矽(SiO2
)、氧化鋁(Al2
O3
)及氧化鉭(Ta2
O5
)作為閘極絕緣膜15。
在有機半導體層17中，使用諸如并五苯、蒽或基於酞菁、卟啉、噻吩之聚合物及其衍生物之有機半導體材料作為p型有機半導體材料。使用諸如芙、全氟并五苯及聚(苯并雙咪唑并-苯并啡啉)之半導體材料作為n型有機半導體材料。
使用如上文提及之有機半導體材料及受體材料或供體材料來形成接觸層19。形成接觸層19之受體材料或供體材料及有機半導體材料經適宜地選擇且用以滿足有機半導體層17之傳導類型。
舉例而言，需要形成接觸層19之有機半導體材料使用展示出與形成有機半導體層17的有機半導體材料相同傳導類型之材料，且可使用其他材料。
另外，在有機半導體層17之傳導類型為p型時，使用具有p型傳導類型的有機半導體材料及受體材料來形成接觸層19。同時，在有機半導體層17之傳導類型為n型時，使用具有n型傳導類型的有機半導體材料及供體材料來形成接觸層19。
在接觸層19中之受體材料及供體材料的含量經調整以使得在源電極21s與汲電極21d之間經由接觸層19流動的OFF(關斷)電流(例如)保持足夠低以等於或低於約10-12
A。下文中，將描述受體材料及供體材料之特定實例。
以下為受體材料之一特定實例。
MoOx
、ReO3
、V2
O5
、WO3
、TiO2
、AuO、Al2
O3
、CuO
SO3
CuI、SbCl5
、SbF5
、FeCl3
、LiF、BaF2
、CaF2
、MgF2
AsF5
、BF3
、BCl3
、BBr3
、PF5
CaCO3
、BaCO3
、Li2
CO3
作為對苯醌類別，例示2,3,5,6-四氰基-(對-氰基)、2,3-二溴-5,6-二氰基-對苯醌、2,3-二氯-5,6-二氰基-對苯醌、2,3,-二碘-5,6-二氰基-對苯醌、2,3-二氰基-對苯醌、對四溴醌、對四氯醌、對四碘醌、對四氟醌、2,5-二氯-對苯醌、2,6,-二氯-對苯醌、氯醌酸、溴醌酸、2,5,-二羥基-對苯醌、2,5-二氯-3,6-二甲基-對苯醌、2,5-二溴-3,6-二甲基-對苯醌、BTDAQ、對苯醌、2,5-二甲基-對苯醌、2,6-二甲基-對苯醌、四亞甲基二胺、鄰苯醌、鄰四溴醌、鄰四氯醌、1,4-萘醌類、2,3-二氰基-5-硝基-1,4-萘醌、2,3-二氰基-1,4-萘醌、2,3-二氯-5-硝基-1,4-萘醌、2,3-二氯-1,4-萘醌，及1,4-萘醌。
作為二苯酚合苯醌類別，例示3,3',5,5'-四溴-二苯酚合苯醌、3,3',5,5'-四氯-二苯酚合苯醌及二苯酚合苯醌。
作為TCNQ類別及類似物，例示四氰基-對醌二甲烷(TCNQ)、四氟-四氰基-對醌二甲烷(F4-TCNQ)、三氟甲基-TCNQ、2,5-二氟-TCNQ、單氟-TCNQ、TNAP、癸基-TCNQ、甲基-TCNQ、二氫巴雷烯-TCNQ(dihydrobarereno-TCNQ)、四氫小檗鹼-TCNQ、二甲基-TCNQ、二乙基-TCNQ、苯基-TCNQ、二甲氧基-TCNQ、BTDA-TCNQ、二乙氧基-TCNQ、四甲基-TCNQ、四氰基蒽醌二甲烷、聚硝基化合物、四硝基聯苯酚、二硝基聯苯、苦味酸、三硝基苯、2,6-二硝基苯酚及2,4-二硝基苯酚。
作為茀酮類別，例示9-二氰基亞甲基-2,4,5,7-四硝基-茀酮、9-二氰基亞甲基-2,4,7-三硝基-茀酮、2,4,5,7-四硝基-茀酮及2,4,7-三硝基-茀酮。
作為苯氰類別及類似物，例示(TBA)2HCTMM、(TBA)2HCDAHD、K．CF、TBA．PCA、TBA．MeOTCA、TBA．EtOTCA、TBA．PrOTCA、(TBA)2HCP、六氰基丁二烯四氰基乙烯及1,2,4,5-四氰基苯。
作為過渡金屬錯合物類別，例示(TPP)2
Pd(dto)2
、(TPP)2
Pt(dto)2
、(TPP)2
Ni(dto)2
、(TPP)2
Cu(dto)2
及(TBA)2
Cu(ox)2
。
供體材料之特定實例如下。
Li、Cs
Cs2
O3
、Rb2
CO3
作為芳族烴及類似物，例示并四苯、苝、蒽、蔻、并五苯、、菲、萘、對二甲氧基苯、紅螢烯及六甲氧基聯伸三苯。
作為TTF類別及類似物，例示HMTTF、OMTTF、TMTTF、BEDO-TTF、TTeCn-TTF、TMTSF、EDO-TTF、HMTSF、TTF、EOET-TTF、EDT-TTF、(EDO)2DBTTF、TSCn-TTF、HMTTeF、BEDT-TTF、CnTET-TTF、TTCn-TTF、TSF、DBTTF。
作為TTT類別，例示四硫基并四苯、四硒基并四苯及四碲基并四苯。
作為嗪類別，例示二苯基[c,d]-啡噻嗪、苯基[c]-啡噻嗪、啡噻嗪、N-甲基-啡噻嗪、二苯基-[c,d]-吩硒嗪、N,N-二甲基吩嗪及吩嗪。
作為單胺類別，例示N,N-二乙基-間甲苯胺、N,N-二乙基苯胺、N-乙基-鄰甲苯胺、二苯胺、糞臭素、吲哚、N,N-二甲基-鄰甲苯胺、鄰甲苯胺、間甲苯胺、苯胺、鄰氯苯胺、鄰溴苯胺及對硝基苯胺。
作為二胺類別，例示N,N,N',N'-四甲基-對苯二胺、2,3,5,6-四甲基-(四甲基對苯二胺)、對苯二胺、N,N,N',N'-四甲基聯苯胺、3,3',5,5'-四甲基聯苯胺、3,3'-二甲基聯苯胺、3,3'-二甲氧基聯苯胺、聯苯胺、3,3'-二溴-5,5'-二甲基聯苯胺、3,3'-二氯-5,5'-二甲基聯苯胺及1,6-二胺基芘。
作為其他物質，例示4,4',4"-三(N-3-甲苯基-N-苯胺基)-三苯胺：(間MTDATA)、4,4',4"-三(N-(2-萘基)-N-苯胺基)-三苯胺：(2TNATA)、α-NDP、銅酞菁、1,4,6,8-肆二甲基胺基芘、1,6-二硫代芘、伸癸基二茂鐵及二茂鐵。
可藉由一歐姆接觸來將源電極21s及汲電極21d接合至接觸層19。出於此原因，該等電極可由(例如)金(Au)、銅(Cu)、銀(Ag)或其類似者來形成或使用含有傳導微粒之傳導墨來圖案形成該等電極。
接下來，將基於圖2A及圖2B之橫截面流程圖來描述製造第一實施例之薄膜電晶體1-1的方法。
首先，如在圖2A中所展示，使閘電極13在基板11上經受圖案形成，且藉由閘極絕緣膜15來覆蓋該結構。藉由以下動作來執行閘電極13之形成：藉由一經適宜選擇之方法(諸如氣相沈積方法或濺鍍方法)來形成一金屬材料膜，藉由一光微影方法來在其上部部分上形成一抗蝕劑圖案，及使用該抗蝕劑圖案作為遮罩來執行該金屬材料膜之圖案蝕刻。另外，在閘電極13之形成中，除前文提及之方法以外，可應用諸如網版印刷、凹版印刷及噴墨印刷之印刷技術。
在使用有機絕緣材料之狀況中，藉由應用包括諸如旋塗方法、網版印刷、凹版印刷及噴墨方法的印刷方法之塗覆方法來執行閘極絕緣膜15之膜形成。同時，在使用無機絕緣材料之狀況中，藉由應用氣相沈積、濺鍍及CVD方法來執行膜形成。
接下來，如在圖2B中所展示，在閘極絕緣膜15上覆蓋閘電極13之位置中，以一島形狀來圖案形成有機半導體層17與接觸層19之堆疊體。
本文中，(例如)應用使用遮罩之圖案氣相沈積方法，且首先氣相沈積有機半導體材料來執行有機半導體層17之圖案形成，且接著使有機半導體材料及受體材料或供體材料經受共沈積以執行接觸層19之圖案形成。此時，使具有相同形狀之接觸層19經受有機半導體層17之圖案形成。另外，(例如)可按順序形成且可藉由相同製程來圖案化有機半導體層17及接觸層19。另外，應用該印刷方法，有機半導體層17可首先經受該圖案印刷，且接著可使用墨液來圖案印刷接觸層19，在該墨液中該有機半導體材料與該受體材料或該供體材料彼此混合。另外，在有機半導體層17及接觸層19未經圖案化且元件不必隔離之狀況中，可按順序塗佈及形成層17及層19。
在此之後，如在圖1中所展示，在閘極絕緣膜15上形成源電極21s及汲電極21d。需要藉由應用(例如)微影方法來將源電極21s/汲電極21d形成為微小圖案。
在此狀況中，首先，在形成有接觸層19之閘極絕緣膜15上形成該電極材料膜，且藉由應用微影方法來在其上部部分上形成該抗蝕劑圖案。接下來，藉由使用該抗蝕劑圖案作為遮罩之蝕刻，圖案化該電極材料膜以形成源電極21s/汲電極21d。在該蝕刻中，需要藉由執行濕式蝕刻來在有機半導體層17上留存接觸層19。因此，甚至在有機半導體層17經形成以具有極薄之膜厚度時，初始膜厚度亦可得以維持。另外，在該濕式蝕刻之製程中藉由在該蝕刻劑中使用水溶液來在不損傷有機半導體層17及接觸層19之情況下執行該電極材料膜之圖案化係可能的。在該圖案化之後，移除該抗蝕劑圖案。
另外，作為另一應用微影方法之形成方法，可應用一起離方法。在此狀況中，首先，在形成有接觸層19之閘極絕緣膜15上，藉由應用該微影方法來形成該抗蝕劑圖案，且在其上部部分上形成該電極材料膜。接下來，藉由移除該抗蝕劑圖案來同時移除該抗蝕劑圖案之電極材料膜，且獲取剩餘之電極材料膜部分來作為源電極21s/汲電極21d。
作為源電極21s/汲電極21d之另一形成方法，可應用一蔽蔭遮罩方法。
根據第一實施例，在有機半導體層17與源電極21s/汲電極21d之間，提供接觸層19，接觸層19含有受體材料或供體材料作為該有機半導體材料中的雜質。因此，接觸層19具有優於有機半導體層17之傳導性，藉此在有機半導體層17與源電極21s/汲電極21d之間的接觸電阻得以減少。
另外，因為藉由該受體材料或該供體材料之含量來調整接觸層19之傳導性，所以甚至在接觸層19按原樣作為有機半導體層17之部分而留存在源電極21s與汲電極21d之間時，OFF電流之增加亦可被防止。出於此原因，在執行源電極21s/汲電極21d之圖案形成時，可將接觸層19留存作為有機半導體層17之保護膜。因而，甚至在有機半導體層17經形成以具有極薄之膜厚度時，所預期的十分薄之膜厚度亦可得以維持。因此，減少體電阻係可能的，該體電阻取決於距在源電極21s/汲電極21d及有機半導體層17上所形成之通道區域ch之距離(亦即，有機半導體層17之膜厚度)。
結果，促進在具有頂部接觸底部閘極結構之薄膜電晶體1-1中之ON電流之改良及亞臨限斜率之急劇化係可能的。
另外，在使用圖2A及圖2B所描述之第一實施例的製造方法中，在接觸層19之上部部分上執行源電極21s/汲電極21d之圖案形成，接觸層19含有該受體材料或該供體材料作為該有機半導體材料中之雜質。出於此原因，甚至在將藉由一歐姆接觸而接合至接觸層19之金(Au)、銅(Cu)、銀(Ag)或其類似者形成為電極材料膜且在執行其圖案蝕刻之狀況中使用水溶性蝕刻劑時，接觸層19亦未受影響。因而，獲取具有以上組態之薄膜電晶體1-1同時藉由應用微影方法作為小型化製程來執行微小源電極21s/汲電極21d之圖案形成係可能的。
因此，達成薄膜電晶體1-1之小型化係可能的，其中促進性質之改良。
圖3為第二實施例之薄膜電晶體1-2的橫截面圖。由於薄膜電晶體1-2具有頂部接觸底部閘極結構且藉由使用有機半導體材料及受體材料或供體材料來形成接觸層19'，所以在圖3中所展示之薄膜電晶體1-2與第一實施例相同。特別地，在本第二實施例中，其特性為在接觸層19'中之受體材料或供體材料的含量彼此部分不同。另外，除接觸層19'以外之組態與第一實施例之彼等相同。
亦即，可將接觸層19'劃分成插入於有機半導體層17與源電極21s/汲電極21d之間的第一部分19a、及插入於源電極21s與汲電極21d之間的第二部分19b。在此等部分中，第一部分19a具有該受體材料及該供體材料之含量大於第二部分19b之彼含量的組態。另外，需要將接觸層19'中之一部分設定為第二部分21b，接觸層19'中之該部分未插入於有機半導體層17與源電極21s/汲電極21d之間且未插入於源電極21s與汲電極21d之間。
在本文中，在第一部分19a中之該受體材料或該供體材料之含量為一足夠量以使得在有機半導體層17與源電極21s/汲電極21d之間的接觸電阻得以減少。在不受第二部分19b的含量影響之情況下設定在第一部分19a中的受體材料或供體材料之含量。
同時，(例如)將在第二部分19b中含有之受體材料或供體材料之含量設定為等於或小於在源電極21s與汲電極21d之間經由接觸層19'流動之OFF電流得以保持之程度，例如，等於或小於10-12
A。另外，在第二部分19b中之受體材料或供體材料之含量可為零。在不受第一部分19a的含量影響之情況下設定在第二部分19b中的受體材料或供體材料之含量。
在此類接觸層19'中，需要形成第一部分19a及第二部分19b之有機半導體材料為展示出與形成有機半導體層17之有機半導體材料的傳導類型相同之傳導類型的材料。形成接觸層19'之有機半導體材料可為不同於形成有機半導體層17之有機半導體材料的材料。
另外，在有機半導體層17之傳導類型為P型時，藉由使用具有p型傳導類型的有機半導體材料及受體材料來形成接觸層19。同時，在有機半導體層17之傳導類型為n型時，藉由使用具有n型傳導類型的有機半導體材料及供體材料來形成接觸層19。
將描述製造如上文之第二實施例的薄膜電晶體1-2之方法。
首先，按與在第一實施例中使用圖1至圖2B所描述之次序相同之次序，執行該製程直至形成具有在第一實施例中所描述之組態的薄膜電晶體1-1為止。然而，在此時刻，含有足夠量之受體材料或供體材料以使得在有機半導體層17與源電極21s/汲電極21d之間的接觸電阻得以減少以形成接觸層19係重要的。
接下來，執行藉由使用源電極21s/汲電極21d作為遮罩而自接觸層19移除受體材料或供體材料之製程。因此，在自源電極21s/汲電極21d曝露的接觸層部分中之受體材料或供體材料之含量低於覆蓋有源電極21s/汲電極21d之接觸層部分。另外，如在圖3中所展示，形成接觸層19'，其包括：第一部分19a，其中高度維持該受體材料或該供體材料之含量；及第二部分19b，其中該含量經調整為低於第一部分19a。
在使用源電極21s/汲電極21d作為遮罩之受體材料或供體材料的移除中，(例如)例示如下兩種方法。
其中第一方法為藉由使用源電極21s/汲電極21d作為遮罩之蝕刻而自接觸層(19)選擇性移除受體材料或供體材料之方法。在此狀況中，在有機半導體材料上執行使用僅選擇性溶離受體材料或供體材料的蝕刻溶液之濕式蝕刻。因此，覆蓋有源電極21s/汲電極21d之部分經保護而免受該蝕刻溶液之影響，且優先溶離自源電極21s/汲電極21d曝露之部分中的受體材料或供體材料。另外，可使用水溶液作為該蝕刻溶液。
作為實例，在形成p型之接觸層19'的狀況中，使用并五苯作為有機半導體材料，使用氧化鉬(MoO3
)作為受體材料，且使用水作為受體材料之蝕刻溶液。在形成n型之接觸層19'的狀況中，使用全氟并五苯作為該有機半導體材料，使用碳酸銣(Rb2
CO3
)作為供體材料，且使用水作為供體材料之蝕刻溶液。
可藉由與在執行源電極21s/汲電極21d的圖案形成時的濕式蝕刻或在該圖案形成中所使用的抗蝕劑遮罩之移除相同之製程來執行如上文描述之藉由濕式蝕刻之受體材料或供體材料之選擇性移除。另外，可將選擇性移除添加至此類製程。
接下來，其中第二方法為藉由使用源電極21s/汲電極21d作為遮罩之加熱處理來選擇性昇華及移除受體材料或供體材料之方法。在此狀況中，在等於或低於構成接觸層19'的有機半導體材料之昇華溫度之溫度下且在等於或高於受體材料或供體材料之昇華溫度之溫度下執行該加熱處理。出於此原因，構成接觸層19'之有機半導體材料具有高於構成接觸層19'之受體材料或供體材料的昇華溫度之昇華溫度係重要的。
另外，自保障該材料之觀點來看，需要構成有機半導體層17之有機半導體材料亦具有高於構成接觸層19'的受體材料或供體材料的昇華溫度之昇華溫度。此外，較佳地該加熱處理之溫度低於構成有機半導體層17之有機半導體材料的昇華溫度，且低於構成接觸層19'及有機半導體層17之每一有機半導體材料的玻璃轉移溫度。
作為實例，在形成p型之接觸層19'的狀況中，使用并五苯作為該有機半導體材料，使用四氟-1,4-苯醌作為該受體材料，進而在一中間溫度下執行該加熱處理。在形成n型之接觸層19'的狀況中，使用芙作為該有機半導體材料，且使用四硫富瓦烯作為該供體材料，進而在一中間溫度下執行該加熱處理。自保障該有機半導體材料之材料之觀點來看，需要該加熱處理之溫度為低的。
根據上述第二實施例，在有機半導體層17與源電極21s/汲電極21d之間，提供接觸層19'，接觸層19'含有相對於該有機半導體材料為雜質之受體材料或供體材料。因此，與第一實施例相似，接觸層19具有優於有機半導體層17之傳導性，藉此在有機半導體層17與源電極21s/汲電極21d之間的接觸電阻得以減少。另外，減少體電阻係可能的，該體電阻依賴於距在源電極21s/汲電極21d及有機半導體層17上形成之通道區域ch之距離(亦即，有機半導體層17之薄厚度)。結果，在頂部接觸底部閘極結構之薄膜電晶體1-2中促進ON電流之改良及亞臨限斜率之急劇化係可能的。
另外，在第二實施例中，藉由插入於有機半導體層17與源電極21s/汲電極21d之間的第一部分19a來將在接觸層19'中之受體材料或供體材料之含量設定為更高。因此，可將在第一部分19a中之受體材料或供體材料之含量設定為一足夠量以使得在有機半導體層17與源電極21s/汲電極21d之間的接觸電阻得以減少。另一方面，可將在源電極21s與汲電極21d之間的第二部分19b中之受體材料或供體材料之含量設定為一可充分地將OFF電流維持為低之小值。結果，與第一實施例相比，可靠地抑制OFF電流同時具有促進ON電流之改良及亞臨限斜率之急劇化之能力係可能的。
另外，在如上文提及之第二實施例之製造方法中，獲取以下組態之薄膜電晶體1-2係可能的，該組態藉由如上文提及之第一部分19a及第二部分19b而具有不同含量的受體材料或供體材料。另外，甚至在第二實施例之製造方法中，亦在接觸層19之上部部分上執行源電極21s/汲電極21d之圖案形成，接觸層19含有受體材料或供體材料作為在有機半導體材料中之雜質。因此，達成薄膜電晶體1-2之小型化係可能的，其中與第一實施例相似地促進性質之改良。
圖4A及圖4B為第三實施例之薄膜電晶體1-3之橫截面圖及平面圖。該橫截面圖對應於在平面圖中之截面IVB-IVB。在圖4A及圖4B中所展示之薄膜電晶體1-3具有與第一實施例及第二實施例相似之頂部接觸底部閘極結構，但由於在有機半導體層17之通道區域上提供保護膜22而不同於其他實施例。
亦即，在基板11上，以覆蓋閘電極13之狀態提供閘極絕緣膜15。在閘極絕緣膜15之上部部分上提供有機半導體層17。以島形狀來圖案化有機半導體層17以在寬度方向上覆蓋閘電極13且以經由閘極絕緣膜15而堆疊於閘電極13上之狀態來提供有機半導體層17。在具備有機半導體層17之閘電極膜15上提供保護膜22。保護膜22堆疊於閘電極13上，且具有覆蓋在有機半導體層17上形成之通道區域ch且曝露在閘電極13之兩側處的有機半導體層17之形狀。
在具備保護膜22之閘極絕緣膜15上，以堆疊於自保護膜22曝露之有機半導體層17上之狀態來提供接觸層19。(例如)在閘極絕緣膜15之全部表面上提供接觸層19。在接觸層19上，在相對安置同時閘電極13插入其間之位置中提供源電極21s/汲電極21d。以以下狀態提供源電極21s/汲電極21d，在該狀態中源電極21s/汲電極21d之末端部分安置於保護膜22上方且在保護膜22之兩側處經由接觸層19而重疊於有機半導體層17上。
在本文中，以用於覆蓋在有機半導體層17上形成之通道區域ch的形狀來在至少閘電極13上提供在第三實施例中作為獨特組件之保護膜22。另外，在保護膜22之兩側處，源電極21s/汲電極21d經由接觸層19連接至有機半導體層17。因而，通道區域ch形成於保護膜22之下部部分的有機半導體層17部分上，藉此在保護膜22中的閘電極方向之寬度變為通道長度L。另外，源電極21s/汲電極21d之寬度變為通道寬度W。
保護膜22由絕緣材料形成，且(例如)由光敏抗蝕劑材料形成。
另外，接觸層19可堆疊於保護膜22上。需要藉由保護膜22之膜厚度之梯級而使接觸層19處於被保護膜22之上部部分及下部部分劃分之狀態。另外，可在保護膜22上劃分接觸層19。在此狀況中，在接觸層19中，可在保護膜22上形成一劃分溝槽。至少在源電極21s/汲電極21d之寬度方向之上提供該劃分溝槽，且較佳地以穿過島形狀之有機半導體層17之狀態來提供該劃分溝槽。
如上文提及之含有有機半導體材料及受體材料或供體材料之接觸層19與第一實施例之彼接觸層相同。然而，在本第三實施例中，可將在接觸層19中之受體材料或供體材料之含量設定為高於第一實施例及第二實施例。甚至在此狀況中，亦藉由保護膜22之梯級來劃分接觸層19，藉此OFF電流不在源電極21s與汲電極21d之間經由接觸層19流動。另外，在存在鄰近薄膜電晶體之狀況中，必須將在接觸層19中之受體材料或供體材料抑制至一程度以使得該元件可被隔離。
另外，諸如除接觸層19及保護膜22以外的每一組件之材料組態之細節可與第一實施例之彼等相同。
接下來，將基於圖5A至圖5C之橫截面流程圖來描述第三實施例之薄膜電晶體1-3之製造過程。
首先，如在圖5A中所展示，在基板11上執行閘電極13之圖案形成且藉由閘極絕緣膜15來覆蓋經圖案化之閘電極13。迄今為止與第一實施例相似地執行該製程。接下來，在閘極絕緣膜15上覆蓋閘電極13之位置中，以一島形狀來僅圖案化有機半導體層17。有機半導體層17之圖案形成與在第一實施例中所描述的相同，且藉由應用使用遮罩或印刷方法之圖案氣相沈積方法來執行有機半導體層17之圖案形成。另外，在有機半導體層17未經圖案化且該等元件不必隔離時，可塗覆及形成有機半導體層17。
接下來，如在圖5B中所展示，在形成有有機半導體層17之閘極絕緣膜15上形成保護膜22。在本文中，(例如)藉由應用微影方法來形成由光敏抗蝕劑材料形成之保護膜22。因此，在有機半導體層17中之閘電極13上，形成保護膜22，保護膜22之大小經控制以準確符合通道寬度。此時，需要將保護膜22之膜厚度設定為足夠厚以使得藉由保護膜22之梯級來劃分隨後形成之接觸層19。另外，保護膜22可由無機絕緣材料形成。在此狀況中，可藉由使用該抗蝕劑圖案作為遮罩來蝕刻該無機絕緣材料。
接下來，如在圖5C中所展示，藉由自保護膜22之上部部分之膜形成，形成覆蓋閘極絕緣膜15之上部部分的接觸層19。在本文中，(例如)共沈積有機半導體材料及受體材料或供體材料以形成接觸層19。另外，(例如)可藉由應用印刷方法使用墨液來印刷及形成接觸層19，在該墨液中有機半導體材料與受體材料或供體材料彼此混合。此外，可使用塗覆液來塗覆及形成接觸層19，在該塗覆液中有機半導體材料與受體材料或供體材料彼此混合。
接下來，如在圖4A及圖4B中所展示，在接觸層19上，形成源電極21s及汲電極21d，源電極21s/汲電極21d之末端部分相對地安置在保護膜22上。在源電極21s/汲電極21d之形成中，(例如)應用一蔽蔭遮罩方法。另外，可藉由以與第一實施例相同之方式應用微影方法來將該等電極形成為微小圖案。
另外，在此時刻接觸層19未被保護膜22之上部部分及下部部分劃分之狀況中，可執行在保護膜22上劃分接觸層19之製程。
在此狀況中，需要執行藉由雷射切除來移除及劃分在源電極21s與汲電極21d之間曝露的接觸層19部分之製程。
根據如上文提及之第三實施例，與第一實施例相似，在有機半導體層17與源電極21s/汲電極21d之間，提供接觸層19，接觸層19含有受體材料或供體材料作為有機半導體材料中的雜質。因此，與第一實施例相似，接觸層19具有優於有機半導體層17之傳導性，藉此在有機半導體層17與源電極21s/汲電極21d之間的接觸電阻得以減少。
另外，尤其在本第三實施例中，藉由保護膜22來覆蓋通道區域ch之上部部分。甚至在有機半導體層17經形成為具有極薄之膜厚度時，亦可維持所預期之極薄的膜厚度。因此，減少體電阻係可能的，該體電阻取決於距在源電極21s/汲電極21d及有機半導體層17上形成之通道區域ch之距離(亦即，有機半導體層17之膜厚度)。此外，藉由保護膜22之上部部分及下部部分來劃分接觸層19。因此，防止經由接觸層19的OFF電流之增加係可能的。結果，在頂部接觸底部閘極結構之薄膜電晶體1-3中促進ON電流之改良及亞臨限斜率之急劇化係可能的。
另外，甚至在第三實施例之製造方法中，亦在接觸層19之上部部分上形成源電極21s/汲電極21d之圖案形成，該接觸層19含有受體材料或供體材料作為有機半導體材料中之雜質。因此，與第一實施例相似，達成薄膜電晶體1-3之小型化係可能的，其中可促進性質之改良。
另外，本第三實施例亦可與第二實施例組合。在此狀況中，在圖4A及圖4B中所展示之狀態中，執行使用源電極21s/汲電極21d作為遮罩而自接觸層19移除受體材料或供體材料之製程。該製程可為與在第二實施例中所描述者相同之方式。
以此方式，藉由將本第三實施例與第二實施例組合，使在源電極21s/汲電極21d下之接觸層19部分中的受體材料或供體材料之含量高於其他部分之彼等係可能的。因此，在源電極21s/汲電極21d下之接觸層部分19中含有足夠量之受體材料或供體材料以使得在有機半導體層17與源電極21s/汲電極21d之間的接觸電阻減少係可能的。另一方面，可將在接觸層19中的其他部分中之受體材料或供體材料之含量設定為一小值以使得該等元件可被充分隔離。
結果，獲取能夠應對高整合同時具有用於促進ON電流之改良及亞臨限斜率之急劇化的能力之薄膜電晶體組態係可能的。
圖6A及圖6B為第四實施例之薄膜電晶體1-4之橫截面圖及平面圖。該橫截面圖對應於在平面圖中之截面VIB-VIB。在圖6A及圖6B中展示之薄膜電晶體1-4具有與前述的第一實施例至第三實施例相似之頂部接觸底部閘極結構，且由於提供保護膜23而不同於其他實施例，該保護膜23廣泛覆蓋具備有機半導體層17之閘極絕緣膜15的上部部分。
亦即，在基板11上，以覆蓋閘電極13之狀態提供閘極絕緣膜15。在閘極絕緣膜15之上部部分上提供有機半導體層17。以島形狀來圖案化有機半導體層17以在寬度方向上覆蓋閘電極13，且以經由閘極絕緣膜15而堆疊於閘電極13上之狀態來提供有機半導體層17。在具備有機半導體層17之閘極絕緣膜15上提供保護膜23。保護膜23堆疊於閘電極13上，且具有在相對安置同時閘電極13介於其間之位置中曝露有機半導體層17之開口23a。在保護膜23上，以在開口23a之底部部分中堆疊於有機半導體層17上之狀態來提供接觸層19。另外，在保護膜23上，源電極21s/汲電極21d安置於相對安置同時閘電極13介於其間之位置中。以在開口23a的底部部分中重疊於接觸層19上之狀態來提供源電極21s/汲電極21d，源電極21s/汲電極21d相對安置同時閘電極13介於其間。
在本文中，以覆蓋至少在閘電極13上之有機半導體層17上形成的通道區域ch之上部部分之形狀來提供作為本第四實施例所特有之組件的保護膜23。另外，在開口23a之底部表面上，源電極21s/汲電極21d經由接觸層19連接至有機半導體層17。因而，通道區域ch形成於在開口23a至23a之間的有機半導體層17部分中，且在開口23a至23a之間的間距變為通道長度L。
另外，如展示，當每一開口23a具有一獨立孔形狀且有機半導體層17曝露至該底部部分之全部表面時，沿著閘電極13之延伸方向的開口23a之寬度變為通道寬度W。另外，若保護膜23具有用於覆蓋在有機半導體層17上形成之通道區域ch之上部部分的至少一形狀，則保護膜23不必覆蓋基板11上之全部表面，而是可為一島形狀圖案。在此狀況中，源電極21s/汲電極21d之寬度變為通道寬度。
如上文提及之保護膜23由絕緣材料形成，且(例如)由光敏抗蝕劑材料形成，且藉由微影來提供開口23a。
另外，接觸層19亦可連同保護膜23之開口23a的底部部分之有機半導體層17一起堆疊於保護膜23上。需要接觸層19處於在開口23a底部部分及保護膜23上被開口23a部分之梯級劃分之狀態。另外，可在保護膜23上的兩個開口23a至23a之間劃分接觸層19。在此狀況中，在接觸層19中，在開口23a至23a之間的保護膜23上提供一劃分溝槽。至少在開口23a至23a之間的部分之上提供該劃分溝槽，且較佳地以穿過島形狀之有機半導體層17之狀態來提供該劃分溝槽。
如上文提及之含有有機半導體材料及受體材料或供體材料之接觸層19與上文第一實施例之彼接觸層相同。然而，在本第四實施例中，可將在接觸層19中之受體材料或供體材料之含量設定為高於第一實施例至第三實施例中之含量。舉例而言，接觸層19可僅由受體材料或供體材料中之任一者來形成。甚至在此狀況中，亦在開口23a至23a之間劃分接觸層19，藉此OFF電流不在源電極21s與汲電極21d之間經由接觸層19流動。
另外，諸如除接觸層19及保護膜23以外的每一組件之材料組態之細節可與第一實施例之彼等相同。
接下來，將基於圖7A及圖7B中之橫截面流程圖來描述第四實施例之薄膜電晶體1-4之製造過程。
首先，如圖7A中所展示，在基板11上執行閘電極13之圖案形成且藉由閘極絕緣膜15來覆蓋經圖案化之閘電極13。迄今為止與第一實施例相似地執行該製程。接下來，在閘極絕緣膜15上覆蓋閘電極13之位置中，以一島形狀來僅圖案化有機半導體層17。有機半導體層17之圖案形成與在第一實施例中所描述的相同，且藉由應用使用遮罩或印刷方法之圖案氣相沈積方法來執行有機半導體層17之圖案形成。另外，在有機半導體層17未經圖案化且該等元件不必隔離時，可塗覆及形成有機半導體層17。
接下來，如圖7B中所展示，在形成有有機半導體層17之閘極絕緣膜15上形成保護膜23。在本文中，(例如)藉由應用微影方法來形成由光敏抗蝕劑材料形成之保護膜23。因此，形成保護膜23，在保護膜23上將作為微小圖案之開口23a準確控制在其位置中，同時閘電極13插入於其間。此時，需要將保護膜23之膜厚度設定為足夠厚以使得由開口23a部分之梯級來劃分隨後形成之接觸層19。另外，保護膜23可由無機絕緣材料形成。在此狀況中，可藉由使用該抗蝕劑圖案作為遮罩來蝕刻該無機絕緣材料。
接下來，如在圖7C中所展示，藉由自保護膜23之上部部分的膜形成，在開口23a底部部分之有機半導體層17上形成接觸層19。在本文中，(例如)共沈積有機半導體材料及受體材料或供體材料以形成接觸層19。另外，(例如)可藉由應用印刷方法使用墨液來印刷及形成接觸層19，在該墨液中有機半導體材料與受體材料或供體材料彼此混合。此外，可使用塗覆液來塗覆及形成接觸層19，在該塗覆液中有機半導體材料與受體材料或供體材料彼此混合。
接下來，如在圖6A及圖6B中所展示，在具備接觸層19之保護膜23上形成源電極21s及汲電極21d。在源電極21s/汲電極21d之形成中，(例如)應用一蔭蔽遮罩方法。另外，可藉由以與第一實施例相同之方式應用微影方法來將該等電極形成為微小圖案。
另外，在此時刻在保護膜23中的開口23a底部部分之接觸層19及在保護膜23上之接觸層19未經劃分之狀況中，可執行在保護膜23上的兩個開口23a至23a之間劃分接觸層19之製程。在此狀況中，需要執行藉由雷射切除來移除曝露至閘電極13的上部部分之接觸層19部分以劃分兩個開口23a至23a底部部分之接觸層23之製程。
根據如上文提及之第四實施例，與第一實施例相似，在有機半導體層17與源電極21s/汲電極21d之間，提供接觸層19，該接觸層19含有受體材料或供體材料作為有機半導體材料中的雜質。因此，接觸層19具有優於有機半導體層17之傳導性，藉此在有機半導體層17與源電極21s/汲電極21d之間的接觸電阻得以減少。另外，分別在具備插入於其間的閘電極13之開口23a的底部部分中獨立地提供接觸層19。因而，接觸層19不取決於受體材料或供體材料之含量且不會變為增加在源電極21s與汲電極21d之間的OFF電流之因素。出於此原因，減少接觸電阻之效應高於在其他實施例中之彼效應。
此外，在保護膜23上執行源電極21s/汲電極21d之圖案化。出於此原因，甚至在有機半導體層17經形成以具有極薄之膜厚度時，有機半導體層17之所預期的極薄之膜厚度亦可得以維持而不受源電極21s/汲電極21d之形成過程影響。因此，減少體電阻係可能的，該體電阻取決於距在源電極21s/汲電極21d及有機半導體層17上所形成之通道區域ch之距離(亦即，有機半導體層17之膜厚度)。
結果，可能促進在頂部接觸底部閘極結構之薄膜電晶體1-4中之ON電流之改良及亞臨限斜率之急劇化，同時應用小型化製程。
另外，本第四實施例亦可與第二實施例組合。在此狀況中，在圖6A及圖6B中所展示之狀態中，執行使用源電極21s/汲電極21d作為遮罩而自接觸層19移除受體材料或供體材料之製程。可以與在第二實施例中所描述者相同之方式來執行該製程。
以此方式，藉由將本第四實施例與第二實施例組合，使在源電極21s/汲電極21d下之接觸層19部分中的受體材料或供體材料之含量高於其他部分之彼等係可能的。因此，在源電極21s/汲電極21d下之接觸層19部分中含有足夠量之受體材料或供體材料以使得在有機半導體層17與源電極21s/汲電極21d之間的接觸電阻減少係可能的。另一方面，可將在接觸層19的其他部分中之受體材料或供體材料之含量設定為一小值以使得該等元件可被充分隔離。
結果，獲取能夠應對高整合同時具有用於促進ON電流之改良及亞臨限斜率之急劇化的能力之薄膜電晶體組態係可能的。
圖8為第五實施例之薄膜電晶體1-5的橫截面圖。在圖8中所展示之薄膜電晶體1-5具有底部接觸頂部閘極結構，且在基板11上提供源電極21s/汲電極21d。在基板11上，在源電極21s與汲電極21d之間的部分之上提供接觸層19及有機半導體層17(以此次序)之堆疊體。以一島形狀來圖案化該堆疊體，且以該島形狀邊緣部分重疊於相對安置的源電極21s/汲電極21d之邊緣部分上之狀態來提供該堆疊體。另外，以覆蓋基板11之狀態在基板11上提供閘極絕緣膜15。以穿過有機半導體層17之中心部分的狀態在閘極絕緣膜15上在對應於在源電極21s與汲電極21d之間的部分之位置中提供閘電極13。
在上文描述之本第五實施例中，與第一實施例相似，具有與有機半導體層17相同的圖案之接觸層19堆疊於有機半導體層17上，且接觸層19含有有機半導體材料及受體材料或供體材料。在下文中，每一組件之材料組態及其類似者之細節可與第一實施例相同。
接下來，將基於圖9A及圖9B之橫截面流程圖來描述第五實施例之薄膜電晶體1-5之製造過程。
首先，如在圖9A中所展示，在基板11上形成源電極21s及汲電極21d。與在第一實施例中所描述者相似地執行源電極21s/汲電極21d之形成。亦即，較佳地藉由應用微影方法來將該等電極形成為微小圖案，且可藉由應用作為另一方法之蔽蔭遮罩方法來形成該等電極。
接下來，在形成有源電極21s/汲電極21d之基板11上，在源電極21s與汲電極21d之間的部分之上使接觸層19及有機半導體層17之堆疊體經受呈一島形狀之圖案形成。
在本文中，(例如)藉由應用使用遮罩之圖案氣相沈積方法，首先，共沈積有機半導體材料及受體材料或供體材料以執行接觸層19之圖案形成，且接著氣相沈積有機半導體材料以執行有機半導體層17之圖案形成。另外，(例如)藉由應用印刷方法，首先，使用在其中有機半導體材料及受體材料或供體材料彼此混合之墨液來執行接觸層19之圖案印刷，且接著，可執行有機半導體層17之圖案印刷。另外，在接觸層19及有機半導體層17未經圖案化且該等元件不必隔離時，可塗覆及形成層19及層17(以此次序)。
接下來，如在圖9B中所展示，以覆蓋源電極21s/汲電極21d、接觸層19及有機半導體層17之堆疊體之狀態在基板11上形成閘極絕緣膜15。在使用有機絕緣材料之狀況中，藉由應用包括諸如旋塗方法、網版印刷、凹版印刷及噴墨方法之印刷方法的塗覆方法來執行閘極絕緣膜15之膜形成。同時，在使用無機絕緣材料之狀況中，藉由應用氣相沈積、濺鍍及CVD方法來執行膜形成。
此後，如在圖8中所展示，在閘極絕緣膜15上形成閘電極13。以與在第一實施例中所描述的相同之方式來執行閘電極13之形成。亦即，藉由光微影方法來形成該抗蝕劑圖案，且使用該抗蝕劑圖案作為遮罩來執行該金屬材料膜之圖案蝕刻，或可應用諸如網版印刷、凹版印刷及噴墨之印刷技術。
根據上文描述之第五實施例，與第一實施例相似，在有機半導體層17與源電極21s/汲電極21d之間，提供接觸層19，接觸層19含有受體材料或供體材料作為有機半導體材料中的雜質。因此，接觸層19具有優於有機半導體層17之傳導性，藉此在有機半導體層17與源電極21s/汲電極21d之間的接觸電阻得以減少。
另外，因為藉由受體材料或供體材料之含量來調整接觸層19之傳導性，所以甚至在接觸層19按原樣作為有機半導體層17之部分而留存在源電極21s與汲電極21d之間時，亦可防止OFF電流之增加。因而，以覆蓋在源電極21s/汲電極21d之間之狀態以與有機半導體層17相同之圖案來形成接觸層19，藉此源電極21s/汲電極21d的梯級角度部分可得以覆蓋。因此，甚至在有機半導體層17中的接觸層19經形成以具有極薄之膜厚度時，亦可能在源電極21s/汲電極21d之梯級中防止有機半導體層17脫落。出於此原因，減少體電阻係可能的，該體電阻取決於距在源電極21s/汲電極21d及有機半導體層17上所形成之通道區域ch之距離(亦即，有機半導體層17之膜厚度)。
結果，促進在具有底部接觸頂部閘極結構之薄膜電晶體1-5中之ON電流之改良及亞臨限斜率之急劇化，同時應用小型化製程係可能的。
接下來，將描述包括在前述實施例中所描述的組態之薄膜電晶體的顯示裝置之組態。在本文中，將使用有機電致發光元件EL之主動矩陣類型的顯示裝置描述為顯示裝置之實例。
圖10為應用本發明之實施例的顯示裝置30之三個像素的組態圖。藉由使用在第一實施例至第五實施例中例示之本發明的實施例之薄膜電晶體來組態顯示裝置30，且展示具備在第一實施例中作為實例來描述的頂部接觸底部閘極結構之薄膜電晶體1-1的組態。
如在圖10中展示，顯示裝置30為主動矩陣類型之顯示裝置30，其中使用薄膜電晶體1-1及連接至其之有機電致發光元件EL之像素電路配置於基板11上之每一像素a上。
其上配置有使用薄膜電晶體1-1的像素電路之基板11的上部部分覆蓋有鈍化膜31，且在其上部部分上提供平坦化絕緣膜33。在平坦化絕緣膜31及鈍化膜31中，提供達到各別薄膜電晶體1-1的連接孔31a。在平坦化絕緣膜31上，配置及形成經由各別連接孔31a連接至薄膜電晶體之像素電極35。
藉由窗絕緣膜37來覆蓋每一像素電極35之周邊且元件彼此隔離。藉由每一顏色之有機發光功能層39r、39g及39b來覆蓋元件彼此隔離的像素電極35中之每一者之上部部分，且以覆蓋該等層之狀態來提供對每一像素a共同之共同電極41。有機發光功能層39r、39g及39b中之每一者具有包括至少有機發光層之堆疊結構，按針對每一像素不同之組態來使至少該有機發光層經受圖案形成且至少該有機發光層可具有對每一像素共同之層。舉例而言，將共同電極41形成為一陰極，且若待生產之顯示裝置為自基板11之相反側提取發射光的上表面發光類型，則將共同電極41形成為光傳輸電極。
如上文提及，在有機發光功能層39r、39g及39b插入於像素電極35與共同電極41之間的每一像素a部分中，形成有機電致發光元件EL。另外，儘管未展示，但在形成有有機電致發光元件EL之基板11上提供保護層，且經由黏著劑來結合一密封基板，藉此來組態顯示裝置30。
圖11展示顯示裝置30之電路組態圖之實例。另外，本文中所描述之電路組態僅為一實例。
如在圖11中所展示，在顯示裝置30之基板11上，設定顯示區域11a及其周邊區域11b。在顯示區域11a中，垂直且縱向佈線複數個掃描線51及複數個信號線53，且將該複數個掃描線51及該複數個信號線53組態為像素陣列部分，在該等像素陣列部分上一個像素a經提供以對應於每一相交部分。另外，在周邊區域11b中，安置掃描線驅動電路55及信號線驅動電路57，掃描線驅動電路55掃描且驅動掃描線51，信號線驅動電路57將取決於亮度資訊之影像信號(亦即，一輸入信號)供應至信號線53。
在掃描線51及信號線53之每一相交部分中所提供之像素電路包括(例如)切換薄膜電晶體Tr1、驅動薄膜電晶體Tr2、保持電容Cs及電致發光元件EL。
在顯示裝置30中，藉由歸因於掃描線驅動電路55之驅動，將自信號線53經由切換薄膜電晶體Tr1寫入之影像信號保持在保持電容Cs中。另外，將取決於所保持之信號量的電流自驅動薄膜電晶體Tr2供應至有機電致發光元件EL，藉此該有機電致發光元件EL以取決於該電流值之亮度發光。另外，驅動薄膜電晶體Tr2連接至共同電源供應線(Vcc)59。
另外，如上文提及之像素電路之組態僅為一實例，且可按需要在該像素電路中提供一電容器元件或複數個電晶體以構成該像素電路。另外，取決於對像素電路之變更，將一必需之驅動電路添加至周邊區域11b。
在此類電路組態中，將薄膜電晶體Tr1及Tr2構成為在前述實施例中所例示之根據本發明之實施例的薄膜電晶體。另外，圖10展示薄膜電晶體Tr2及有機電致發光元件EL堆疊於之部分的橫截面圖，作為在具有如上文提及之電路組態的顯示裝置30中之三個像素之橫截面圖。亦在與驅動薄膜電晶體Tr2相同之層上形成切換薄膜電晶體Tr1及電容器元件Cs。另外，圖11展示薄膜電晶體Tr1及Tr2為p通道類型之狀況。
在具有如上文提及之組態的顯示裝置30中，如在第一實施例至第五實施例中所提及，藉由應用小型化製程及使用具有令人滿意的元件性質之薄膜電晶體1-1來構成像素電路。此使得達成像素之高功能性及高整合係可能的。
另外，在前述第六實施例中，將有機EL顯示裝置描述為根據本發明之實施例的顯示裝置之實例。然而，根據本發明之實施例的顯示裝置可廣泛應用於使用該薄膜電晶體之顯示裝置，特定言之，在其中該薄膜電晶體連接至該像素電極之主動矩陣類型的顯示裝置，且可獲取相同效應。作為此類顯示裝置，(例如)例示液晶顯示裝置或電泳類型顯示裝置，且可獲取相同效應。
圖12至圖16G描述根據如上文提及之本發明的實施例之電子設備之實例。在本文中所描述之電子設備為在第六實施例中所描述之顯示裝置被用作顯示部分之電子設備。另外，可將根據本發明之實施例的顯示裝置(其實例描述於第六實施例中)應用於將影像信號輸入顯示至電子設備及顯示在電子設備中產生之影像信號的所有領域之電子設備中的顯示部分。下文中，將描述應用本發明之實施例的電子設備之實例。
圖12為展示應用本發明之實施例的電視之透視圖。根據本應用實例之電視包括具有前面板102、濾光玻璃103或其類似者之影像顯示螢幕部分101，且藉由使用根據本發明之實施例的顯示裝置來產生影像顯示螢幕部分101。
圖13A及圖13B為展示應用本發明之實施例的數位相機之圖，圖13A為自其前側觀看時之透視圖，且圖13B為自其後側觀看時之透視圖。根據本應用實例之數位相機包括用於閃光之發光部分111、顯示部分112、選單開關113、快門按鈕114及其類似者，且藉由使用根據本發明之實施例的顯示裝置來製造顯示部分112。
圖14為展示應用本發明之實施例的筆記本類型個人電腦之透視圖。根據本應用實例之筆記本類型個人電腦包括在將字母及其類似者輸入主體121時操作之鍵盤122、顯示影像或其類似者之顯示部分123，且使用根據本發明之實施例的顯示裝置來製造顯示部分123。
圖15為展示應用本發明之實施例的視訊攝影機之透視圖。根據本應用實例之視訊攝影機包括主體部分131、在面向前方的側表面上之物件成像透鏡132、用於拍攝之開始/停止開關133、顯示部分134或其類似者，且使用根據本發明之實施例的顯示裝置來製造顯示部分134。
圖16A至圖16G為展示應用本發明之實施例的行動終端機裝置之圖。舉例而言，行動電話，圖16A為處於敞開狀態之前視圖，圖16B為其側視圖，圖16C為處於閉合狀態之前視圖，圖16D為其左側視圖，圖16E為其右側視圖，圖16F為其俯視圖，且圖16G為其仰視圖。根據本應用實例之行動電話包括上殼體141、下殼體142、連接部分(在此處為鉸鏈部分)143、顯示器144、子顯示器145、閃光燈(Picture light)146、相機147或其類似者。在此等中間，使用根據本發明之實施例的顯示裝置來製造顯示器144及子顯示器145。
另外，前述之第七實施例展示作為根據本發明之實施例的電子設備及使用該顯示裝置作為顯示部分之電子設備之實例的顯示裝置之每一實例。然而，根據本發明之實施例的電子設備不限於使用此類顯示部分之應用，而是可廣泛應用於裝載有處於連接至傳導圖案之狀態的薄膜電晶體之電子設備。作為此類實例，本發明之實施例可應用於諸如ID標籤及感測器之電子設備，且可達成相同效應。
本發明含有關於在2009年9月4日在日本專利局申請之日本優先權專利申請案JP 2009-204285及在2010年7月7日在日本專利局申請之日本優先權專利申請案JP 2010-154779中所揭示內容之主題，該等案之全部內容以引用的方式併入本文中。
熟習此項技術者應理解，取決於設計要求及其他因素，只要處於隨附申請專利範圍或其等效物之範疇內，可發生各種修改、組合、子組合及變更。
1-1．．．薄膜電晶體
1-2．．．薄膜電晶體
1-3．．．薄膜電晶體
1-4．．．薄膜電晶體
1-5．．．薄膜電晶體
11．．．基板
11a．．．顯示區域
11b．．．周邊區域
13．．．閘電極
15．．．閘極絕緣膜/閘電極膜
17．．．有機半導體層
19．．．接觸層
19'．．．接觸層
19a．．．第一部分
19b．．．第二部分
21s．．．源電極
21d．．．汲電極
22．．．保護膜
23．．．保護膜/接觸層
23a．．．開口
30．．．顯示裝置
31．．．鈍化膜
33．．．平坦化絕緣膜
35．．．像素電極
37．．．窗絕緣膜
39b．．．有機發光功能層
39g．．．有機發光功能層
39r．．．有機發光功能層
41．．．共同電極
51．．．掃描線
53．．．信號線
55．．．掃描線驅動電路
57．．．信號線驅動電路
59．．．共同電源供應線
101．．．影像顯示螢幕部分
102．．．前面板
103．．．濾光玻璃
111．．．用於閃光之發光部分
112．．．顯示部分
113．．．選單開關
114．．．快門按鈕
121．．．主體
122．．．鍵盤
123．．．顯示部分
131．．．主體部分
132．．．物件成像透鏡
133．．．用於拍攝之開始/停止開關
134．．．顯示部分
141．．．上殼體
142．．．下殼體
143．．．連接部分(鉸鏈部分)
144．．．顯示器
145．．．子顯示器
146．．．閃光燈
147．．．相機
a．．．像素
ch．．．通道區域
EL．．．有機電致發光元件
L．．．通道長度
Tr1．．．薄膜電晶體
Tr2．．．薄膜電晶體
W．．．通道寬度
圖1為展示根據本發明之第一實施例之薄膜電晶體之組態的橫截面圖；
圖2A及圖2B為展示根據第一實施例之薄膜電晶體的製造方法之橫截面流程圖；
圖3為展示根據第二實施例之薄膜電晶體之組態的橫截面圖；
圖4A及圖4B為展示根據第三實施例之薄膜電晶體的組態之橫截面圖及平面圖；
圖5A至圖5C為展示根據第三實施例之薄膜電晶體的製造方法之橫截面流程圖；
圖6A及圖6B為展示根據第四實施例之薄膜電晶體的組態之橫截面圖及平面圖；
圖7A至圖7C為展示根據第四實施例之薄膜電晶體的製造方法之橫截面流程圖；
圖8為展示根據第五實施例之薄膜電晶體的組態之橫截面圖及平面圖；
圖9A及圖9B為展示根據第五實施例之薄膜電晶體的製造方法之橫截面流程圖；
圖10為展示根據第六實施例之顯示裝置之實例的橫截面圖；
圖11為根據第六實施例之顯示裝置的電路組態圖；
圖12為展示使用根據本發明之實施例的顯示裝置之電視之透視圖；
圖13A為展示使用根據本發明之實施例的顯示裝置之數位相機之自前側觀看之透視圖；
圖13B為展示使用根據本發明之實施例的顯示裝置之數位相機之自後側觀看之透視圖；
圖14為展示使用根據本發明之實施例的顯示裝置之筆記本類型的個人電腦之透視圖；
圖15為展示使用根據本發明之實施例的顯示裝置之視訊攝影機之透視圖；
圖16A為展示使用根據本發明之實施例的顯示裝置之行動終端機裝置(例如，行動電話)在敞開狀態中之前視圖；
圖16B為其側視圖；
圖16C為其在閉合狀態中之前視圖；
圖16D為其左側視圖；
圖16E為其右側視圖；
圖16F為其俯視圖；且
圖16G為其仰視圖。
1-1．．．薄膜電晶體
11．．．基板
13．．．閘電極
15．．．閘極絕緣膜/閘電極膜
17．．．有機半導體層
19．．．接觸層
21d．．．汲電極
21s．．．源電極
ch．．．通道區域
Claims (16)
- 一種薄膜電晶體，其中在一有機半導體層與一源電極/一汲電極之間提供含有一有機半導體材料及一受體材料或一供體材料之一接觸層，其中該接觸層具有與該有機半導體層相同之圖案形式，其中該源電極/該汲電極經由該接觸層而堆疊於該有機半導體層上，及其中，在該接觸層中，在插入於該有機半導體層與該源電極之間的一部分及插入於該有機半導體層與該汲電極之間的一部分中之該受體材料或該供體材料之含量高於在該源電極與該汲電極之間的該含量。
- 如請求項1之薄膜電晶體，其中在該有機半導體層之一傳導類型為一p型時該接觸層含有該受體材料，且其中在該有機半導體層之一傳導類型為一n型時該接觸層含有該供體材料。
- 如請求項1之薄膜電晶體，其中該接觸層含有與該有機半導體層之彼有機材料相同之有機材料。
- 如請求項1之薄膜電晶體，其包含：一閘電極；一閘極絕緣膜，其覆蓋該閘電極； 該有機半導體層，其以經由該閘極絕緣膜而堆疊於該閘電極上之狀態安置；該接觸層，其堆疊於該有機半導體層上；及該源電極/汲電極，其末端部分以相對地在其間插入該閘電極之狀態而安置於該接觸層上。
- 如請求項4之薄膜電晶體，其中，在具備該有機半導體層之該閘極絕緣膜上，提供一保護膜，該保護膜具有一形狀，該形狀用於覆蓋該閘電極之一上部部分及曝露在該閘電極之兩側上的該有機半導體層部分，且其中在至少自該保護膜曝露之該有機半導體層上提供該接觸層。
- 如請求項5之薄膜電晶體，其中該保護膜具有曝露在該閘電極之兩側上的該有機半導體層部分之開口，且覆蓋該閘極絕緣膜之該上部部分。
- 如請求項5之薄膜電晶體，其中藉由該保護膜之一梯級來在該保護膜及該有機半導體層上劃分該接觸層。
- 如請求項5之薄膜電晶體，其中在該保護膜之一上部部分中，在該源電極與該汲電極之間劃分該接觸層。
- 一種製造一薄膜電晶體之方法，其包含：在一基板之上形成一有機半導體層； 在該有機半導體層上形成一接觸層，該接觸層含有一有機半導體材料及一受體材料或一供體材料；及以在該接觸層上相對安置的末端部分之狀態形成一源電極/一汲電極，其中在形成該源電極/汲電極之前以相同形式圖案化該有機半導體層及該接觸層，及其中，在形成該源電極/汲電極之後，執行使用該源電極/汲電極作為一遮罩而自該接觸層移除該受體材料或該供體材料之一製程。
- 如請求項9之方法，其中藉由選擇性蝕刻在構成該接觸層之該有機半導體材料上之該受體材料或該供體材料來執行自該接觸層移除該受體材料或該供體材料之該製程。
- 如請求項9之方法，其中藉由在等於或低於構成該接觸層之該有機半導體材料之一昇華溫度之一溫度下及在等於或高於該受體材料或該供體材料之一昇華溫度之一溫度下之一加熱處理來執行自該接觸層移除該受體材料或該供體材料之該製程。
- 如請求項9之方法，其中，在形成該有機半導體層之前，執行形成在該基板上的一閘電極及以覆蓋該閘電極之狀態在該基板上的一閘極絕緣膜之一製程；且其中，在形成該有機半導體層及該接觸層之後，以在 該接觸層上安置該等末端部分同時使該閘電極插入於其間之狀態形成該源電極/該汲電極。
- 如請求項12之方法，其中，在形成該接觸層之前，形成一保護膜，該保護膜具有用於覆蓋該閘電極之該上部部分及曝露在該閘電極之兩側中的該有機半導體層部分之一形狀，且其中，在形成該接觸層時，形成該接觸層以便堆疊於至少自該保護膜曝露之該有機半導體層上。
- 如請求項13之方法，其中，在形成該接觸層時，藉由該保護膜之一梯級將該接觸層劃分在該保護膜及該有機半導體層上。
- 一種顯示裝置，其包含：一薄膜電晶體，其中在一有機半導體層與一源電極/一汲電極之間提供含有一有機半導體材料及一受體材料或一供體材料之一接觸層；及一像素電極，其連接至該薄膜電晶體，其中該接觸層具有與該有機半導體層相同之圖案形式，其中該源電極/該汲電極經由該接觸層而堆疊於該有機半導體層上，及其中，在該接觸層中，在插入於該有機半導體層與該源電極之間的一部分及插入於該有機半導體層與該汲電極之間的一部分中之該受體材料或該供體材料之含量高於在該源電極與該汲電極之間的該含量。
- 一種包含一薄膜電晶體之電子設備，在該薄膜電晶體中，在一有機半導體層與一源電極/一汲電極之間提供含有一有機半導體材料及一受體材料或一供體材料之一接觸層，其中該接觸層具有與該有機半導體層相同之圖案形式，其中該源電極/該汲電極經由該接觸層而堆疊於該有機半導體層上，及其中，在該接觸層中，在插入於該有機半導體層與該源電極之間的一部分及插入於該有機半導體層與該汲電極之間的一部分中之該受體材料或該供體材料之含量高於在該源電極與該汲電極之間的該含量。
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