TWI570976B - 主動元件及其製作方法 - Google Patents
主動元件及其製作方法 Download PDFInfo
- Publication number
- TWI570976B TWI570976B TW104121837A TW104121837A TWI570976B TW I570976 B TWI570976 B TW I570976B TW 104121837 A TW104121837 A TW 104121837A TW 104121837 A TW104121837 A TW 104121837A TW I570976 B TWI570976 B TW I570976B
- Authority
- TW
- Taiwan
- Prior art keywords
- drain
- source
- organic
- crystal
- crystallization
- Prior art date
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 18
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 claims description 98
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 75
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 claims description 73
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 claims description 73
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 58
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 53
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 52
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 45
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 23
- DGVVWUTYPXICAM-UHFFFAOYSA-N β‐Mercaptoethanol Chemical compound OCCS DGVVWUTYPXICAM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 12
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 10
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 9
- UVAMFBJPMUMURT-UHFFFAOYSA-N 2,3,4,5,6-pentafluorobenzenethiol Chemical compound FC1=C(F)C(F)=C(S)C(F)=C1F UVAMFBJPMUMURT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 125000003396 thiol group Chemical group [H]S* 0.000 claims description 8
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 claims description 5
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 claims description 5
- 238000010345 tape casting Methods 0.000 claims description 5
- NDVLTYZPCACLMA-UHFFFAOYSA-N silver oxide Chemical compound [O-2].[Ag+].[Ag+] NDVLTYZPCACLMA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000002070 nanowire Substances 0.000 claims description 3
- 230000020477 pH reduction Effects 0.000 claims description 3
- 238000009832 plasma treatment Methods 0.000 claims description 3
- 239000002042 Silver nanowire Substances 0.000 claims description 2
- 229910001923 silver oxide Inorganic materials 0.000 claims description 2
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 3
- UHGIMQLJWRAPLT-UHFFFAOYSA-N octadecyl dihydrogen phosphate Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCCCOP(O)(O)=O UHGIMQLJWRAPLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 3
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 claims 1
- 125000002467 phosphate group Chemical group [H]OP(=O)(O[H])O[*] 0.000 claims 1
- 239000010408 film Substances 0.000 description 38
- FTMKAMVLFVRZQX-UHFFFAOYSA-N octadecylphosphonic acid Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCCCP(O)(O)=O FTMKAMVLFVRZQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 5
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 5
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 description 5
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- BPUBBGLMJRNUCC-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);tantalum(5+) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Ta+5].[Ta+5] BPUBBGLMJRNUCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MZLGASXMSKOWSE-UHFFFAOYSA-N tantalum nitride Chemical compound [Ta]#N MZLGASXMSKOWSE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001936 tantalum oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 2
- 239000004098 Tetracycline Substances 0.000 description 1
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 1
- XXLJGBGJDROPKW-UHFFFAOYSA-N antimony;oxotin Chemical compound [Sb].[Sn]=O XXLJGBGJDROPKW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 1
- DOIRQSBPFJWKBE-UHFFFAOYSA-N dibutyl phthalate Chemical compound CCCCOC(=O)C1=CC=CC=C1C(=O)OCCCC DOIRQSBPFJWKBE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005685 electric field effect Effects 0.000 description 1
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 1
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000449 hafnium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- WIHZLLGSGQNAGK-UHFFFAOYSA-N hafnium(4+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[Hf+4] WIHZLLGSGQNAGK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010955 niobium Substances 0.000 description 1
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- OFIYHXOOOISSDN-UHFFFAOYSA-N tellanylidenegallium Chemical compound [Te]=[Ga] OFIYHXOOOISSDN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229960002180 tetracycline Drugs 0.000 description 1
- 229930101283 tetracycline Natural products 0.000 description 1
- 235000019364 tetracycline Nutrition 0.000 description 1
- 150000003522 tetracyclines Chemical class 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K71/00—Manufacture or treatment specially adapted for the organic devices covered by this subclass
- H10K71/10—Deposition of organic active material
- H10K71/191—Deposition of organic active material characterised by provisions for the orientation or alignment of the layer to be deposited
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K10/00—Organic devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching; Organic capacitors or resistors having potential barriers
- H10K10/40—Organic transistors
- H10K10/46—Field-effect transistors, e.g. organic thin-film transistors [OTFT]
- H10K10/462—Insulated gate field-effect transistors [IGFETs]
- H10K10/484—Insulated gate field-effect transistors [IGFETs] characterised by the channel regions
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Thin Film Transistor (AREA)
Description
本發明是有關於一種半導體元件及其製作方法,且特別是有關於一種主動元件及其製作方法。
目前有機半導體薄膜應用於有機電晶體元件時,會利用薄膜結晶的方式來增加載子遷移率。然而,若無法控制薄膜結晶結構的結晶方向,則所形成的膜層將出現均勻性不佳的問題。一般來說,使用有機溶液的溶液製程所形成的薄膜結晶,大都是大範圍無方向性的結晶成長,因此後續需再藉由退火製程來提升薄膜的特性。也就是說,這種方式並無法有效控制薄膜結晶結構的結晶方向。
本發明提供一種主動元件,其具有結晶均勻性較佳的膜層。
本發明還提供一種主動元件的製作方法,用以製作上述
的主動元件。
本發明的主動元件,其配置於一基板上,且包括一閘極、一有機主動層、一閘絕緣層、多個結晶誘發結構、一源極與一汲極。閘絕緣層配置於閘極與有機主動層之間。結晶誘發結構分佈於有機主動層中,其中結晶誘發結構直接接觸基板或閘絕緣層。源極與汲極配置於有機主動層的相對兩側,其中有機主動層的一部分暴露於源極與汲極之間。
在本發明的一實施例中,上述的結晶誘發結構彼此分離且包括多個點狀凸起或多個條狀凸起。
在本發明的一實施例中,上述的結晶誘發結構呈陣列排列或分散排列。
在本發明的一實施例中,上述的結晶誘發結構的形狀與尺寸相同或不同。
在本發明的一實施例中,上述的結晶誘發結構為多個彼此分離的奈米金屬結構或多條且部分重疊的氧化銀奈米線。
在本發明的一實施例中,上述的任兩相鄰的結晶誘發結構相隔一間距,且間距介於100奈米至10微米之間。
在本發明的一實施例中,上述的主動元件更包括:多個自組裝單分子薄膜,分別位於結晶誘發結構與有機主動層之間。
在本發明的一實施例中,上述的自組裝單分子薄膜的材質包括五氟苯硫酚(pentafluorobenzene thiol)、2-巰基乙醇(C2H6OS)、磷酸正十八酯(octadecylphosphonic acid,OPA)或具有硫
醇基(SH)或磷酸根的分子。
在本發明的一實施例中,上述的有機主動層位於閘極與基板之間,而源極與汲極位於閘絕緣層與基板之間。
在本發明的一實施例中,上述的結晶誘發結構的密度分佈在鄰近源極與汲極處小於在有機主動層暴露於源極與汲極之間的部分。
本發明的主動元件的製作方法,其包括以下製程步驟。
形成一閘極於一基板上。形成一閘絕緣層於基板上,其中閘絕緣層覆蓋閘極。形成多個結晶誘發結構於閘絕緣層上,其中結晶誘發結構直接接觸閘絕緣層。塗佈一有機半導體材料於閘絕緣層上,其中結晶誘發結構誘發有機半導體材料形成結晶,而定義出一有機主動層。形成一源極與一汲極於有機主動層上,其中源極與汲極暴露出有機主動層的一部分。
在本發明的一實施例中,上述的形成結晶誘發結構的方法包括奈米壓印法、旋轉塗佈法、刮刀塗佈法、接觸式塗佈法、噴墨式塗佈法或網印塗佈法等。
在本發明的一實施例中,上述的結晶誘發結構誘發有機半導體材料,以使有機半導體材料由結晶誘發結構處結晶成長,而形成具有至少一晶粒邊界的有機主動層。
在本發明的一實施例中,上述的主動元件的製作方法,更包括:於塗佈有機半導體材料於閘絕緣層上之前,進行一酸化或一電漿處理程序以氧化結晶誘發結構,其中結晶誘發結構為多
條且部分重疊的銀奈米線。
在本發明的一實施例中,上述的主動元件的製作方法,更包括:於塗佈有機半導體材料於閘絕緣層上之前,形成多個自組裝單分子薄膜粒子於結晶誘發結構上;以及於塗佈有機半導體材料於閘絕緣層上之後,結晶誘發結構與有機主動層之間形成多個自組裝單分子薄膜。
在本發明的一實施例中,上述的自組裝單分子薄膜的材質包括五氟苯硫酚(pentafluorobenzene thiol)、2-巰基乙醇(C2H6OS)、磷酸正十八酯(octadecylphosphonic acid,OPA)或具有硫醇基(SH)或磷酸根的分子。
本發明的主動元件的製作方法,其包括以下製程步驟。
形成一源極與一汲極於一基板上,其中源極與汲極暴露出基板的一部分。形成多個結晶誘發結構於源極、汲極以及源極與汲極所暴露出的基板的部分上,其中結晶誘發結構直接接觸基板的部分、源極以及汲極。塗佈一有機半導體材料於源極、汲極以及源極與汲極所暴露出的基板的部分上,其中結晶誘發結構誘發有機半導體材料形成結晶,而定義出一有機主動層,且有機主動層覆蓋源極、汲極以及源極與汲極所暴露出基板的部分。形成一閘絕緣層於基板上,其中閘絕緣層覆蓋有機主動層、源極與汲極。形成一閘極於閘絕緣層上。
在本發明的一實施例中,上述的形成結晶誘發結構的方
法包括奈米壓印法、旋轉塗佈法、刮刀塗佈法、接觸式塗佈法、
噴墨式塗佈法或網印塗佈法等。
在本發明的一實施例中,上述的結晶誘發結構誘發有機半導體材料,以使有機半導體材料由結晶誘發結構處結晶成長,而形成具有至少一晶粒邊界的有機主動層。
在本發明的一實施例中,上述的主動元件的製作方法,更包括:於塗佈有機半導體材料於源極、汲極以及源極與汲極所暴露出的基板的部分上之前,形成多個自組裝單分子薄膜粒子於結晶誘發結構上;以及於塗佈有機半導體材料於源極、汲極以及源極與汲極所暴露出的基板的部分上之後,結晶誘發結構與有機主動層之間形成多個自組裝單分子薄膜。
在本發明的一實施例中,上述的自組裝單分子薄膜的材質包括五氟苯硫酚(pentafluorobenzene thiol)、2-巰基乙醇(C2H6OS)、磷酸正十八酯(octadecylphosphonic acid,OPA)或具有硫醇基(SH)或磷酸根的分子。
基於上述,由於本發明是透過結晶誘發結構誘發有機半導體材料形成結晶,其中有機半導體材料會優先選擇由結晶誘發結構處結晶成長,而形成薄膜均勻性較佳且結晶性較好的有機主動層。因此,本發明的主動元件可具有結晶均勻性較佳的膜層。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂,下文特舉實施例,並配合所附圖式作詳細說明如下。
10‧‧‧基板
100a、100a’、100g、100h‧‧‧主動元件
110a、110g、110h‧‧‧閘極
120a、120g、120h‧‧‧閘絕緣層
130‧‧‧有機半導體材料
130a、130g、130h‧‧‧有機主動層
140a、140b、140c、140d、140e、140f、140g、140h、140h’‧‧‧結晶誘發結構
150a、150g、150h‧‧‧源極
160a、160g、160h‧‧‧汲極
170‧‧‧自組裝單分子薄膜粒子
170a、170g、170h‧‧‧自組裝單分子薄膜
B‧‧‧晶粒邊界
D‧‧‧間距
圖1繪示為本發明的一實施例的一種主動元件的立體示意圖。
圖2A(a)至圖2D繪示為本發明的一實施例的一種主動元件的製作方法的立體示意圖。
圖3繪示為本發明的另一實施例的一種主動元件的剖面示意圖。
圖4A至圖4E繪示為本發明的另一實施例的一種主動元件的製作方法的立體示意圖。
圖1繪示為本發明的一實施例的一種主動元件的立體示意圖。請參考圖1,在本實施例中,主動元件100a配置於一基板10上且包括一閘極110a、一閘絕緣層120a、一有機主動層130a、多個結晶誘發結構140a、一源極150a與一汲極160a。閘絕緣層120a配置於閘極110a與有機主動層130a之間。結晶誘發結構140a分佈於有機主動層130a中,其中結晶誘發結構140a直接接觸閘絕緣層120a且彼此分離。源極150a與汲極160a配置於有機主動層130a的相對兩側,其中有機主動層130a的一部分暴露於源極150a與汲極160a之間。
詳細來說,本實施例的主動元件100a配置於基板10上,其中閘極110a配置於基板10上且直接接觸基板10。閘絕緣層120a
覆蓋閘極110a與部分基板10,且結晶誘發結構140a直接接觸閘絕緣層120a,其中結晶誘發結構140a具體化呈陣列排列於閘絕緣層120a上,但並不以此為限。如圖1所示,本實施例的結晶誘發結構140a例如是多個點狀凸起(如圓柱狀),其中這些結晶誘發結構140a的形狀與尺寸實質上相同。也就是說,這些結構誘發結構140a的結構形狀完全相同,且其尺寸大小也完全相同,但並不以此為限。較佳的,這些結晶誘發結構140a實質上為多個奈米金屬結構,其中每一奈米金屬結構的直徑例如是5奈米至300奈米。
此外,任兩相鄰的結晶誘發結構140a相隔一間距D,較佳的,間距D介於100奈米至10微米之間。有機主動層130a覆蓋結晶誘發結構140a,以使結晶誘發結構140a分佈於有機主動層130a中。
源極150a與汲極160a直接接觸有機主動層130a且暴露出部分有機主動層130a。
如圖1所示,由閘極110a、閘絕緣層120a、有機主動層130a、結晶誘發結構140a、源極150a以及汲極160a所構成的主動元件100a實質上為一底閘極薄膜電晶體(Bottom gate TFT)。
也就是說,本實施例的主動元件100a具體化為一電晶體,但並不以此為限。於其他未繪示的實施例中,主動元件亦可為感測元件或太陽能電池。此外。需說明的是,由於本實施例的結晶誘發結構140a彼此分離,因此源極150a與汲極160a之間不可能透過結晶誘發結構140a來導通。換句話說,結晶誘發結構140a的設置並不干涉主動元件100a的電性佈局。
以下配合圖2A至圖2D對本發明的主動元件100a’的製作方法進行詳細的說明。在此必須說明的是,下述實施例沿用前述實施例的元件標號與部分內容,其中採用相同的標號來表示相同或近似的元件,關於省略了相同技術內容的部分說明可參考前述實施例,下述實施例中不再重複贅述。
圖2A(a)至圖2D繪示為本發明的一實施例的一種主動元件的製作方法的立體示意圖。依照本實施例的薄膜電晶體結構的製作方法,首先,請參考圖2A(a),形成閘極110a於基板10上,其中基板10的材質例如為玻璃、塑膠或其他合適的材料。
接著,形成閘絕緣層120a於基板10上,其中閘絕緣層120a覆蓋閘極110a。此處,閘絕緣層120a的材質例如是矽氧化物、矽氮化物、矽氮氧化物、鋁氧化物、鉿氧化物或錫銻氧化物等使用於閘極絕緣層的材料。
接著,形成多個結晶誘發結構140a於閘絕緣層120a上,其中結晶誘發結構140a直接接觸閘絕緣層120a且彼此分離。在本實施例中,形成結晶誘發結構140a的方法例如是奈米壓印法、旋轉塗佈法、刮刀塗佈法、接觸式塗佈法、噴墨式塗佈法或網印塗佈法等。如圖2A(a)所示,結晶誘發結構140a具體化呈陣列排列於閘絕緣層120a上,其中這些結晶誘發結構140a例如是多個點狀凸起(如圓柱狀),且這些結晶誘發結構140a的形狀與尺寸實質上相同。較佳的,這些結晶誘發結構140a實質上為多個奈米金屬結構,其中每一奈米金屬結構的直徑例如是5奈米至300奈
米。此外,任兩相鄰的結晶誘發結構140a相隔一間距D,較佳的,間距D介於100奈米至10微米之間。
需說明的是,本發明並不以上述之結晶誘發結構140a的結構型態及排列方式為限。如圖2A(b)所示,結晶誘發結構140b亦可呈陣列排列分散排列;或者是,如圖2A(c)所示,結晶誘發結構140c的密度分佈在閘絕緣層120a的中間呈現密度較低,而閘絕緣層120a的兩邊呈現密度高的狀態,意即,結晶誘發結構140c的密度分佈在鄰近源極150a與汲極160a處大於在有機主動層130a暴露於源極150a與汲極160a之間的部分(請參考圖1或圖2D),其目的在於靠近電極所形成的晶粒較小,能抑制高電場效應;或者是,如圖2A(d)所示,結晶誘發結構140d的形狀相同但尺寸不完全相同,例如可以是位在閘絕緣層120a中央的結晶誘發結構140d的尺寸大於在閘絕緣層120a兩邊的結晶誘發結構140d的尺寸,但結晶誘發結構140d的形狀皆相同,其目的在於可防止源極與汲極間導電漏電問題;當然,於其他未繪示的實施例中,結晶誘發結構的形狀可不同但其尺寸相同;或者是,結晶誘發結構的形狀可不同且其尺寸也不同;或者是,如圖2A(e)所示,結晶誘發結構140e例如是多個條狀凸起,其目的在於可誘發長條狀晶粒,增加載子在長邊長方向遷移率,以其增大導通電流;或者是,如圖2A(f)所示,結晶誘發結構140f例如是多個條狀凸起且呈一傾斜角,例如45度角,等間距排列於閘絕緣層120a上,其目的在於可避免條狀結晶晶界(grain boundary)造成的漏電。上述皆仍
屬於本發明可採用的技術方案,不脫離本發明所欲保護的範圍。
接著,請參考圖2B,為了增加結晶誘發結構140a的表面能,可選擇性的形成多個自組裝單分子薄膜粒子170於結晶誘發結構140a上。
之後,請參考圖2C,塗佈一有機半導體材料130於閘絕緣層120a上,其中結晶誘發結構140a誘發有機半導體材料130形成結晶,而定義出一有機主動層130a。特別是,本實施例的結晶誘發結構140a可誘發有機半導體材料130,以使有機半導體材料130由結晶誘發結構140a處結晶成長,而形成具有至少一晶粒邊界B的有機主動層130a。若已有選擇性的形成自組裝單分子薄膜粒子170於結晶誘發結構140a上,則結晶誘發結構140a與有機主動層130a之間形成多個自組裝單分子薄膜170a。此處,自組裝單分子薄膜170a具有改變結晶誘發結構140a的表面能量(surface energy)的特性,因此可有效改善結晶時有機主動層130a中分子的排列方式,進而可有效控制有機主動層130a的結晶結構,以形成薄膜均勻度好且結晶性佳的膜層。此外,本實施例的有機半導體材料130例如是5,11-雙(三乙基甲硅烷基乙炔基)雙噻吩蒽(DiF-TESADT)或6,13-雙(三異丙基矽烷基乙炔基)五環素(TIPS-pentacene)等具可溶解性有機半導體材料,而自組裝單分子薄膜170a的材質例如是五氟苯硫酚(pentafluorobenzene thiol)、2-巰基乙醇(C2H6OS)、磷酸正十八酯(octadecylphosphonic acid,OPA)或具有硫醇基(SH)或磷酸根的分子。
最後,請參考圖2D,形成一源極150a與一汲極160a於有機主動層130a上,其中源極150a與汲極160a暴露出有機主動層130a的一部分。此處,源極150a與汲極160a的材質例如是金屬,且源極150a與汲極160a所採用的金屬可與閘極110a所採用的金屬相同或不同,於此並不加以限制。至此,已完成主動元件100a’的製作。
圖3繪示為本發明的另一實施例的一種主動元件的剖面示意圖。請參考圖3,本實施例的主動元件100g與圖1的主動元件100a相似,惟二者主要差異之處在於:本實施例的主動元件100g具體化為一頂閘極式電晶體(Top gate TFT),其中有機主動層130g位於閘絕緣層120g與基板10之間,而源極150g與汲極160g位於閘絕緣層120g與基板10之間。
詳細來說,於製程上,首先,形成源極150g與汲極160g於基板10上,其中源極150g與汲極160g暴露出基板10的一部分。接著,形成結晶誘發結構140g於源極150g、汲極160g以及源極150g與汲極160g所暴露出的基板10的部分上,其中結晶誘發結構140g直接接觸基板10的部分、源極150g以及汲極160g且彼此分離。之後,塗佈有機半導體材料130於源極150g、汲極160g以及源極150g與汲極160g所暴露出的基板10的部分上,其中結晶誘發結構140g誘發有機半導體材料130形成結晶,而定義出有機主動層130g,且有機主動層130g覆蓋源極150g、汲極160g以及源極150g與汲極160g所暴露出基板10的部分。形成閘絕緣
層120g於基板10上,其中閘絕緣層120g覆蓋有機主動層130、源極150g與汲極160g。形成閘極110g於閘絕緣層120g上。至此,已完成主動元件100g的製作。
需說明的是,本實施例的主動元件100g是以沒有設置自組裝單分子薄膜170a做為舉例說明。當然,本實施例的主動元件100g亦可同上述主動元件100a’的製作方法,可在塗佈有機半導體材料130於源極150g、汲極160g以及源極150g與汲極160g所暴露出的基板10的部分上之前,選擇性地形成多個自組裝單分子薄膜粒子170(請參考圖2B)於結晶誘發結構140g上;且於塗佈有機半導體材料130於源極150g、汲極160g以及源極150g與汲極160g所暴露出的基板10的部分上之後,結晶誘發結構140g與有機主動層130g之間形成多個自組裝單分子薄膜170a(請參考圖2C)。上述仍屬於本發明可採用的技術方案,不脫離本發明所欲保護的範圍。
圖4A至圖4E繪示為本發明的另一實施例的一種主動元
件的製作方法的立體示意圖。本實施例的主動元件的製作方法與上述圖2A(a)至圖2D中的主動元件的製作方法相似,惟二者主要差異之處在於:請參考圖4A,依序形成閘極110h、閘絕緣層120h以及結晶誘發結構140h於基板10上,其中閘絕緣層120h覆蓋閘極110h,而結晶誘發結構140h直接接觸閘絕緣層120h。此處,閘極110h的材質例如是矽,而閘絕緣層120h的材質例如是氮化矽或氧化矽,且結晶誘發結構140h具體化為多條且部分重疊的銀
奈米導線。
接著,請參考圖4B,進行一酸化程序或一電漿處理程序以氧化結晶誘發結構140h,而形成結晶誘發結構140h’。
接著,請參考圖4C,為了增加結晶誘發結構140h的表面能,可選擇性的形成多個自組裝單分子薄膜粒子170於結晶誘發結構140h上。
之後,請參考圖4D,塗佈一有機半導體材料(未繪示)於閘絕緣層120h上,其中結晶誘發結構140h誘發有機半導體材料形成結晶,而定義出一有機主動層130h。若已有選擇性的形成自組裝單分子薄膜粒子170於結晶誘發結構140h上,則結晶誘發結構140h與有機主動層130h之間形成多個自組裝單分子薄膜170h。此處,自組裝單分子薄膜170h具有改變結晶誘發結構140h的表面能量(surface energy)的特性,因此可有效改善結晶時有機主動層130h中分子的排列方式,進而可有效控制有機主動層130h的結晶結構,以形成薄膜均勻度好且結晶性佳的膜層。此外,本實施例的自組裝單分子薄膜170a的材質例如是五氟苯硫酚(pentafluorobenzene thiol)、2-巰基乙醇(C2H6OS)、磷酸正十八酯(octadecylphosphonic acid,OPA)或具有硫醇基(SH)或磷酸根的分子。
最後,請參考圖4E,形成一源極150h與一汲極160h於有機主動層130h上,其中源極150h與汲極160h暴露出有機主動層130h的一部分。此處,源極150h與汲極160h的材質例如是金
屬。至此,已完成主動元件100h的製作。
綜上所述,由於本發明是透過結晶誘發結構誘發有機半導體材料形成結晶,其中有機半導體材料會優先選擇由結晶誘發結構處結晶成長,而形成薄膜均勻性較佳且結晶性較好的有機主動層。因此,本發明的主動元件可具有結晶均勻性較佳的膜層。
雖然本發明已以實施例揭露如上,然其並非用以限定本發明,任何所屬技術領域中具有通常知識者,在不脫離本發明的精神和範圍內,當可作些許的更動與潤飾,故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
10‧‧‧基板
100a‧‧‧主動元件
110a‧‧‧閘極
120a‧‧‧閘絕緣層
130a‧‧‧有機主動層
140a‧‧‧結晶誘發結構
150a‧‧‧源極
160a‧‧‧汲極
Claims (22)
- 一種主動元件,配置於一基板上,該主動元件包括:一閘極;一有機主動層;一閘絕緣層,配置於該閘極與該有機主動層之間;多個結晶誘發結構,分佈於該有機主動層中,其中該些結晶誘發結構直接接觸該基板或該閘絕緣層;以及一源極與一汲極,配置於該有機主動層的相對兩側。
- 如申請專利範圍第1項所述的主動元件,其中該些結晶誘發結構彼此分離且包括多個點狀凸起或多個條狀凸起。
- 如申請專利範圍第1項所述的主動元件,其中該些結晶誘發結構呈陣列排列或分散排列。
- 如申請專利範圍第1項所述的主動元件,其中該些結晶誘發結構的形狀與尺寸相同或不同。
- 如申請專利範圍第1項所述的主動元件,其中該些結晶誘發結構為多個彼此分離的奈米金屬結構或多條且部分重疊的氧化銀奈米線。
- 如申請專利範圍第1項所述的主動元件,其中任兩相鄰的該些結晶誘發結構相隔一間距,且該間距介於100奈米至10微米之間。
- 如申請專利範圍第1項所述的主動元件,更包括:多個自組裝單分子薄膜,分別位於該些結晶誘發結構與該有 機主動層之間。
- 如申請專利範圍第7項所述的主動元件,其中該些自組裝單分子薄膜的材質包括五氟苯硫酚、2-巰基乙醇、磷酸正十八酯或具有硫醇基或磷酸根的分子。
- 如申請專利範圍第1項所述的主動元件,其中該有機主動層位於該閘極與該基板之間,而該源極與該汲極位於該閘絕緣層與該基板之間。
- 如申請專利範圍第1項所述的主動元件,其中該些結晶誘發結構的密度分佈在鄰近該源極與該汲極處小於在該有機主動層暴露於該源極與該汲極之間的一部分。
- 如申請專利範圍第1項所述的主動元件,其中該有機主動層的一部分暴露於該源極與該汲極之間。
- 一種主動元件的製作方法,包括:形成一閘極於一基板上;形成一閘絕緣層於該基板上,其中該閘絕緣層覆蓋該閘極;形成多個結晶誘發結構於該閘絕緣層上,其中該些結晶誘發結構直接接觸該閘絕緣層;塗佈一有機半導體材料於該閘絕緣層上,其中該些結晶誘發結構誘發該有機半導體材料形成結晶,而定義出一有機主動層,且該些結晶誘發結構分佈於該有機主動層中;以及形成一源極與一汲極於該有機主動層上,其中該源極與該汲極暴露出該有機主動層的一部分。
- 如申請專利範圍第12項所述的主動元件的製作方法,其中形成該些結晶誘發結構的方法包括奈米壓印法、旋轉塗佈法、刮刀塗佈法、接觸式塗佈法、噴墨式塗佈法或網印塗佈法等。
- 如申請專利範圍第12項所述的主動元件的製作方法,其中該些結晶誘發結構誘發該有機半導體材料,以使該有機半導體材料由該些結晶誘發結構處結晶成長,而形成具有至少一晶粒邊界的該有機主動層。
- 如申請專利範圍第12項所述的主動元件的製作方法,更包括:於塗佈該有機半導體材料於該閘絕緣層上之前,進行一酸化程序或一電漿處理程序以氧化該些結晶誘發結構,其中該些結晶誘發結構為多條且部分重疊的銀奈米線。
- 如申請專利範圍第12項所述的主動元件的製作方法,更包括:於塗佈該有機半導體材料於該閘絕緣層上之前,形成多個自組裝單分子薄膜粒子於該些結晶誘發結構上;以及於塗佈該有機半導體材料於該閘絕緣層上之後,該些結晶誘發結構與該有機主動層之間形成多個自組裝單分子薄膜。
- 如申請專利範圍第16項所述的主動元件的製作方法,其中該些自組裝單分子薄膜的材質包括五氟苯硫酚、2-巰基乙醇、磷酸正十八酯或具有硫醇基或磷酸根的分子。
- 一種主動元件的製作方法,包括: 形成一源極與一汲極於一基板上,其中該源極與該汲極暴露出該基板的一部分;形成多個結晶誘發結構於該源極、該汲極以及該源極與該汲極所暴露出的該基板的該部分上,其中該些結晶誘發結構直接接觸該基板的該部分、該源極以及該汲極;塗佈一有機半導體材料於該源極、該汲極以及該源極與該汲極所暴露出的該基板的該部分上,其中該些結晶誘發結構誘發該有機半導體材料形成結晶,而定義出一有機主動層,且該有機主動層覆蓋該源極、該汲極以及該源極與該汲極所暴露出該基板的該部分,而該些結晶誘發結構分佈於該有機主動層中;形成一閘絕緣層於該基板上,其中該閘絕緣層覆蓋該有機主動層、該源極與該汲極;以及形成一閘極於該閘絕緣層上。
- 如申請專利範圍第18項所述的主動元件的製作方法,其中形成該些結晶誘發結構的方法包括奈米壓印法、旋轉塗佈法、刮刀塗佈法、接觸式塗佈法、噴墨式塗佈法或網印塗佈法等。
- 如申請專利範圍第18項所述的主動元件的製作方法,其中該些結晶誘發結構誘發該有機半導體材料,以使該有機半導體材料由該些結晶誘發結構處結晶成長,而形成具有至少一晶粒邊界的該有機主動層。
- 如申請專利範圍第18項所述的主動元件的製作方法,更包括: 於塗佈該有機半導體材料於該源極、該汲極以及該源極與該汲極所暴露出的該基板的該部分上之前,形成多個自組裝單分子薄膜粒子於該些結晶誘發結構上;以及於塗佈該有機半導體材料於該源極、該汲極以及該源極與該汲極所暴露出的該基板的該部分上之後,該些結晶誘發結構與該有機主動層之間形成多個自組裝單分子薄膜。
- 如申請專利範圍第21項所述的主動元件的製作方法,其中該些自組裝單分子薄膜的材質包括五氟苯硫酚、2-巰基乙醇、磷酸正十八酯或具有硫醇基或磷酸根的分子。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
TW104121837A TWI570976B (zh) | 2015-07-06 | 2015-07-06 | 主動元件及其製作方法 |
US15/096,294 US20170012227A1 (en) | 2015-07-06 | 2016-04-12 | Active device and manufacturing method thereof |
US16/878,640 US11165033B2 (en) | 2015-07-06 | 2020-05-20 | Active device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
TW104121837A TWI570976B (zh) | 2015-07-06 | 2015-07-06 | 主動元件及其製作方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
TW201703301A TW201703301A (zh) | 2017-01-16 |
TWI570976B true TWI570976B (zh) | 2017-02-11 |
Family
ID=57731364
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
TW104121837A TWI570976B (zh) | 2015-07-06 | 2015-07-06 | 主動元件及其製作方法 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
US (2) | US20170012227A1 (zh) |
TW (1) | TWI570976B (zh) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN108011041B (zh) * | 2016-10-28 | 2020-03-10 | 京东方科技集团股份有限公司 | 半导体薄膜和薄膜晶体管、其制作方法、相关装置 |
CN109841737B (zh) * | 2019-02-27 | 2022-04-22 | 苏州大学 | 一种有机半导体阵列晶体的制备方法 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
TW200843117A (en) * | 2007-01-10 | 2008-11-01 | Sony Corp | Semiconductor device and display device |
TW201135808A (en) * | 2010-04-08 | 2011-10-16 | Samsung Mobile Display Co Ltd | Method of crystalizing amorphous silicon layer, method of manufacturing thin film transistor using the same, and thin film transistor using the manufacturing method |
TW201214568A (en) * | 2010-06-16 | 2012-04-01 | Samsung Mobile Display Co Ltd | Method of forming a polycrystalline silicon layer and method of manufacturing thin film transistor |
TW201220409A (en) * | 2010-08-18 | 2012-05-16 | Semiconductor Energy Lab | Film formation apparatus and film formation method |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8436350B2 (en) * | 2009-01-30 | 2013-05-07 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device using an oxide semiconductor with a plurality of metal clusters |
TWI527230B (zh) * | 2012-10-19 | 2016-03-21 | 元太科技工業股份有限公司 | 薄膜電晶體結構及其製作方法 |
TWI508305B (zh) * | 2013-05-06 | 2015-11-11 | E Ink Holdings Inc | 主動元件 |
JP6323055B2 (ja) * | 2014-02-21 | 2018-05-16 | 凸版印刷株式会社 | 薄膜トランジスタアレイおよびその製造方法 |
-
2015
- 2015-07-06 TW TW104121837A patent/TWI570976B/zh active
-
2016
- 2016-04-12 US US15/096,294 patent/US20170012227A1/en not_active Abandoned
-
2020
- 2020-05-20 US US16/878,640 patent/US11165033B2/en active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
TW200843117A (en) * | 2007-01-10 | 2008-11-01 | Sony Corp | Semiconductor device and display device |
TW201135808A (en) * | 2010-04-08 | 2011-10-16 | Samsung Mobile Display Co Ltd | Method of crystalizing amorphous silicon layer, method of manufacturing thin film transistor using the same, and thin film transistor using the manufacturing method |
TW201214568A (en) * | 2010-06-16 | 2012-04-01 | Samsung Mobile Display Co Ltd | Method of forming a polycrystalline silicon layer and method of manufacturing thin film transistor |
TW201220409A (en) * | 2010-08-18 | 2012-05-16 | Semiconductor Energy Lab | Film formation apparatus and film formation method |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20200287147A1 (en) | 2020-09-10 |
US20170012227A1 (en) | 2017-01-12 |
US11165033B2 (en) | 2021-11-02 |
TW201703301A (zh) | 2017-01-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP3121840B1 (en) | Thin-film transistor and preparation method therefor, array substrate, and display panel | |
JP6333357B2 (ja) | 薄膜トランジスタ及びその製造方法、アレイ基板、ディスプレイ | |
US9437627B2 (en) | Thin film transistor and manufacturing method thereof | |
JP2009278075A5 (zh) | ||
TWI587516B (zh) | 半導體裝置及其形成方法 | |
WO2016008226A1 (zh) | 薄膜晶体管及其制备方法、阵列基板和显示设备 | |
WO2017070868A1 (zh) | N型tft的制作方法 | |
US9960282B2 (en) | Crystallization method for oxide semiconductor layer, semiconductor device manufactured using the same, and method for manufacturing the semiconductor device | |
US20180212061A1 (en) | Dual gate oxide thin-film transistor and manufacturing method for the same | |
US20180040717A1 (en) | Low temperature poly-silicon thin film transistor and method of manufacturing the same | |
KR102190783B1 (ko) | Tft 기판의 제조방법 | |
JP2011109062A (ja) | 薄膜トランジスタ、有機電界発光表示装置、薄膜トランジスタの製造方法及び有機電界発光表示装置の製造方法 | |
JP2010145984A (ja) | 有機電界発光表示装置及びその製造方法 | |
TWI570976B (zh) | 主動元件及其製作方法 | |
JP6110412B2 (ja) | 薄膜トランジスタアレイ基板及びその製造方法 | |
WO2015192558A1 (zh) | 低温多晶硅薄膜晶体管、其制备方法及阵列基板与显示装置 | |
US10985320B2 (en) | Organic transistor and manufacturing method thereof, array substrate, display device | |
WO2016197399A1 (zh) | Ltps阵列基板及其制造方法 | |
US11715744B2 (en) | Array substrate, preparation method thereof, and display panel | |
CN106601621B (zh) | 薄膜晶体管的制备方法及具有导电孤岛的薄膜晶体管 | |
WO2017024718A1 (zh) | 薄膜晶体管的制作方法和阵列基板的制作方法 | |
WO2019014966A1 (zh) | 多晶硅薄膜的制备方法、薄膜晶体管阵列基板的制备方法 | |
WO2019095556A1 (zh) | 阵列基板、显示面板及阵列基板的制作方法 | |
KR101339426B1 (ko) | 그래핀 나노-리본, 그래핀 나노-리본의 제조 방법, 및 그래핀 나노-리본을 이용한 전자 소자 | |
CN108231598A (zh) | 金属氧化物薄膜晶体管的制备方法、阵列基板的制备方法 |