CN108695434B - 有机薄膜晶体管及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种有机薄膜晶体管及其制作方法，有机薄膜晶体管包含基板、疏水层、氧化层、亲水层、半导体层与源极或漏极层。疏水层覆盖基板的表面。氧化层位于疏水层上，且氧化层具有多个区段。亲水层位于氧化层的区段上，且氧化层位于亲水层与疏水层之间。半导体层位于亲水层上，且亲水层位于半导体层与氧化层之间。源极或漏极层跨接于氧化层的区段上的半导体层上。有机薄膜晶体管的亲水层不需经过光阻涂布、曝光、显影与蚀刻等步骤，便可将亲水层图案化，使得亲水层不会接触到光阻而被破坏。在后续工艺中，具有亲水性的半导体层将不会因图案化亲水层的步骤而影响其排列。
Description
技术领域
本案是关于一种有机薄膜晶体管及一种有机薄膜晶体管的制作方法。
背景技术
在现有技术中，有机薄膜晶体管工艺可采用溶液工艺来制作。例如以特定的溶液先涂布于基板，待此溶液固化后，经由光阻涂布、显影、蚀刻等工艺来图案化固化后的溶液。
固化后的溶液可能具有亲水性或疏水性。一般的溶液工艺在进行亲水性与疏水性材料的图案化时，由于会经过包含曝光与显影的光微影(Photolithography)工艺，因此具有亲水性的薄膜表面会接触到光阻。如此一来，亲水性薄膜可能会于图案化的过程中被光阻破坏，进而在后续工艺中，对亲水性自组装单分子膜(Self-assembly monolayer；SAM)的排列造成影响。
发明内容
本发明的一目的为提供一种有机薄膜晶体管，该有机薄膜晶体管的亲水层不需经过光阻涂布、曝光、显影与蚀刻等步骤，便可将亲水层图案化，使得亲水层不会接触到光阻而被破坏。在后续工艺中，具有亲水性的半导体层将不会因图案化亲水层的步骤而影响其排列。
根据本发明一实施方式，一种有机薄膜晶体管包含基板、疏水层、氧化层、亲水层、半导体层与源极或漏极层。疏水层覆盖基板的表面。氧化层位于疏水层上，且氧化层具有多个区段。亲水层位于氧化层的区段上，且氧化层位于亲水层与疏水层之间。半导体层位于亲水层上，且亲水层位于半导体层与氧化层之间。源极或漏极层跨接于氧化层的区段上的半导体层上。
在本发明一实施方式中，上述氧化层的区段的长度方向大致平行。
在本发明一实施方式中，上述源极或漏极层的长度方向大致垂直半导体层的长度方向。
在本发明一实施方式中，上述氧化层的区段的相邻两者之间具有沟槽，且疏水层从沟槽裸露。
在本发明一实施方式中，上述疏水层的材质包含聚甲基三乙氧基硅烷。
在本发明一实施方式中，上述氧化层的材质包含硅的氧化物。
在本发明一实施方式中，上述亲水层的材质包含苯硫酚。
在本发明一实施方式中，上述源极或漏极层的材质包含铝。
在本发明一实施方式中，上述基板的材质包含硅或硅的氧化物。
本发明的另一目的为提供一种有机薄膜晶体管的制作方法。
根据本发明一实施方式，一种有机薄膜晶体管的制作方法包含下列步骤。形成疏水层覆盖基板的表面。在疏水层上形成图案化的氧化层，使得氧化层具有多个区段。将具有氧化层与疏水层的基板浸泡于亲水溶液中。从亲水溶液取出具有氧化层与疏水层的基板，使得氧化层的区段上形成亲水层。在亲水层上形成半导体层。形成源极或漏极层跨接于半导体层上。
在本发明一实施方式中，上述在疏水层上形成图案化的氧化层的步骤包含：在疏水层上形成光阻层。图案化光阻层，使光阻层具有多个开口，其中疏水层从开口裸露。在光阻层上与开口中的疏水层上形成氧化层。去除光阻层及其上的氧化层。
在本发明一实施方式中，上述疏水层与氧化层之间的键结力大于疏水层与光阻层之间的键结力。
在本发明一实施方式中，上述疏水层是以涂布的方式覆盖于基板的表面。
在本发明一实施方式中，上述氧化层是以蒸镀的方式形成于疏水层上。
在本发明一实施方式中，上述亲水溶液与氧化层之间的键结力大于亲水溶液与疏水层之间的键结力。
在本发明一实施方式中，上述半导体层是以涂布的方式形成于亲水层上。
在本发明一实施方式中，上述源极或漏极层是以电镀的方式形成于半导体层上。
在本发明上述实施方式中，有机薄膜晶体管的制作方法是将具有图案化氧化层的基板浸泡于亲水溶液中，使得亲水溶液会附着在氧化层的区段上，而不会附着在未被氧化层覆盖的疏水层上。如此一来，便可在氧化层的区段上形成图案化的亲水层。因此，有机薄膜晶体管的亲水层不需经过光阻涂布、曝光、显影与蚀刻等步骤，便可将亲水层图案化，使得亲水层不会接触到光阻而被破坏。在后续工艺中，具有亲水性的半导体层将不会因图案化亲水层的步骤而影响其排列。
附图说明
图1绘示根据本发明一实施方式的有机薄膜晶体管的制作方法的流程图。
图2至图8绘示根据本发明一实施方式的有机薄膜晶体管制作时各步骤的立体图。
具体实施方式
以下配合附图说明本发明的多个实施方式，为简化附图，一些公知惯用的结构与元件将以简单示意的方式绘示。
图1绘示根据本发明一实施方式的有机薄膜晶体管的制作方法的流程图。有机薄膜晶体管的制作方法包含下列步骤。首先在步骤S1中，形成疏水层覆盖基板的表面。接着在步骤S2中，在疏水层上形成图案化的氧化层，使得氧化层具有多个区段。之后在步骤S3中，将具有氧化层与疏水层的基板浸泡于亲水溶液中。接着在步骤S4中，从亲水溶液取出具有氧化层与疏水层的基板，使得氧化层的区段上形成亲水层。之后在步骤S5中，在亲水层上形成半导体层。最后在步骤S6中，形成源极或漏极层跨接于半导体层上。
在以下叙述中，将详细说明上述各步骤。
图2至图8绘示根据本发明一实施方式的有机薄膜晶体管制作时各步骤的立体图。请参阅图2，基板110的表面112上可形成疏水层120，使疏水层120覆盖基板110的表面112。疏水层120可用涂布的方式覆盖于基板110的表面112。举例来说，以疏水性溶液涂布于基板110后，待疏水性溶液固化后便可形成疏水层120。在本实施方式中，基板110的材质可以包含硅或硅的氧化物，疏水层120的材质可以包含聚甲基三乙氧基硅烷(Polymethyltriethoxysilane；PTS)，但并不用以限制本发明。
同时参阅图2与图3，待疏水层120形成在基板110上后，可形成光阻层130于疏水层120上。接着，图案化光阻层130，使光阻层130具有多个开口132，且疏水层120从光阻层130的开口132裸露。举例来说，光阻层130可经曝光与显影工艺而产生开口132。
请参阅图3与图4，接着，可在光阻层130上与其开口132中的疏水层120上形成氧化层140。在本实施方式中，氧化层140的材质可以包含硅的氧化物(SiOx)，且氧化层140可采蒸镀的方式形成于光阻层130上与开口132中的疏水层120上。经由此步骤，光阻层130被氧化层140覆盖，如图4所示。
请参阅图4与图5，待氧化层140形成于光阻层130上与开口132中的疏水层120上后，可去除光阻层130及其上的氧化层140。由于氧化层140具有疏水的特性，因此疏水层120与氧化层140之间的键结力会大于疏水层120与光阻层130之间的键结力。如此一来，在去除光阻层130时(PR strip)，在光阻层130开口132中的氧化层140可由开口132中的疏水层120抓住，不会随光阻层130离开疏水层120，但与光阻层130重叠的氧化层140则会随光阻层130一并从疏水层120上掀离(Lift-off)。也就是说，图3的结构上表面对于氧化层140来说具有不同的表面亲和力。
经由上述步骤，图案化的氧化层140便形成于疏水层120上，如图5所示。图5的氧化层140具有对应于图4光阻层130的开口132位置与数量的多个区段，依设计者需求而定。为求简洁，在以下叙述中，将以区段142a、142b作说明。
在本实施方式中，氧化层140的区段142a、142b的长度方向D1大致平行。氧化层140的相邻两个区段142a、142b之间具有沟槽144，且疏水层120从氧化层140的沟槽144裸露。
请参阅图5与图6，待图案化的氧化层140形成后，可将具有氧化层140与疏水层120的基板110(即图5的结构)浸泡于亲水溶液中。接着，从亲水溶液取出具有氧化层140与疏水层120的基板110。亲水溶液会与氧化层140键结，但无法与疏水层120键结，因此亲水溶液会附着在氧化层140上，而不会附着在未被氧化层140覆盖的疏水层120上。也就是说，图5的结构上表面对于亲水溶液来说具有不同的表面亲和力。待附着在氧化层140上的亲水溶液固化后，便在氧化层140的区段142a、142b上形成亲水层150。
以上述方式制作的亲水层150不需经过光阻涂布、曝光、显影与蚀刻等步骤，便形成图案化的亲水层150(位在氧化层140上的亲水层150)，使得亲水层150不会在图案化过程中接触到光阻而被破坏。在后续工艺中，自组装单分子膜(self-assembly monolayer,SAM)将不会因图案化亲水层150的步骤而影响其排列。
在本实施方式中，亲水溶液及其固化后的亲水层150的材质可以包含苯硫酚(Thiophenol)，但并不以此为限。此外，由于亲水溶液会与氧化层140键结，不会与疏水层120键结，因此亲水溶液与氧化层140之间的键结力大于亲水溶液与疏水层120之间的键结力。
请参阅图6与图7，接着，可于亲水层150上形成半导体层160。半导体层160为自组装单分子膜，可包含有机材料(例如Tips-pentacene)，并作为主动层(Active layer)。在本实施方式中，半导体层160可采涂布的方式形成于亲水层150上。举例来说，可利用刮刀涂布半导体层160于亲水层150与疏水层120上。由于半导体层160具有亲水的特性，因此半导体层160会附着在亲水层150上，而不会附着在疏水层120上。也就是说，图6的结构上表面对于半导体层160来说具有不同的表面亲和力，在不同的表面区域具有亲水性与疏水性的差异。经由上述步骤，可得到图案化的半导体层160，且氧化层140可自我对准上方的半导体层160。
请参阅图7与图8，待图案化的半导体层160形成后，可形成源极或漏极层170跨接于半导体层160上。也就是说，源极或漏极层170设置在半导体层160上，且横跨沟槽144两侧的半导体层160。举例来说，源极或漏极层170的长度方向D2大致垂直半导体层160的长度方向D1。
源极或漏极层170包含源极172与漏极174。在本实施方式中，源极或漏极层的材质包含铝，源极或漏极层170可采电镀的方式形成于半导体层150上，但并不用以限制本发明。此外，基板110可经由掺杂(doping)工艺而作为闸极。
经由前述有机薄膜晶体管的制作方法便可形成图8的有机薄膜晶体管100。如图8所示，有机薄膜晶体管100包含基板110、疏水层120、氧化层140、亲水层150、半导体层160与源极或漏极层170。疏水层120覆盖基板110的表面112。氧化层140位于疏水层120上，且氧化层140具有区段142a、142b。亲水层150位于氧化层140的区段142a、142b上，且氧化层140位于亲水层150与疏水层120之间。半导体层160位于亲水层150上，且亲水层150位于半导体层160与氧化层140之间。源极或漏极层170跨接于氧化层140的区段142a、142b上的半导体层160上。
虽然本发明已以实施方式公开如上，然其并非用以限定本发明，任何所属领域中的一般技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求所界定的为准。
Claims (16)
1.一种有机薄膜晶体管，其特征在于，包含：
基板；
疏水层，覆盖所述基板的表面；
氧化层，位于所述疏水层上，且所述氧化层具有多个区段；
亲水层，位于所述氧化层的所述多个区段上，其中所述氧化层位于所述亲水层与所述疏水层之间，所述亲水层的形成方法包括将具有所述氧化层与所述疏水层的所述基板浸泡于亲水溶液中，然后从所述亲水溶液取出，使所述亲水溶液附着在所述氧化层的所述多个区段上而未附着在所述疏水层上，待附着在所述氧化层的所述多个区段上的所述亲水溶液固化后便形成所述亲水层；
半导体层，位于所述亲水层上，其中所述亲水层位于所述半导体层与所述氧化层之间；以及
源极或漏极层，跨接于所述氧化层的所述多个区段上的所述半导体层上。
2.如权利要求1所述的有机薄膜晶体管，其特征在于，所述氧化层的所述多个区段的长度方向大致平行。
3.如权利要求1所述的有机薄膜晶体管，其特征在于，所述源极或漏极层的长度方向大致垂直所述半导体层的长度方向。
4.如权利要求1所述的有机薄膜晶体管，其特征在于，所述氧化层的所述多个区段的相邻两者之间具有沟槽，且所述疏水层从所述沟槽裸露。
5.如权利要求1所述的有机薄膜晶体管，其特征在于，所述疏水层的材质包含聚甲基三乙氧基硅烷。
6.如权利要求1所述的有机薄膜晶体管，其特征在于，所述氧化层的材质包含硅的氧化物。
7.如权利要求1所述的有机薄膜晶体管，其特征在于，所述亲水层的材质包含苯硫酚。
8.如权利要求1所述的有机薄膜晶体管，其特征在于，所述源极或漏极层的材质包含铝。
9.如权利要求1所述的有机薄膜晶体管，其特征在于，所述基板的材质包含硅或硅的氧化物。
10.一种有机薄膜晶体管的制作方法，其特征在于，包含下列步骤：
形成疏水层覆盖基板的表面；
在所述疏水层上形成图案化的氧化层，使得所述氧化层具有多个区段；
将具有所述氧化层与所述疏水层的所述基板浸泡于亲水溶液中，其中所述亲水溶液与所述氧化层之间的键结力大于所述亲水溶液与所述疏水层之间的键结力，且所述亲水溶液的材质包含苯硫酚，所述氧化层的材质包含硅的氧化物，所述疏水层的材质包含聚甲基三乙氧基硅烷；
从所述亲水溶液取出具有所述氧化层与所述疏水层的所述基板，使得所述氧化层的所述多个区段上形成亲水层；
在所述亲水层上形成半导体层；以及
形成源极或漏极层跨接于所述半导体层上。
11.如权利要求10所述的有机薄膜晶体管的制作方法，其特征在于，在所述疏水层上形成图案化的所述氧化层的步骤包含：
在所述疏水层上形成光阻层；
图案化所述光阻层，使所述光阻层具有多个开口，其中所述疏水层从所述多个开口裸露；
在所述光阻层上与所述多个开口中的所述疏水层上形成所述氧化层；以及
去除所述光阻层及所述光阻层上的所述氧化层。
12.如权利要求11所述的有机薄膜晶体管的制作方法，其特征在于，所述疏水层与所述氧化层之间的键结力大于所述疏水层与所述光阻层之间的键结力。
13.如权利要求10所述的有机薄膜晶体管的制作方法，其特征在于，所述疏水层是以涂布的方式覆盖于所述基板的所述表面。
14.如权利要求10所述的有机薄膜晶体管的制作方法，其特征在于，所述氧化层是以蒸镀的方式形成于所述疏水层上。
15.如权利要求10所述的有机薄膜晶体管的制作方法，其特征在于，所述半导体层是以涂布的方式形成于所述亲水层上。
16.如权利要求10所述的有机薄膜晶体管的制作方法，其特征在于，所述源极或漏极层是以电镀的方式形成于所述半导体层上。
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