專利名稱：有機(jī)電子器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體涉及有機(jī)電子器件及其制造方法。更具體地說，我們
將描述有機(jī)薄膜晶體管(TFT)結(jié)構(gòu)及其制造。
背景技術(shù)：
存在對于改進(jìn)的有機(jī)電子器件，尤其是薄膜晶體管器件的普遍需 要。 在 "Self-aligned vertical-channel, polymer field-effect transistors" by N.Stutzmann， R.H.Friend, and H.Sirringhaus， Science, VoI.299， 21 March 2003， pages 1881-1884 ("自對準(zhǔn)垂直溝道，聚合 場效應(yīng)晶體管"，N.Stutzmann、 R.H.Friend和H.Sirringhaus,科 學(xué)，第299巻，2003年3月21日，第1881 - 1884頁)中描述一種 用于制造垂直溝道聚合物場效應(yīng)晶體管的技術(shù)。 一般地說，其描述了 這樣一種技術(shù)其中，器件的各層被一個(gè)銳楔微切割，從而提供從側(cè) 面到導(dǎo)電層的入口。該技術(shù)對于提供短的柵極長度是有用的，但是， 適合更容易地制造的器件結(jié)構(gòu)和制造方法將是有益的。
Parashkov et al, Appl. Phys. Lett. 82(25)， 4759-4580， 2003 (Parashkov等人，應(yīng)用物理快報(bào)，82(25), 4759-4580, 2003 )公開了 一種垂直溝道薄膜晶體管，其中，在襯底上設(shè)置漏電極；在漏電極之 上沉積光致抗蝕劑；在光致抗蝕劑之上沉積有^^導(dǎo)電材料PEDOT: PSS層；使PEDOT: PSS層圖案化以便形成源電極；使光致抗蝕劑 層圖案化，從而暴露漏電極；然后在源電極和漏電極之上沉積有機(jī)半 導(dǎo)體材料、柵極電介質(zhì)和柵電極，從而完成了該器件。此外，適合更 容易地制造垂直溝道器件的器件結(jié)構(gòu)和制造方法將是有益的
發(fā)明內(nèi)容
因此，根據(jù)本發(fā)明，提供有一種在襯底上制造有機(jī)薄膜晶體管的
方法，所述方法包括
在所述襯底上沉積隔離體層； 使所述隔離體層圖案化，以限定源極-漏極隔離體； 在承載所述源極-漏極隔離體的所述襯底上沉積導(dǎo)電材料，以限
定所述晶體管的源電極和漏電極；
在所述源電極和漏電極之上沉積有機(jī)半導(dǎo)體材料； 在所述有機(jī)半導(dǎo)體材料之上沉積電介質(zhì)材料；以及 在所述電介質(zhì)材料之上沉積導(dǎo)電材料，以提供所述晶體管的柵電極。
優(yōu)選地，在隔離體結(jié)構(gòu)以上的第一高度處形成源電極和漏電極中 的一個(gè)，并且在襯底以上的第二較低高度處形成源電極和漏電極中的 另一個(gè)。
優(yōu)選地，源電極和漏電極相隔小于10|um的距離。
優(yōu)選地，由光致抗蝕劑材料形成隔離體層，并且，通過光致圖案
化技術(shù)(photopatterning )使隔離體層圖案化，以形成源極-漏極隔離體。
在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，源極-漏極隔離體具有底切邊緣 (undercut edge )。
優(yōu)選地，通過蒸發(fā)或'減射來沉積形成源電極和漏電極的導(dǎo)電材料。
優(yōu)選地，所述形成所述源電極和漏電極的步驟包括以一定角度方 向性地沉積電極材料，使得所述隔離體結(jié)構(gòu)的邊緣的陰影 (shadow)限定電極邊緣。
優(yōu)選地，形成源電極和漏電極的導(dǎo)電材料包含金屬元素。 優(yōu)選地，形成源電極和漏電極的導(dǎo)電材料主要由元素金屬或其合 金構(gòu)成。
優(yōu)選地，有機(jī)半導(dǎo)體材料、電介質(zhì)材料和柵電極中的至少一個(gè)是 由溶劑中的溶液沉積的。在另一方面中，本發(fā)明提供一種有機(jī)電子器件，該器件包括支 持第一電極的襯底；在所述襯底之上的間隔體結(jié)構(gòu)；在所述間隔體結(jié) 構(gòu)之上且在所述第一電極以上的一定高度處的第二電極；以及在所述 第一電極和所述第二電極之上的有機(jī)半導(dǎo)體材料層，以在所述第一電 極和所述第二電極之間提供導(dǎo)電溝道；并且，其中，基本上所有的第 一電極都橫向地位于溝道的一側(cè)，以及，基本上所有的第二電極都橫 向地位于溝道的另一側(cè)。
因此，第一電極和第二電極基本上橫向不重疊。
優(yōu)選地，所述高度由所述間隔體層的厚度來限定；優(yōu)選地，所述 高度小于10nm、 5 1^m、 2 1im或lnm。隔離體層可以包括電絕緣材 料層(在該說明書中，術(shù)語"絕緣"和"電介質(zhì)"被同義地使用)， 但如同將從描述的實(shí)施例中所理解的那樣，這不是必要的。
絕緣材料層優(yōu)選地在溝道處具有基本上垂直的邊緣，或更優(yōu)選地 具有底切邊緣。絕緣材料層可以包括抗蝕劑材料層，該抗蝕劑材料層 可以被蝕刻，例如以便各向異性地產(chǎn)生這樣的底切邊緣。
有機(jī)電子器件可以包括多種器件之一，所述多種器件包括但不限 于二極管器件、閘流管器件等。然而，在一些特別優(yōu)選的實(shí)施例 中，所述器件包括晶體管，更具體地講，諸如聚合物場效應(yīng)晶體管的 場效應(yīng)晶體管。在這種情況下，第一電極和第二電極提供晶體管的源 電極和漏電極，并且所述器件還包括在有機(jī)半導(dǎo)體材料之上的柵極 電介質(zhì)層，更具體地講，在晶體管的溝道之上的柵極電介質(zhì)層；以及 在柵極電介質(zhì)之上的柵電極。在實(shí)施例中，柵電極位于源電極和漏電 極的上面而沒有中間導(dǎo)電層，也就是說，至少在溝道的附近、在柵電 極和漏電極之間、以及在柵電極和源電極之間不存在導(dǎo)電層。
(技術(shù)人員應(yīng)理解，對導(dǎo)電溝道的提及不限于對場效應(yīng)器件中的 溝道的提及，而且包括，例如二極管的單向?qū)щ姕系?。技術(shù)人員應(yīng) 理解，這樣的場效應(yīng)晶體管可以按照增強(qiáng)或耗盡的模式操作。
在本發(fā)明的實(shí)施例中，提供一種雙晶體管結(jié)構(gòu)，該雙晶體管結(jié)構(gòu) 包括兩個(gè)晶體管，每一個(gè)晶體管都如上所述。在這樣的布置中，源電極/漏電極中的一個(gè)可以是這兩個(gè)晶體管共用的；具體地講，也就是 在間隔體結(jié)構(gòu)之上的電極。這種雙晶體管結(jié)構(gòu)可能缺少到該共用或共 享的電極的外部連接。這種雙晶體管結(jié)構(gòu)可以提供改進(jìn)的功能，諸如 更好的切換隔離(switching isolation )。
上述結(jié)構(gòu)的有機(jī)薄膜晶體管實(shí)施例提供了很多優(yōu)點(diǎn)。 一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是 極短的柵極長度，與橫向器件相比，在這樣的垂直器件中可實(shí)現(xiàn)該柵 極長度。在典型的橫向器件中，柵極長度(源電極與漏電極之間的距 離)可以在10 |um的數(shù)量級上，而在根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的結(jié)構(gòu) 中，1 ^rn、 0.5 jLim、 0.2 pm、 O.ljLim或更短的柵極長度都是可以容易 地實(shí)現(xiàn)的。短?hào)艠O長度提供了諸如增大了的源極-漏極電流的優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明還提供一種有機(jī)電子器件，所述器件包括村底；在所述 襯底之上的第一電極，位于所述襯底以上的第一高度處；在所述襯底 之上的間隔體結(jié)構(gòu)；在所述間隔體結(jié)構(gòu)之上的第二電極，位于在所述 襯底以上的高于所述第一高度的第二高度處；以及在所述第一電極和 所述第二電極之上的有機(jī)導(dǎo)電材料層，用于在所述第一電極和所述第 二電極之間設(shè)置導(dǎo)電溝道；并且，其中在所述第一電極和所述第二電 極之間基本上沒有橫向重疊。
上述增大了的源極-漏極電流對于有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)顯 示器特別有用，尤其對于有源矩陣OLED顯示器的驅(qū)動(dòng)器晶體管特 別有用。
因此，在另一個(gè)方面中，本發(fā)明提供一種有源矩陣OLED顯示 器，所述顯示器具有多個(gè)像素，每一個(gè)所述像素都具有相關(guān)聯(lián)的像素 驅(qū)動(dòng)器電路，并且其中所述像素驅(qū)動(dòng)器電路包括至少一個(gè)有機(jī)薄膜晶 體管(TFT)，其中所述有機(jī)TFT的漏電極和源電極中的一個(gè)垂直 地設(shè)置在所述顯示器的^"底之上，并且與所述有機(jī)TFT的所述漏電 極和源電極中的另一個(gè)位于不同的高度處。
我們描述的有機(jī)TFT結(jié)構(gòu)的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是可實(shí)現(xiàn)非常高的柵極 長度均勻度。例如，在尺寸大于例如5cm或10cm的整個(gè)襯底上，柵 極長度均勻度可以好于10% 、 5%、 2%或1%。換句話說，可以在例如多于1000000或多于10000000個(gè)的有機(jī)薄膜晶體管上實(shí)現(xiàn)上述均
勻度。例如，考慮這樣一個(gè)顯示器，該顯示器在每一個(gè)軸(行和列)
上具有約500個(gè)像素的分辨率。如果該顯示器是每一個(gè)軸上有1500 個(gè)像素的彩色顯示器，則對于典型的有源矩陣驅(qū)動(dòng)器來說，每像素4 個(gè)晶體管，每軸6000個(gè)晶體管，從而在該顯示器的區(qū)域上有約 36000000個(gè)晶體管。
因此，上述有源矩陣OLED顯示器可以包括大于1000000個(gè)或 大于10000000個(gè)晶體管，其中柵極長度均勻度好于10%、 5%、 2% 或1 % 。
在補(bǔ)充的方面中，本發(fā)明提供一種在襯底上制造有機(jī)電子器件的 方法，所述方法包括提供具有所述有機(jī)電子器件的第一電極的所述 襯底；在所述村底上形成隔離體結(jié)構(gòu)；在所述隔離體結(jié)構(gòu)之上形成所 述有機(jī)電子器件的第二電極；以及在所述第一電極和所述第二電極之 上沉積有機(jī)半導(dǎo)體材料層；并且，其中所述隔離體結(jié)構(gòu)包括絕緣材料 層，以及其中所述形成所述隔離體結(jié)構(gòu)的步驟包括在所述絕緣材料層 之上形成所述第二電極，然后使用所述第二電極作為蝕刻掩模和/或 光掩模來使所述絕緣材料層圖案化。
如稍后將描述的，根據(jù)所應(yīng)用的方法的實(shí)施例，可以按照多個(gè)不 同的順序來執(zhí)行該方法的不同階段。
在實(shí)施例中，絕緣材料層可以有意地蝕刻不足(under-etch)， 從而使隔離體結(jié)構(gòu)的邊緣向下傾斜至襯底，更具體地講，向下傾斜至 第一電極，而不是具有垂直的邊緣。在實(shí)施例中，隔離體結(jié)構(gòu)被形成 為使其與第一電極的邊緣部分地重疊，所述第一電極與器件的溝道相鄰。
在本方法的另外的實(shí)施例中，可以制造雙TFT結(jié)構(gòu)，其中，隔 離體結(jié)構(gòu)上的電極充當(dāng)該對晶體管的共用的源電極或漏電極。
在本發(fā)明的另外的相關(guān)方面中，提供有一種在襯底上制造有機(jī)薄 膜晶體管的方法，所述方法包括在所述襯底上沉積第一導(dǎo)電材料 層，并且使所述第一導(dǎo)電材料層圖案化，以限定所述晶體管的第一源電極或漏電極；在所述第一電極之上的所述襯底上沉積絕緣材料層； 在所述絕緣材料層之上沉積第二導(dǎo)電材料層，并且使所述第二導(dǎo)電材 料層圖案化，以限定所述晶體管的第二源電極或漏電極；使用所述第 二電極作為蝕刻掩模和/或光掩模，使所述絕緣材料層圖案化，以暴 露所述第一電極的至少部分；在所述第一電極和所述第二電極之上沉 積有機(jī)半導(dǎo)體材料；在所述有機(jī)半導(dǎo)體材料之上沉積柵極電介質(zhì)材 料；以及在所述電介質(zhì)材料之上沉積導(dǎo)電材料，以提供所述晶體管的 柵電極。
在這些方法的實(shí)施例中，應(yīng)該理解，在第一電極和第二電極之上 沉積有機(jī)半導(dǎo)體材料，形成了晶體管的溝道，然后在該溝道之上沉積 柵極電介質(zhì)，接著，沉積柵電極。 一般來說，也可以形成到其它器件 等的通孔和連接。
本發(fā)明的另外方面提供一種器件、晶體管和顯示器，具體地講， 寸吏用上述方法制造的OLED顯示器。
技術(shù)人員應(yīng)理解，上述結(jié)構(gòu)和方法的特征和方面可以按照任何排 列來組合。


現(xiàn)在將參考附圖，僅通過實(shí)例進(jìn)一步描述本發(fā)明的這些和其它方 面，在附圖中
圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的薄膜晶體管的第一實(shí)例；
圖2示意性地示出了圖1所示的隔離體結(jié)構(gòu)的邊緣的一些示例性
可供替換的配置；
圖3a到3d示意性地分別示出了圖l和圖4的晶體管的源電極和
漏電極的示例性可供替換的配置的俯視圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的薄膜晶體管的第二實(shí)例；
圖5a到5c分別示出了基于圖l和圖4的雙晶體管結(jié)構(gòu)的第一和
第二實(shí)例；以及圖5a/b的雙晶體管結(jié)構(gòu)的電路；
圖6a到6c分別示出了底部發(fā)光OLED顯示器的示意圖、通過圖6a的顯示器的發(fā)光像素的一部分的垂直截面圖，以及用于有源矩 陣OLED顯示器的示例性驅(qū)動(dòng)器電路；以及
圖7示出了在完整的有源矩陣OLED顯示器的一部分的俯視 圖，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的晶體管可以合并在該有源矩陣OLED顯 示器內(nèi)。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在參考圖1，該圖示出了根據(jù)本發(fā)明的薄膜晶體管器件結(jié)構(gòu) 100的優(yōu)選實(shí)施例的實(shí)例。TFT結(jié)構(gòu)包括襯底102，在該襯底102上 制造隔離體結(jié)構(gòu)104，然后制造源電極106和漏電極108。接著在源 極和漏極之上沉積有機(jī)薄膜晶體管材料層110,然后沉積柵極電介質(zhì) 材料層112，接下來沉積柵電極114,所述有機(jī)薄膜晶體管材料通常 是諸如聚噻吩衍生物的有機(jī)半導(dǎo)體。在操作中，在源電極和漏電極的 邊緣106a和108a之間形成溝道，所述溝道還在邊緣106a附近的源 電極的頂表面的一部分之上延伸，并且還通常在邊緣108a附近的漏 電極的頂表面的一部分之上延伸。盡管圖1中未示出，但是實(shí)際器件 還可以在隔離體結(jié)構(gòu)104內(nèi)具有一個(gè)或更多通孔。
圖1的TFT的示例性材料如下
襯底玻璃或塑料；諸如聚碳酸酯或聚對苯二甲酸乙二醇酯 (PET)的柔性塑料。
隔離體結(jié)構(gòu)正性或負(fù)性的光致抗蝕劑。
源極/漏極鋁；鋁層和鉻層的組合，例如鋁夾在鉻層中間。更 通常地，提供到有機(jī)半導(dǎo)體的合適的歐姆連接的任何金屬。其它實(shí)例 包括用于P溝道器件的金或鈀；用于n溝道器件的鈣或鋇。
有機(jī)半導(dǎo)體聚噻吩或其衍生物；聚苯胺及其衍生物；并五苯或 其衍生物。
柵極電介質(zhì)BCB (苯并環(huán)丁烯)；柵極電介質(zhì)也可以是無機(jī) 的，例如SiOx或SiNx。
柵極和源極/漏極一樣；并且，柵極材料可以是聚合物，例如聚(3，舡乙撐二氧噻吩)(PEDOT)，或者更具體地包括聚(苯乙烯磺酸) - (PEDOT: PSS)。 示例層厚度如下
源極/漏極5nm-500 nm，優(yōu)選地為10 nm - 150 nm，例3口約 為50 nm (通常需要5 nm的最小厚度來實(shí)現(xiàn)電連續(xù)性)。
有機(jī)半導(dǎo)體50nm- 500腿，例如100證。
才冊極電介質(zhì)50nm- 500 nm，例如100 nm。
柵極5nm-500 nm，優(yōu)選地為10 nm - 150 nm,例如約為50 nm (通常需要5mn的最小厚度來實(shí)現(xiàn)電連續(xù)性)。
隔離體結(jié)構(gòu)優(yōu)選地，隔離體具有50 nm的最小厚度，更優(yōu)選 地，100nm的最小厚度。
可以根據(jù)晶體管的所需柵極長度來選擇隔離體結(jié)構(gòu)的高度。例 如，高度(柵才及長度)可以小于IO jim、 5 fxm、 2 ^un、 1 |am或500 nm。在一些優(yōu)選的實(shí)施例中，隔離體結(jié)構(gòu)小于l pm，因此柵極長度 小于llLun; —般來說，較低的階梯高度(step height)有助于被上面 的層很好地階梯覆蓋(step coverage)。應(yīng)理解，柵極長度(源極-漏極間隙)基本上等于隔離體結(jié)構(gòu)的高度(忽略溝道的"末端效應(yīng) (end effect)，，)。
可以通過多種技術(shù)來沉積源電極、漏電極和柵電極，所述多種技 術(shù)包括例如物理氣相沉積?？梢酝ㄟ^傳統(tǒng)的光刻技術(shù)來使柵極金屬 (以及在稍后描述的實(shí)施例中的源極和漏極金屬)圖案化。可供替換 地(或較不優(yōu)選的是)，可以應(yīng)用陰影掩模。
可以通過多種技術(shù)來沉積有機(jī)半導(dǎo)體和柵極電介質(zhì)材料，所述技 術(shù)包括溶液處理技術(shù)，該溶液處理技術(shù)包括但不限于噴墨印刷、旋 涂(之后通過等離子蝕刻或激光燒蝕從不想要的區(qū)域除去材料)、沖 壓接觸(stamp contact)、膠版印刷、絲網(wǎng)印刷和輥壓印刷(roll-printing) (用于有機(jī)材料的沉積的后者的合適的印刷機(jī)可從日本東 京的凸版印刷有P艮公司(Toppan Printing Co. Ltd )獲得)。
在一個(gè)優(yōu)選的制造方法中，制造步驟如下1. 沉積和圖案化隔離體結(jié)構(gòu)。
2. 蒸發(fā)源極/漏極金屬，并使其圖案化，從而限定源電極/漏電 極。
3. 在源電極和漏電極之上沉積有機(jī)半導(dǎo)體(OTFT材料)， 并圖案化，如果/按照需要。
4. 沉積柵極電介質(zhì)，并使其圖案化，如果/按照需要。
5. 沉積并圖案化柵極金屬。
再次參照圖1，可見隔離體結(jié)構(gòu)104 ^皮底切。這樣允許在一個(gè) (自對準(zhǔn)/自陰影掩模)步驟中沉積源極和漏極金屬，其中隔離體結(jié) 構(gòu)防止源電極和漏電極在器件的溝道處直接接觸。
為了制造底切的隔離體，可以應(yīng)用各種技術(shù)。優(yōu)選地，使用掩模 或標(biāo)線來對光可限定的聚合物(photodefinable polymer)或光致抗 蝕劑例如聚酰亞胺或丙烯酸光致抗蝕劑光刻地圖案化，然后對其進(jìn)行 顯影，以便產(chǎn)生期望的溝道-邊緣面角度(channel-edge face angle)?？梢?吏用正性或負(fù)性的光致抗蝕劑(例如，存在可以用來 對正性抗蝕劑中的圖像反轉(zhuǎn)的圖像反轉(zhuǎn)方法)。為了獲得底切的光致 抗蝕劑，光致抗蝕劑可以被膝光不足(或過度)，并且對其進(jìn)行過度 顯影；可任選地，可以通過在顯影之前浸入溶劑來對底切的輪廓進(jìn)行 輔助。除了具有均勻斜率的邊緣面以外，隔離體結(jié)構(gòu)也可以被蝕刻為 限定底切的陸架(shelf),例如，通過使用濕式或干式等向性蝕刻處 理。技術(shù)人員應(yīng)意識(shí)到，對于光刻中使用的基本旋轉(zhuǎn)、曝光、烘烤、 顯影和沖洗過程，存在許多變化(例如參見A.Reiser， Photoreactive Polymers, Wiley, New York, 1089， page 39 ( A.Reiser,光致反應(yīng)聚合 物，Wiley,紐約，1089，第39頁)，該文獻(xiàn)在此通過引用而被并 入)。 一些特別合適的抗蝕劑材料可從日本的棣南股份有限公司 (Zeon Corporation)獲得，該/>司供應(yīng)適用于制造有機(jī)電致發(fā)光顯 示器的材料(ELX系列中的負(fù)性抗蝕劑材料和WIX系列中的正性抗 蝕劑材料)。
現(xiàn)在參照圖2，該圖示出了與器件的溝道相鄰的隔離體結(jié)構(gòu)的面的邊緣的一些可供替換的配置。由此可見，在實(shí)施例中，底切不是必 要的。在該情況下，可以通過以超過隔離體結(jié)構(gòu)的上升斜率的角度 (或多個(gè)角度的范圍)沉積源極-漏極金屬來形成小的源極-漏極間 隙。這樣的優(yōu)點(diǎn)是涂敷以及在相對的斜率上提供(電)連續(xù)性，其在 一些結(jié)構(gòu)中是有幫助的。當(dāng)不使用傳統(tǒng)光刻形成隔離體時(shí)，例如在通 過沖壓形成結(jié)構(gòu)并且難以達(dá)到底切的輪廓的情況下，使用沒有底切的 隔離體結(jié)構(gòu)尤其方便。
現(xiàn)在參考圖3a和3c，這些圖示出了根據(jù)圖1的方法構(gòu)建的晶體 管的源電極和漏電極的俯視圖，示出了柵極寬度(W)和柵極長度 (L)。如圖所示，可以使柵極長度非常小，而可以使柵極寬度大， 尤其是對于圖3c的蜿蜒型結(jié)構(gòu)。這是有益的，因?yàn)楸∧ぞw管中的 源極漏極電流與比率W/L成比例，并且通過使W大L小，在給定 電壓下，源極漏極電流可以增加，或相似地可以應(yīng)用減小的柵極電 壓。圖1的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了更重要的優(yōu)點(diǎn)，即可達(dá)到非常高的柵極長度均 勻度，這是因?yàn)闁艠O長度的均勻度是由層厚度的均勻度確定的，而不 是由橫向的圖案化(其通常是較低的分辨率)確定的。
參照圖4,該圖示出了根據(jù)本發(fā)明的薄膜晶體管的實(shí)施例的第二 實(shí)例，其中，與圖1中的元件相同的元件由相同的附圖標(biāo)記表示。圖
4中的晶體管與上述晶體管具有相似的優(yōu)點(diǎn)，但結(jié)構(gòu)的制造技術(shù)和一 些元件不同。具體地講，源電極和漏電極在分離的步驟中形成，在沉 積漏電極之前，在襯底之上且部分地在與溝道相鄰的源極的邊緣之上 沉積絕緣材料層。由于使用了分離的金屬層，源極和漏極可能稍微重 疊，例如，以小于15jim、 10 |Lim、 5lam或2^im重疊，盡管優(yōu)選地 不存在重疊。雖然如此，技術(shù)人員應(yīng)認(rèn)識(shí)到與導(dǎo)言中提到的科學(xué) (Science)論文中描述的垂直器件相比，源電極和漏電極基本上不 重疊。圖4的結(jié)構(gòu)的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是，在操作中，其行為與傳統(tǒng)的橫向的 薄膜場效應(yīng)晶體管更貼近。 一個(gè)潛在的缺點(diǎn)是該結(jié)構(gòu)的制造比圖l的 結(jié)構(gòu)的制造使用更多的步驟，盡管實(shí)際上這可能不是一個(gè)缺點(diǎn)，因?yàn)?附加的步驟可以在任何情況下用于襯底上其它結(jié)構(gòu)的制造，例如，根據(jù)對于并入了晶體管的OLED顯示面板的設(shè)計(jì)的軌跡要求(track requirements )。
與圖l相關(guān)的上述材料和層厚度的實(shí)例也應(yīng)用于圖4實(shí)施例。然 而，由于(如下進(jìn)一步所述)在沉積漏極之前使源電極圖案化，所以 對于購買其上已經(jīng)沉積了準(zhǔn)備用于圖案化的諸如ITO (錮錫氧化 物)的電極層以限定源電極和其它連接的襯底來說可能是方便的。
如圖4所示，絕緣材料層104的溝道邊緣面與下面的襯底形成了 正角度(與圖1所示的底切的負(fù)角度相對)，也就是說，其朝襯底的 方向變細(xì)，并且，這樣具有幫助階梯覆蓋的優(yōu)點(diǎn)。
在制造圖4的結(jié)構(gòu)的示例性方法中，制造步驟如下
1. 沉積并圖案化第一電極(源極或漏極)。
2. 在襯底上涂敷絕緣材料104。
3. 沉積并圖案化第二電極(源極或漏極)。
4. 將不被第二電極金屬保護(hù)的絕緣材料104蝕刻掉，有意地 蝕刻不足以l更留下正斜率。
5. 沉積半導(dǎo)體(有機(jī)TFT)材料(例如，通過上述任何方 法)，并且按照/如果需要圖案化。
6. 沉積電介質(zhì)材料，并且按照/如果需要圖案化。
7. 沉積并圖案化柵電極金屬。
根據(jù)其中并入了 TFT的結(jié)構(gòu)器件，可以在步驟3和4之間包括 添加一個(gè)或多個(gè)通孔的步驟。
參照圖3b和3d,其與圖1的圖3a和3c是類似的形式，示出了 圖4的TFT結(jié)構(gòu)的源電極和漏電極的俯視圖。由此可知，在該實(shí)例 中，在源電極和漏電極之間存在微小的重疊。
接下來參照圖5a和圖5b，其示出了分別基于圖l和4的結(jié)構(gòu)的 雙晶體管結(jié)構(gòu)的第一和第二實(shí)例(相同的元件由相同的附圖標(biāo)記表 示)。廣泛地講，隔離體結(jié)構(gòu)或絕緣層104設(shè)置有兩個(gè)溝道限定的 面，例如彼此相對。在該雙結(jié)構(gòu)的實(shí)施例中，漏電極(或源電極) 108，也就是在隔離體結(jié)構(gòu)/絕緣體104上沉積的電極，不具有外部連接，但包括兩個(gè)晶體管的共用漏極(或源極)連接。盡管如圖5a和 5b所示，兩個(gè)晶體管的柵極連接可以是分離的，在其它優(yōu)選實(shí)施例 中，柵極金屬延伸，以便提供兩個(gè)器件的單一的共用的柵極連接。以 該方式，結(jié)構(gòu)可以具有如圖5c所示的電路，該電路包括具有共用柵 極(控制)連接的一對串聯(lián)場效應(yīng)晶體管。當(dāng)器件被切斷(或不被選 擇)時(shí)，這樣具有增強(qiáng)的隔離性的優(yōu)點(diǎn)。
上述類型的晶體管可以被并入到有源矩陣電致發(fā)光顯示器尤其 OLED (有機(jī)發(fā)光二極管)顯示器，可以使用晶體管有助于較大的驅(qū) 動(dòng)電流或較低的控制電壓和/或?qū)τ陔p結(jié)構(gòu)的更好的隔離。然而，重 要的是，上述器件使得能夠在顯示器的區(qū)域上制造具有非常均勻的柵 極長度的晶體管。器件均勻度在顯示器的情況下呈現(xiàn)了一個(gè)具體的問 題，因?yàn)榕c其中IC的總體區(qū)域隨器件大小的縮小而縮小的集成電路 不同，在顯示器中，趨勢是總體區(qū)域保持相同的大小或增加，而需要 減小驅(qū)動(dòng)電路的大小，以便例如增加孔徑比。
使用OLED制造的顯示器提供了優(yōu)于LCD和其它平板技術(shù)的多 個(gè)優(yōu)點(diǎn)。它們很亮、顏色鮮艷、切換快速(與LCD相比)，提供了 寬的觀察角，并且可容易地、便宜地在多種襯底上制造?？梢允褂冒?括聚合物、小分子和樹枝狀聚合物的材料來制造基于所應(yīng)用的材料的 多種顏色的有機(jī)(此處包括有機(jī)金屬)LED。 WO卯/13148、 WO95/06400和WO99/48160中描述了基于聚合物的有機(jī)LED的實(shí) 例；W099/21935和WO02/067343中描述了基于樹枝狀聚合物的材 料的實(shí)例；以及US4539507描述了基于所謂的小分子的器件的實(shí) 例。
典型的OLED器件包括兩個(gè)有機(jī)材料層，其中一個(gè)是諸如發(fā)光 聚合物(LEP)、低聚物或發(fā)光的低分子量材料的發(fā)光材料層，而另 一個(gè)是諸如聚噻吩衍生物或聚苯胺衍生物的空穴傳輸材料層。
有機(jī)LED可以按照像素矩陣的形式沉積在襯底上，以便形成單 色或多色像素化顯示器?？梢允褂眉t色、綠色和藍(lán)色發(fā)射像素的組來 構(gòu)成多色顯示器。所謂的有源矩陣(AM)顯示器具有典型地為存儲(chǔ)電容器的存儲(chǔ)元件、和與每一個(gè)像素相關(guān)聯(lián)的如上所述的晶體管。在 底部發(fā)射顯示器中，光是通過襯底發(fā)射的，在該襯底上制造了有源矩
陣電路；在頂部發(fā)射顯示器中，光向顯示器的正面發(fā)射，從而避開有 源矩陣電路(WO2005/071771中描述了一個(gè)實(shí)例，該文獻(xiàn)通過引用 而被并入)。聚合物和小分子有源矩陣顯示器驅(qū)動(dòng)器的實(shí)例可以分別 在W099/42983和EP0717446A中找到(其也通過引用而被并入)。
圖6a示意性地示出了底部發(fā)射OLED顯示器600，其中襯底 102分別為每一個(gè)像素承載有源矩陣驅(qū)動(dòng)器電路650,在有源矩陣驅(qū) 動(dòng)器電路650之上設(shè)置了 OLED像素614。圖6b示出了示例性 OLED結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)，其包括諸如ITO的陽極層606，在陽極層606 之上，在由臺(tái)岸(bank) 612限定的阱中沉積了 一個(gè)或多個(gè)OLED 材料層608，例如，通過旋涂和隨后的圖案化，或通過使用基于噴墨 的沉積處理(例如參見EP0880303或WO2005/076386 )的選擇沉 積。在基于聚合物的OLED層608包括空穴傳輸層608a和發(fā)光聚合 物(LEP)電致發(fā)光層608b的情況下。電致發(fā)光層可以包括例如 PPV(聚(對苯乙炔))和空穴傳輸層，該空穴傳輸層幫助陽極層和電 致發(fā)光層的空穴能級的匹配；電致發(fā)光層可以包括例如PEDOT: PSS (摻雜有聚乙烯磺酸的聚乙撐二氧瘞吩)。多層陰極610位于 OLED材料608上并且典型地包括諸如鈣的低功函數(shù)金屬(可任選 地，具有與LEP相鄰的諸如氟化鋇的材料層，以便改進(jìn)電子能級匹 配)，所述低功函數(shù)金屬覆蓋有較厚的鋁的頂蓋層(在頂部發(fā)射體 中，使陰極層保持足夠的薄，從而基本上是透明的)?？梢酝ㄟ^使用 與隔離體結(jié)構(gòu)104 (圖中未示出)相似的陰極隔離體來實(shí)現(xiàn)或加強(qiáng)陰 極線的相互電隔離。
從我們的申請WO03/038790中獲得的圖6c示出了電流控制的有 源矩陣像素驅(qū)動(dòng)器電路650的實(shí)例。在該電路中，通過使用晶體管 656a，b來設(shè)定通過OLED 652的電流，以使z沒定用于OLED驅(qū)動(dòng)器 晶體管658 (使用參考電流宿(current sink) 654 )的漏極源極電 流，并在電容器660上存儲(chǔ)該漏極-源極電流所需要的驅(qū)動(dòng)器晶體管柵極電壓。因此，OLED 652的亮度由流入?yún)⒖茧娏魉薜碾娏鱅c。i來 確定，該電流優(yōu)選地為可調(diào)整的，并且按照對被尋址的像素的需要來 設(shè)定。此外，在驅(qū)動(dòng)晶體管658和OELD 652之間連接有另一開關(guān)晶 體管664。 一般來說，為每一列數(shù)據(jù)線都設(shè)置一個(gè)電流宿。
在該實(shí)例中，為了在給定的柵極電壓下的增加的漏極-源極電 流，驅(qū)動(dòng)器電路晶體管658可以具有上述結(jié)構(gòu)。出于相似的原因，晶 體管656b和664可以具有上述結(jié)構(gòu)，并且此外，為了提高隔離性， 它們可以被制造為圖5所示的一般類型的雙器件。為了提高隔離性， 晶體管656a可以具有上述結(jié)構(gòu)。
圖7示出了有源矩陣OLED顯示器700的一部分的俯視圖，該 部分可以有益地并入上述晶體管結(jié)構(gòu)。與上述元件相同的元件由相同 的附圖標(biāo)記表示。
盡管已經(jīng)具體參考薄膜晶體管尤其場效應(yīng)晶體管的制造描述了上 述結(jié)構(gòu)的一些優(yōu)選實(shí)施例，但是技術(shù)人員應(yīng)該理解，上述結(jié)構(gòu)可以被 用于制造包括但不限于二極管、閘流管等的其它類型的電子器件。技 術(shù)人員也將認(rèn)識(shí)到，在TFT結(jié)構(gòu)的上述實(shí)施例中，源電極和漏電極 的標(biāo)簽可以互換，從而隔離體結(jié)構(gòu)或絕緣體上的電極可以是例如源 極，而不是漏極。同樣地，可以制造增強(qiáng)或耗盡模式器件。
無疑的是，技術(shù)人員將想到許多其它有效的替換形式。應(yīng)該理 解，本發(fā)明不限于所描述的實(shí)施例，并包括在所附權(quán)利要求的精神和 范圍內(nèi)的對于技術(shù)人員顯而易見的各種變形例。
權(quán)利要求
1.一種在襯底上制造有機(jī)薄膜晶體管的方法，所述方法包括下述步驟在所述襯底上沉積隔離體層；使所述隔離體層圖案化，以限定源極-漏極隔離體；在承載所述源極-漏極隔離體的所述襯底上沉積導(dǎo)電材料，以便限定所述晶體管的源電極和漏電極；在所述源電極和漏電極之上沉積有機(jī)半導(dǎo)體材料；在所述有機(jī)半導(dǎo)體材料之上沉積電介質(zhì)材料；以及在所述電介質(zhì)材料之上沉積導(dǎo)電材料，以提供所述晶體管的柵電極。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，在隔離體結(jié)構(gòu)以上的第 一高度處形成源電極和漏電極中的一個(gè)，并且在襯底以上的第二較低 高度處形成源電極和漏電極中的另一個(gè)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，源電極和漏電極相 隔小于10 pm的i 巨離。
4. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，由光致抗蝕 劑材料形成隔離體層，并且通過光致圖案化技術(shù)使隔離體層圖案化， 以形成源極-漏極隔離體。
5. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，源極-漏極隔 離體具有底切邊緣。
6. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，通過蒸發(fā)或 濺射來沉積形成源電極和漏電極的導(dǎo)電材料。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，所述形成所述源電極和 漏電極的步驟包括以一定角度方向性地沉積電極材料，使得所述隔離 體結(jié)構(gòu)的邊緣的陰影限定電極邊緣。
8. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，形成所述源 電極和漏電極的導(dǎo)電材料包含金屬元素。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，形成所述源電極和漏電 極的導(dǎo)電材料主要包括元素金屬或其合金。
10. 根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的方法，其中，有機(jī)半導(dǎo)體 材料、電介質(zhì)材料和柵電極中的至少一個(gè)是由溶劑中的溶液沉積的。
11. 一種有機(jī)電子器件，所述器件包括 支持第一電極的襯底； 在所述襯底之上的間隔體結(jié)構(gòu)；在所述間隔體結(jié)構(gòu)之上且在所述第一電極以上的一定高度處的第 二電極；以及在所述第一電極和所述第二電極之上的有機(jī)半導(dǎo)體材料層，以在 所述第一電極和所述第二電極之間提供導(dǎo)電溝道，以及其中基本上所有的所述第一電極都橫向位于所述溝道的所述一 側(cè)，并且基本上所有的所述第二電極都橫向位于所述溝道的所述另一 側(cè)。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的有機(jī)電子器件，其中，所述間隔體 結(jié)構(gòu)包括電絕緣材料層。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的有機(jī)電子器件，其中，所述絕緣材 料層具有在所述溝道處的底切邊緣。
14. 根據(jù)權(quán)利要求11-13所述的有機(jī)電子器件，其中所述器件 包括晶體管，并且其中所述第一電極和所述第二電極中的一個(gè)包括晶 體管的源電極，而另一個(gè)包括所述晶體管的漏電極，所述器件還包括之上的柵電極。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的有機(jī)電子器件，其中所述柵電極位 于所述源極上而沒有中間導(dǎo)電層，并且其中所述柵電極位于所述漏電 極上而沒有中間導(dǎo)電層。
16. —種雙晶體管結(jié)構(gòu)，包括兩個(gè)晶體管，每一個(gè)晶體管都如權(quán) 利要求14或15所述，并且其中所述兩個(gè)晶體管共享所述源電極和所 述漏電極中的一個(gè)。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的雙晶體管結(jié)構(gòu)，其中所述共享的電 極缺少到所述雙晶體管結(jié)構(gòu)的外部連接。
18. —種有機(jī)電子器件，所述器件包括 襯底；在所述村底之上且在所述襯底以上的第一高度處的第一電極； 在所述襯底之上的間隔體結(jié)構(gòu)；在所述間隔體結(jié)構(gòu)之上且在所述襯底以上的高于所述第一高度的 第二高度處的第二電極；以及所述第一電極和所述第二電極之上的有機(jī)半導(dǎo)體材料層，以在所 述第一電極和所述第二電極之間提供導(dǎo)電溝道；以及其中在所述第一電極和所述第二電極之間基本上沒有橫向重疊。
19. 一種在襯底上制造有機(jī)電子器件的方法，所述方法包括下述 步驟提供具有所述有機(jī)電子器件的第一電極的所述襯底； 在所述襯底上形成隔離體結(jié)構(gòu)；在所述隔離體結(jié)構(gòu)之上形成所述有機(jī)電子器件的第二電極；以及 在所述第一電極和所述第二電極之上沉積有機(jī)半導(dǎo)體材料層；以及其中所述隔離體結(jié)構(gòu)包括絕緣材料層，并且其中所述形成所述隔 離體結(jié)構(gòu)的步驟包括在所述絕緣材料層之上形成所述第二電極，然后 使用所述第二電極作為蝕刻掩模和/或光掩模，使所述絕緣材料層圖 案化。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中所述形成所述隔離體結(jié) 構(gòu)的步驟包括將所述結(jié)構(gòu)形成為使其與所述第一電極的所述邊緣部分 地重疊。
21. —種形成有機(jī)薄膜晶體管(TFT)的方法，包括使用權(quán)利 要求19或20的方法來制造所述晶體管的源電極和漏電極，然后沉積 電介質(zhì)層，并沉積所述晶體管的柵極層。
22. —種使用權(quán)利要求21的方法形成雙TFT結(jié)構(gòu)的方法，其中所述第二電極形成包括形成所述雙TFT結(jié)構(gòu)的共用源電極或漏電 極。
23. —種在襯底上制造有機(jī)薄膜晶體管的方法，所述方法包括 在所述襯底上沉積第一導(dǎo)電材料層，并且使所述第一導(dǎo)電材料層圖案化，以限定所述晶體管的第一源電極或漏電極； 在所述第一電極之上的所述襯底上沉積絕緣材料層； 在所述絕緣材料層之上沉積第二導(dǎo)電材料層，并且使所述第二導(dǎo)電材料層圖案化，以限定所述晶體管的第二源電極或漏電極；使用所述第二電極作為蝕刻掩?；蚬庋谀?，使所述絕緣材料層圖案化，以暴露所述第一電極的至少一部分；在所述第一電極和所述第二電極之上沉積有機(jī)半導(dǎo)體材料； 在所述有機(jī)半導(dǎo)體材料之上沉積柵極電介質(zhì)材料；以及 在所述電介質(zhì)材料之上沉積導(dǎo)電材料，以提供所述晶體管的柵電極。
24. —種有源矩陣OLED顯示器，所述顯示器具有多個(gè)像素， 每一個(gè)所述像素都具有相關(guān)聯(lián)的像素驅(qū)動(dòng)器電路，并且其中所述像素 驅(qū)動(dòng)器電路包括至少一個(gè)有機(jī)薄膜晶體管(TFT)，其中所述有機(jī) TFT的漏電極和源電極中的一個(gè)垂直地設(shè)置在所述顯示器的襯底之 上，與所述有機(jī)TFT的漏電極和源電極中的另一個(gè)位于不同的高 度。
25. 根據(jù)權(quán)利要求24所述的有源矩陣OLED顯示器，其中所述 有機(jī)TFT具有小于IO微米、5微米、2微米、l微米或500 nm的柵 極長度。
26. 根據(jù)權(quán)利要求25或26所述的有源矩陣OLED顯示器，具 有大于1000000個(gè)或大于10000000個(gè)所述晶體管，所述晶體管的柵 極長度均勻度好于10%、 5%、 2%或1%。
全文摘要
本發(fā)明總體地涉及有機(jī)電子器件及其制造方法。更具體地，我們將描述有機(jī)薄膜晶體管(TFT)結(jié)構(gòu)及其制造。一種有機(jī)電子器件，所述器件包括支持第一電極的襯底；在所述襯底之上的間隔體結(jié)構(gòu)；在所述間隔體結(jié)構(gòu)之上且在所述第一電極以上的一定高度處的第二電極；以及所述第一電極和所述第二電極之上的有機(jī)半導(dǎo)體材料層，以在所述第一電極和所述第二電極之間提供導(dǎo)電溝道；以及其中大部分的所述第一電極都橫向位于所述溝道的所述一側(cè)，并且大部分的所述第二電極都橫向位于所述溝道的所述另一側(cè)。
文檔編號(hào)H01L51/10GK101595576SQ200780036941
公開日2009年12月2日 申請日期2007年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月31日
發(fā)明者E·史密斯, G·懷廷 申請人:劍橋顯示技術(shù)有限公司