[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

本发明涉及一种薄膜晶体管(Thin Film Transistor，以下简称TFT)，尤其涉及一种柔性TFT的基片。

背景技术

柔性显示技术使显示器件的设计不再局限于平面化。柔性显示器件柔软可变形，且不易损坏，可以制成人们梦寐以求的电子报刊、可穿戴的显示器等。开发柔性显示的另一重要因素在于，显示器件的制造工艺可以由Sheet-fed BatchProcessing(分批装片式制程)转换成Roll-to-Roll Manufacturing(滚动条式制程)，这样一来，显示器的制造成本可以大幅降低。因此，柔性显示技术日益成为国际显示行业的研究热点。

TFT的应用领域很广泛：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TFT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TFT，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 PolySilicon)、高温多晶硅(HTPS，High Temperature Poly Silicon)、非晶硅(a-Si，Amorphous Silicon)等。其基片材料一般为玻璃、石英、单晶硅，如果用柔性的基片来代替，则成为柔性TFT，实现柔性显示。

目前，柔性TFT基片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片，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，是目前被广泛采用的柔性基片材料。但其平整性差，表面凸起会给膜层结构带来缺陷，水氧透过率高，造成器件迅速老化。(3)金属加工温度高、水氧阻隔性强，为了避免生锈，通常采用不锈钢作为基片材料。但是不锈钢的表面粗糙度大，不平坦，经过复杂的研磨和电化学抛光工艺，表面平整度仍然不够好。

绝缘层通常采用聚合物或无机小分子材料，而这些材料在器件制备的后续工艺过程中会被化学物质破坏，如刻蚀网状绝缘基座或隔离柱过程中用到的碱性显影液、有机功能层中的发光材料的有机溶剂等，从而影响整个器件的寿命。

发明人经过潜心研究，采用了一种新型的柔性TFT基片，即通过电铸工艺制造的基片，这种基片无需经过研磨即能有比不锈钢更好的表面平整度。同时，在绝缘层上增加了保护层，进一步改善了表面平整度，提高了其上的有机功能层的性能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种采用了新型基片的柔性薄膜晶体管，这种基片的表面平整度好，不会对器件的膜层结构造成缺陷；无需经过研磨抛光，简化了工艺步骤。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片、绝缘层、栅极、栅极绝缘层、有源层、源极和漏极，基片为电铸形成的金属箔片。

基片的材料选自镍、铁、铜、金、银、镍-铁合金、铂镍-钴合金、钴-钨合金，厚度为20μm至700μm，表面粗糙度的Rms(rout mean square)值小于10nm。绝缘层上还有保护层。绝缘层的材料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、SiOx或SiNx。保护层的材料为树脂，优选为环氧树脂或压克力树脂。保护层的厚度为500nm至10um，用涂布的方法制备。

本发明的另一目的在于提供一种制备柔性薄膜晶体管的方法，步骤包括：

(1)电铸形成金属箔片；

(2)形成绝缘层；

(3)依次形成栅极、栅极绝缘层、有源层、源极和漏极；

(4)形成封装层。

上述步骤还可以包括在形成绝缘层后，制备保护层。