專利名稱：薄膜晶體管及其制造方法、和電子設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種薄膜晶體管、一種用于制造薄膜晶體管的方法、和電子設(shè)備。具體
地講，本發(fā)明涉及一種底接觸型薄膜晶體管、用于制造該薄膜晶體管的方法、以及包括該薄 膜晶體管的電子設(shè)備，在該底接觸型薄膜晶體管中，半導(dǎo)體薄膜以層的方式設(shè)置在源電極 和漏電極上。
背景技術(shù)：
近年來，關(guān)注包括用作有源層的有機(jī)半導(dǎo)體薄膜的薄膜晶體管(TFT)，即，所謂的 有機(jī)薄膜晶體管(在下文中被簡稱為有機(jī)TFT)。有機(jī)TFT在降低成本方面是有利的，因?yàn)?可在低溫下通過形成涂敷膜(film formation)來形成用作有源膜的有機(jī)半導(dǎo)體薄膜。此 外，在具有低熱阻性的柔性襯底(例如塑料)上形成也是可能的。因此，還注意到有機(jī)TFT 作為薄膜顯示裝置的驅(qū)動(dòng)元件。 關(guān)于這樣的有機(jī)TFT，應(yīng)該理解，用作有源層的有機(jī)半導(dǎo)體薄膜的膜質(zhì)量顯著地取 決于基材表面的性質(zhì)。因此，在有機(jī)TFT的制造中，為了改善裝置特性，嘗試了在形成有機(jī) 半導(dǎo)體薄膜之前通過設(shè)計(jì)用于基材本身或者用于改良基材表面的材料來形成具有良好質(zhì)
量的有機(jī)半導(dǎo)體薄膜。 例如，從無機(jī)化合物到有機(jī)聚合物化合物的各種材料中選擇適合用于襯底或柵極 絕緣膜的材料，用作有機(jī)半導(dǎo)體薄膜的基材，以促進(jìn)有機(jī)半導(dǎo)體薄膜在襯底或柵極絕緣膜 上的生長。另一方面，從導(dǎo)電性等的角度來說，為源電極和漏電極所選擇的材料是有限的。 因此，通過用例如硫醇分子對這些電極進(jìn)行表面處理來促進(jìn)有機(jī)半導(dǎo)體薄膜在源電極和漏 電極上的生長。 此外，"IEEE ELECTRON DEVICE LETTERS", VOL. 18， NO. 12， p. 606-608， 1997公開 了，在由二氧化硅(Si02)形成的柵極絕緣膜上由金(Au)形成源電極和漏電極，然后，通過 使用十八烷基三氯硅烷(0TS)的乙醇溶液進(jìn)行處理，從而通過自組織在Si02上形成單分子 膜，并且改良用作有機(jī)半導(dǎo)體薄膜的基材的柵極絕緣膜的表面。 此外，例如，日本未審專利申請公開(PCT申請的譯文)No. 2005-503026公開了這 樣一種方法其中，在用作有機(jī)半導(dǎo)體薄膜的基材的柵極絕緣膜的表面上沉積自組織的單 分子層以改良有機(jī)半導(dǎo)體薄膜的基材時(shí)，形成該自組織的單分子層被形成為柵極絕緣膜和 該自組織的單分子層的前體(precursor)的反應(yīng)產(chǎn)物。
發(fā)明內(nèi)容
順便提及，關(guān)于底接觸型有機(jī)TFT的產(chǎn)物，希望在這樣的表面上形成有機(jī)半導(dǎo)體 薄膜襯底、源電極和漏電極一 同存在于該表面上，或者，柵極絕緣膜、源電極和漏電極一 同 存在于該表面上。 然而，在適當(dāng)?shù)剡x擇用于襯底和柵極絕緣膜的材料并使用硫醇分子對其上形成的 源電極和漏電極進(jìn)行表面處理的上述方法中，襯底和柵極絕緣膜在表面處理過程中被破壞。因此，抑制了有機(jī)半導(dǎo)體薄膜在由所選擇的材料形成的襯底和柵極絕緣膜上的良好的生長，從而導(dǎo)致了裝置特性的劣化。 此外，在柵極絕緣膜的表面上形成0TS等的自組織層的方法中，不能輕易地在由例如具有良好的導(dǎo)電性的金(Au)形成的源電極和漏電極的表面上形成自組織層。因此，難以使源電極和漏電極的表面狀態(tài)完全等同于襯底和柵極絕緣膜的表面狀態(tài)。因此，難以按照與在襯底和柵極絕緣膜上的相同的方式在源電極和漏電極上生長有機(jī)半導(dǎo)體薄膜。這導(dǎo)致了由于接觸電阻的增加而引起有機(jī)TFT的裝置特性的劣化。 因此，希望提供一種薄膜晶體管、用于制造這樣的薄膜晶體管的方法和包括該薄膜晶體管的電子設(shè)備，在該薄膜晶體管中，具有良好的、均勻的膜質(zhì)量的半導(dǎo)體薄膜可被設(shè)置在襯底和柵極絕緣膜的暴露表面、以及源電極和漏電極的暴露表面上，從而改善特性，例如，減小半導(dǎo)體薄膜與源電極和漏電極之間的接觸電阻。 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的薄膜晶體管包括由有機(jī)材料、氧化物材料或基于硅的材料形成的絕緣層；通過使用導(dǎo)電性氧化物材料而設(shè)置在絕緣層上的源電極和漏電極；覆蓋絕緣層、源電極和漏電極的暴露表面的自組織膜；以及設(shè)置在從源電極到漏電極之上且在設(shè)置有自組織膜的絕緣層上的半導(dǎo)體薄膜。 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的用于制造薄膜晶體管的方法包括下述步驟在由有機(jī)材
料、氧化物材料或基于硅的材料形成的絕緣層上，通過使用導(dǎo)電性氧化物材料來形成源電
極和漏電極；通過表面處理在絕緣層、源電極和漏電極的暴露表面上形成自組織膜；以及
在從源電極到漏電極之上且在設(shè)置有自組織膜的絕緣層上形成半導(dǎo)體薄膜。 根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的電子設(shè)備具有薄膜晶體管，該薄膜晶體管包括由有機(jī)材
料、氧化物材料或基于硅的材料形成的絕緣層；通過使用導(dǎo)電性氧化物材料而設(shè)置在絕緣
層上的源電極和漏電極；覆蓋絕緣層、源電極和漏電極的暴露表面的自組織膜；以及設(shè)置
在從源電極到漏電極之上且在設(shè)置有自組織膜的絕緣層上的半導(dǎo)體薄膜。 在上述配置中，可在由有機(jī)材料、氧化物材料或基于硅的材料形成的絕緣層的暴
露表面、以及構(gòu)成源電極和漏電極的導(dǎo)電性氧化物材料的暴露表面上形成同一自組織膜。
因此，由同一自組織膜均勻地改良設(shè)置在從源電極到漏電極之上的半導(dǎo)體薄膜的基材。 如上所述，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，可由同一 自組織膜均勻地改良設(shè)置在從源電極
到漏電極之上的半導(dǎo)體薄膜的基材。因此，可在襯底和柵極絕緣膜的暴露表面、以及源電極
和漏電極的暴露表面上設(shè)置具有良好的、均勻的膜質(zhì)量的半導(dǎo)體薄膜。因此，可減小半導(dǎo)體
薄膜與源電極和漏電極之間的接觸電阻，并改善包括半導(dǎo)體薄膜的薄膜晶體管中的特性。
此外，可改善被配置為包括薄膜晶體管的電子設(shè)備的特性。
圖1是根據(jù)第一實(shí)施例的薄膜晶體管的截面圖； 圖2A至2E是示出用于制造根據(jù)第一實(shí)施例的薄膜晶體管的方法的截面步驟圖； 圖3是根據(jù)第二實(shí)施例的薄膜晶體管的截面圖； 圖4A至4E是示出用于制造根據(jù)第二實(shí)施例的薄膜晶體管的方法的截面步驟圖； 圖5是示出作為根據(jù)實(shí)施例的電子設(shè)備的顯示裝置的例子的截面圖；以及 圖6是圖5所示的顯示裝置的電路配置圖。
具體實(shí)施例方式
下面將參照附圖描述應(yīng)用本發(fā)明的各個(gè)實(shí)施例。關(guān)于這一點(diǎn)，在每個(gè)實(shí)施例中，按 照薄膜晶體管的配置、用于制造薄膜晶體管的方法的順序進(jìn)行解釋。此后，將解釋作為包括 薄膜晶體管的電子設(shè)備的顯示裝置的實(shí)施例。
第一實(shí)施例的薄膜晶體管的配置 圖1是根據(jù)第一實(shí)施例的薄膜晶體管的截面圖。圖1所示的薄膜晶體管la具有 底柵極-底接觸型薄膜晶體管的配置，并且從襯底11側(cè)依次包括柵電極13、柵極絕緣膜 15、源電極17s和漏電極17d、自組織膜19和半導(dǎo)體薄膜21。 關(guān)于這一點(diǎn)，其特征尤其在于源電極17s和漏電極17d是通過使用導(dǎo)電性氧化 物材料而形成的，并且自組織膜19被設(shè)置為同時(shí)覆蓋柵極絕緣膜15、源電極17s和漏電極 17d的暴露表面。將在下面從襯底11側(cè)順序地描述薄膜晶體管la的配置。
襯底11是由例如玻璃襯底形成的，并且希望至少表面?zhèn)仁怯山^緣材料形成。除此 之外，襯底11的材料的例子包括聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚醚砜(PES)、聚萘二甲酸 乙二醇酯(PEN)、聚碳酸酯(PC)和液晶聚合物的塑料板。此外，具有經(jīng)過絕緣處理的表面的 不銹鋼、鋁、銅等的金屬板可用作襯底11。 設(shè)置在襯底11上的柵電極13是由例如鋁(Al)形成的。此外，可通過圖案化金屬 材料膜而形成柵電極13，該金屬材料膜是通過濺射法、蒸發(fā)法或電鍍法由除鋁(Al)以外的 鴇(W)、鉭(Ta)、鉬(Mo)、金(Au)、鉻(Cr)、鈦(Ti)、銅(Cu)、鎳(Ni)等形成的?？晒┨鎿Q 地，可使用含金(Au)微粒、銀(Ag)微粒等的墨質(zhì)漿料(ink paste)通過基于印刷技術(shù)(例 如，噴墨印刷、絲網(wǎng)印刷、膠版印刷或凹版印刷(gravure printing))的圖案化而形成柵電 極13。 柵極絕緣膜15被形成為用作下面描述的自組織膜的基材的絕緣層，并且是由有 機(jī)材料、氧化物材料或基于硅的材料形成的。優(yōu)選的是，柵極絕緣膜15是由能夠被制成涂 敷膜的材料例如聚乙烯苯酚形成的。 除了聚乙烯苯酚以外，例如，下述的有機(jī)材料也被用于柵極絕緣膜(絕緣層)15 : 聚酰亞胺、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇、聚對二甲苯、聚酯、聚乙烯、聚碳酸酯、聚酰胺、聚 酰胺酰亞胺、聚醚酰亞胺、聚硅氧烷、聚甲基丙烯酰胺、聚氨基甲酸酯、聚丁二烯、聚苯乙烯、 聚氯乙烯、丁腈橡膠、丙烯酸橡膠、丁基橡膠、環(huán)氧樹脂、酚樹脂、三聚氰胺樹脂、尿素樹脂和 酚醛清漆樹脂。有機(jī)材料可以是氟樹脂，例如CYT0P(注冊商標(biāo))。 此外，除了上述有機(jī)材料以外，柵極絕緣膜(絕緣層)15可由基于硅的材料形成， 例如，該基于硅的材料是硅氮化物、硅氧化物、或硅碳化物；或者柵極絕緣膜(絕緣層)15可 由氧化物材料例如鋁氧化物、鉭氧化物或鉿氧化物的材料形成。 此外，設(shè)置在柵極絕緣膜(絕緣層)15上的源電極17s和漏電極17d是通過使用 導(dǎo)電性氧化物材料而形成的。此處，其特征尤其在于，源電極17s和漏電極17d被配置為具 有由導(dǎo)電性氧化物材料形成的氧化物材料層17-a和設(shè)置在其上的金屬材料層17-b的疊層 結(jié)構(gòu)。 關(guān)于這一點(diǎn)，例如，鉬氧化物、銦_錫氧化物(IT0)、銦_鋅氧化物(IZ0)、鈦氧化 物、錫氧化物、鋅氧化物、鈮氧化物、銦氧化物、鋯氧化物、鑭氧化物、鈦酸鍶、鈦酸鋇等被用于由導(dǎo)電性氧化物材料形成的氧化物材料層17_a。 然后，例如，金(Au)、鉬(Pt)、鈀(Pd)、鉻(Cr)、鎳(Ni)、鉬(Mo)、鈮(Nb)、釹(Nd)、銣(Rb)、銠(Rh)、鋁(Al)、銀(Ag)、鉭(Ta)、鴇(W)、鈦(Ti)、銅(Cu)、銦(In)、錫(Sn)或其合金被用于金屬材料層17-b。 自組織膜19被設(shè)置為同時(shí)覆蓋柵極絕緣膜15的暴露表面和構(gòu)成源電極17s和漏電極17d的氧化物材料層17-a的暴露表面。關(guān)于這一點(diǎn)，源電極17s和漏電極17d的氧化物材料層17-a被直接設(shè)置在柵極絕緣膜15之上。因此，覆蓋柵極絕緣膜15的暴露表面的自組織膜19和覆蓋氧化物材料層17-a的暴露表面的自組織膜19成為無縫地設(shè)置的同一膜。 關(guān)于這一點(diǎn)，如上面描述的制造方法中解釋的，自組織膜19是這樣形成的膜通過執(zhí)行表面處理而在特定材料的表面上通過自組織排列分子。具體地講，通過該表面處理，無縫的自組織膜19被設(shè)置在構(gòu)成源電極17s和漏電極17d的氧化物材料層17-a的暴露表面、以及由有機(jī)材料、氧化物材料或基于硅的材料形成的柵極絕緣膜15的暴露表面上。上述自組織膜19是由包含例如硅烷化合物的硅烷耦聯(lián)劑形成的。 硅烷耦聯(lián)劑的具體例子包括十八烷基三氯硅烷。除此以外，在分子的一端具有乙氧基(或甲氧基)團(tuán)的化合物可用作硅烷耦聯(lián)劑，其中，該化合物通過水解提供硅烷醇基團(tuán)(Si-0H)。 此外，在從源電極17s到漏電極17d之上設(shè)置半導(dǎo)體薄膜21。該半導(dǎo)體薄膜21被設(shè)置為粘附在被相對設(shè)置的源電極17s和漏電極17d上，并且粘附在其間有自組織膜19的源電極17s和漏電極17d之間的柵極絕緣膜15上。關(guān)于這一點(diǎn)，可直接在源電極17s和漏電極17d的金屬材料層17-b的暴露表面上形成半導(dǎo)體薄膜21。 上面描述的半導(dǎo)體薄膜21是由有機(jī)半導(dǎo)體材料形成的，所述半導(dǎo)體材料是，例如，并五苯、萘并萘、并六苯、并七苯、芘、篇、茈、蔻、紅熒烯、聚噻吩、聚烯烴、聚對苯撐乙烯、聚吡咯、嚇啉、碳納米管、富勒烯、金屬酞菁染料或其衍生物。 可供替換地，對于半導(dǎo)體薄膜21，可以使用氧化物半導(dǎo)體，例如InGaZn04或Zn0。
用于制造第一實(shí)施例的薄膜晶體管的方法 圖2A至圖2E是示出用于制造具有上述配置的薄膜晶體管的過程的例子的截面步驟圖。下面將參照這些截面步驟圖來描述用于制造第一實(shí)施例的薄膜晶體管la的方法。
最初，如圖2A所示，通過圖案化在襯底11上形成柵極絕緣膜13。此處，例如，在玻璃襯底11上形成鋁膜。此后，在將抗蝕圖用作掩膜的同時(shí)通過濕蝕刻對鋁膜圖案化，從而通過圖案化由鋁形成柵電極13。 接下來，如圖2B所示，在設(shè)置有柵電極13的襯底11上形成柵極絕緣膜15。此處，例如，用聚乙烯苯酚溶液在設(shè)置有柵電極13的襯底11上進(jìn)行旋涂，并且進(jìn)行熱烘干，從而在覆蓋柵電極13的同時(shí)由有機(jī)材料形成柵極絕緣膜(絕緣層)15。關(guān)于這一點(diǎn)，基于用作柵極絕緣膜的材料，由適當(dāng)?shù)剡x擇的膜形成方法來進(jìn)行柵極絕緣膜15的膜形成。
隨后，如圖2C所示，在柵極絕緣膜15上形成具有氧化物材料層17-a和金屬材料層17-b的疊層結(jié)構(gòu)的源電極17s和漏電極17d。此處，源電極17s和漏電極17d是通過應(yīng)用例如剝離法(lift-offmethod)而形成的。此時(shí)，在柵極絕緣膜15上形成抗蝕圖，并且依次在其上形成鉬氧化物膜和Au膜，然后去除該抗蝕圖。因此，通過剝離去除抗蝕圖上的鉬
7氧化物膜和Au膜，并且以留在柵極絕緣膜15上的由鉬氧化物膜形成的氧化物材料層17-a
和由Au膜形成的金屬材料層17-b的疊層部分形成源電極17s和漏電極17d。 然后，如圖2D所示，在柵極絕緣膜15、以及源電極17s和漏電極17d的氧化物材料
層17-a的暴露表面上形成自組織膜19。此處，設(shè)置有源電極17s和漏電極17d的襯底11
通過被浸在例如用作硅烷耦聯(lián)劑的十八烷基三氯硅烷溶液中而進(jìn)行表面處理。以該方式，
在由有機(jī)材料形成的柵極絕緣膜(絕緣層)15的暴露表面、以及源電極17s和漏電極17d
的氧化物材料層17-a的暴露表面上無縫地形成由硅烷耦聯(lián)劑構(gòu)成的自組織膜19。 在該狀態(tài)下，如圖2E所示，在從源電極17s到漏電極17d之上形成半導(dǎo)體薄膜21。
此處，半導(dǎo)體薄膜21是按照例如電阻加熱法，通過蒸發(fā)由并五苯形成的。關(guān)于這一點(diǎn)，對于
用于形成半導(dǎo)體薄膜21的方法，根據(jù)要使用的材料選擇適當(dāng)?shù)哪ば纬煞椒?，例如涂覆法?br>
印刷法。 以該方式，獲得了底柵極-底接觸型薄膜晶體管la，該薄膜晶體管la具有參照圖l解釋的配置。 在上述第一實(shí)施例中，在由有機(jī)材料、氧化物材料或基于硅的材料形成的柵極絕緣膜15上設(shè)置源電極17s和漏電極17d，該源電極17s和漏電極17d包括由導(dǎo)電性氧化物材料形成的用作下層部分的氧化物材料層17-a。因此，可在柵極絕緣膜15的暴露表面、以及源電極17s和漏電極17d的下層部分的暴露側(cè)壁表面上設(shè)置同一自組織膜19。因此，可由同一自組織膜19均勻地改良設(shè)置在從源電極17s到漏電極17d之上的半導(dǎo)體薄膜21的基材，從而在其上形成的半導(dǎo)體薄膜21可具有良好的、均勻的膜質(zhì)量。
其結(jié)果是，關(guān)于包括半導(dǎo)體薄膜21的薄膜晶體管la，可改善晶體管特性，例如，減小半導(dǎo)體薄膜21與源電極17s和漏電極17d之間的接觸電阻。 此外，源電極17s和漏電極17d具有疊層結(jié)構(gòu)，其中，金屬材料層17-b被設(shè)置在上述氧化物材料層17-a上。因此，充分地確保了導(dǎo)電性。關(guān)于這一點(diǎn)，在參照圖2D解釋的通過表面處理形成自組織膜19中，不能輕易地在金屬材料層17-b的暴露表面上形成自組織膜19。然而，只要自組織膜19被設(shè)置在柵極絕緣膜15和緊接在柵極絕緣膜15上面的氧化物材料層17-a的側(cè)壁上，則可通過自組織膜19在與柵極絕緣膜15相接觸的一側(cè)上生長具有良好的質(zhì)量的半導(dǎo)體薄膜21 。
第二實(shí)施例的薄膜晶體管的配置 圖3是根據(jù)第二實(shí)施例的薄膜晶體管的截面圖。與參照圖1描述的第一實(shí)施例的薄膜晶體管的元件相同的組成元件與上面所述的組成元件用相同的附圖標(biāo)記表示，并且將在下面描述第二實(shí)施例的薄膜晶體管lb的配置。 圖3所示的薄膜晶體管lb具有頂柵極_底接觸型薄膜晶體管的配置，并且從襯底11'側(cè)依次包括源電極17s和漏電極17d、自組織膜19、半導(dǎo)體薄膜21、柵極絕緣膜15'和柵電極13。 關(guān)于這一點(diǎn)，其特征尤其在于，源電極17s和漏電極17d是通過使用導(dǎo)電性氧化物材料形成的，并且，自組織膜19被設(shè)置為同時(shí)覆蓋襯底11'、源電極17s和漏電極17d的暴露表面。下面將從襯底11'側(cè)順序地描述薄膜晶體管lb的配置。 襯底11'被形成為用作下面描述的自組織膜的基材的絕緣層，并且至少表面?zhèn)仁怯捎袡C(jī)材料、氧化物材料或基于硅的材料形成的。
上述襯底lr可具有單一式結(jié)構(gòu)，該單一式結(jié)構(gòu)由玻璃襯底、石英襯底或聚對苯二
甲酸乙二醇酯(PET)、聚醚砜(PES)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚碳酸酯(PC)、液晶聚合物等的塑料板構(gòu)成。此外，可通過對不銹鋼、鋁、銅等的金屬板的表面進(jìn)行絕緣處理而將襯底ir用作由有機(jī)材料、氧化物材料或基于硅的材料形成的絕緣層。 設(shè)置在用作絕緣層的襯底ll'上的源電極17s和漏電極17d是通過使用導(dǎo)電性氧化物材料而形成的。此處，其特征尤其在于，源電極17s和漏電極17d以與第一實(shí)施例相反的方式被配置為具有金屬材料層17-b和設(shè)置在其上的由導(dǎo)電性氧化物材料形成的氧化物材料層17-a的疊層結(jié)構(gòu)。 此處，對于氧化物材料層17-a，與第一實(shí)施例的情況相同，例如，使用鉬氧化物、銦-錫氧化物(IT0)、銦-鋅氧化物(IZO)、鈦氧化物、錫氧化物、鋅氧化物、鈮氧化物、銦氧化物、鋯氧化物、鑭氧化物、鈦酸鍶、鈦酸鋇等。 然后，對于金屬材料層17-b，與第一實(shí)施例的情況相同，例如，使用金(Au)、鉑(Pt)、鈀(Pd)、鉻(Cr)、鎳(Ni)、鉬(Mo)、鈮(Nb)、釹(Nd)、銣(Rb)、銠(Rh)、鋁(Al)、銀(Ag)、鉭(Ta)、鴇(W)、鈦(Ti)、銅(Cu)、銦(In)、錫(Sn)或其合金。 自組織膜19被設(shè)置為同時(shí)覆蓋襯底11'的暴露表面和構(gòu)成源電極17s和漏電極17d的氧化物材料層17-a的暴露表面。關(guān)于這一點(diǎn)，源電極17s和漏電極17d的氧化物材料層17-a以其間間隔金屬材料層17-b的方式被設(shè)置在襯底ll'上。因此，覆蓋襯底ll'的暴露表面的自組織膜19和覆蓋氧化物材料層17-a的暴露表面的自組織膜19是由相同材料形成的，但是處于在金屬材料層17-b的側(cè)壁部分處被分開的狀態(tài)。而且，源電極17s和漏電極1 7d的上部由氧化物材料層17-a形成，因此源電極17s和漏電極17d的上表面處于被自組織膜19覆蓋的狀態(tài)。 關(guān)于這一點(diǎn)，如在第一實(shí)施例中描述的，自組織膜19是這樣形成的膜通過執(zhí)行表面處理，在特定材料的表面上通過自組織排列分子。具體地講，此處，通過該表面處理，在構(gòu)成源電極17s和漏電極17d的氧化物材料層17-a的暴露表面、以及由有機(jī)材料、氧化物材料或基于硅的材料形成的襯底ll'的暴露表面上形成同一自組織膜19。上述自組織膜19是由包含例如硅烷化合物的硅烷耦聯(lián)劑形成的。 與第一實(shí)施例的情況相同，硅烷耦聯(lián)劑的具體例子包括十八烷基三氯硅烷。除此以外，在分子的一端具有乙氧基(或甲氧基)團(tuán)的化合物可用作硅烷耦聯(lián)劑，其中，該化合物通過水解提供硅烷醇團(tuán)(Si-OH)。 此外，在從源電極17s到漏電極17d之上設(shè)置半導(dǎo)體薄膜21。該半導(dǎo)體薄膜21被設(shè)置為粘附在被相對設(shè)置的源電極17s和漏電極17d上，并且粘附在其間有自組織膜19的源電極17s和漏電極17d之間的襯底11'上。關(guān)于這一點(diǎn)，可在源電極17s和漏電極17d的金屬材料層17-b的暴露表面上直接形成半導(dǎo)體薄膜21。 上面描述的半導(dǎo)體薄膜21是由有機(jī)半導(dǎo)體材料形成的，所述有機(jī)半導(dǎo)體材料是，
例如，并五苯、萘并萘、并六苯、并七苯、芘、篇、茈、蔻、紅熒烯、聚噻吩、聚烯烴、聚對苯撐乙
烯、聚吡咯、嚇啉、碳納米管、富勒烯、金屬酞菁染料或其衍生物?？晒┨鎿Q地，對于半導(dǎo)體薄膜21，可使用氧化物半導(dǎo)體，例如InGaZn04或ZnO。 對于柵極絕緣膜15'，優(yōu)選的是，選擇和使用適合于柵極絕緣膜的材料。例如，使用聚對二甲苯。除了聚對二甲苯以外，對于上述柵極絕緣膜15'，還可使用聚酰亞胺、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇、聚乙烯苯酚、聚酯、聚乙烯、聚碳酸酯、聚酰胺、聚酰胺酰亞胺、聚醚酰 亞胺、聚硅氧烷、聚甲基丙烯酰胺(polymethacrylicamides)、聚氨基甲酸酯、聚丁二烯、聚 苯乙烯、聚氯乙烯、丁腈橡膠、丙烯酸(類)橡膠、丁基橡膠、環(huán)氧樹脂、酚樹脂、三聚氰胺甲 醛樹脂、脲醛樹脂、酚醛清漆樹脂、硅氮化物、硅氧化物、硅碳化物、鋁氧化物、鉭氧化物、鉿 氧化物、CYT0P(注冊商標(biāo))等。 設(shè)置在柵極絕緣膜15'上的柵電極13是由例如金(Au)形成的。此夕卜，除金(Au) 以外，柵電極13可通過對用濺射法、蒸發(fā)法或電鍍法由鎢(W)、鉭(Ta)、鉬(Mo)、鋁(Al)、鉻 (Cr)、鈦(Ti)、銅(Cu)、鎳(Ni)等形成的金屬材料膜圖案化而形成?？晒┨鎿Q地，可使用包 含金(Au)微粒、銀(Ag)微粒等的墨質(zhì)槳料通過基于印刷技術(shù)(例如，噴墨印刷、絲網(wǎng)印刷、 膠版印刷或凹版印刷)的圖案化來形成柵電極13。
用于制造第二實(shí)施例的薄膜晶體管的方法 圖4A至4E是示出用于制造具有上述配置的薄膜晶體管的過程的例子的截面步驟 圖。下面將參照這些截面步驟圖來描述制造第二實(shí)施例的薄膜晶體管lb的方法。
最初，如圖4A所示，在襯底ll'上形成具有金屬材料層17-b和氧化物材料層17-a 的疊層結(jié)構(gòu)的源電極17s和漏電極17d。此處，源電極17s和漏電極17d是通過應(yīng)用例如剝 離法而形成的。此時(shí)，在玻璃襯底ll'上形成抗蝕圖，依次在其上形成Au膜和鉬氧化物膜， 然后去除抗蝕圖。因此，抗蝕圖上的Au膜和鉬氧化物膜通過剝離而被去除，并且以留在襯 底11'上的由Au膜形成的金屬材料層17-b和由鉬氧化物膜形成的氧化物材料層17-a的 疊層部分形成源電極17s和漏電極17d。 然后，如圖4B所示，在襯底11'的暴露表面、以及源電極17s和漏電極17d的氧化 物材料層17-a的暴露表面上形成自組織膜19。此處，設(shè)置有源電極17s和漏電極17d的襯 底ll'通過被浸在例如用作硅烷耦聯(lián)劑的十八烷基三氯硅烷溶液中而進(jìn)行表面處理。以該 方式，在由含硅的玻璃材料形成的襯底11'的暴露表面、以及源電極17s和漏電極17d的氧 化物材料層17-a的暴露表面上形成由硅烷耦聯(lián)劑構(gòu)成的自組織膜19。
關(guān)于這一點(diǎn)，除了十八烷基三氯硅烷以外，對于表面處理，可使用在分子的一端具 有乙氧基(或甲氧基)團(tuán)的化合物(所謂的硅烷耦聯(lián)劑)以形成自組織膜19，其中該化合 物可通過水解提供硅烷醇團(tuán)(Si-0H)。 如圖4C所示，在從源電極17s到漏電極17d之上形成半導(dǎo)體薄膜21。此處，半導(dǎo) 體薄膜21是按照例如電阻加熱法，通過蒸發(fā)由并五苯形成的。關(guān)于這一點(diǎn)，對于用于形成 半導(dǎo)體薄膜21的方法，根據(jù)要使用的材料選擇適當(dāng)?shù)哪ば纬煞椒?，例如涂覆法或印刷法?
如圖4D所示，在半導(dǎo)體薄膜21上形成柵極絕緣膜15'。此處，例如，柵極絕緣膜 15'是通過CVD在半導(dǎo)體薄膜21上由聚對二甲苯形成的。 如圖4E所示，柵極絕緣膜13是通過圖案化在柵極絕緣膜15'上形成的。此處，例 如，在由聚對二甲苯形成的柵極絕緣膜15'上形成金(Au)膜。此后，在抗蝕圖被用作掩膜 的同時(shí)通過濕蝕刻對金(Au)膜進(jìn)行圖案化，從而通過圖案化由金(Au)形成柵電極13。
以該方式，獲得了頂柵極-底接觸型薄膜晶體管lb，該晶體管具有參照圖3描述的 配置。 在上述第二實(shí)施例中，包括由導(dǎo)電性氧化物材料形成的用作上層部分的氧化物材 料層17-a的源電極17s和漏電極17d被設(shè)置在由有機(jī)材料、氧化物材料或基于硅的材料形
10成的襯底ir上。因此，可在襯底ir的暴露表面、以及源電極17s和漏電極17d的上層部
分的上表面和暴露的側(cè)壁上設(shè)置同一自組織膜19。因此，可由同一自組織膜19均勻地改良設(shè)置在從源電極17s到漏電極17d之上的半導(dǎo)體薄膜21的基材，從而在其上形成的半導(dǎo)體薄膜21可具有良好的、均勻的膜質(zhì)量。 其結(jié)果是，關(guān)于包括半導(dǎo)體薄膜21的薄膜晶體管lb，可改善晶體管特性，例如，減小半導(dǎo)體薄膜21與源極17s和漏電極17d之間的接觸電阻。 此外，源電極17s和漏電極17d具有疊層結(jié)構(gòu)，在該疊層結(jié)構(gòu)中，金屬材料層17-b設(shè)置在上述氧化物材料層17-a之下。因此，充分地確保了導(dǎo)電性。關(guān)于這一點(diǎn)，在通過參照圖4B描述的表面處理形成自組織膜19的過程中，不能輕易地在金屬材料層17-b的暴露表面上形成自組織膜19。然而，可通過自組織膜19在與柵極絕緣膜15'相接觸的一側(cè)上生長具有良好質(zhì)量的半導(dǎo)體薄膜21，只要自組織膜19被設(shè)置在與柵極絕緣膜15'相對的位置處，并且在位于與柵極絕緣膜15'的界面部分處的半導(dǎo)體薄膜21具有良好的膜質(zhì)量的同時(shí)可進(jìn)行生長。
電子設(shè)備 圖5是示出包括有機(jī)電致發(fā)光元件EL的有源矩陣型顯示裝置的一個(gè)像素的截面圖，該有源矩陣型顯示裝置作為根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的電子設(shè)備的一個(gè)例子，并且，包括如圖1所示的第一實(shí)施例的具有底柵極_底接觸結(jié)構(gòu)的薄膜晶體管la。 圖5所示的顯示裝置5是設(shè)置有有機(jī)電致發(fā)光元件EL的顯示裝置，并且具有以下配置。 也就是說，薄膜晶體管la覆蓋有例如其間具有保護(hù)膜(但是圖中未示出)的層間絕緣膜51。優(yōu)選的是，該層間絕緣膜51被配置為用作平坦化膜。此外，到達(dá)薄膜晶體管la的漏電極17d的連接孔51a被設(shè)置在層間絕緣膜51中。 然后，層間絕緣膜51上的每個(gè)像素都設(shè)置有通過連接孔51a連接至薄膜晶體管la的有機(jī)電致發(fā)光元件EL。該有機(jī)電致發(fā)光元件EL與被設(shè)置在層間絕緣膜51上的絕緣圖案53通過元件隔離。 該有機(jī)電致發(fā)光元件EL包括設(shè)置在層間絕緣膜51上的像素電極55。該像素電極55根據(jù)像素被形成為導(dǎo)電性圖案，并且通過設(shè)置在層間絕緣膜51中的連接孔51a連接至薄膜晶體管la的漏電極17d的金屬材料層17-b。上述像素電極55被用作例如正電極，并且被配置為具有光反射特性。 此外，像素電極55的外周邊緣覆蓋有絕緣圖案53，以通過元件隔離有機(jī)電致發(fā)光元件EL。該絕緣圖案53設(shè)置有開口窗(openwindow)53a，以較寬地暴露像素電極55，并且該開口窗53a充當(dāng)有機(jī)電致發(fā)光元件EL的像素開口。上述絕緣圖案53是通過使用例如感光樹脂形成的，并且通過應(yīng)用平面印刷(lithogr即hy)法而被圖案化。
此外，有機(jī)層57被設(shè)置為同時(shí)覆蓋在上述絕緣圖案53處暴露的像素電極55。該有機(jī)層57具有至少包括有機(jī)發(fā)光層的疊層結(jié)構(gòu)，并且通過根據(jù)需要從正電極(此處為像素電極55)側(cè)依次疊層空穴注入層、空穴運(yùn)輸層、有機(jī)發(fā)光層、電子運(yùn)輸層、電子注入層等而形成。而且，例如，有機(jī)層57是基于從有機(jī)電致發(fā)光元件EL發(fā)射的光的波長通過圖案化而形成的，并且基于像素至少改變包含有機(jī)發(fā)光層的層的結(jié)構(gòu)。此外，可包括對于具有其各自的波長的像素共用的層。此外，在該有機(jī)電致發(fā)光元件EL被配置為具有精細(xì)共振器結(jié)構(gòu)的情況下，可根據(jù)從各個(gè)有機(jī)電致發(fā)光元件EL發(fā)射的光的波長來調(diào)整有機(jī)層57的膜厚度。
以覆蓋上述有機(jī)層57的方式設(shè)置共用電極59，同時(shí)將有機(jī)層57保持在像素電極 55和共用電極59之間。該共用電極59是位于取出從有機(jī)電致發(fā)光元件EL的有機(jī)發(fā)光層 發(fā)射的光h的一側(cè)的電極，并且是由具有光透射特性的材料形成的。此處，像素電極55用 作正電極。因此，關(guān)于共用電極59，至少與有機(jī)層57相接觸的一側(cè)是由充當(dāng)負(fù)電極的材料 形成的。此外，在該有機(jī)電致發(fā)光元件EL被配置為具有精細(xì)共振器結(jié)構(gòu)的情況下，共用電 極59被配置為具有半透射半反射特性。 其中有機(jī)層57被保持在上述像素電極55和共用電極59之間的每個(gè)像素部分用 作充當(dāng)有機(jī)電致發(fā)光元件EL的部分。 此處，盡管圖中未示出，但是顯示裝置5具有這樣的配置其中，設(shè)置有各個(gè)有機(jī) 電致發(fā)光元件EL的表面?zhèn)雀采w有由透光材料形成的密封樹脂，而且，在其間用上述的密封 樹脂與由透光材料形成的反襯底相結(jié)合。 此處，在顯示裝置5中，具有上述配置的薄膜晶體管la和與其相連接的有機(jī)電致 發(fā)光元件EL被布置在襯底11的表面?zhèn)壬系拿總€(gè)像素中，并且整個(gè)電路配置由例如圖6所 示的電路配置圖表示。 如圖6所示，顯示區(qū)域lla及其外周區(qū)域lib被設(shè)定在顯示裝置5的襯底11上。 顯示區(qū)域lla被配置為用作陣列部分，在該陣列部分中，水平和垂直地布置多條掃描線61 和多條信號線63，并且根據(jù)其各個(gè)相交點(diǎn)中的每一個(gè)設(shè)置一個(gè)像素a。此外，在外周區(qū)域 11b中，設(shè)置了用于驅(qū)動(dòng)掃描線61的掃描的掃描線驅(qū)動(dòng)電路65和用于根據(jù)亮度信息向信號 線63供應(yīng)圖像信號(也就是說，輸入信號)的信號線驅(qū)動(dòng)電路67。 設(shè)置在掃描線61和信號線63的每一個(gè)交點(diǎn)處的像素電路包括例如，用于切換的 薄膜晶體管Trl、用于驅(qū)動(dòng)的薄膜晶體管Tr2、保持電容Cs和有機(jī)電致發(fā)光元件EL。具有第 一實(shí)施例中解釋的配置的薄膜晶體管la被應(yīng)用到其中的薄膜晶體管Trl和Tr2之間。
然后，通過驅(qū)動(dòng)掃描線驅(qū)動(dòng)電路65，將通過用于切換的薄膜晶體管Trl從信號線 63寫入的圖像信號存儲(chǔ)在保持電容Cs中。與存儲(chǔ)信號的量相應(yīng)的電流從用于驅(qū)動(dòng)的薄膜 晶體管Tr2被供應(yīng)至有機(jī)電致發(fā)光元件EL，并且有機(jī)電致發(fā)光元件EL發(fā)射與電流值相應(yīng) 的亮度的光。在這一點(diǎn)上，用于驅(qū)動(dòng)的薄膜晶體管Tr2和保持電容Cs被連接至共用電源線 (Vcc)69。 圖5所示的上述截面圖表示其中薄膜晶體管Tr2和有機(jī)電致發(fā)光元件EL被層疊 在上述像素電路中的部分的截面。像素電路中示出的薄膜晶體管Trl是通過使用與薄膜晶 體管Tr2相同的層而形成的。此外，像素電路中示出的保持電容Cs是通過疊層由薄膜晶體 管Tr2的柵電極、柵極絕緣膜和漏電極構(gòu)成的層部分而形成的。此外，像素電路中示出的掃 描線61是通過延長柵電極13而形成的，而像素電路中示出的信號線63和電源線69通過 使用同一層而被形成為具有與截面圖中示出的源電極17s和漏電極17d相同的層結(jié)構(gòu)。
像素電路的上述配置只不過是例子。如果必要的話，可在像素電路中設(shè)置電容元 件，而且，可將像素電路配置為包括多個(gè)晶體管。此外，可根據(jù)像素電路的變化在外周區(qū)域 lib中添加必要的電路。 根據(jù)具有上述配置的顯示裝置5，如第一實(shí)施例中所解釋的，因?yàn)橄袼仉娐肥峭ㄟ^ 使用具有良好的晶體管特性的薄膜晶體管la而形成的，所以可改善顯示特性。此外，通過使用同一層，將信號線63和電源線69形成為具有與源電極17s和漏電極17d相同的層結(jié) 構(gòu)，該源電極17s和漏電極17d是通過使用金屬材料層17-b而形成的。因此，導(dǎo)電性也是 好的。 順便提及，在上述實(shí)施例中，解釋了包括參照圖1描述的第一實(shí)施例中的具有底 柵極-底接觸結(jié)構(gòu)的薄膜晶體管la的顯示裝置。然而，可將參照圖3描述的第二實(shí)施例中 的具有頂柵極_底接觸結(jié)構(gòu)的薄膜晶體管lb應(yīng)用于上述顯示裝置，并且，基本上可以獲得 相同的效果。此外，在上述實(shí)施例中，示出包括有機(jī)電致發(fā)光元件EL的有源矩陣型顯示裝 置作為包括薄膜晶體管的電子設(shè)備的例子。然而，可將根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的電子設(shè)備廣 泛地應(yīng)用于并入有薄膜晶體管的電子設(shè)備。例如，關(guān)于顯示裝置，可以將其應(yīng)用于柔性顯示 器(flexible display)，例如，液晶顯示器。除了顯示裝置以外，還可以應(yīng)用于電子設(shè)備，例 如，ID標(biāo)簽和傳感器，并且，基本上可以獲得相同的效果。 本申請包含與于2008年10月3日提交到日本專利局的日本在先專利申請JP 2008-258044中公開的主題相關(guān)的主題，該日本專利申請的全部內(nèi)容以引用的方式并入本 文中。 本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，可以根據(jù)設(shè)計(jì)要求和其它因素想到各種變型、組合、子 組合和替換，只要它們在本發(fā)明的范圍內(nèi)即可。
1權(quán)利要求
一種薄膜晶體管，包括由有機(jī)材料、氧化物材料或基于硅的材料形成的絕緣層；通過使用導(dǎo)電性氧化物材料而設(shè)置在絕緣層上的源電極和漏電極；覆蓋絕緣層、源電極和漏電極的暴露表面的自組織膜；以及設(shè)置在從源電極到漏電極之上且在設(shè)置有自組織膜的絕緣層上的半導(dǎo)體薄膜。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜晶體管，其中，源電極和漏電極是通過在由導(dǎo)電性氧化物材料形成的氧化物材料層上疊層金屬 材料層而形成的，絕緣層構(gòu)成柵極絕緣膜，自組織膜被設(shè)置為無縫地覆蓋柵極絕緣膜的暴露表面、以及構(gòu)成源電極和漏電極的氧 化物材料層的暴露表面，并且在柵極絕緣膜之下設(shè)置柵電極。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜晶體管，其中，源電極和漏電極是通過在金屬材料層上疊層由導(dǎo)電性氧化物材料形成的氧化物 材料層而形成的，自組織膜被設(shè)置為無縫地覆蓋絕緣層的暴露表面、以及構(gòu)成源電極和漏電極的氧化物 材料層的暴露表面，并且以其間具有柵極絕緣膜的方式在半導(dǎo)體薄膜上設(shè)置柵電極。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜晶體管， 其中，自組織膜是由硅烷耦聯(lián)劑形成的。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜晶體管， 其中，半導(dǎo)體薄膜是有機(jī)半導(dǎo)體薄膜。
6. —種制造薄膜晶體管的方法，該方法包括下述步驟在由有機(jī)材料、氧化物材料或基于硅的材料形成的絕緣層上，通過使用導(dǎo)電性氧化物 材料而形成源電極和漏電極；通過表面處理在絕緣層、源電極和漏電極的暴露表面上形成自組織膜；以及 在從源電極到漏電極之上，在設(shè)置有自組織膜的絕緣層上形成半導(dǎo)體薄膜。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的制造薄膜晶體管的方法，該方法還包括下述步驟 在形成源電極和漏電極之前，形成絕緣層作為覆蓋柵電極的柵極絕緣膜，其中，在形成源電極和漏電極的過程中，源電極和漏電極是通過在由導(dǎo)電性氧化物材 料形成的氧化物材料層上疊層金屬材料層而形成的，并且在形成自組織膜的過程中，將自組織膜設(shè)置為無縫地覆蓋柵極絕緣膜的暴露表面、以 及構(gòu)成源電極和漏電極的氧化物材料層的暴露表面。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的制造薄膜晶體管的方法，其中，在形成源電極和漏電極的過程中，源電極和漏電極是通過在金屬材料層上疊層 由導(dǎo)電性氧化物材料形成的氧化物材料層而形成的，在形成自組織膜的過程中，在絕緣層的暴露表面、以及構(gòu)成源電極和漏電極的氧化物 材料層的暴露表面上形成自組織膜，以及在形成半導(dǎo)體薄膜之后，以其間具有柵極絕緣膜的方式在半導(dǎo)體薄膜上形成柵電極。
9. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的制造薄膜晶體管的方法，其中，在形成自組織膜的過程中，使用硅烷耦聯(lián)劑進(jìn)行表面處理。
10. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的制造薄膜晶體管的方法，其中，在形成半導(dǎo)體薄膜的過程中，將有機(jī)半導(dǎo)體薄膜形成為半導(dǎo)體薄膜。
11. 一種具有薄膜晶體管的電子設(shè)備，包括 由有機(jī)材料、氧化物材料或基于硅的材料形成的絕緣層； 通過使用導(dǎo)電性氧化物材料而設(shè)置在絕緣層上的源電極和漏電極； 覆蓋絕緣層、源電極和漏電極的暴露表面的自組織膜；以及 設(shè)置在從源電極到漏電極之上且在設(shè)置有自組織膜的絕緣層上的半導(dǎo)體薄膜。
全文摘要
本發(fā)明提供一種薄膜晶體管及其制造方法、和電子設(shè)備。該薄膜晶體管包括由有機(jī)材料、氧化物材料或基于硅的材料形成的絕緣層；通過使用導(dǎo)電性氧化物材料而設(shè)置在絕緣層上的源電極和漏電極；覆蓋絕緣層、源電極和漏電極的暴露表面的自組織膜；和設(shè)置在從源電極到漏電極之上且在設(shè)置有自組織膜的絕緣層上的半導(dǎo)體薄膜。
文檔編號H01L51/05GK101714611SQ200910204448
公開日2010年5月26日 申請日期2009年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月3日
發(fā)明者平井暢一 申請人:索尼株式會(huì)社