一种有机薄膜晶体管及其制作方法、阵列基板、显示装置

摘要

本发明公开了一种有机薄膜晶体管及其制作方法、阵列基板、显示装置，用以提高有机薄膜晶体管的使用寿命。所述有机薄膜晶体管的制作方法，包括制作栅极、制作有机半导体层、以及制作源极和漏极，其中，在制作有机半导体层之前，该方法还包括：在衬底基板上制作一有机绝缘层；对有机绝缘层进行表面预处理，使得该有机绝缘层表面的极性偏正性。

权利要求

1.一种有机薄膜晶体管的制作方法，包括制作栅极、制作有机半导体层、以及制作源极和漏极，其特征在于，在制作有机半导体层之前，该方法还包括：在衬底基板上制作一有机绝缘层；

对所述有机绝缘层进行表面预处理，使得该有机绝缘层表面的极性偏正性。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述有机绝缘层进行表面预处理，包括：对所述有机绝缘层进行表面氢化处理。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述有机绝缘层为聚酰亚胺类绝缘膜，或为亚克力类绝缘膜。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法包括：通过构图工艺在衬底基板上制作栅极及栅极线；

在完成上述步骤的衬底基板上制作一有机绝缘层；

对所述有机绝缘层进行表面氢化处理；

在完成上述步骤的衬底基板上通过构图工艺制作有机半导体层；

在完成上述步骤的衬底基板上通过构图工艺制作源极和漏极。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法包括：在衬底基板上通过构图工艺制作遮光层；

在完成上述步骤的衬底基板上制作一有机绝缘层；

对所述有机绝缘层进行表面氢化处理；

在完成上述步骤的衬底基板上通过构图工艺制作有机半导体层；

在完成上述步骤的衬底基板上制作第一绝缘层；

在完成上述步骤的衬底基板上通过构图工艺制作栅极及栅极线；

在完成上述步骤的衬底基板上制作第二绝缘层；

在完成上述步骤的衬底基板上通过构图工艺制作源极和漏极。

6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，所述在完成上述步骤的衬底基板上通过构图工艺制作有机半导体层，包括：对完成上述步骤的衬底基板施加一电场，在该电场的作用下沉积一层有机半导体薄膜，沉积结束后关闭该电场；

在所述有机半导体薄膜上涂覆光刻胶，对所述光刻胶进行曝光、显影，仅保留需要形成有机半导体层位置处的光刻胶；

通过刻蚀去除未被光刻胶覆盖位置处的有机半导体薄膜，并去除剩余的光刻胶，形成有机半导体层。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述对完成上述步骤的衬底基板施加一电场，包括：在完成上述步骤的衬底基板的上方设置第一电极，在完成上述步骤的衬底基板的下方设置第二电极，分别为所述第一电极和所述第二电极施加不同的电压。

8.一种有机薄膜晶体管，其特征在于，所述薄膜晶体管为通过权利要求1-7任一项所述的方法制作得到的有机薄膜晶体管。

9.一种阵列基板，其特征在于，所述阵列基板包括权利要求8所述的有机薄膜晶体管。

10.一种显示装置，其特征在于，所述显示装置包括权利要求9所述的阵列基板。

说明书

一种有机薄膜晶体管及其制作方法、阵列基板、显示装置

技术领域

[0001] 本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种有机薄膜晶体管及其制作方法、阵列基板、显示装置。

背景技术

[0002] 薄膜晶体管液晶显示器(Thin Film Transistor Liquid Crystal Display，TFT-LCD)具有大面积，高集成度，成本低，工艺灵活，环保性能好等特点，是目前显示领域的主流显示器件。TFT-LCD显示面板包括相对设置的阵列基板和彩膜基板(Colour Filter，CF)，阵列基板包括若干阵列排列的薄膜晶体管，目前薄膜晶体管的有源层的材料主要有非晶硅(α-Si)、多晶硅(p-Si)、氧化物半导体和有机半导体等。

[0003] 由于有机半导体加工温度低，能耗低，且适用于柔性基板，工艺过程简单，成膜技术众多，材料来源广泛，环境友好等特点引起了广泛的关注，有望成为新一代平板显示的核心技术。

[0004] 然而薄膜晶体管的有源层采用有机半导体时，外界环境，如水、氧以及光和温度等，都会对有机薄膜晶体管器件的稳定性造成重大的影响，导致器件性能的衰减，进而降低了器件的使用寿命，极大的限制了有机薄膜晶体管的发展和应用。

[0005] 有机薄膜晶体管在使用时，外界环境中的水对有机薄膜晶体管中的有机半导体层会造成一定的影响，是目前导致有机薄膜晶体管使用寿命降低的主要原因。有机半导体层对水敏感的原因是，有机半导体分子中包含一些富电子原子，如氧原子、氮原子等，这些富电子基团的极性偏负性，容易与空气中的水(H2O)分子形成稳定的氢键，如图1所示，水容易与有机半导体层中的其它基团、以及有机薄膜晶体管中的金属走线发生反应，进而使有机薄膜晶体管的使用寿命大大衰减，图中X表示有机半导体分子中的富电子基团，R表示有机半导体分子中的其余基团。

[0006] 综上所述，现有技术的有机薄膜晶体管的使用寿命较低。

发明内容

[0007] 本发明实施例提供了一种有机薄膜晶体管及其制作方法、阵列基板、显示装置，用以提高有机薄膜晶体管的使用寿命。

[0008] 本发明实施例提供的一种有机薄膜晶体管的制作方法，包括制作栅极、制作有机半导体层、以及制作源极和漏极，其中，在制作有机半导体层之前，该方法还包括：

[0009] 在衬底基板上制作一有机绝缘层；

[0010] 对所述有机绝缘层进行表面预处理，使得该有机绝缘层表面的极性偏正性。

[0011] 由本发明实施例提供的有机薄膜晶体管的制作方法，由于该方法在制作有机半导体层之前还包括：在衬底基板上制作一有机绝缘层；对有机绝缘层进行表面预处理，使得该有机绝缘层表面的极性偏正性。这样使得后续制作的有机半导体层中的有机半导体分子中的极性偏负性的富电子基团在分子间的作用力下向有机绝缘层表面运动，使得这些富电子基团定向排列在有机半导体层的底部，从而使空气中的水蒸汽难以与本发明实施例中的有机半导体层结合，与现有技术相比，本发明实施例能够有效的提高有机薄膜晶体管的使用寿命。

[0012] 较佳地，所述对所述有机绝缘层进行表面预处理，包括：

[0013] 对所述有机绝缘层进行表面氢化处理。

[0014] 较佳地，所述有机绝缘层为聚酰亚胺类绝缘膜，或为亚克力类绝缘膜。

[0015] 较佳地，所述方法包括：

[0016] 通过构图工艺在衬底基板上制作栅极及栅极线；

[0017] 在完成上述步骤的衬底基板上制作一有机绝缘层；

[0018] 对所述有机绝缘层进行表面氢化处理；

[0019] 在完成上述步骤的衬底基板上通过构图工艺制作有机半导体层；

[0020] 在完成上述步骤的衬底基板上通过构图工艺制作源极和漏极。

[0021] 较佳地，所述方法包括：

[0022] 在衬底基板上通过构图工艺制作遮光层；

[0023] 在完成上述步骤的衬底基板上制作一有机绝缘层；

[0024] 对所述有机绝缘层进行表面氢化处理；

[0025] 在完成上述步骤的衬底基板上通过构图工艺制作有机半导体层；

[0026] 在完成上述步骤的衬底基板上制作第一绝缘层；

[0027] 在完成上述步骤的衬底基板上通过构图工艺制作栅极及栅极线；

[0028] 在完成上述步骤的衬底基板上制作第二绝缘层；

[0029] 在完成上述步骤的衬底基板上通过构图工艺制作源极和漏极。

[0030] 较佳地，所述在完成上述步骤的衬底基板上通过构图工艺制作有机半导体层，包括：

[0031] 对完成上述步骤的衬底基板施加一电场，在该电场的作用下沉积一层有机半导体薄膜，沉积结束后关闭该电场；

[0032] 在所述有机半导体薄膜上涂覆光刻胶，对所述光刻胶进行曝光、显影，仅保留需要形成有机半导体层位置处的光刻胶；

[0033] 通过刻蚀去除未被光刻胶覆盖位置处的有机半导体薄膜，并去除剩余的光刻胶，形成有机半导体层。

[0034] 较佳地，所述对完成上述步骤的衬底基板施加一电场，包括：

[0035] 在完成上述步骤的衬底基板的上方设置第一电极，在完成上述步骤的衬底基板的下方设置第二电极，分别为所述第一电极和所述第二电极施加不同的电压。

[0036] 本发明实施例还提供了一种有机薄膜晶体管，该有机薄膜晶体管为通过上述方法制作得到的有机薄膜晶体管。

[0037] 本发明实施例还提供了一种阵列基板，所述阵列基板包括上述的有机薄膜晶体管。

[0038] 本发明实施例还提供了一种显示装置，该显示装置包括上述的阵列基板。

附图说明

[0039] 图1为现有技术有机半导体分子中的富电子基团与环境中的水分子形成氢键的示意图；

[0040] 图2为本发明实施例提供的一种有机薄膜晶体管的制作方法流程图；

[0041] 图3为本发明实施例一提供的有机薄膜晶体管的制作方法流程图；

[0042] 图4-图5分别为本发明实施例一提供的有机薄膜晶体管在制作过程中的不同阶段的截面结构示意图；

[0043] 图6为本发明实施例一提供的制作有机半导体层的方法流程图；

[0044] 图7为本发明实施例二提供的有机薄膜晶体管的制作方法流程图；

[0045] 图8为本发明实施例二提供的有机薄膜晶体管的截面结构示意图；

[0046] 图9为本发明实施例提供的一种阵列基板的截面结构示意图。

[0047] 附图标记说明：

[0048] 40、衬底基板；41、栅极；42、有机绝缘层；421、未被氢化的有机绝缘层；422、氢化的有机绝缘层；51、有机半导体层；52、源极；53、漏极；81、遮光层；82、第一绝缘层；83、第二绝缘层；90、钝化层；91、像素电极。

具体实施方式

[0049] 本发明实施例提供了一种有机薄膜晶体管及其制作方法、阵列基板、显示装置，用以提高有机薄膜晶体管的使用寿命。

[0050] 为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

[0051] 下面结合附图详细介绍本发明具体实施例提供的有机薄膜晶体管及其制作方法。

[0052] 附图中各膜层厚度和区域大小、形状不反应各膜层的真实比例，目的只是示意说明本发明内容。

[0053] 如图2所示，本发明具体实施例提供了一种有机薄膜晶体管的制作方法，包括制作栅极、制作有机半导体层、以及制作源极和漏极，其中，在制作有机半导体层之前，该方法还包括：

[0054] S201、在衬底基板上制作一有机绝缘层；

[0055] S202、对所述有机绝缘层进行表面预处理，使得该有机绝缘层表面的极性偏正性。

[0056] 本发明具体实施例在衬底基板上制作有机绝缘层的方法与现有技术相同，这里不再赘述。优选地，本发明具体实施例的有机绝缘层为聚酰亚胺类绝缘膜，或为亚克力类绝缘膜，当然，在实际生产过程中，有机绝缘层还可以为其它类型的有机绝缘膜，本发明具体实施例并不对有机绝缘层的材料作具体限定。

[0057] 优选地，本发明具体实施例对有机绝缘层进行表面预处理，包括：对有机绝缘层进行表面氢化处理，本发明具体实施例氢化处理的具体过程与现有技术对普通的有机化合物进行氢化的方法类似，如高压氢化、催化剂氢化等，这里不再赘述。当然，在具体生产过程中，本发明具体实施还可以通过其它的表面处理方法对本发明具体实施例中的有机绝缘层进行表面处理，使得该有机绝缘层表面的极性偏正性。

[0058] 本发明具体实施例在对有机绝缘层进行表面氢化处理后，在经过氢化处理后的有机绝缘层上制作有机半导体层，由于有机半导体分子中包含一些富电子原子，这些富电子基团的极性偏负性，而经过氢化处理的有机绝缘层的表面含有大量的氢原子，极性偏正性，因此能够使得有机半导体分子中的极性偏负性的富电子基团定向排列在有机半导体分子的底部，这些富电子基团能够与有机绝缘层表面的氢原子形成稳定的氢键，从而使空气中的水蒸汽难以与本发明具体实施例中的有机半导体层结合，与现有技术相比，本发明具体实施例能够有效的提高有机薄膜晶体管的使用寿命。

[0059] 本发明具体实施例制作得到的有机薄膜晶体管既可以为底栅型的有机薄膜晶体管，也可以为顶栅型的有机薄膜晶体管，当然，在实际生产过程中，还可以为其它类型的有机薄膜晶体管，如还可以为侧栅型的有机薄膜晶体管。

[0060] 实施例一：

[0061] 如图3所示，本发明具体实施例提供的有机薄膜晶体管的制作方法具体包括：

[0062] S301、通过构图工艺在衬底基板上制作栅极及栅极线；

[0063] S302、在完成上述步骤的衬底基板上制作一有机绝缘层；

[0064] S303、对所述有机绝缘层进行表面氢化处理；

[0065] S304、在完成上述步骤的衬底基板上通过构图工艺制作有机半导体层；

[0066] S305、在完成上述步骤的衬底基板上通过构图工艺制作源极和漏极。

[0067] 具体地，如图4所示，首先在衬底基板40上沉积一层金属层，本发明具体实施例中的衬底基板40可以为玻璃基板，也可以为塑料基板，沉积金属层时可以采用热蒸镀、磁控溅射等方法，沉积的金属层为钼(Mo)或铝(Al)的单层膜层，也可以为Mo和Al组成的复合膜层，当然还可以为其它的金属单层膜或复合膜，本发明具体实施例并不对金属层的材料作具体限定。之后对沉积的金属层采用构图工艺形成栅极41和栅极线(图中未示出)，本发明具体实施例中的构图工艺包括光刻胶的涂覆、曝光、显影、刻蚀以及去除光刻胶的部分或全部过程，本发明具体实施例制作栅极及栅极线的具体过程与现有技术相同，这里不再赘述。

[0068] 接着，在制作有栅极41及栅极线的衬底基板上制作一有机绝缘层42，有机绝缘层的制作可以采用旋涂等方法，本发明具体实施例制作机绝缘层的具体过程与现有技术相同，这里不再赘述。

[0069] 之后，对制作的有机绝缘层进行表面氢化处理，在有机绝缘层的表面形成一层氢化的有机绝缘层422，本发明具体实施例形成的有机绝缘层42包括氢化的有机绝缘层422和位于该氢化的有机绝缘层422下方的未被氢化的有机绝缘层421，氢化的有机绝缘层422的极性偏正性。本发明具体实施例对有机绝缘层进行表面氢化处理的具体处理方法与现有技术相同，这里不再赘述。

[0070] 接着，如图5所示，在氢化的有机绝缘层422上通过构图工艺制作有机半导体层51，本发明具体实施例中的构图工艺包括光刻胶的涂覆、曝光、显影、刻蚀以及去除光刻胶的部分或全部过程，本发明具体实施例制作有机半导体层的具体方法与现有技术相同，这里不再赘述。

[0071] 接着，如图5所示，在有机半导体层51上通过构图工艺制作源极52和漏极53，本发明具体实施例中制作源极52和漏极53的材料可以与本发明具体实施例中制作栅极41的材料相同，本发明具体实施例制作源极52和漏极53的具体方法与现有技术相同，这里不再赘述。

[0072] 本发明具体实施例制作得到的有机半导体层51中的有机半导体分子中包含一些富电子原子，由这些富电子原子组成的富电子基团的极性偏负性，在极性偏正性的氢化的有机绝缘层422的作用下，这些富电子基团会定向排列在有机半导体分子的底部，由于分子间的作用力较小，因此这些富电子基团定向排列时所用的时间较长，在实际生产过程中，为了减小这些富电子基团定向排列所用的时间，可以在制作有机半导体层51的过程中施加一个有助于这些富电子基团定向排列的外力，如施加一电场力，使得这些富电子基团在施加的外力的作用下快速的定向排列，能够更好的保证本发明具体实施例中的有机半导体层不与空气中的水蒸汽结合，从而更有效的提高有机薄膜晶体管的使用寿命。

[0073] 具体地，如图6所示，本发明具体实施例在制作有机半导体层51时具体包括：

[0074] S601、对完成上述步骤的衬底基板施加一电场，在该电场的作用下沉积一层有机半导体薄膜，沉积结束后关闭该电场；

[0075] S602、在所述有机半导体薄膜上涂覆光刻胶，对所述光刻胶进行曝光、显影，仅保留需要形成有机半导体层位置处的光刻胶；

[0076] S603、通过刻蚀去除未被光刻胶覆盖位置处的有机半导体薄膜，并去除剩余的光刻胶，形成有机半导体层。

[0077] 优选地，本发明具体实施例对完成上述步骤的衬底基板施加一电场，包括：在完成上述步骤的衬底基板的上方设置第一电极，在完成上述步骤的衬底基板的下方设置第二电极，分别为第一电极和第二电极施加不同的电压，本发明具体实施例可以通过调节第一电极和第二电极之间的电压大小在第一电极和第二电极之间形成不同强度的电场。这时，在第一电极和第二电极之间形成一电场，在该电场的作用下沉积有机半导体薄膜时，有机半导体薄膜中的有机半导体分子中的富电子基团在电场力的作用下快速的向有机绝缘层方向移动，并定向排列在有机半导体薄膜的底部。

[0078] 实施例二：

[0079] 如图7所示，本发明具体实施例提供的有机薄膜晶体管的制作方法具体包括：

[0080] S701、在衬底基板上通过构图工艺制作遮光层；

[0081] S702、在完成上述步骤的衬底基板上制作一有机绝缘层；

[0082] S703、对所述有机绝缘层进行表面氢化处理；

[0083] S704、在完成上述步骤的衬底基板上通过构图工艺制作有机半导体层；

[0084] S705、在完成上述步骤的衬底基板上制作第一绝缘层；

[0085] S706、在完成上述步骤的衬底基板上通过构图工艺制作栅极及栅极线；

[0086] S707、在完成上述步骤的衬底基板上制作第二绝缘层；

[0087] S708、在完成上述步骤的衬底基板上通过构图工艺制作源极和漏极。

[0088] 具体地，如图8所示，首先在衬底基板40上通过构图工艺制作遮光层81，本发明具体实施例中的构图工艺包括光刻胶的涂覆、曝光、显影、刻蚀以及去除光刻胶的部分或全部过程，本发明具体实施例制作遮光层的具体过程与现有技术相同，这里不再赘述。

[0089] 接着，在制作有遮光层81的衬底基板上制作一有机绝缘层42，并对制作的有机绝缘层42进行表面氢化处理。本发明具体实施例二制作有机绝缘层42，以及对有机绝缘层42进行表面氢化处理的方法与本发明具体实施例一相同，这里不再赘述。

[0090] 接着，在有机绝缘层42上通过构图工艺制作有机半导体层51，本发明具体实施例二制作有机半导体层51的方法与本发明具体实施例一相同，这里不再赘述。同样地，与本发明具体实施例一类似，本发明具体实施例二在制作有机半导体层51时，可以首先在制作有有机绝缘层42的衬底基板上施加一电场，在该电场的作用下沉积有机半导体薄膜，进而通过后续的构图工艺制作本发明具体实施例的有机半导体层51。

[0091] 接着，在有机半导体层51上制作第一绝缘层82，第一绝缘层82的材料为氧化硅(SiO2)或氮化硅(SiN)，或为SiO2和SiN的复合材料，当然，在实际制作过程中，本发明具体实施例的第一绝缘层82还可以为其它无机材料，也可以为有机材料，当第一绝缘层82为有机材料时，可以采用与有机绝缘层42相同的材料，本发明具体实施例并不对第一绝缘层82的材料作具体限定。本发明具体实施例制作第一绝缘层82的具体方法与现有技术相同，这里不再赘述。

[0092] 接着，在第一绝缘层82上通过构图工艺制作栅极41及栅极线，本发明具体实施例二制作栅极41及栅极线的方法与本发明具体实施例一相同，这里不再赘述。

[0093] 接着，在栅极41及栅极线上制作第二绝缘层83，具体实施时，本发明具体实施例的第二绝缘层83的材料与第一绝缘层82的材料相同，本发明实施例并不对第二绝缘层83的材料作具体限定。本发明具体实施例制作第二绝缘层83的具体方法与制作第一绝缘层82的具体方法相同，这里不再赘述。

[0094] 接着，在第二绝缘层83上通过构图工艺制作源极52和漏极53，本发明具体实施例制作源极52和漏极53的具体方法与本发明具体实施例一相同，这里不再赘述。

[0095] 本发明具体实施例还提供了一种有机薄膜晶体管，该有机薄膜晶体管是通过本发明具体实施例提供的上述方法制作得到。由于本发明具体实施例的有机薄膜晶体管中的半导体层，以及位于该半导体层下方的绝缘层均采用有机材料，因此本发明具体实施例的有机薄膜晶体管在柔性显示方面有较好的应用前景。

[0096] 本发明具体实施例还提供了一种阵列基板，该阵列基板包括本发明具体实施例提供的上述有机薄膜晶体管。具体地，如图9所示，本发明具体实施例的有机薄膜晶体管以实施例一为例，本发明具体实施例提供的阵列基板还包括位于源极52和漏极53上的钝化层90，以及与漏极53连接的像素电极91。

[0097] 本发明具体实施例还提供了一种显示装置，该显示装置包括本发明具体实施例提供的上述阵列基板，该显示装置可以为液晶面板、液晶显示器、液晶电视、有机发光二极管(Organic Light Emitting Diode，OLED)面板、OLED显示器、OLED电视或电子纸等显示装置。

[0098] 综上所述，本发明具体实施例提供一种有机薄膜晶体管及其制作方法、阵列基板、显示装置，有机薄膜晶体管的制作方法包括制作栅极的方法、制作有机半导体层的方法、以及制作源极和漏极的方法，其中，在制作有机半导体层之前，该方法还包括：在衬底基板上制作一有机绝缘层；对所述有机绝缘层进行表面预处理，使得该有机绝缘层表面的极性偏正性。由于本发明具体实施例在制作有机半导体层之前，在衬底基板上制作一有机绝缘层，并对制作得到的有机绝缘层进行表面预处理，使得该有机绝缘层表面的极性偏正性，使得后续制作的有机半导体层中的有机半导体分子中的极性偏负性的富电子基团在分子间的作用力下向有机绝缘层表面运动，使得这些富电子基团定向排列在有机半导体层的底部，从而使空气中的水蒸汽难以与本发明具体实施例中的有机半导体层结合，与现有技术相比，本发明具体实施例能够有效的提高有机薄膜晶体管的使用寿命。

[0099] 显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。