專利名稱：有機薄膜晶體管及其制造方法
技術領域：
本發明有關于一種薄膜晶體管及其制造方法，且特別有關于一種有機薄膜晶 體管(organic thin film transistor, OTFT)及其制造方法。
背景技術：
薄膜晶體管的操作原理與傳統的半導體MOS元件相類似，都是具有三個端子 (柵極、漏極以及源極)的元件，而薄膜晶體管的功能是用來作為液晶顯示像素單元 的開關元件。目前，業界積極發展一種有機薄膜晶體管(OTFT)，其較傳統的薄膜晶 體管具有低制程溫度及低制程成本的優勢，且結合有機薄膜晶體管制作技術于塑膠 襯底上，更可將應用于主動驅動顯示器、智慧卡或低成本電子產品。在美國專利公開號US 2005/0232342 "ORGANIC THIN FILM TRANSISTOR INCLOUDING ORGANIC ACCEPTORN FILM" 以及US 2006/0027805 "THIN FILM TRANSISTOR AND METHOD OF FABRICATING THE SAME" 中，也有揭示有機薄膜晶體 管的相關技術，然這些專利的制程皆是使用物理氣相沉積法(PVD)與化學氣相沉積 法(CVD)來進行，且還需要利用到真空鍍膜與黃光制程，如此一來會造成制程成本 的提高，而且黃光制程中的酸堿液也會破壞有機半導體層等材料層。另夕卜，在文獻 (" Enabling Gate Dielectric Design for All Solution—Processed, High-Performance, Flexible Organic Thin-Film Transistors " ， / J瓜67 e瓜2006, 128， p4554-4555)中，也有揭示關 于有機薄膜晶體管的相關技術，其技術內容主要是，利用轉印方式將金納米粒子層 形成于柵極絕緣層的黏著層上，來當做源極與漏極。然而，此篇文獻中的各材料層 間黏著性不佳，皆是屬于疏水性質，且在各材料層之間也相當容易產生混合作用， 而造成整個元件的效能特性降低。因此，如何制造更低成本以及更佳元件效能的有機薄膜晶體管，己成為目前 發展的重要課題之一。發明內容有鑒于此，本發明的目的就是在提供一種有機薄膜晶體管，使增加膜層之間 的附著性，以提高元件效能。本發明的另一目的是提供一種有機薄膜晶體管的制造方法，使黏著層具有區 域選擇性外，還能夠節省光掩膜制程，以及降低制造成本。本發明提出一種有機薄膜晶體管，其是由襯底、柵極、柵極絕緣層、黏著層、 金屬納米粒子層以及有機半導體層所構成。其中，柵極配置于襯底上。柵極絕緣層 配置于柵極與襯底上。黏著層配置于柵極絕緣層上，且黏著層具有對應柵極上方的 疏水表面，以及位于疏水表面兩側的第一親水表面與第二親水表面。金屬納米粒子 層的金屬粒子表面修飾有一親水基團，且金屬納米粒子層配置于黏著層的第一親水 表面與第二親水表面上，以分別作為源極與漏極。另外，有機半導體層配置于黏著 層的疏水表面上，且位于金屬納米粒子層上。依照本發明的實施例所述的有機薄膜晶體管，上述黏著層為具有一疏水表面 與二親水表面的一硅烷材料層。依照本發明的實施例所述的有機薄膜晶體管，上述黏著層為一堆疊材料層。 在一實施例中，堆疊材料層是由親水硅垸材料層與疏水材料層所組成。其中，親水 硅烷材料層配置于柵極絕緣層上，疏水材料層配置于對應柵極上方的親水硅烷材料 層上。在另一實施例中，堆疊材料層是由疏水硅垸材料層與親水材料層所組成。其 中，疏水硅烷材料層配置于柵極絕緣層上，親水材料層配置于對應柵極上方的兩側 的疏水硅烷材料層上。依照本發明的實施例所述的有機薄膜晶體管，上述親水基團例如是羥基(-0H)、胺基(-NH2)、硫醇基(-SH)或羧基(-C00H)。依照本發明的實施例所述的有機薄膜晶體管，上述金屬納米粒子層的材質例 如是金納米粒子、銀納米粒子、鈀納米粒子或銅納米粒子。依照本發明的實施例所述的有機薄膜晶體管，上述有機半導體層的材質例如 是五環素(pentacene) 、F8T2 (Poly (9, 9-dioctylf luoreneco-bithiophene))或聚噻 吩poly(thiophene)衍生物。依照本發明的實施例所述的有機薄膜晶體管，上述柵極的材質例如是金屬、
金屬合金或金屬納米粒子。依照本發明的實施例所述的有機薄膜晶體管，上述柵極絕緣層的材質為一含 硅化合物。本發明另提出一種有機薄膜晶體管的制造方法。此方法為，首先，于襯底上 形成柵極。然后，形成柵極絕緣層，以覆蓋柵極與襯底。接著，于柵極絕緣層上形 成黏著層，其中黏著層具有對應柵極上方的疏水表面，以及位于疏水表面兩側的第 一親水表面與第二親水表面。隨后，形成金屬粒子表面修飾有親水基團的金屬納米 粒子層，以選擇性附著于黏著層的第一親水表面與第二親水表面上，以分別作為源 極與漏極。繼之，于黏著層的疏水表面上以及金屬納米粒子層上形成有機半導體層。依照本發明的實施例所述的有機薄膜晶體管的制造方法，上述黏著層的形成 方法例如是于柵極絕緣層上形成表面具有疏水性質的硅烷材料層，然后進行一照光 處理，使對應柵極上方兩側的部分硅烷材料層表面改質為具親水性。依照本發明的實施例所述的有機薄膜晶體管的制造方法，上述黏著層為一堆 疊材料層。在一實施例中，上述黏著層的形成方法例如是于柵極絕緣層上形成親水 硅烷材料層，然后于對應柵極上方的親水硅烷材料層上形成疏水材料層。在另一實 施例中，上述黏著層的形成方法例如是于柵極絕緣層上形成疏水硅烷材料層，然后 于對應柵極上方的兩側的疏水硅烷材料層上形成親水材料層。依照本發明的實施例所述的有機薄膜晶體譽的制造方法，上述親水基團例如是羥基(-0H)、胺基(-NH2)、硫醇基(-SH)或羧基(-C00H)。依照本發明的實施例所述的有機薄膜晶體管的制造方法，上述形成金屬納米 粒子層以選擇性附著于黏著層的第一親水表面與第二親水表面上的方法例如是噴 墨法或轉印法。依照本發明的實施例所述的有機薄膜晶體管的制造方法，上述金屬納米粒子 層的材質例如是金納米粒子、銀納米粒子、鈀納米粒子或銅納米粒子。依照本發明的實施例所述的有機薄膜晶體管的制造方法，上述有機半導體層 的材質例如是五環素、F8T2或聚噻吩衍生物。依照本發明的實施例所述的有機薄膜晶體管的制造方法，上述柵極的材質例 如-是金屬、金屬合金或金屬納米粒子。依照本發明的實施例所述的有機薄膜晶體管的制造方法，上述柵極絕緣層的
材質為一含硅化合物。本發明的方法是利用金屬納米粒子層來當做源極與漏極，因此能夠省略進行微 影與蝕刻步驟，以節省一道光掩膜制程。而且，本發明的源極與漏極不需利用現有 的濺鍍法和熱蒸鍍法來形成，因此能夠避免元件損壞以及節省成本。另一方面，本 發明的方法不用完全都利用氣相沉積法來進行，因此可較現有的方法更為節省成 本。另外，本發明的黏著層可增加金屬納米材料層與柵極絕緣層之間、有機半導體層與柵極絕緣層之間的附著性，以提高元件效能。而且，本發明的黏著層具有親水 /疏水/親水相間的表面性質，也即是具有區域選擇性，因此可使金屬納米粒子層與 有機半導體層分別形成于黏著層的兩側與中央。為讓本發明的上述和其他目的、特征和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例， 并配合附圖作詳細說明如下。


圖1A至圖1D為依照本發明一實施例所述的有機薄膜晶體管的制造方法的流 程剖面示意圖。圖2A至圖2D為依照本發明另一實施例所述的有機薄膜晶體管的制造方法的 流程剖面示意圖。圖3A至圖3D為依照本發明又一實施例所述的有機薄膜晶體管的制造方法的 流程剖面示意圖。
具體實施方式
圖1A至圖1D為依照本發明一實施例所述的有機薄膜晶體管的制造方法的流 程剖面示意圖。請參照圖1A，提供一襯底100。襯底100例如是一玻璃襯底或塑膠襯底。然 后，于襯底100上形成一柵極102。柵極102的材質例如是鉻(Cr)、鋁(A1)、鋁釹 (AlNd)或其他適合的金屬或金屬合金。柵極102的形成方法例如是化學氣相沉積法 (CVD)或物理氣相沉積法(PVD)。當然，柵極102的材質還可例如是金納米粒子、銀 納米粒子、鈀納米粒子、銅納米粒子或其他合適的金屬納米粒子，其形成方法例如 是利用轉印法(printing)或噴墨法(ink-jet)。
然后，請繼續參照圖1A，形成一柵極絕緣層104,以覆蓋住柵極102與襯底 100。承上述，柵極絕緣層104的材質為一含硅化合物，其可例如是氧化硅、氮化 硅或其他合適的含硅介電層。柵極絕緣層104的形成方法例如是化學氣相沉積法。 另外，柵極絕緣層104還可例如是對二氧化硅溶膠凝膠進行高溫固化法(high temperature curing)而得至!j 。接著，請參照圖1B，于柵極絕緣層104上形成一親水硅烷材料層106。于柵 極絕緣層104上形成親水硅烷材料層106的方法例如是利用一旋轉涂布法 (spin-coating),在柵極絕緣層104上形成表面具有羥基(-0H)、胺基(-NH2)、硫 醇基(-SH)、羧基(-COOH)或其他適合的官能基團的硅垸(silane)材料層，而此硅烷 材料層會與其下方的柵極絕緣層104表面進行一硅垸化反應(silanization)，硅烷 材料層的表面會曝露出上述的親水基團，而使得硅烷材料層表面呈親水性質。之后，請繼續參照圖1B，于對應柵極102上方的親水硅烷材料層106上形成 一疏水材料層108。疏水材料層108的形成方法例如是利用轉印的方式，將接有羥 基(-0H)、胺基(-朋2)、硫醇基(-SH)、羧基(-C00H)或其他適合的官能基團的兩性 化合物層形成于對應柵極102上方的親水硅垸材料層106上，而上述的官能基團會 與親水硅垸材料層106表面產生鍵結，使得兩性化合物層的表面呈疏水性。承上述，官能機團是羧基(-COOH)的兩性化合物層的材質例如是辛酸 (octanoic acid)、 癸酸(decanoic acid)、 十二酸(dodecanoic acid)、 十四酸 (tetradecanoic acid)、十六酸(hexadecanoic acid)、十八酸(octadecanoic acid) 或丙酸(propionic acid);官能機團是胺基(-NH2)的兩性化合物層的材質例如是正 己胺(n—hexylamine)、 正辛胺(n—octylamine)、 正壬月安(n—nonylamine)、 正庚胺 (n-h印tylamine)、正丁胺(n-butylamine)或正丙胺(propylamine);官能機團是硫 醇基(-SH)的兩性化合物層的材質例如是1-戊醇(l-pentanethiol) 、 1-己醇 (l-hex譜thiol) 、 l-庚醇(1-h印t維thiol) 、 l，辛醇(l-oct匿thiol) 、 l-壬醇 (l-nonanethiol) 、 l-癸醇(1-decanethiol)、 十二醇(l-dodecanol)或十一醇 (l-undecanol);官能機團是羥基(-0H)的兩性化合物層的材質例如是正丙醇 (n-propanol)、 正戊醇(n-pentanol)、 正己醇(n-hexanol)、 正十二醇 (n-dodecaiiol)、正庚醇(n-h印t細l)、正辛醇(n-octanol)或正壬醇(n-顧tanol)。值得特別注意的是，由親水硅垸材料層106與疏水材料層108所組成的堆疊 材料層可作為黏著層110。而且，此黏著層110具有對應柵極102上方的疏水表面 110a，以及位于疏水表面110a兩側的親水表面110b、 110c，使黏著層110具有親 水/疏水/親水相間的表面性質。隨后，請參照圖1C，于黏著層110上形成金屬納米粒子層112，其中在金屬 納米粒子層112表面修飾有羥基(-OH)、胺基(-NH2)、硫醇基(-SH)、羧基(-C00H) 或其他合適的親水基團。此金屬納米粒子層112的材質例如是金納米粒子、銀納米 粒子、鈀納米粒子、銅納米粒子或其他合適的金屬納米粒子。承上述，于黏著層 110上形成金屬納米粒子層112的方法例如是利用噴墨的方式，將表面修飾有親水 基團的金屬納米粒子層112噴灑于黏著層110上方，而表面修飾有親水基團的金屬 納米粒子層112會以共價鍵或氫鍵鍵結的方式選擇性附著于黏著層110的親水表面 110b、 110c上。在一實施例中，于黏著層110上形成金屬納米粒子層112的方法 還可例如是利用轉印法來形成。上述，形成于黏著層110的親水表面110b、 110c上的金屬納米粒子層112可 作為有機薄膜晶體管的源極與漏極。在有機薄膜晶體管中，以金屬納米粒子層當做 源極與漏極，可省略進行微影與蝕刻步驟，以節省一道光掩膜制程。而且，本實施 例的源極與漏極不需用現有的濺鍍法(sputtering)和熱蒸鍍法(thermal evaporation)來形成，所以能夠避免元件損壞以及節省成本。繼之，請參照圖1D,在形成金屬納米粒子層112之后，接著于黏著層110上 以及金屬納米粒子層112上形成一有機半導體層114。有機半導體層114的材質例 如是五環素(pentacene) 、 F8T2 (Poly (9， 9-dioctylf luoreneco- bithiophene))或 聚噻吩poly (thiophene)衍生物，聚噻吩poly (thiophene)衍生物可例如是聚3-己 垸基噻吩(poly-(3-hexylthiophene) ， P3HT)。于黏著層110與金屬納米粒子層112 上形成有機半導體層114的方法例如是利用旋轉涂布法或噴墨法，將有機半導體層 114形成于黏著層110的疏水表面110a以及金屬納米粒子層112上。特別是，由于黏著層110具有親水/疏水/親水相間的表面性質，因此在形成 金屬納米粒子層112與有機半導體層114時，黏著層110的表面的區域選擇性 (site-selective properties)可使金屬納米粒子層112與有機半導體層114分別 形成于黏著層110兩側與中央。此外，黏著層110可用于增加金屬納米材料層112 與柵極絕緣層104之間、有機半導體層114與柵極絕緣層104之間的附著性，因此
可提升整個元件的效能。另一方面，本發明的有機薄膜晶體管的制造方法不需皆利用氣相沉積法來進 行，因此可較現有的方法更為節省成本。本發明除了上述實施例之外，尚具有其他的實施型態。圖2A至圖2D為依照 本發明另一實施例所述的有機薄膜晶體管的制造方法的流程剖面示意圖。在圖2A 至圖2D中，與圖1A至圖1D相同的構件是使用相同的標號，并省略可能重復的說明。首先，請參照圖2A，在襯底100上形成柵極102。在柵極102形成之后，接 著形成一柵極絕緣層104，以覆蓋柵極102與襯底100。接著，請參照圖2B，于柵極絕緣層104上形成疏水硅垸材料層206。上述， 于柵極絕緣層104上形成疏水硅烷材料層206的方法例如是利用旋轉涂布法，在柵 極絕緣層104上形成表面具有三甲基硅氧基(-Si (0Me):,)、三氯硅基(-SiCl:,)或其他 適合的官能基團的硅烷材料層，而此硅垸材料層會與其下方的柵極絕緣層104表面 進行一硅烷化反應，硅垸材料層表面的官能基團會與柵極絕緣層104產生鍵結，而 使得硅垸材料層呈疏水性質。之后，請繼續參照圖2B，于對應柵極102上方的疏水硅烷材料層206上的兩 側形成一親水材料層208。親水材料層208的形成方法例如是利用轉印的方式，將 接有羥基(-OH)、胺基(-NH2)、硫醇基(-SH)、羧基(-COOH)或其他適合的官能基團 的兩性化合物層，形成于對應柵極102上方的兩側的疏水硅烷材料層206上，兩性 化合物層與疏水硅垸材料層206表面產生鍵結后，兩性化合物層表面會曝露出上述 官能基團，而使得兩性化合物層的表面呈親水性。承上述，官能機團是羧基(-COOH)的兩性化合物層材質例如是辛酸、癸酸、十 二酸、十四酸、十六酸、十八酸或丙酸；官能機團是胺基(-NH2)的兩性化合物層的 材質例如是正己胺、正辛胺、正壬胺、正庚胺、正丁胺或正丙胺；官能機團是硫醇 基(-SH)的兩性化合物層的材質例如是l-戊醇、1-己醇、l-庚醇、l-辛醇、l-壬醇、 l-癸醇、十二醇或十一醇；官能機團是羥基(-OH)的兩性化合物層的材質例如是正 丙醇、正戊醇、正己醇、正十二醇、正庚醇、正辛醇或正壬醇。值得一提的是，由疏水硅垸材料層206與親水材料層208所組成的堆疊材料 層可作為一黏著層210。而且，此黏著層210具有對應柵極102上方的疏水表面
210a,以及位于疏水表面210a兩側的親水表面210b、 210c，使黏著層210具有親 水/疏水/親水相間的表面性質。隨后，請參照圖2C，在黏著層210形成之后，接著于黏著層210上形成金屬 納米粒子層112。于黏著層210上形成金屬納米粒子層112的方法例如是利用噴墨 的方式，將表面修飾有親水基團的金屬納米粒子層112噴灑于黏著層210上方，表 面修飾有親水基團的金屬納米粒子層112會以共價鍵或氫鍵鍵結的方式選擇性附 著于黏著層210的親水表面210b、 210c上。在一實施例中，于黏著層210上形成 金屬納米粒子層112的方法還可例如是利用轉印法來形成。上述，形成于黏著層 210的親水表面210b、 210c上的金屬納米粒子層112可作為有機薄膜晶體管的源 極與漏極。繼之，請參照圖2D，在形成金屬納米粒子層112之后，接著于黏著層210上 以及金屬納米粒子層112上形成有機半導體層114。由于，黏著層210具有親水/ 疏水/親水相間的表面性質，因此在形成金屬納米粒子層112與有機半導體層114 時，黏著層210的表面的區域選擇性可使金屬納米粒子層112與有機半導體層114 分別形成于黏著層210兩側與中央。而且，黏著層210可用于增加金屬納米材料層 112與柵極絕緣層104之間、有機半導體層114與柵極絕緣層104之間的附著性， 以提高元件效能。圖3A至圖3D為依照本發明又一實施例所述的有機薄膜晶體管的制造方法的 流程剖面示意圖。在圖3A至圖3D中，與圖1A至圖1D相同的構件是使用相同的標 號，并省略可能重復的說明。首先，請參照圖3A，在一襯底100上形成一柵極102。在柵極102形成之后， 接著形成一柵極絕緣層104，以覆蓋柵極102與襯底100。接著，請參照圖3B，于柵極絕緣層104上形^^表面具有疏水性質的硅烷材料 層306。于柵極絕緣層104上形成表面具有疏水性質的硅烷材料層306的方法例如 是利用一旋轉涂布法，在柵極絕緣層104上形成表面具有三甲基硅氧基 (-Si(0Me)3)、三氯硅基(-SiCU或其他適合的官能基團的硅垸材料層，而此硅烷材 料層會與其下方的柵極絕緣層104表面進行一硅垸化反應，硅烷材料層表面的官能 基團會與柵極絕緣層104產生鍵結，而使得硅烷材料層呈疏水性質。然后，請參照圖3C，在形成硅烷材料層306之后，接著進行一照光處理，使
部分的硅垸材料層306表面改質為具親水性。上述的照光處理例如是利用一紫外光 光源通過已圖案化的光掩膜(未繪示)來進行光照射處理，其中對應柵極102上方的 硅烷材料層306的表面未受到光照射，因此仍是維持呈疏水性質(疏水表面310a)， 而對應柵極102上方兩側的硅垸材料層表面會受到光照射進行氧化作用，使其表面 為具親水性(親水表面310b、 310c)。承上述，硅烷材料層306可作為一黏著層， 而且此黏著層具有疏水表面310a以及親水表面310b、 310c，也就是說硅烷材料層 306具有親水/疏水/親水相間的表面性質。隨后，請參照圖3D，在硅烷材料層306形成之后，接著于硅烷材料層306上 形成金屬納米粒子層112。于硅垸材料層306上形成金屬納米粒子層112的方法例 如是利用噴墨的方式，將表面修飾有親水基團的金屬納米粒子層112噴灑于硅烷材 料層306上方，表面修飾有親水基團的金屬納米粒子層112會以共價鍵或氫鍵鍵結 的方式選擇性附著于硅烷材料層306的親水表面310b、 310c上。在一實施例中， 于硅垸材料層306上形成金屬納米粒子層112的方法還可例如是利用轉印法來形 成。上述，形成于硅烷材料層306的親水表面310b、 310c上的金屬納米粒子層112 可作為有機薄膜晶體管的源極與漏極。繼之，請繼續參照圖3D，在形成金屬納米粒子層112之后，接著于硅烷材料 層306上以及金屬納米粒子層112上形成有機半導體層114。由于，硅垸材料層306 具有親水/疏水/親水相間的表面性質，因此在形成金屬納米粒子層112與有機半導 體層114時，硅烷材料層306的表面的區域選擇性可使金屬納米粒子層112與有 機半導體層114分別形成于硅烷材料層306兩側與中央。而且，硅垸材料層306 是作為一黏著層，其可用于增加金屬納米材料層112與柵極絕緣層104之間、有機 半導體層114與柵極絕緣層104之間的附著性，以提高元件效能。接下來，以上述實施例的圖1D、 2D、 3D來說明本發明的有機薄膜晶體管的結構。請同時參照圖1D、 2D、 3D，有機薄膜晶體管是由襯底100、柵極102、柵極絕 緣層104、黏著層、金屬納米粒子層112以及有機半導體層114所構成。其中，柵 極102配置于襯底100上。襯底100的材質例如是玻璃襯底或塑膠襯底，而柵極 102的材質例如是金納米粒子、銀納米粒子、鈀納米粒子、銅納米粒子或其他合適 的金屬納米粒子。另外，柵極絕緣層104配置于柵極102與襯底100上，柵極絕緣 層104材質為含硅化合物，其材質可例如是氧化硅、氮化硅或二氧化硅溶膠凝膠。 在本發明中，有機薄膜晶體管的黏著層配置于柵極絕緣層104上，且黏著層 具有對應柵極102上方的一疏水表面，以及位于疏水表面兩側的二親水表面。如圖 ID所示，黏著層110是由親水硅烷材料層106與疏水材料層108所構成的堆疊材 料層，其中親水硅烷材料層106配置于柵極絕緣層104上，疏水材料層108配置于 對應柵極102上方的親水硅烷材料層106上。而且，黏著層110具有對應柵極102 上方的疏水表面110a,以及位于疏水表面110a兩側的親水表面110b、 110c。如圖 2D所示，黏著層210是由疏水硅烷材料層206與親水材料層208所構成的堆疊材 料層，其中疏水硅烷材料層206配置于柵極絕緣層104上，親水材料層208配置于 對應柵極102上方的兩側的疏水硅烷材料層206上。而且，黏著層210具有對應柵 極102上方的疏水表面210a，以及位于疏水表面210a兩側的親水表面210b、210c。 如圖3D所示，此實施例中，黏著層是指硅烷材料層306，此硅垸材料層306具有 疏水表面310a以及位于疏水表面310a兩側的親水表面310b、 310c。承上述，金屬納米粒子層112的表面修飾有羥基(-0H)、胺基(-朋2)、硫醇基 (-SH)、羧基(-COOH)或其他合適的親水基團，且金屬納米粒子層112配置于黏著層 的二親水表面上，以作為有機薄膜晶體管的源極與漏極。金屬納米粒子層112的材質例如是金納米粒子、銀納米粒子、鈀納米粒子、銅納米粒子或其他合適的金屬納 米粒子。另外，有機半導體層114配置于黏著層的疏水表面上，且位于金屬納米粒 子層112上。有機半導體層114的材質例如是五環素、F8T2或聚噻吩衍生物，而 聚噻吩衍生物可例如是P3HT。由上述可知，由于本發明的黏著層具有親水/疏水/親水相間的表面性質，因 此黏著層表面的區域選擇性可使得金屬納米粒子層與有機半導體層分別形成于黏 著層的兩側與中央。另一方面，黏著層可用于增加金屬納米材料層與柵極絕緣層之 間、有機半導體層與柵極絕緣層之間的附著性，以提高元件效能。綜上所述，本發明的有機薄膜晶體管及其制造方法至少具有下列優點1. 本發明是以形成金屬納米粒子層來當做源極與漏極，因此能夠省略進行微 影與蝕刻步驟，以節省一道光掩膜制程。而且，本發明的源極與漏極不需利用現有 的濺鍍法和熱蒸鍍法來形成，因此能夠避免元件損壞以及節省成本。2. 本發明的黏著層可增加金屬納米材料層與柵極絕緣層之間、有機半導體層 與柵極絕緣層之間的附著性，以提高元件效能。3. 本發明的黏著層具有親水/疏水/親水相間的表面性質，也即是具有區域選 擇性，因此可使金屬納米粒子層與有機半導體層分別形成于黏著層的兩側與中央。4. 本發明的方法不用完全都利用氣相沉積法來進行，因此可較現有的方法更 為節省成本。雖然本發明已以實施例揭示如上，然其并非用以限定本發明，任何熟習此技 藝者，在不脫離本發明的精神和范圍內，當可作些許更動與潤飾，因此本發明的保 護范圍當以權利要求所界定的為準。
權利要求
1. 一種有機薄膜晶體管，包括一襯底；一柵極，配置于該襯底上；一柵極絕緣層，配置于該襯底上且覆蓋該柵極；一黏著層，配置于該柵極絕緣層上，且該黏著層具有對應該柵極上方的一疏水表面，以及位于該疏水表面兩側的一第一親水表面與一第二親水表面；一金屬納米粒子層，其金屬粒子表面修飾有一親水基團，配置于該黏著層的該第一親水表面與該第二親水表面上，以分別作為一源極與一漏極；以及一有機半導體層，配置于該黏著層的該疏水表面上，且位于該金屬納米粒子層上。
2. 如權利要求1所述的有機薄膜晶體管，其特征在于，該黏著層為具有一疏水 表面與二親水表面的一硅垸材料層。
3. 如權利要求1所述的有機薄膜晶體管，其特征在于，該黏著層為一堆疊材料層。
4. 如權利要求3所述的有機薄膜晶體管，其特征在于，該堆疊材料層包括一親水硅烷材料層，配置于該柵極絕緣層上；以及 一疏水材料層，配置于對應該柵極上方的該親水硅烷材料層上。
5. 如權利要求3所述的有機薄膜晶體管，其特征在于，該堆疊材料層包括 一疏水硅烷材料層，配置于該柵極絕緣層上；以及一親水材料層，配置于對應該柵極上方的兩側的該疏水硅垸材料層上。
6. 如權利要求1所述的有機薄膜晶體管，其特征在于，該親水基團包括羥基、 胺基、硫醇基或羧基。
7. 如權利要求1所述的有機薄膜晶體管，其特征在于，該金屬納米粒子層的材 質包括金納米粒子、銀納米粒子、鈀納米粒子或銅納米粒子。
8. 如權利要求1所述的有機薄膜晶體管，其特征在于，該有機半導體層的材質 包括五環素、F8T2或聚噻吩衍生物。
9. 如權利要求1所述的有機薄膜晶體管，其特征在于，該柵極的材質包括金屬、 金屬合金或金屬納米粒子。
10. 如權利要求1所述的有機薄膜晶體管，其特征在于，該柵極絕緣層的材質為一含硅化合物。
11. 一種有機薄膜晶體管的制造方法，包括 于一襯底上形成一柵極；形成一柵極絕緣層，以覆蓋該柵極與該襯底；于該柵極絕緣層上形成一黏著層，其中該黏著層具有對應該柵極上方的一疏 水表面，以及位于該疏水表面兩側的一第一親水表面與一第二親水表面；形成金屬粒子表面修飾有一親水基團的一金屬納米粒子層，以選擇性附著于 該黏著層的該第一親水表面與該第二親水表面上，以分別作為一源極與一漏極；以 及于該黏著層的該疏水表面上以及該金屬納米粒子層上形成一有機半導體層。
12. 如權利要求11所述的有機薄膜晶體管的制造方法，其特征在于，該黏著層 的形成方法包括于該柵極絕緣層上形成表面具有疏水性質的一硅垸材料層；以及 進行一照光處理，使對應該柵極上方兩側的部分該硅垸材料層表面為具親水性。
13. 如權利要求11所述的有機薄膜晶體管的制造方法，其特征在于，該黏著層 為一堆疊材料層。
14. 如權利要求13所述的有機薄膜晶體管的制造方法，其特征在于，該黏著層 的形成方法包括于該柵極絕緣層上形成一親水硅烷材料層；以及 于對應該柵極上方的該親水硅烷材料層上形成一疏水材料層。
15. 如權利要求13所述的有機薄膜晶體管的制造方法，其特征在于，該黏著層 的形成方法包括于該柵極絕緣層上形成一疏水硅烷材料層；以及于對應該柵極上方的兩側的該疏水硅垸材料層上形成一親水材料層。
16. 如權利要求11所述的有機薄膜晶體管的制造方法，其特征在于，該親水基 團包括羥基、胺基、硫醇基或羧基。
17. 如權利要求11所述的有機薄膜晶體管的制造方法，其特征在于，形成該金 屬納米粒子層以選擇性附著于該黏著層的該第一親水表面與該第二親水表面上的 方法包括噴墨法或轉印法。
18. 如權利要求11所述的有機薄膜晶體管的制造方法，其特征在于，該金屬納 米粒子層的材質包括金納米粒子、銀納米粒子、鈀納米粒子或銅納米粒子。
19. 如權利要求11所述的有機薄膜晶體管的制造方法，其特征在于，該有機半 導體層的材質包括五環素、F8T2或聚噻吩衍生物。
20. 如權利要求11所述的有機薄膜晶體管的制造方法，其特征在于，該柵極的 材質包括金屬、金屬合金或金屬納米粒子。
21. 如權利要求11所述的有機薄膜晶體管的制造方法，其特征在于，該柵極絕 緣層的材質為一含硅化合物。
全文摘要
本發明公開了一種有機薄膜晶體管，其是由襯底、柵極、柵極絕緣層、黏著層、金屬納米粒子層以及有機半導體層所構成。其中，柵極配置于襯底上。柵極絕緣層配置于柵極與襯底上。黏著層配置于柵極絕緣層上，且黏著層具有對應柵極上方的疏水表面，以及位于疏水表面兩側的第一親水表面與第二親水表面。金屬納米粒子層的金屬粒子表面修飾有一親水基團，且金屬納米粒子層配置于黏著層的第一親水表面與第二親水表面上，以分別作為源極與漏極。另外，有機半導體層配置于黏著層的疏水表面上，且位于金屬納米粒子層上。
文檔編號H01L51/05GK101212020SQ20061017280
公開日2008年7月2日 申請日期2006年12月27日 優先權日2006年12月27日
發明者吳泉毅, 蔡依蕓, 賴欽詮 申請人:中華映管股份有限公司