[发明专利]垂直式薄膜晶体管及其制造方法及显示装置及其制造方法

说明书

技术领域

本发明是关于一种垂直式薄膜晶体管(Vertical Thin Film Transistor)，特别是有关一种能够提升抗应力以及导通电流的垂直式薄膜晶体管及其制造方法以及包括该垂直式薄膜晶体管的显示装置及其制造方法。

背景技术

有机发光二极管(Organic Light Emitting Diode；OLED)显示装置在未来具有发展的潜力，因为该类型显示装置具有自发光的能力，因此不用像液晶显示装置需要背光模组作为显示影像时的光线来源。然而，若以载子移动率(Mobility)低的半导体材质例如氢化非晶硅(Hydrogenated Amorphous Silicon；a-Si:H)制造有机发光二极管显示装置的薄膜晶体管(Thin Film Transistor，TFT)，会发生供应电流不足的情况，导致需要花费更多成本设计补偿电路。

垂直式薄膜晶体管的结构由于具有较高的载子移动率，可避免上述电流不足的情况。过去在垂直式薄膜晶体管的研究上，较著名的是2007年Fujimoto 等人发表的文献(Fujimoto Kiyoshi，Takaaki Hiroi，Kazuhiro Kudo，and Masakazu Nakamura，“High-Performance，Vertical-Type Organic Transistors with Built-in Nanotriode Arrays”，Advanced Materials，19，525，2007)，请参阅图1A至图1D，是绘示该篇文献提出垂直式薄膜晶体管100的制造流程图。在图1A中，先在一玻璃基板102上洒上复数个带相同电性的聚苯乙烯粒子(Polystyrene Particle)120作为挡板，理论上，因为同性相斥的作用力，相邻的聚苯乙烯粒子120之间会保持距离。在图1B中，以聚苯乙烯粒子120作为蒸镀屏蔽(Evaporation Mask)，在相邻的聚苯乙烯粒子120之间依序沉积一第一电极层104作为漏极层(或源极层)、一绝缘层106以及一栅极层108。在图1C中，利用一胶带130将聚苯乙烯粒子120移除。在图1D中，依序沉积一半导体层110以及一第二电极层112作为源极层(或漏极层)，完成垂直式薄膜晶体管100的制造。

上述制造方法存在一些问题。首先，基板102不同区域洒上的聚苯乙烯粒子120数量难以控制，容易有不均匀的情况，使得玻璃基板102上制造的晶体管元件分布不均。再者，相邻聚苯乙烯粒子120的带电量与间隔的距离成正比，即相邻的聚苯乙烯粒子120的带电量越大，间隔的距离越大。由于各聚苯乙烯粒子120的带电量不一致，会造成相邻的聚苯乙烯粒子120间隔的距离不一致，导致玻璃基板102上制造的晶体管元件尺寸不同，各晶体管元件的特性也因此不同而难以控制。

请参阅图2，是绘示该文献的垂直式薄膜晶体管100的结构及驱动电路图。如图1A-图1D所示的制造方法制造的垂直式薄膜晶体管100在低V_DS与低V_G的情况下可导通足够的电流来驱动有机发光二极管，故适合应用于有机发光二极管显示装置而不需要额外的补偿电路。然而该垂直式薄膜晶体管100是利用栅极层108与半导体层110的接触接口形成的空乏区域来作为绝缘层，由于形成的空乏区域不会太大，所以其应用的V_GS电压不能太高，而其它问题还包括关闭电流(Off current)偏高，开关电流比(On-Off Current Ratio)约只有10³，导致开关效果不佳。

因此需要对上述垂直式薄膜晶体管的问题提出解决方法。

发明内容

本发明的一目的在于提供一种垂直式薄膜晶体管及其制造方法以及包括该垂直式薄膜晶体管的显示装置及其制造方法，能够提升抗应力以及导通电流。

根据本发明的垂直式薄膜晶体管是应用至一基板，包括一第一电极层、一第一绝缘层、一栅极层、一第二绝缘层、一半导体层、一第三绝缘层以及一第二电极层。第一电极层形成于基板上。第一电极层至少包括一第一区域以及一第二区域，第一区域包括复数个同心环子区域以及一连接子区域，连接子区域为相邻同心环子区域之间的一部份且用以连接相邻同心环子区域，第二区域包括位于相邻同心环子区域之间不含该连接子区域的其余部份。第一绝缘层形成于第一电极层的第一区域上。栅极层对应地形成于第一绝缘层上。第二绝缘层对应地形成于栅极层上。半导体层形成于第一电极层的第二区域上。第三绝缘层形成于栅极层的侧表面。第二电极层形成于半导体层上。