[发明专利]一种柔性薄膜晶体管及其制备方法

说明书

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晶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SiOx、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 Deposition)的方 法在基底表面制备无机小分子材料层，如SiOx、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。