[发明专利]薄膜晶体管及其制造方法和电子装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有有机半导体层的薄膜晶体管和制造该薄膜晶体管的方法，以及使用该薄膜晶体管的电子装置。

背景技术

近年来，已经在以显示装置为代表的许多电子装置中引入了有源矩阵驱动系统，而薄膜晶体管(TFT)被用作用来切换(像素选择)的元件。

图9示出了过去的沟道蚀刻型TFT的截面图。在该TFT中，半导体层103形成于栅电极101和栅极绝缘层102上，源电极104和漏电极105连接至半导体层103。源电极104和漏电极105彼此隔开且被设置为与半导体层103的上部部分重叠。

图9所示的区域R1～R3表示由半导体层103与源电极104以及漏电极105之间的位置关系所决定的区域。区域R1是半导体层103与源电极104重叠的区域，区域R2是半导体层103与漏电极105重叠的区域。此外，区域R3位于区域R1和R2之间，且该区域中的半导体层103与源电极104和漏电极105都不重叠。在下文中，区域R1～R3表示与此相同的含义。

作为沟道层的半导体层103是具有层叠结构，其中，上部半导体层103B形成在下部半导体层103A上。下部半导体层103A由非晶硅形成，并从区域R1经由区域R3延伸到区域R2。上部半导体层103B由n型掺杂的非晶硅形成，并设置在区域R1和R2上，以使得各上部半导体层103B彼此隔开。

当形成这样的半导体层103时，首先，形成下部半导体层103A和上部半导体层103B以从区域R1延伸到区域R2；然后形成源电极104和漏电极105。随后，通过使用源电极104和漏电极105作为掩膜，选择性蚀刻上部半导体层103B。结果，上部半导体层103B在区域R3中的部分被去除，因此，上部半导体层103B仅保留区域R1和R2中。

在这种沟道刻蚀型TFT中，n型掺杂的上部半导体层103B的电阻变得小于未掺杂的下部半导体层103A的电阻。结果，源电极104以及漏电极105与上部半导体层103B之间的接触电阻降低，从而，电荷在源电极104和漏电极105与半导体层103之间的进出变得容易。

顺便提及，最近使用有机半导体层作为沟道层的有机TFT受到了关注。在该有机TFT中，可以通过涂覆来形成沟道层，这可以降低成本。此外，能够在低于蒸镀等方法的温度下形成沟道层，因此，可以在低耐热性的柔性塑料膜等上实现有机TFT。

图10示出了过去的有机TFT的截面图。除了以有机半导体层203代替半导体层103之外，该有机TFT具有与图9所示的TFT相似的结构。具体地，有机半导体层203形成在栅电极201和栅极绝缘层202上，源电极204和漏电极205连接至有机半导体层203。该有机半导体层203具有单层结构，并从区域R1延伸到区域R2。

作为该有机TFT的结构，像过去的TFT那样，考虑诸如顶接触型、底接触型，顶栅型和底栅型的各种结构。首先，顶接触型是常用的，在顶接触型中，源电极和漏电极被设置为重叠在有机半导体层的上部部分上(例如，参考国际申请WO2007/055119)。

发明内容

为了利用有机TFT的优势从而使电子装置更薄、更柔韧，非常期望提高有机TFT的性能，尤其是迁移率和ON/OFF比。

因此，已经研究了将图9所示的沟道蚀刻型结构应用于有机TFT，但是由于沟道层是有机半导体层而导致这种尝试遇到了困难。这是因为，为了去除有机半导体，通常采用氧等离子体蚀刻去除有机物质，但是在这种蚀刻过程中，很难选择性地蚀刻有机半导体层(只是必要部分)。这种情况下，如果有机半导体层由两层形成且然后只蚀刻上层，则下层不会仅被少量蚀刻。结果，下层的厚度减小，同时，由于刻蚀时导致的损伤使得性能恶化。

鉴于此，期望提供能够提高薄膜晶体管的性能的薄膜晶体管、薄膜晶体管的制造方法以及一种电子装置。

根据本发明的实施方式，提供了一种薄膜晶体管，包括：有机半导体层；源电极和漏电极，彼此隔开并被设置为分别与有机半导体层重叠。该有机半导体层包括：下部有机半导体层；上部有机半导体层，形成在下部有机半导体层上，并具有高于下部有机半导体层的溶解性和导电性。下部有机半导体层从与源电极重叠的区域延伸到与漏电极重叠的区域，而上部有机半导体层被分别设置在与源电极重叠的区域和与漏电极重叠的区域的各区域中，以使得各上部有机半导体层彼此隔开。此外，根据本发明实施方式的电子装置包含上述薄膜晶体管。