CN107978615A - 一种柔性有机薄膜晶体管基板的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种柔性有机薄膜晶体管基板的制造方法，在制造OTFT结构时，上下邻近的材料使用同一掩模，一次曝光，依次显影或蚀刻完成各层材料的图案化；其中，在制造底栅底接触的OTFT结构时，有机半导体层和钝化层使用一张掩膜版，如果有机半导体层和钝化层是光固材料，则一次曝光、显影可完成这两种材料的图案化，否则可以以钝化层为掩模对有机半导体层进行蚀刻，整个OTFT阵列基板形成需要4张掩膜版；在制造顶栅底接触的OTFT结构时，有机半导体层、栅绝缘层、栅金属电极和扫描线使用一张掩膜版，一次曝光、显影，三次蚀刻完成三层材料的图案化，整个OTFT阵列基板形成需要4张掩膜版。本发明方法提高了对位精度，提高了生产效率。
Description
技术领域
本发明涉及有机薄膜晶体管制造领域，特别是一种柔性有机薄膜晶体管基板的制造方法。
背景技术
近年来，随着柔性电子、智能传感等应用领域的发展，有机薄膜晶体管(OTFT，Organic Thin Film Transistor)以其材料来源广泛，适用于柔性基板，可大面积、低成本生产等特点成为研究的热点。
通常OTFT结构包括栅电极、栅绝缘层、有机半导体层、源漏电极，根据各层堆叠顺序不同，可分为底栅底接触、底栅顶接触、顶栅顶接触和顶栅底接触四种结构。制作成显示用阵列基板，还包括连接栅电极的扫描线、连接源电极的数据线、连接漏电极的像素电极、介于漏电极和像素电极时间的层间绝缘层以及存储电容电极等，如图1所示。目前，每层图案的制备都是采用光刻工艺实现的，整个OTFT基板的制作需要6张掩膜版。通常光刻工艺包含光刻胶的涂布、曝光和显影工序。
现有的光刻技术中，每层图案的形成都需要精细的掩膜版，层与层之间需要精确的对位，由于所需掩膜版数量多，对位要求高，所以相对生产效率低、成本高。例如，中国专利CN102629620 B采用连续溅镀像素电极层和源漏电极层，利用半曝光或灰度掩模技术一次对位曝光、显影，一次光刻胶灰化，两次蚀刻的方法得到源漏电极、像素电极和数据线。相比于传统，该方法仅减少一次对位曝光，显影(相当于灰化)和工序蚀刻并没有减少，并且有机半导体材料对水、氧及其它化学溶液非常敏感，尤其在光刻胶灰化的过程中会严重导致其性能劣化。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种柔性有机薄膜晶体管基板的制造方法，多层材料一次曝光、显影，节省掩膜版成本，提高对位精度，提高生产效率；有效保护有机半导体及其界面，免受其它化学药液或等离子体的损伤，有利于其性能的稳定。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种柔性有机薄膜晶体管基板的制造方法，用于制造底栅底接触结构基板，包括以下步骤：
步骤1：在基板上采用成膜手段制备第一导电层，所述第一导电层的材质为金属、金属氧化物或非金属；
步骤2：使用第一张掩膜版，采用光刻工艺和湿法刻蚀完成OTFT栅电极，扫描线及其接触脚位，存储电容电极及其公共端脚位的图案化；
步骤3：采用成膜手段制备绝缘层材料，使用第二张掩膜版，采用光刻工艺和湿法刻蚀完成绝缘层的图案化，露出扫描线电极、存储电容公共脚位；对于接受一定波长的光就能发生交联固化的绝缘材料，即光固性材料通过所述光刻工艺和湿法刻蚀完成绝缘层材料的图案化，对接受一定波长的光就能发分解而溶于特定溶剂的绝缘层材料，即光溶性材料同样通过所述光刻工艺和湿法刻蚀完成绝缘层材料的图案化；
步骤4：采用成膜手段制备第二导电层，使用第三张掩膜版，采用光刻工艺和湿法刻蚀完成源极、漏电极、像素电极、数据线及其接触脚位的图案化；其中，像素电极是放大的漏极；
步骤5：连续采用成膜手段制备有机半导体层和绝缘保护层，使用第四张掩膜版，采用光刻工艺并以绝缘保护层材料为掩模，对有机半导体材料进行湿法蚀刻，完成半导体层和绝缘保护层的图案化；若对于同为光固或光溶性的、能溶于同一溶剂的有机半导体材料和绝缘层材料，通过一次所述光刻工艺和湿法刻蚀完成两层材料的图案化。
具体的，在步骤1中，所述金属包括金、银、铜、铝、钼、钨及其合金，所述非金属包括石墨烯、碳纳米管及导电聚合物材料。
具体的，所述成膜手段包括沉积、涂布或印刷。
一种柔性有机薄膜晶体管基板的制造方法，用于制造顶栅底接触结构基板，包括以下步骤：
步骤1：在基板上采用成膜手段制备第一导电层，所述第一导电层的材质为金属、金属氧化物或非金属；
步骤2：使用第一张掩膜版，采用光刻工艺和湿法刻蚀完成OTFT源极、漏电极、数据线及其接触脚位、存储电容电极及其公共端脚位的图案化；
步骤3：连续采用成膜手段制备有机半导体、绝缘层材料和第二导电层；使用第二张掩膜版，采用光刻工艺一次曝光显影、三次蚀刻完成有机半导体、绝缘层材料和第二导电层的图案化；其中，三次蚀刻分别是第一次蚀刻第二导电层，即OTFT栅极及扫描线电极，第二次蚀刻绝缘层和第三次蚀刻有机半导体层；
步骤4：采用成膜手段制备层间绝缘层或平坦层材料，使用第三张掩膜版，采用光刻工艺和湿法刻蚀完成漏极-像素电极接触孔和周边数据、扫描线接触脚位图案；
步骤5：采用成膜手段制备第三导电层，使用第四张掩膜版，采用光刻工艺和湿法刻蚀完成像素电极的图案化。
具体的，在步骤1中，所述金属包括金、银、铜、铝、钼、钨及其合金；所述非金属包括石墨烯、碳纳米管及导电聚合物材料。
具体的，所述成膜手段包括沉积、涂布或印刷。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：1)多层材料一次曝光、显影，节省掩膜版成本，提高对位精度，提高生产效率；2)有效保护有机半导体及其界面，免受其它化学药液或等离子体的损伤，有利于其性能的稳定。
附图说明
图1为采用传统方法制造的OTFT基板。
图2为图1所示OTFT基板沿箭头指示方向的剖面示意图。
图3为采用本发明方法制造的底栅底接触的OTFT基板。
图4为图3所示OTFT基板沿箭头指示方向的剖面示意图。
图5为采用本发明方法制造的顶栅底接触的OTFT基板。
图6为图5所示OTFT基板沿箭头指示方向的剖面示意图。
图中：1-像素电极层；2-层间绝缘层；3-绝缘层材料(栅绝缘层)；4-有机半导体层；5-栅金属层；6-源、漏极金属层；7-绝缘保护层。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
在OTFT结构中，上下邻近的材料使用同一掩模，一次曝光，依次显影或蚀刻完成各层材料的图案化。图3是底栅底接触的OTFT结构，其中有机半导体层和钝化层(绝缘保护层)使用一张掩膜版，如果有机半导体层和钝化层是光固材料，则一次曝光、显影可完成这两种材料的图案化，否则可以以钝化层为掩模对有机半导体层进行蚀刻，整个OTFT阵列基板形成需要4张掩膜版；图5是顶栅底接触的OTFT结构，其中有机半导体层、栅绝缘层、栅金属电极和扫描线使用一张掩膜版，一次曝光、显影，三次蚀刻完成三层材料的图案化，整个OTFT阵列基板形成需要4张掩膜版。
本发明方法详述如下：
一、底栅底接触结构
1.1、在基板上沉积、涂布或印刷第一导电层，其材质可以是金属、金属氧化物或非金属，金属如金、银、铜、铝、钼、钨及其合金；非金属如石墨烯、碳纳米管及导电聚合物材料。
1.2、使用第一张掩膜版，采用光刻工艺和湿法刻蚀完成OTFT栅电极、扫描线及其接触脚位、存储电容电极及其公共端脚位的图案化。
1.3、沉积、涂布或印刷绝缘层材料，使用第二张掩膜版，采用光刻工艺和湿法刻蚀完成绝缘层的图案化，露出扫描线电极、存储电容公共脚位；对于接受一定波长的光就能发生交联固化的绝缘材料(以下简称光固性材料)通过所述的光刻工艺即可完成绝缘层材料的图案化，同样对接受一定波长的光就能发分解而溶于特定溶剂的绝缘材料(以下简称光溶性材料)也可通过所述的光刻工艺即可完成绝缘层材料的图案化。
1.4、沉积、涂布或印刷第二导电层，使用第三张掩膜版，采用光刻工艺和湿法刻蚀完成源、漏电极，像素电极、数据线及其接触脚位的图案化；其中，像素电极是放大的漏极。
1.5、连续沉积、涂布或印刷有机半导体层和钝化层，使用第四张掩膜版，采用光刻工艺以钝化层材料为掩模，对有机半导体材料进行湿法蚀刻，完成半导体层和钝化层的图案化。对于同为光固或光溶性的，能溶于同一溶剂的有机半导体材料和绝缘层材料，通过一次所述的光刻工艺就可完成两层材料的图案化。
其中，步骤1.3的图案化过程可与步骤1.5的图案化过程一起形成，整个基板制作仅需3需掩膜版。在步骤1.5中，对于光固型有机半导体和钝化层材料，且两者未曝光部分可用同一显影液的，曝光、显影后就可形成两层材料的图案。
二、顶栅底接触结构
2.1、在基板上沉积、涂布或印刷第一导电层，其材质可以是金属、金属氧化物或非金属，金属如金、银、铜、铝、钼、钨及其合金；非金属如石墨烯、碳纳米管及导电聚合物材料。
2.2、使用第一张掩膜版，采用光刻工艺完成OTFT源、漏电极、数据线及其接触脚位、存储电容电极及其公共端脚位的图案化。
2.3、连续沉积、涂布或印刷有机半导体、绝缘层材料和第二导电层，使用第二张掩膜版，采用光刻工艺一次曝光显影、三次蚀刻完成有机半导体、绝缘层材料和第二导电层的图案化。其中，三次蚀刻分别是第一次蚀刻第二导电层，，即OTFT栅极及扫描线电极，第二次蚀刻绝缘层材料和第三次蚀刻有机半导体层。
2.4、沉积、涂布或印刷层间绝缘层或平坦层材料，使用第三张掩膜版，采用光刻工艺和湿法刻蚀完成漏极-像素电极接触孔和周边数据、扫描线接触脚位图案。
2.5、沉积、涂布或印刷第三导电层，使用第四张掩膜版，采用光刻工艺和湿法刻蚀完成像素电极的图案化。
其中，在步骤2.3中，对于可溶于同一溶剂的半导体材料和栅绝缘层蚀刻两次即可，即第一次蚀刻导电材料，第二次蚀刻有机半导体和栅绝缘层。
Claims (6)
1.一种柔性有机薄膜晶体管基板的制造方法，用于制造底栅底接触结构基板，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：在基板上采用成膜手段制备第一导电层，所述第一导电层的材质为金属、金属氧化物或非金属；
步骤2：使用第一张掩膜版，采用光刻工艺和湿法刻蚀完成OTFT栅电极，扫描线及其接触脚位，存储电容电极及其公共端脚位的图案化；
步骤3：采用成膜手段制备绝缘层材料，使用第二张掩膜版，采用光刻工艺和湿法刻蚀完成绝缘层的图案化，露出扫描线电极、存储电容公共脚位；对于接受一定波长的光就能发生交联固化的绝缘材料，即光固性材料通过所述光刻工艺和湿法刻蚀完成绝缘层材料的图案化，对接受一定波长的光就能发分解而溶于特定溶剂的绝缘层材料，即光溶性材料同样通过所述光刻工艺和湿法刻蚀完成绝缘层材料的图案化；
步骤4：采用成膜手段制备第二导电层，使用第三张掩膜版，采用光刻工艺和湿法刻蚀完成源极、漏电极、像素电极、数据线及其接触脚位的图案化；其中，像素电极是放大的漏极；
步骤5：连续采用成膜手段制备有机半导体层和绝缘保护层，使用第四张掩膜版，采用光刻工艺并以绝缘保护层材料为掩模，对有机半导体材料进行湿法蚀刻，完成半导体层和绝缘保护层的图案化；若对于同为光固或光溶性的、能溶于同一溶剂的有机半导体材料和绝缘层材料，通过一次所述光刻工艺和湿法刻蚀完成两层材料的图案化。
2.如权利要求1所述的一种柔性有机薄膜晶体管基板的制造方法，其特征在于，在步骤1中，所述金属包括金、银、铜、铝、钼、钨及其合金，所述非金属包括石墨烯、碳纳米管及导电聚合物材料。
3.如权利要求1所述的一种柔性有机薄膜晶体管基板的制造方法，其特征在于，所述成膜手段包括沉积、涂布或印刷。
4.一种柔性有机薄膜晶体管基板的制造方法，用于制造顶栅底接触结构基板，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：在基板上采用成膜手段制备第一导电层，所述第一导电层的材质为金属、金属氧化物或非金属；
步骤2：使用第一张掩膜版，采用光刻工艺和湿法刻蚀完成OTFT源极、漏电极、数据线及其接触脚位、存储电容电极及其公共端脚位的图案化；
步骤3：连续采用成膜手段制备有机半导体、绝缘层材料和第二导电层；使用第二张掩膜版，采用光刻工艺一次曝光显影、三次蚀刻完成有机半导体、绝缘层材料和第二导电层的图案化；其中，三次蚀刻分别是第一次蚀刻第二导电层，即OTFT栅极及扫描线电极，第二次蚀刻绝缘层和第三次蚀刻有机半导体层；
步骤4：采用成膜手段制备层间绝缘层或平坦层材料，使用第三张掩膜版，采用光刻工艺和湿法刻蚀完成漏极-像素电极接触孔和周边数据、扫描线接触脚位图案；
步骤5：采用成膜手段制备第三导电层，使用第四张掩膜版，采用光刻工艺和湿法刻蚀完成像素电极的图案化。
5.如权利要求4所述的一种柔性有机薄膜晶体管基板的制造方法，其特征在于，在步骤1中，所述金属包括金、银、铜、铝、钼、钨及其合金；所述非金属包括石墨烯、碳纳米管及导电聚合物材料。
6.如权利要求4所述的一种柔性有机薄膜晶体管基板的制造方法，其特征在于，所述成膜手段包括沉积、涂布或印刷。
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2017
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