专利名称：一种柔性薄膜晶体管及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种柔性薄膜晶体管(TFT, Thin Film Transistor)的结构和制备 方法。
背景技术：
可弯曲显示技术使显示器件的设计不再局限于平面化，而是提供多元的外形 与设计，而轻薄、耐冲击的特性则适用于移动电话、PDA或笔记本电脑等便携式 产品。这类显示器件柔软可变形且不易损坏，可以安装在弯曲的表面，可以制 成人们梦寐以求的电子报刊、墙壁电视、可穿戴的显示器，淋漓尽致的展现 出有机半导体的魅力。
除此之外，开发柔性显示器件的另一重要因素在于其工艺可以由Sheet-fed Batch Processing (分批装片式制程)转换成Roll-to-Roll Manufacturing (滚 动条式制程)，意味着显示器件的制造成本可大幅降低。与纸张相似的厚度及柔 性、数字电子媒体的信息可更新性、机械向性能上的优点、制造成本的优势，柔 性显示器件极有可能替换目前的平面显示器件，在新兴市场取得商机。
TFT-LCD (液晶显示器)是指液晶显示器上的每一液品像素点都是由集成在 其后的薄膜晶体管来驱动，利用扫描的方法任意控制一个显示点的ON/OFF，从 而可以做到高速度、高亮度、高对比度地显示信息。AMOLED( Active Matrix Organic Light Emitting Diode ，有源有机电致发光显示器件)同样可以用TFT驱动，每个像 素配备具有开关功能的薄膜晶体管，而且每个像素配备一个电荷存储电容，外围 驱动电路和显示阵列整个系统集成在同一基板上。与TFT-LCD的TFT结构不同 之处在于，LCD采用电压驱动，而AMOLED采用电流驱动，其亮度与电流成 正比，因此除了进行ON/OFF切换动作的选址TFT之外，还需要能让足够电流 通过的ON阻抗较低的小型驱动TFT。 SRAM (静态随机存储器)同样可以用 TFT进行驱动。
TFT的制造工艺有多种，包括低温多晶硅(LTPS, Low Temperature Poly Silicon)、高温多晶硅(HTPS， High Temperature Poly Silicon)、非晶硅(a-Si，Amorphous Silicon)等。其基底材料一般为玻璃、石英、单晶硅，如果用柔性的 基底来代替，则成为柔性TFT，实现柔性显示。
在柔性TFT中，基底因为与器件的成本、显示质量、产品可靠性及工艺方法 都有很大的关联性而扮演着极为重要的角色。目前，柔性TFT基底的材料主要有 薄玻璃、塑料、金属薄片三种。
但是不管采用哪种基底，柔性TFT在性能方面和制备过程中还存在很多问
题
(1) 超薄玻璃具有加工温度高、水氧阻隔性强等优点，但其柔韧性不够， 具有易碎、易弯折等缺点，加工的可操作性差。
(2) 聚合物(如塑料)具有柔韧性好、可操作性强等优点，但其平整性 差，表面凸起会给膜层结构带来缺陷，引起器件损坏；气密性较差，水、氧透过 率高，而水、氧是造成器件迅速老化的主要原因。栅极材料在聚酯材料上的附着 力较差，使得显示图形的制备变得困难，而且也影响了器件的稳定性。目前在塑 料基底与栅极之间涂布一层聚合物(如聚酰亚胺)， 一方面加强基底与栅极的 结合力，另一方面阻止水氧透过基底。
(3) 金属基底加工温度高、水氧阻隔性强，且与超薄玻璃相比，加工的可 操作性强，但是金属整体导电且表面粗糙，无法直接在其表面制备电极，需要在 基底与电极之间增加绝缘层。
目前来看，塑料基底与栅极之间用来隔绝水氧的层(以下称隔绝层)可以为
有机材料(聚酰亚胺等)或无机小分子材料，如Si0x、 SiNx等；金属基底与栅
极之间用来绝缘的层(以下称隔绝层)也可以为有机材料或无机材料。目前隔绝
层的制备工艺通常有两种方案利用旋涂、喷射涂布等湿法工艺在基底表面制备 一层PI (聚酰亚胺)或利用化学气相沉积(CVD, Chemical Vapor D印osition)的方 法在基底表面制备无机小分子材料层，如Si0x、 SiNx等。但无论是有机材料还 是无机材料，在器件制备的后续工艺如电极刻蚀、UV光照等过程中会被酸、碱 或有机溶剂破坏，即溶于酸、碱或有机溶剂，从而影响整个器件的稳定性与寿命。 发明人经过潜心研究和反复实验，对基底/隔绝层/栅极的结构作了改进在 隔绝层和栅极之间增加一层保护层，保护层选用与隔绝层溶于不同溶剂的材料。 如果保护层材料溶于后续电极刻蚀等工艺中用到的显影液等酸、碱或溶于有机溶剂，则隔绝层不与这些材料反应，从而正常发挥隔绝层的作用；如果保护层材料 不溶于后续工艺中的酸、碱、有机溶剂等，那么就能阻挡这些酸、碱、有机溶剂 对隔绝层的腐蚀，从而保护住隔绝层。另外，保护层还进一歩提高了阻隔水氧的 能力并同时改善了平整度，减少了表面粗糙对器件膜层结构的破坏，提高成品率。
发明内容
本发明的目的是提供一种保护柔性薄膜晶体管的隔绝层不被破坏的柔性TFT 结构，提高柔性TFT及后续器件的稳定性，延长寿命。 本发明的目的可以通过以下技术方案实现
柔性薄膜晶体管包括基底、栅极、栅极绝缘层、源极和漏极，还包括形成在 基底上的隔绝层。所述隔绝层上还形成有保护层，该保护层选用与隔绝层材料溶 解于不同溶剂的材料。
所述基底为金属、合金或聚合物。
所述隔绝层为聚合物或无机小分子材料，优选为聚酰亚胺、聚四氟乙烯、聚 酰亚胺与聚四氟乙烯的混合物、Si0x或SiNx。
所述保护层材料为树脂，更优选为环氧树脂或压克力树脂，厚度为 500nm-10um，用涂布的方法制备。
所述薄膜晶体管可用于制造TFT-LCD、有源有机电致发光器件、TFT-SRAM。
通过本发明提供的增加了保护层的柔性薄膜晶体管结构，隔绝层不会受到后 续电极刻蚀等工艺过程中的酸、碱或有机溶剂的破坏，有效地发挥隔绝层的作用， 提高器件稳定性。
附图为本发明优选的实施方案的柔性TFT结构示意图。其中，附图标记说明 如下l-柔性基底；2-隔绝层；3-保护层；4_栅极；5-栅极绝缘层；6-半导体； 7-源极；8-漏极。
具体实施例方式
下面结合附图和具体实施方式
详细阐述本发明的内容，应该理解本发明不局
5限于下述优选实施方式，优选实施方式仅作为发明的说明性实施方案。 实施例1提供一种柔性TFT:
(1) 柔性基底1为一个O. lmm厚的不锈钢片，柔性基底的厚度也可根据TFT 特别应用的需要而定。将清洗后的基底置于洁净烘箱内烘烤干燥。
(2) 用旋涂或喷射涂布的方法在基底上制备聚酰亚胺/聚四氟乙烯复合结构 薄膜作为隔绝层2，厚度控制在0.2 2^m，烘烤固化。
(3) 在隔绝层上涂布lpm的环氧树脂作为保护层3，烘烤固化。
(4) 在保护层上采用磁控溅射方式制备200，的金属Mo/Al合金作为TFT 的栅极4，并通过光刻制备电极图形。
(5) 再利用化学气相沉积的方式分别制作20nm的Si0x作为栅极绝缘层5 和50nm的Si作为半导体6，通过光刻制备相应图形。
(6) 在半导体表面采用磁控溅射方式制备两个200nm的Mo分别作为源极7、 漏极8。
实施例2同样提供一种柔性TFT:
(1) 柔性基底1为一个175^m厚的透明聚酯薄膜，柔性基底的厚度也可根 据TFT特别应用的需要而定。将清洗后的基底置于洁净烘箱内烘烤干燥。
(2) 用化学气相沉积的方式制作100nm的SiOx作为隔绝层2。
(3) 在隔绝层上涂布lpm的环氧树脂作为保护层3，烘烤固化。
(4) 在保护层上采用磁控溅射方式制备200nm的金属Mo/Al合金作为TFT 的栅极4，并通过光刻制备电极图形。
(5) 再利用化学气相沉积的方式制作20nm的Si(k作为栅极绝缘层5和50nm 的Si作为半导体6，通过光刻制备相应图形。
(6) 在半导体表面采用磁控溅射方式制备两个200腦的Mo分别作为源极7、 漏极8。
虽然本发明己以较佳实施例揭露如上，然而其并非用以限定本发明，任何熟 悉此技术人士，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因 此，本发明的保护范围当以申请的专利范围所界定为准。
权利要求
1、一种柔性薄膜晶体管，包括基底、栅极、栅极绝缘层、源极和漏极，还包括形成在基底上的隔绝层，其特征在于，在所述隔绝层上还形成有保护层，该保护层选用与隔绝层材料溶解于不同溶剂的材料。
2、 根据权利要求1的柔性薄膜晶体管，其特征在于，所述基底为金属、合金或 聚合物。
3、 根据权利要求1的柔性薄膜晶体管，其特征在于，所述隔绝层为聚合物或无 机小分子材料。
4、 根据权利要求3的柔性薄膜晶体管，其特征在于，所述隔绝层为聚酰亚胺、 聚四氟乙烯、聚酰亚胺与聚四氟乙烯的混合物、SiOx或SiNx。
5、 根据权利要求1-4的柔性薄膜晶体管，其特征在于，所述保护层为树脂。
6、 根据权利要求5的柔性薄膜晶体管，其特征在于，所述保护层为环氧树脂或 压克力树脂。
7、 根据权利要求1的柔性薄膜晶体管，其特征在于，所述保护层的厚度为 500nm-10um。
8、 根据权利要求1的柔性薄膜晶体管，其特征在于，所述保护层用涂布的方法 制备。
9、 根据权利要求1的柔性薄膜晶体管，其特征在于，所述薄膜晶体管可用于制 造TFT-LCD、有源有机电致发光器件、TFT-SRAM。
全文摘要
本发明公开一种柔性薄膜晶体管的结构和制备方法。该柔性薄膜晶体管不仅包括基底、隔绝层、栅极、栅极绝缘层、源极、漏极，还包括形成于隔绝层上的保护层。该保护层采用与隔绝层材料溶于不同溶剂的材料，保护隔绝层不会受到后续工艺过程中的酸、碱、有机溶剂等的破坏。
文档编号H01L29/786GK101510563SQ20091008113
公开日2009年8月19日 申请日期2009年4月3日 优先权日2009年4月3日
发明者嵩 刘, 勇 邱 申请人:清华大学;北京维信诺科技有限公司;昆山维信诺显示技术有限公司