TW200805505A - Manufacturing method of vertical thin film transistor - Google Patents

Description

TW 19046twf.doc/e 200805505 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 2明是有關於—種半導體^件，且特別 種垂直薄膜電晶體的製造方法。 0万、 【先前技術】 示；更輕、更薄、可攜帶、可撓曲的顯 L t 引料人的注意，許多大公司也紛 二^、研赉仃列。有機薄膜電晶體(OTFT)是利用有機八早 厂以開發適合應用於電子產品= 點在於元件可以在低、制％ ,㈣电日曰駿其取大優 元件特性仍r祕^作’亚且在面板彎㈣電晶體 蔣可h 轉，相正常的顯H效果，這種應用 、口1^可撓式電子產品如顯示器的實現。 … 的遵=結構的有機薄膜電晶體的優點在於其可以有較言 上困難声Γ 垂直結構有機薄膜電晶體於製作 垂直結° 一般而言’利用傳統的半導體製程來製作 因此二㈣轉，需要進行多道賴製程及圖案化製程， 會面衫°不但在製程上製作較為複雜，也 半導升。而且，經過微频刻製程之後的有機 構所破壞，而使得經由此法㈣作 =有I;摘電晶體無法得到良好的元件躲。罝'、，。 L奐明内容】 本發明的目的就是在提供—種錄薄 方去’可簡化垂直結構之有機薄膜電晶體製程。體w 200805505 ruJWUJZ〇rW 19046twf.doc/e 本發明的再-目的是提供一種垂直薄膜 方法，可以低溫製程製倾直結構之有機_電^製造 本叙月的又一目的是提供一種垂直薄膜電曰— 方法，使有機薄膜電晶體具有較低的玉作日，日^製造 佳的元件特性。 亚獲得較 本發明提出一種垂直薄膜電晶體之製造方 列^。首先，提供基底，此基底上已形成有圖宰 極層。於閘極層上設置擋板光罩，此擋板光罩具右„ 3 露出閘極層_侧的部分基底。織，以檔板光罩=暴 於開叫暴露的基底上依序形成第—源極/_層]半^ 層與第二源極/汲極層。移除擋板光罩後，於由第一 ^ 淡極層、半導體層與第二源極/汲極層構成 盥間極 層之間形成閘介電層。 且曰一閉位 依照士發明的較佳實施例所述之垂直薄膜電晶體之製 造方法’ im第-雜/祕層與第二雜/祕 為導電材料。 貝 依照本發明的較佳實施例所述之垂直薄臈電晶體之製 造方法，丽述第一源極/汲極層與前述第二源極/汲極層的 形成方法為進行物理氣相沈積製程。前述物 4 程包㈣賴㈣紐製程。 依照本發明的較佳實施例所述之垂直薄膜電晶體之製 造方法，前述半導體層之材質為有機半導體材料或無機半 導體材料。 … 依照本發明的較佳實施例所述之垂直薄膜電晶體之製 200805505 .^_3TW 19046twf.doc/e 造方法，前述半導體層為選自N型、p型、小分子或高分 子的有機半導體材料之其中之一；以及氧化鋅或經推雜的 無機半導體材料。 生依恥本發明的較佳實施例所述之垂直薄膜電晶體之製 ，方法，前述半導體層的形成方法為進行物理氣相沈積【 程或噴塗製程。前述物理氣相沈積製程包括濺錢製程或蒸 鑛製程。 、、、 ^依照本發明的較佳實施例所述之垂直薄膜電晶體之製 造方法’前述閘介電層的形成方法包括進行化學氣相沈= ，、印製法、旋轉塗佈法、恤、浸泡法或蒸 〒之一 〇 1依照士發明的較佳實施例所述之垂直薄膜電晶體之製 k方法，4述基底包括矽基板、軟性基板或玻璃基板。 —在本發明的垂直有機薄膜電晶體的製造方法中，由於 間極層’然後再以擋板光罩製作第-源極/沒極層1 ¥體層及第H/没極層。由於閘極層具有凸肋 ：擋板光罩放上去之後，可以精確控制第-源極/ /木層、半導體層及第二源極/祕層的朗_，可防止 具短路。 而且，藉由精罐控制間極層的厚度，可準確的 ^原極/沒極層、半導體層及第二源極你極層的鑛膜區 或，因此在閘介電層形成之後，間極 有短路情形發生g宜居之間不會 可m i t 有㈣的間介電層厚度，因而 了以減少兀件的操作麵，同時也具有較大的開啟電流。 200805505 …一 JTW 19046twf.doc/e 此夕卜 有機薄膜電晶體的製造方法中， ^成半導體層之後’並沒有利關微影綱製程因此 =可以避免半導體層遭受破壞，而可以得到良好的元件: 本發明又提出一種垂直薄膜電晶體之製造方法 罩^ =1。^，提供基底’並於基底上設置第-擋板光 光單具有第—開口暴露出部分基底。接I， 罩幕，於第—開口所暴露的基底上形成 ==源極/汲極層、半導體層與第二源極續 第:舰罩後，於基底上形成閑介電層。 ;土 &上°又置第一擒板光罩’此第二擋板光罩具有 弟-開口暴露出堆疊層—侧。接著，以第二 幕’於堆疊層—側形成閘極層。之後，移除第L擋板H罩 、生依照，明的較佳實施例所述之垂直薄膜“體之製 =法、.’·前述第—源極/練層與前述第二源極/及極層ί 材貝為導電材料。 ^依照本發明的較佳實施例所述之垂直薄膜電晶體之製 造方法、，前述第一源極/汲極層與前述第二源極/汲^層的 形成方法為進行物理氣相沈積製程。前述物理氣相沈積制 私包括濺鍍製程或蒸鍍製程。 π ^依照本發明的較佳實施例所述之垂直薄膜電晶體之製 f方法，前述半導體層之材質為有機半導體材料或無機半 導體材料。 依照本發明的較佳實施例所述之垂直薄膜電晶體之製 8TW 19046twf.doc/e 200805505 造方法，前述半導體層為選自N型、P型、小分子或高分 子的有機半導體材料之其中之一；以及氧化鋅或經摻雜的 無機半導體材料。 ’ 依照本發明的較佳實施例所述之垂直薄膜電晶體之製 造方法’前述半導體層的形成方法為進行物理氣相沈積製 私或喷塗製程。前述物理氣相沈積製程包括濺鑛製程墓 鍍製程。 依Α?、本發明的較佳實施例所述之垂直薄膜電晶體之製 造方法，前述閘介電層的形成方法包括進行化學 = 法、印製法、旋轉塗佈法、喷墨法、浸泡法或蒸鑛法之 1 中之一。 '、 /、 &依照本發明的較佳實施例所述之垂直薄膜電晶體之製 &方法，4述基底包括矽基板、軟性基板或玻璃基板。 _ ，本發明垂直有機薄膜電晶體的製造方法中，由於以 弟擋板光罩製作第—祕極層、半導體層及第二源極 万及= 亟層’因此可以精確控制第一源極/汲極層、半導體層 弟二源極/汲極層的鍍膜面積及厚度。 而且’在閘介電層形成完畢之後，再以第二擋板光罩 "閘極層。因此，閘極層與堆疊層之間不會有短路情形 :生同日$又具有較薄的間介電層厚度，因而可以減少元 件的操作㈣，並使元件具有較大的開啟電流。 外、:,在上述的垂直有機薄膜電晶體的製造方法中， )成半導體層之後，並沒有利用到微影融刻製程，因此 可以避免半導體層遭受破壞，而可以得到良好的元件特 性0 9 200805505

8TW 19046twf.doc/e 為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯 易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說 明如下。 【實施方式】 第一實施例 0 1A〜0 1D為綠示本發明第一實施例之垂直有機薄 膜電晶體的製作流程之局部上視圖。圖2A〜圖2D為分別 繪示圖1A〜圖1D中沿A_A，線的局部剖面圖。 請參照圖1A與圖2A，首先提供基底1〇〇。此基底1〇〇 例如是可撓之歸基板、絲板、軟縣板纽明玻璃基 板0 然後，於基底100上形成_化的閉極層 ,…^w m/]·工/百 丄㈣开 化的間極層1:2之材質包括導體材料，例如是金屬(铭、 翻、鉻或前述材料的合金等)或推雜多晶石夕等。問極層 2形成：法例如是採用擋板光罩（未繪示），配合物 =可侧案化之間極層102直接形成於 ^ 理氣相沈積製程例如是濺鍍製程或是蒗 :二;Γί在先於基底100上形成一層導體材料 層（未繪示）配合餘刻製程，以定義出圖案化：二 (起_a峨置於t體Λ之製程所使用的擒板光罩 直万、其上。當然，在另一較佳實施例中’ 10 200805505 --------8TW 19046twf.doc/e 圖案化的閘極層l〇2也可以是呈柱狀，在基底1〇〇上排列 成陣列型態。 請參照圖1B與圖2B，於閘極層1〇2上放置擂板光罩 1〇4。擋板光罩亦能夠以貼合之方式設置在閘極層1〇2上。 擋板光罩104具有開口 1〇6暴露出閘極層1〇2 一側的部分 基底1〇〇。擋板光罩104的材質例如是薄鋼片、矽晶圓 壓克力板等等。 / /以擋板光罩104為罩幕，於開口 1〇6所暴露的基底1〇〇 上形成源極/汲極層1〇8。源極/汲極層1〇8與閘極層1〇2之 間具有間隙110。源極/汲極層108之材質包括導電材料， 例如是金屬（鋁、銅、鉬、鉻或前述材料的合金等）。源極/ 汲極層108之形成方法包括進行物理氣相沈積製程，物理 氣相沈積製程例如是濺鍍製程或是蒸鍍製程。

睛苓照圖1C與圖2C --以搐扳光罩104為罩幕，於開 口 106所暴露的源極/汲極層1〇8上形成半導體層 導體層112之材質包括N型、p型、小分子或高曰分 ，半導體材料’例如是並五苯（pentacene)或聚三己基一 硫一烯五圜（p〇ly_(3_hexylthiophene)，P3HT)等。半導體声 Π2之材質也可以是氧化鋅或經摻雜的無機半導體材^。曰 +導體層112的形成方法為進行物理氣相沈積製程 製程。物理氣相沈積製程包括濺㈣程或聽製程。、土 接著，以擋板光罩104為罩幕，於開口 106所暴露的 半$體層112上形成源極/沒極層114。源極/沒極層⑴之 材質包括導電材料’例如是金屬（銘、銅、翻、路^前述材 200805505 —----8TW 19046twf.doc/e ，的合金等）。源極/汲極層114之形成方法包括進行物癦 氣城積製程，物理氣相沈積製程例如是·製程或是蒸 鍍製程:源，/汲極層1〇8、半導體層112與源極/汲極層 1H構成堆疊層116。在堆疊層丨16與閘極層1〇2之間同椽 具有間隙110。 凊苓照圖1D與圖2D，移除擋板光罩104後，於堆* 二116與間極層102之間的間隙110形成閘介電層118。 居且介電層118也全面且連續地覆蓋基底、間極 你日堆宜層116之頂面與侧壁。閘介電層118之材質 开3、疋氧化石夕、氮化石夕或是有機介電^。間介電層118之 、、二成方法例如是進行化學氣相沉積法、印製法、旋轉塗佈 /、贺墨法、浸泡法或蒸鍍法。 方半Ϊ本t日月之第—貫施例的垂直有機薄膜電晶體的製造 後mi由於先定義間極層1〇2和外部線路(未緣示），然 拖/、方拓!·板光罩製作源極/；：及極層108、半導體層112及源 擒板光ί放1=由Γ極層102具有凸肋(Rib)之功能，當 導辦ΐ 後，可以精確控制源極/汲極層108、半 且田112及源極/汲極層114的鍍臈面積，可防止其短路。 制源I且’藉由精確控制閘極層102的厚度，可準確的控 祺區域/及極層108、半導體層112及源極/沒極層114的鍍 叠層° ^因此在閉介電層118形成之後，閉極層102與堆 介^ 會有短路情形發生，同時又具有較薄的閉 件I二18厚度，因而可以減少元件的操作偏壓，並使元 仟具有較大的間啟電流。 1史70 12 2008055058TW 19046twf.doc/e /而且，在上述的垂直有機薄膜電晶體的製造方法中， 在形成半導體層之後，並沒有利關微影爛製程，因此 也可以避免半導體層遭受破壞，而可以得到良好的元件特 性。 第二實施例 ^圖3A〜圖3D為繪示本發明第二實施例中之垂直有機 溥膜電晶體的製作流程的局部剖面圖。 請參照圖3A，首先提供基底2〇〇。此基底2〇〇例如是 可撓之塑膠基板、矽基板、軟性基板或透明玻璃基板。 然後，於基底200上設置擋板光罩2〇2。擋板光罩2〇2 具有開口 203暴露部分基底200。擋板光罩2〇2的材質例 如是薄鋼片、矽晶圓或壓克力板等等。 、 /以擂板光罩202為罩幕，於開口 2〇3所暴露的基底1〇〇 上形成源極/汲極層204。源極/汲極層204之材質包括導電 材料，例如是金屬（鋁、銅、鉬、鉻或前述材料的合金等）。 源極/汲極層204之形成方法包括進行物理氣相沈積製 程，物理氣相沈積製程例如是濺鍍製程或是蒸鑛製程。 請參照圖3B，以擂板光罩202為罩幕，於開口 2〇2 所暴露的源極/汲極層204上形成半導體層2〇6。半導體層 206之材質包括N型、P型、小分子或高分子的有機半導 體材料，例如是並五苯（pentacene)或聚三己基一硫二婦 五圜（poly-(3_hexylthiophene)，P3HT)等。半導體層 2〇6 之 材質也可以是氧化鋅或經摻雜的無機半導體材料。半導體 層206的形成方法為進行物理氣相沈積製程或喷塗梦程。 13 !8TW 19046twf.doc/e 200805505 物理氣相沈積製程包括濺鑛製 半導 二源極/汲極層2〇8。源極/獨 料二:Ϊ ，例如是金屬(鋁、銅、翻、鉻或前述材 ί Γ、: 7沒極層2°8之形成方法包括進行物理 ί:;:積=/，物理氣相沈積製程例如是濺鍍製程或是某 =&物，船嶋極/汲極層 成門ίΐ，3C，移除擋板光罩202 I於基底200上形 成閘；丨電層212。而且，閘介雷屌 蓋堆疊物之頂面與側壁。·電層 墨〜沉積法、印製法、旋轉塗佈法、喷 睛芩照圖3D，於堆疊層210上設置擋板光 j反光罩214具有開口 216暴露出堆疊層21〇的—側。以^ 二為罩幕’於堆疊層210的一側形成間極層218: 二：之材質包括導體材料’例如是金屬(鋁、銅、鉬、 或剛逑材料的合金等）。閘極層218之形成方法包括 ^里氣相尤知製私，物理氣相沈積製程例如是賤鑛製程 疋洛鍍製程。之後，再移除擋板光罩214。 〆 、在本發明之第二實施例的垂直有機薄膜電晶體的製造 方法中，由於以擋板光罩202製作源極/汲極層2〇4、^導 體層206及源極/没極層2〇8，因此可以精確控制源極/没極 14 8TW 19046twf.doc/e 200805505 、半導體層高及源極/沒極層綱的鍵膜面積及厚 ;且二 =:=::r再·罩 不會有短路产胸u二士層18與堆疊層210之間 ::啟=可以減少元件的操作偏壓，並使元件“ 在形::導垂直有機薄膜電晶體的製造方法中， :可以避免半導體層遭受破壞，而可以得到二= 由於利用單-光直體的製造方法 ，，用二：化 有機薄膜電晶體，使:t製作垂直結構之 壓，並獲得難的元件特體具有較低的工作偏 限定上，然其並㈣ 和範圍内，當可作者，在不脫離本發明之精神 範園當視後附之申清專利與潤飾，因此本發明之保護 【圖式簡單朗r_界定者為準。 薄物體的製作二圖貫施例中之垂直有機 15 200805505 rujv^ujzftTW 19046twf.doc/e 圖2A〜圖2D為分別繪示圖1A〜圖ID中沿A-A’線 的局部剖面圖。 圖3A〜圖3D為繪示本發明第二實施例中之垂直有機 薄膜電晶體的製作流程的局部剖面圖。 【主要元件符號說明】 100、200 :基底 102、218 :閘極層。 104、202、214 :擋板光罩 106、203、216 :開口 108、114、204、208 ··源極/汲極層 110 :間隙 112、206 :半導體層 116、210 :堆疊層 118、212 :閘介電層 16

Claims (1)

1. 8TW 19046twf.doc/e 200805505 十、申請專利範圍： 1·一種垂直薄膜電晶體之製造方法，包括· 提供基底，前述基底上已形成有圖案H 於前述閘極層上設置擋板光罩，前述浐二邏層； 口暴露出前述閘極層一側的部分前 5田反先罩戽有 以前述擔板光罩為罩幕，於前所" 底上依序形成第一源極/汲極層、半導體屑盥^的％魂基 極層； I、罘二綠柘/¾ 移除前述擋板光罩；以及 於由前述第一源極/汲極層、前述半 :她極層構成的堆疊層與前述閑極層之 |笔》 2·如申請專利範圍第丨項所述之垂直薄膜命曰 =方法’其中前述第—源極/汲極層與前、，日日體之製 層的材質為導電材料。 〜源極/汲極 造方t申4=圍=所述，之竭 層的形成方法為進行物理氣相沈積製程〜祕/沒極 造方i如利範圍第1項所述之垂直薄膜電晶體之製 製裎。。中珂述物理氣相沈積製程包括濺鍍製程或蒸鍍 造方i 如lit利範圍第1項所述之垂直薄膜電晶體之製 機半導體材料則述半導體層之材質為有機半導體材料或無 200805505 rvj»^-tuj»z.〇rW 19046twf.doc/e 6.如申請專利範圍第1項所述之垂直薄膜電晶體之製 造方法，其中前述半導體層為選自N型、P型、小分子或 高分子的有機半導體材料；以及氧化鋅或經摻雜的無機半 導體材料之其中之一。 7·如申請專利範圍第5項所述之垂直薄膜電晶體之製 造方法，其中前述半導體層的形成方法為進行物理氣相沈 積製程或喷塗製程。 8·如申請專利範圍第7項所述之垂直薄膜電晶體之製 造方法，其中前述物理氣相沈積製程包括濺鍍製程或蒸鍍 製程。 9. 如申請專利範圍第1項所述之垂直薄膜電晶體之製 造方法，其中前述閘介電層的形成方法包括進行化學氣相 沈積法、印製法、旋轉塗佈法、喷墨法、浸泡法或蒸鑛法 之其中之一。 10. 如申請專利範圍第1項所述之垂直薄膜電晶體之 製造方法，其中前述基底包括矽基板、軟性基板或玻璃基 板。 11. 一種垂直薄膜電晶體之製造方法，包括： 提供基底； 於前述基底上設置第一擋板光罩，前述第一擋板光罩 具有第一開口暴露出部分前述基底； 以前述第一摇板光罩為罩幕’於前述弟一開口所暴路 的前述基底上形成由第一源極/汲極層、半導體層與第二源 極/>及極層構成的堆豐層， 18 200805505^ 19046twf.doc/e 移除前述第一擋板光罩； 於前述基底上形成閘介電層； 於前述基底上設置第二擋板光罩，前述第二擋板光罩 具有第二開口暴露出前述堆疊層一側； 以前述第二擋板光罩為罩幕，於前述堆疊層一侧形成 閘極層；以及 移除前述第二擋板光罩。 12·如申請專利範圍第11項所述之垂直薄膜電晶體之 製造方法，其中前述第一源極/汲極層與前述第二源極/汲 極層的材質為導電材料。 13·如申請專利範圍第12項所述之垂直薄膜電晶體之 製造方法，其中前述第一源極/汲極層與前述第二源極/汲 極層的形成方法為進行物理氣相沈積製程。 14. 如申請專利範圍第11項所述之垂直薄膜電晶體之 製造方法，其中前述物理氣相沈積製程包括滅鑛製程或蒸 鍍製程。 15. 如申請專利範圍第11項所述之垂直薄膜電晶體之 製造方法，其中前述半導體層之材質為有機半導體材料或 無機半導體材料。 16. 如申請專利範圍第11項所述之垂直薄膜電晶體之 製造方法，其中前述半導體層為選自N型、P型、小分子 或高分子的有機半導體材料之其中之一；以及氧化鋅或經 摻雜的無機半導體材料。 17. 如申請專利範圍第15項所述之垂直薄膜電晶體之 19 8055逆tw 製造方法，其中前述半導體層的形成方法為進行物理氣相 沈積製程或喷塗製程。 18. 如申請專利範圍第17項所述之垂直薄膜電晶體之 製造方法，其中前述物理氣相沈積製程包括濺鍍製程或蒸 鍍製程。 19. 如申請專利範圍第11項所述之垂直薄膜電晶體之 製造方法，其中前述閘介電層的形成方法包括進行化學氣 相沈積法、印製法、旋轉塗佈法、喷墨法、浸泡法或蒸鑛 法之其中之一。 20. 如申請專利範圍第11項所述之垂直薄膜電晶體之 製造方法，其中前述基底包括^夕基板、軟性基板或玻璃基 板0 20