專利名稱：印模及制造方法、使用印模的薄膜晶體管和液晶顯示器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種印模及其制造方法、使用該印模的薄膜晶體管以及具有該薄膜晶體管的液晶顯示器件，尤其涉及一種相對(duì)于基板具有改進(jìn)的接觸性能的印模、使用該印模的具有精確納米(nano)圖案的薄膜晶體管以及具有該薄膜晶體管的液晶顯示器件。
背景技術(shù)：
隨著半導(dǎo)體產(chǎn)品的微型化和高度集成，一直在進(jìn)行關(guān)于構(gòu)圖技術(shù)的研究以形成圖案從而提高器件的新功能。
具體地說(shuō)，具有100nm或者更小納米器件的微電子電路、數(shù)字存儲(chǔ)單元、顯示器和傳感器能夠利用非常少量的納米材料而獲得良好的特性。因此，在各種工業(yè)領(lǐng)域，納米材料被認(rèn)為是一種新的能夠滿足高科技工業(yè)領(lǐng)域需求的材料。在這種納米器件的發(fā)展中，最重要的技術(shù)之一是納米構(gòu)圖技術(shù)。
具有高集成度的構(gòu)圖技術(shù)已經(jīng)發(fā)展為制造半導(dǎo)體器件中的核心技術(shù)。通常，使用光學(xué)器件或者光束的構(gòu)圖技術(shù)包括光刻、電子束平版印刷、X射線平版印刷等等。該平版印刷工藝使用對(duì)光的照射敏感的光致抗蝕劑，并且采用蝕刻技術(shù)形成圖案。因而，從裝置和工藝來(lái)看，常規(guī)的平版印刷技術(shù)耗時(shí)、耗成本并且復(fù)雜。
另外，用作光致抗蝕劑的聚合物材料已經(jīng)達(dá)到了物理極限并且難以應(yīng)用到彎曲表面。
近年來(lái)，有人提出一種軟平版印刷(soft-lithography)技術(shù)作為構(gòu)圖技術(shù)的新概念，其不同于典型的光刻技術(shù)。
軟平版印刷技術(shù)包括微接觸印刷(μCP)和納米蓋印(nano-imprinting)平版印刷。軟平版印刷技術(shù)是利用其上施加有機(jī)材料的柔性聚合物印模來(lái)制造圖案或者結(jié)構(gòu)，而不需要使用光或者高能量微粒。
根據(jù)利用自組裝(self-assembled)材料的微接觸印刷(μCP)，在具有微圖案的聚二甲基硅氧烷(PDMS)合成橡膠印模上施加墨水(自組裝單體(SAM))，并且以接觸方式將圖案轉(zhuǎn)印到基板的表面。以這種方式，可以在一個(gè)平面上局部地形成期望的薄膜圖案。
另外，當(dāng)形成半導(dǎo)體器件或者顯示器件的導(dǎo)電圖案時(shí)，通過(guò)在具有凸起部分的聚合物材料例如PDMS上涂布期望的金屬而形成印模，并且將該印模放在導(dǎo)電基板上。然后，施加外部電壓以在接觸該涂布有金屬的印模的凸起部分的基板上形成具有電荷的帶電區(qū)域。將具有與該帶電區(qū)域相反電荷的微?；蛘叻肿油坎荚谠搸щ妳^(qū)域上，并且在該平面上將自組裝單層(SAM)局部地構(gòu)圖，由此直接形成期望的薄膜圖案。
然而，通過(guò)在柔性PDMS材料上涂布金屬形成的印模由于該金屬而具有剛性。因此，當(dāng)通過(guò)將印模與大尺寸基板接觸而形成帶電區(qū)域以形成導(dǎo)電性圖案時(shí)，不可能使基板與印模正確地接觸。
由于這種帶電區(qū)域與期望的圖案區(qū)域沒(méi)有正確地匹配，因此難于在大尺寸基板上正確地形成導(dǎo)電圖案。此外，圖案在后續(xù)工藝的各步驟中可能會(huì)被打開(open)。

發(fā)明內(nèi)容
因而，本發(fā)明涉及一種印模及其制造方法、使用該印模的薄膜晶體管以及具有該薄膜晶體管的液晶顯示器件，其基本上克服了由于相關(guān)技術(shù)的局限性和缺點(diǎn)引起的一個(gè)或者多個(gè)問(wèn)題。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種相對(duì)于基板具有改進(jìn)接觸性能的印模的制造方法。
本發(fā)明的另一目的是提供一種使用該印模形成納米圖案的方法。
本發(fā)明的又一目的是提供一種利用該印模制造具有精確納米圖案的薄膜晶體管和具有該薄膜晶體管的液晶顯示器件的方法。
本發(fā)明另外的優(yōu)點(diǎn)、目的和特征將在隨后的說(shuō)明書中加以闡述，并且會(huì)從說(shuō)明書中部分地變得清楚，或者在實(shí)施本發(fā)明后得以理解。從這里書面的說(shuō)明書和權(quán)利要求書以及附圖中所具體描述的結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)并達(dá)到本發(fā)明的目的和其它優(yōu)點(diǎn)。
為了實(shí)現(xiàn)這些目的和其它優(yōu)點(diǎn)以及適用于本發(fā)明的目的，正如這里所實(shí)施并概括地描述的一樣，本發(fā)明提供了一種印模，包括基板；位于該基板上并且具有凸起部分的金屬層；以及形成與該金屬層上的聚合物層，并且在其上沿該凸起部分形成凸起圖案。
在本發(fā)明的另一方面，提供一種制造印模的方法，包括在基板上形成金屬層；對(duì)該金屬層構(gòu)圖以在其上形成凸起部分；形成具有沿位于該金屬層上的凸起部分的凸起圖案的聚合物材料層；以及固化該聚合物材料層以形成聚合物層。
在本發(fā)明的又一方面，提供一種形成納米圖案的方法，包括用其中形成有帶電層的基板接觸印模；通過(guò)將預(yù)定電壓施加到該印模而在該帶電層中形成帶電區(qū)域；從該基板上卸去該印模；涂布或者電鍍充有與該帶電區(qū)域的電荷相反的電荷的納米材料；并且在該帶電區(qū)域中形成自組裝納米圖案。
在本發(fā)明的又一方面，提供一種在薄膜晶體管中形成半導(dǎo)體層、源極、漏極和柵極中至少之一的方法，該半導(dǎo)體層形成于基板上，該源極和漏極與該半導(dǎo)體層相連，該柵極對(duì)應(yīng)于該半導(dǎo)體層形成并且在其間介有柵絕緣層，該方法包括在該基板上形成帶電層；在該帶電層的預(yù)定部分形成帶電區(qū)域；和在該帶電區(qū)域中形成自組裝納米材料的圖案。
該納米材料充有與該帶電區(qū)域的電荷相反的電荷。
形成該帶電區(qū)域包括用其中形成有該帶電層的基板接觸印模；通過(guò)將預(yù)定電壓施加到該印模而在該帶電層中形成接觸該印模表面的該帶電區(qū)域；和從該基板上卸去該印模。
在本發(fā)明的又一方面，提供一種制造液晶顯示器件的方法，包括自組裝納米材料以在基板上形成柵極、半導(dǎo)體層、源極和漏極以及像素電極中的至少一個(gè)。
形成該柵極、該半導(dǎo)體層以及該源極和漏極的至少之一包括在基板上形成帶電層；用該帶電層接觸印模；將預(yù)定電壓施加到該印模以在該帶電層上形成帶電區(qū)域；并且通過(guò)自組裝充有與該帶電區(qū)域的電荷相反的電荷的納米材料形成納米圖案。
根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)使用該柔性印模，通過(guò)提高相對(duì)于該基板的接觸性能而能夠在基板上形成期望的帶電區(qū)域。
另外，通過(guò)使用該印模形成自組裝單層，能夠在最初的沉積中形成與期望形狀相同的納米圖案。
此外，本發(fā)明提供一種通過(guò)使用該印模形成該納米圖案的方法而形成薄膜晶體管和液晶顯示器件的方法，由此提高了器件的性能。
應(yīng)該理解，本發(fā)明前面簡(jiǎn)略的描述和下面詳細(xì)的描述都是示例性和解釋性的，本發(fā)明意欲對(duì)所要求保護(hù)的范圍提供進(jìn)一步的解釋。


這些附圖提供了對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步的理解，它們構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分并結(jié)合進(jìn)來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式，并且與說(shuō)明書一起用來(lái)解釋本發(fā)明的原理。在圖中圖1A到1G示出了根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施方式的印模及其制造方法的截面圖；圖2A到2E示出了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式使用所述印模形成納米圖案的方法截面圖；圖3A到3F示出了根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施方式使用所述印模形成納米圖案的方法截面圖；圖4A到4F示出了使用根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式的印模制造薄膜晶體管的方法截面圖；圖5A到5F示出了使用根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施方式的印模制造薄膜晶體管的方法截面圖；圖6A到6F示出了使用根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施方式的印模制造薄膜晶體管的方法截面圖；圖7A到7H示出了使用根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式的制造薄膜晶體管的方法制造LCD陣列基板的方法截面圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，其實(shí)施方式示于附圖中。只要可能，在整個(gè)附圖中采用相同的附圖標(biāo)記表示相同或者相似的部件。
圖1A到1G示出了根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施方式的印模及其制造方法的截面圖。
參照?qǐng)D1G，根據(jù)本發(fā)明的印模10包括形成于玻璃基板11上具有凸起部分(凸)16的金屬層12以及形成于該金屬層12上的聚合物層18。
金屬層12由從包含鋁(Al)、銅(Cu)、鉻(Cr)、鎢(W)、鎳(Ni)、鈦(Ti)和鋁合金(AlNd)的組中選出的導(dǎo)電金屬形成。
聚合物層18由包括聚二甲基硅氧烷(PDMS)或者甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的聚合物材料形成。
形成于金屬層12上的凸起部分16可以具有相同的尺寸或者不同的尺寸。另外，該凸起部分16可以根據(jù)期望的圖案形狀而進(jìn)行修改。
下面參照?qǐng)D1A到1G描述根據(jù)本發(fā)明的制造印模的方法。
參照?qǐng)D1A，通過(guò)采用等離子體增強(qiáng)型化學(xué)汽相沉積法(PECVD)、低壓化學(xué)汽相沉積法(LPCVD)或者濺射法在基板11的整個(gè)表面上沉積金屬而形成金屬層12。
參照?qǐng)D1B，使用旋涂法將光致抗蝕劑(PR)13，一種光敏材料涂布在金屬層12上。光致抗蝕劑13可以是正型光致抗蝕劑或者負(fù)型光致抗蝕劑。在該實(shí)施方式中，光致抗蝕劑13為正型光致抗蝕劑，其中僅僅暴露于紫外線(UA)的區(qū)域在顯影工藝中由顯影劑除去。
參照?qǐng)D1C，將具有遮光部分14a和透光部分14b的掩模14放在光致抗蝕劑13上方，并且對(duì)該掩模照射UV光。
參照?qǐng)D1D，由于透過(guò)掩模14的透光部分14b的UV光而使光致抗蝕劑13顯影，并且光致抗蝕劑13中對(duì)應(yīng)于透光部分14b的那部分被除去。因而，在與掩模14的遮光部分14a相對(duì)應(yīng)的區(qū)域中形成光致抗蝕劑圖案15。
參照?qǐng)D1E，利用光致抗蝕劑圖案15對(duì)金屬層12進(jìn)行干蝕刻。然后，通過(guò)利用灰化或者PR剝離而除去光致抗蝕劑圖案15，從而形成具有凸起部分16的金屬層12。
參照?qǐng)D1F，通過(guò)采用旋涂法、縫涂(slit coating)法、噴射沉積法和Langmuir Blodgett法之一在具有凸起部分16的金屬層12上涂布或者沉積液態(tài)PMMA或者PDMS而形成聚合物層17。然后，采用UV光或者加熱將聚合物層17固化。
參照?qǐng)D1G，通過(guò)上面的步驟，就形成了印模10，其在具有凸起部分16的金屬層12上具有聚合物層18。
如上所述，凸起部分16的表面由柔性聚合物層，例如PDMS和PMMA形成。因此，當(dāng)在下面的工藝中使帶電區(qū)域形成為與大尺寸基板接觸時(shí)，相對(duì)于基板的接觸性能良好從而在最初的沉積期間就能夠形成與期望圖案相同的精確帶電區(qū)域。
圖2A到2E示出了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式使用該印模形成納米圖案的方法截面圖，圖3A到3F示出了根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施方式使用該印模形成納米圖案的方法截面圖。
參照?qǐng)D2A，在基板21上形成帶電層22。
基板21可以由透明或者不透明材料形成。另外，基板21可以是導(dǎo)電或者不導(dǎo)電基板?；?1可以由玻璃或者硅(Si)形成。
帶電層22由介電材料形成。帶電層22可以由PDMS或者PMMA形成。
通過(guò)使用旋涂法、縫涂法、噴射沉積法和Langmuir Blodgett法之一涂布或者沉積液態(tài)介電材料并且然后采用UV光或者加熱將涂布的或者沉積的介電材料固化而形成帶電層22。
參照?qǐng)D2B，使帶電層22與包括玻璃基板11、具有凸起部分16的金屬層12和聚合物層18的印模10接觸。然后，將外部電壓27施加到印模10的金屬層12和基板21上?；?1為導(dǎo)電基板。
盡管未示出，但是對(duì)于基板21為非導(dǎo)電基板的情形，將該非導(dǎo)電基板置于基板21下方或者保持在真空狀態(tài)中。然后，將外部電壓施加到印模10的金屬層12和導(dǎo)電基板21上，或者將基板21插入到濺射室中。之后，將預(yù)定的電壓施加到印模10的金屬層12和基板支撐上，使得電荷能夠朝向帶電層22移動(dòng)。通過(guò)這些步驟形成帶電區(qū)域。
參照?qǐng)D2C，通過(guò)從帶電層22上卸下印模10，在印模10的凸起部分16的聚合物層18與帶電層22之間的接觸區(qū)域中形成充有負(fù)(-)電荷或者正(+)電荷的帶電區(qū)域23。在該實(shí)施方式中，帶電區(qū)域23充有正電荷。
參照?qǐng)D2D，利用噴嘴25以印刷調(diào)色劑法(printer toner method)涂布充有負(fù)電荷的納米材料24。
該印刷調(diào)色劑法在室溫下進(jìn)行。由于印刷調(diào)色劑方案眾所周知，因此省去對(duì)它的詳細(xì)描述。
納米材料24是一種納米粉末并且由從包含硅(Si)、金(Au)、銀(Ag)和銅(Cu)的組中選出的一種形成。
參照?qǐng)D2E，涂布的納米粉末24由于引力而形成位于帶電區(qū)域23上的自組裝單層(SAM)，由此形成納米圖案26。
納米圖案26可以用作半導(dǎo)體層、柵極、源極和漏極圖案。由于納米圖案26利用本發(fā)明的柔性印模而改善了相對(duì)于帶電層22的接觸性能，因此在帶電層22中形成具有良好構(gòu)圖性能的帶電區(qū)域23。因而，與期望圖案相同的良好納米薄膜就能夠在最初的沉積期間形成。
下面參照?qǐng)D3A到3F描述根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施方式使用所述印模形成納米圖案的方法。
參照?qǐng)D3A，在基板31上形成帶電層32。基板31和帶電層32的材料以及形成帶電層32的方法與第一實(shí)施方式中的相同。
參照?qǐng)D3B，使帶電層22與包括玻璃基板11、具有凸起部分16的金屬層12和聚合物層18的印模10接觸。然后，將外部電壓38施加到印模10的金屬層12和基板31上。該基板31為導(dǎo)電基板。
盡管未示出，但是對(duì)于基板31為非導(dǎo)電基板的情形，外部電壓以與本發(fā)明第一實(shí)施方式相同的方式施加。
參照?qǐng)D3C，通過(guò)從帶電層32上卸下印模10而在印模10的凸起部分16的聚合物層18與帶電層32之間形成具有負(fù)(-)電荷或者正(+)電荷的帶電區(qū)域33。在該實(shí)施方式中，帶電區(qū)域33充有正電荷。
然后，將具有負(fù)電荷的納米材料34與一種溶劑混合，以制備一種其中分散有帶負(fù)電荷的納米材料34的溶液。
該納米材料34為納米線(nano wire)或者納米管(nano tube)，并且由從包含硅(Si)、金(Au)、銀(Ag)和銅(Cu)的組中選出的材料形成。
對(duì)于用于分散納米線或者納米管34的有機(jī)溶劑沒(méi)有特別的限制。有機(jī)溶劑可以是乙醇、甲醇和異丙醇(IPA)中的一種。
參照?qǐng)D3D，將具有帶電區(qū)域33的基板31放在容納溶液35的容器36中。參照?qǐng)D3E，該納米線或者納米管34由于引力而在帶電區(qū)域33上形成自組裝單層(SAM)，由此形成納米圖案37。也即通過(guò)電鍍法形成納米圖案37。
參照?qǐng)D3F，從該溶液中取出具有納米圖案37的基板31并且采用UV光或者加熱將其干燥。
納米圖案37可以用作半導(dǎo)體層、柵極、源極和漏極圖案。由于納米圖案37采用本發(fā)明的柔性印模而提高了相對(duì)于帶電層32的接觸性能，因此在帶電層32中形成具有良好構(gòu)圖性能的帶電區(qū)域33。因而，在最初的沉積期間能夠形成與期望圖案相同的良好納米薄膜。
圖4A到4F示出了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式使用所述印模制造薄膜晶體管的方法截面圖。
參照?qǐng)D4A，在基板41上形成帶電層42。
基板41可以由透明或者不透明材料形成。另外，基板41可以是導(dǎo)電或者非導(dǎo)電基板?；?1可以由玻璃或者硅(Si)形成。
帶電層42由介電材料形成。帶電層42可以由PDMS或者PMMA形成。
帶電層42通過(guò)采用旋涂法、縫涂法、噴射沉積法和Langmuir Blodgett法之一涂布或者沉積液態(tài)介電材料然后使用UV光或者加熱將涂布或者沉積的介電材料固化而形成。
參照?qǐng)D4B，使帶電層42與包括玻璃基板11、具有凸起部分16的金屬層12和聚合物層18的印模10接觸。然后，將外部電壓49施加到印模10的金屬層12和基板41上。這里，僅僅使印模10的凸起部分16的聚合物層18與帶電層42接觸?；?1為導(dǎo)電基板。
盡管未示出，對(duì)于基板41為非導(dǎo)電基板的情形，將該非導(dǎo)電基板放在基板41的下方或者保持為真空狀態(tài)。然后，將外部電壓施加到印模10的金屬層12和導(dǎo)電基板41上，或者將基板41插入濺射室中。之后，將預(yù)定電壓施加到印模10的金屬層12和基板支撐上，使得電荷能夠朝向帶電層42移動(dòng)。通過(guò)這些步驟就形成帶電區(qū)域。
參照涂4C，通過(guò)從帶電層42上卸下印模10，在印模10的凸起部分16的聚合物層18與帶電層42之間形成一個(gè)帶有負(fù)(-)電荷或者正(+)電荷的帶電區(qū)域43。在該實(shí)施方式中，帶電區(qū)域43充有正電荷。
參照?qǐng)D4D，采用印刷調(diào)色劑法將充有負(fù)電荷的納米粉末涂布在帶電區(qū)域43上，或者將具有帶電區(qū)域43的基板41浸泡在其中分散充有負(fù)電荷的納米線或者納米管的溶液中。因而，由于引力，在帶電區(qū)域43上以自組裝單層(SAM)形成半導(dǎo)體層44。這里，半導(dǎo)體層44利用沉積法或者電鍍法形成。
也即，半導(dǎo)體層44通過(guò)根據(jù)本發(fā)明第一或者第二實(shí)施方式使用印模形成納米圖案的方法形成。
半導(dǎo)體層44由納米粉末、納米線和納米管中之一形成。半導(dǎo)體層44可以由硅形成。
該溶液包含一種用于分散納米線或者納米管的溶劑。該溶劑為有機(jī)溶劑并且不受特別限制。該有機(jī)溶劑可以是乙醇、甲醇、異丙醇(IPA)之一。
將基板41浸泡在其中分散有納米線或者納米管的溶液中。然后，將基板41從該溶液中取出并且干燥。這里，基板41采用UV光或者加熱干燥。
半導(dǎo)體層44由于自組裝而形成精確的納米圖案。與半導(dǎo)體圖案相同的該圖案能夠在最初的沉積期間形成。
參照?qǐng)D4E，采用PECVD、LPCVD或者濺射法將導(dǎo)電金屬堆疊在帶有半導(dǎo)體層44的帶電層42上。然后，使用掩模對(duì)該導(dǎo)電金屬構(gòu)圖，以形成彼此隔開預(yù)定距離并且連接到半導(dǎo)體層44的源極45和漏極46。
源極45和漏極46由從包含鋁(Al)、銅(Cu)、鉻(Cr)、鎢(W)、鎳(Ni)、鈦(Ti)和鋁合金(AlNd)的組中選出的材料形成。
在源極45和漏極46隔開并且暴露半導(dǎo)體層44的區(qū)域中形成溝道CH，以將源極45連接到漏極46。
參照?qǐng)D4F，采用PECVD或者LPCVD在具有源極45和漏極45的基板41的整個(gè)表面上沉積氧化硅層(SiO2)或者氮化硅層(SiNx)，以此形成柵絕緣層47。
采用PECVD、LPCVD或者濺射法將導(dǎo)電金屬堆疊在該柵絕緣層47上。然后，采用掩模對(duì)該導(dǎo)電金屬構(gòu)圖，以形成與半導(dǎo)體層44對(duì)應(yīng)的柵極。該柵極48由從包含鋁(Al)、銅(Cu)、鉻(Cr)、鎢(W)、鎳(Ni)、鈦(Ti)和鋁合金(AlNd)的組中選出的材料形成。
通過(guò)這些步驟，就完成了具有半導(dǎo)體層44、源極45和漏極46以及柵極48的頂柵型薄膜晶體管。
該薄膜晶體管包括使用根據(jù)本發(fā)明的印模10而以精確的納米薄膜圖案形成的半導(dǎo)體層44。
通過(guò)使用柔性印模10，該薄膜晶體管提高了印模10與帶電層42之間的接觸性能，并且因而在帶電層42中形成具有良好構(gòu)圖性能的帶電區(qū)域43。因此，在隨后的步驟中就能夠在最初的沉積中形成與期望圖案相同的良好納米薄膜圖案的半導(dǎo)體層44，由此提高了薄膜晶體管的性能。
圖5A到5F示出了根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施方式采用所述印模制造薄膜晶體管的方法截面圖。
參照?qǐng)D5A，在基板51上形成帶電層52。
基板51和帶電層52的材料以及形成帶電層52的方法與本發(fā)明第一實(shí)施方式的相同。
參照?qǐng)D5B，使帶電層52與包括玻璃基板11、具有凸起部分16的金屬層12和聚合物層18的印模10接觸。然后，將外部電壓59施加到印模10的金屬層12和基板51上。這里，基板51為導(dǎo)電基板。
盡管未示出，但是對(duì)于基板51為非導(dǎo)電基板的情形，外部電壓以根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式的薄膜晶體管中相同的方式施加。
參照?qǐng)D5C，通過(guò)從帶電層52上卸下印模10而在印模10的凸起部分16的聚合物層18與帶電層52之間形成帶有負(fù)(-)電荷或者正(+)電荷的帶電區(qū)域53。在該實(shí)施方式中，帶電區(qū)域53充有正電荷。
參照?qǐng)D5D，采用印刷調(diào)色劑法將充有負(fù)電荷的納米粉末涂布在帶電區(qū)域53上，或者將具有帶電區(qū)域53的基板51浸泡在其中分散充有負(fù)電荷的納米線或者納米管的溶液中。因而，由于引力，在帶電區(qū)域53上以自組裝單層(SAM)形成柵極54。這里，柵極54利用沉積法或者電鍍法形成。
SAM納米圖案的柵極54通過(guò)按照本發(fā)明第一或者第二實(shí)施方式形成納米圖案的方法而形成。
柵極54由納米粉末、納米線和納米管中之一形成。柵極54可以由金(Au)、銀(Ag)、或者銅(Cu)形成。
參照?qǐng)D5E，采用PECVD、LPCVD，在具有柵極54的基板51的整個(gè)表面上沉積氧化硅層或者氮化硅層，由此形成柵絕緣層55。
采用PECVD、LPCVD將純非晶硅和摻雜雜質(zhì)的非晶硅依次堆疊在柵絕緣層55的整個(gè)表面上，并且然后對(duì)其構(gòu)圖以在與柵極54對(duì)應(yīng)的區(qū)域中形成半導(dǎo)體層56。
參照?qǐng)D5F，采用PECVD、LPCVD或者濺射法，將導(dǎo)電金屬堆疊在具有半導(dǎo)體層56的柵絕緣層55上。然后，使用掩模對(duì)該導(dǎo)電金屬構(gòu)圖，以形成彼此隔開預(yù)定距離并且連接到半導(dǎo)體層56的源極57和漏極58。
源極57和漏極58由從包含鋁(Al)、銅(Cu)、鉻(Cr)、鎢(W)、鎳(Ni)、鈦(Ti)和鋁合金(AlNd)的組中選出的材料形成。
在源極57和漏極58隔開并且暴露半導(dǎo)體層56的區(qū)域內(nèi)形成溝道CH，以將源極57連接到漏極58。
通過(guò)這些步驟，就完成了具有柵極54、半導(dǎo)體層56、源極57和漏極58的底柵型薄膜晶體管。
通過(guò)使用柔性印模10，該薄膜晶體管提高了印模10和帶電層52之間的接觸性能，并且因而在帶電層52中形成具有良好構(gòu)圖性能的帶電區(qū)域53。因此，在最初的沉積中就能夠形成具有與期望圖案相同的良好納米薄膜圖案的柵極54，由此提高了薄膜晶體管的性能。
圖6A到6F示出了根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施方式采用所述印模制造薄膜晶體管的方法截面圖。
參照?qǐng)D6A，在基板61上形成帶電層62。
基板61和帶電層62的材料以及形成帶電層62的方法與本發(fā)明第一實(shí)施方式的相同。
參照?qǐng)D6B，使帶電層62與包括玻璃基板11、具有凸起部分16的金屬層12和聚合物層18的印模10接觸。然后，將外部電壓69施加到印模10的金屬層12和基板61上。這里，基板61為導(dǎo)電基板。
盡管未示出，但是對(duì)于基板61為非導(dǎo)電基板的情形，外部電壓以在根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式的薄膜晶體管中相同的方式施加。
參照?qǐng)D6C，通過(guò)從帶電層62上卸下印模10而在印模10的凸起部分16的聚合物層18與帶電層62之間的接觸區(qū)域中形成帶有負(fù)(-)電荷或者正(+)電荷的帶電區(qū)域63。在該實(shí)施方式中，帶電區(qū)域63充有正電荷。
參照?qǐng)D6D，采用印刷調(diào)色劑法將充有負(fù)電荷的納米粉末涂布在帶電區(qū)域63上，或者將帶有帶電區(qū)域63的基板61浸泡在其中分散充有負(fù)電荷的納米線或者納米管的溶液中。因而，由于引力，在帶電區(qū)域63上以自組裝單層(SAM)形成源極64和漏極65。這里，源極和漏極64和65利用沉積法或者電鍍法形成。
SAM納米圖案的源極64和漏極65通過(guò)按照本發(fā)明第一或者第二實(shí)施方式形成納米圖案的方法而形成。
源極64和漏極65由納米粉末、納米線和納米管中之一形成。該源極64和漏極65可以由金(Au)、銀(Ag)、或者銅(Cu)形成。
這里，源極64和漏極65形成為與在最初的沉積中期望源極和漏極圖案相同的精確納米圖案。
參照?qǐng)D6E，在帶電層52上的源極64和漏極65之間形成半導(dǎo)體層66，使得其與源極64和漏極65相連。在源極64和漏極65彼此分隔開并且其間插入有半導(dǎo)體層66的區(qū)域中形成溝道CH，以將源極64連接到漏極65。
半導(dǎo)體層66的材料及其形成方法與本發(fā)明第二實(shí)施方式的那些相同。
參照?qǐng)D6F，在具有半導(dǎo)體層66的基板61的整個(gè)表面上形成柵絕緣層67。然后，將導(dǎo)電金屬堆疊在柵絕緣層67上，并且對(duì)其構(gòu)圖，以形成與半導(dǎo)體層66對(duì)應(yīng)的柵極68。
柵絕緣層67和柵極68的材料以及形成柵極68的方法與本發(fā)明第一實(shí)方式的那些相同。
通過(guò)這些步驟，就完成了具有源極64和漏極65、半導(dǎo)體層66以及柵極68的頂柵型薄膜晶體管。
如上所述，采用本發(fā)明的印模以精確的納米圖案形成了半導(dǎo)體層、柵極、以及源極和漏極中的一個(gè)。
具體地說(shuō)，通過(guò)使用柔性印模，該薄膜晶體管提高了印模與帶電層之間的接觸性能。因而，在最初的沉積中就能夠形成具有與期望的半導(dǎo)體層、柵極以及源極和漏極相同的納米薄膜圖案的薄膜晶體管，由此提高了薄膜晶體管的性能。
在本發(fā)明的第一到第三實(shí)施方式的方法中，需要用于形成帶電區(qū)域的帶電層，以利用印模形成納米圖案。因此，為了防止器件的性能在形成薄膜晶體管時(shí)由于形成在電極之間的帶電層而劣化，僅僅是半導(dǎo)體層、柵極、源極和漏極中的一個(gè)采用使用了該印模的形成納米圖案的方法形成。
圖7A到7H示出了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式采用制造薄膜晶體管的方法制造LCD陣列基板的方法截面圖。
參照?qǐng)D7A，在玻璃基板71上形成帶電層72。使帶電層72與包括玻璃基板11、具有凸起部分16的金屬層12和聚合物層18的印模10接觸。這里，僅僅使印模10的凸起部分16的聚合物層18與帶電層72接觸。
參照?qǐng)D7B，由于玻璃基板71為非導(dǎo)電，因此將金屬基板73放在該玻璃基板71下方或者保持在真空狀態(tài)。然后，將外部電壓83施加到印模10的金屬層12和金屬基板73上。
盡管未示出，但是在將基板71載入濺射室中之后，可以將電壓施加到印模10的金屬層12和基板支撐上。
參照?qǐng)D7C，通過(guò)從帶電層72上卸下印模10而在印模10的凸起部分16的聚合物層18與帶電層72之間的接觸區(qū)域中形成帶有負(fù)(-)電荷或者正(+)電荷的帶電區(qū)域74。
參照?qǐng)D7D，采用印刷調(diào)色劑法將充有與帶電區(qū)域74的電荷相反的電荷的納米粉末涂布在帶電區(qū)域74上，或者將具有帶電區(qū)域74的基板71浸泡在其中分散充有與帶電區(qū)域74的電荷相反的電荷的納米線或者納米管的溶液中。因而，由于引力，在帶電區(qū)域74上以自組裝單層(SAM)形成半導(dǎo)體層75。這里，將具有半導(dǎo)體層75的基板71從該溶液中取出，并且用光或者熱干燥。
將導(dǎo)電金屬堆疊在具有半導(dǎo)體層75的基板71的整個(gè)表面上。然后，利用掩模對(duì)該導(dǎo)電金屬構(gòu)圖，以在帶電層72上形成源極76和漏極77。源極76和漏極77彼此分隔開預(yù)定距離并且連接到半導(dǎo)體層75。參照?qǐng)D7E，在源極76和漏極77分隔開并且暴露半導(dǎo)體層75的區(qū)域中形成溝道CH。該溝道將源極76連接到漏極77。
參照?qǐng)D7F，在具有源極76和漏極77的基板71的整個(gè)表面上形成柵絕緣層78。在柵極絕緣層78上形成導(dǎo)電金屬層，并且對(duì)導(dǎo)電金屬構(gòu)圖以形成與半導(dǎo)體層75對(duì)應(yīng)的柵極79。
帶電層72、半導(dǎo)體層75、源極76和漏極77、柵絕緣層78以及柵極79的材料及其形成方法與本發(fā)明第一實(shí)施方式的那些相同。
通過(guò)這些步驟，就完成了具有半導(dǎo)體層75、源極76和漏極77以及柵極79的薄膜晶體管。
參照?qǐng)D7G，在具有柵極79的基板71的整個(gè)表面形成鈍化層80。然后，對(duì)該鈍化層80和柵絕緣層78干蝕刻或者濕蝕刻以形成將漏極77的表面一部分暴露出來(lái)的接觸孔81。該鈍化層80可以通過(guò)PECVD或者LPCVD使用氧化硅層或者氮化硅層沉積。
通過(guò)濺射法在具有接觸孔81的鈍化層80上形成透明導(dǎo)電材料并且然后對(duì)其構(gòu)圖，以形成像素電極82，其通過(guò)接觸孔81與漏極77電連接。該透明導(dǎo)電材料可以是氧化錫銦(ITO)或者氧化鋅銦(IZO)。
通過(guò)這些步驟，就完成了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式采用使用所述印模制造薄膜晶體管的方法的LCD陣列基板。
如上所述，通過(guò)使用柔性印模，大尺寸基板與帶電層之間的接觸性能得以提高，并且通過(guò)自組裝在帶電層中能夠形成具有良好構(gòu)圖性能的帶電區(qū)域。因而，在最初的沉積中就能夠以具有與期望半導(dǎo)體層圖案相同的良好納米圖案來(lái)形成半導(dǎo)體層，由此提高了LCD中的器件性能。
為了方便起見(jiàn)，上面的描述是關(guān)于按照本發(fā)明第一實(shí)施方式采用所述制造薄膜晶體管的方法來(lái)制造LCD的方法而作出的，但是該LCD也能夠通過(guò)采用根據(jù)本發(fā)明第二和第三實(shí)施方式使用印模制造薄膜晶體管的方法而制造。
也即，在該LCD中，形成于基板上帶電層中的半導(dǎo)體層、柵極以及源極和漏極中的任何一個(gè)都可以采用根據(jù)本發(fā)明通過(guò)采用使用印模的形成納米圖案的方法制造薄膜晶體管的方法來(lái)形成。
如上所述，為了防止器件性能由于形成于薄膜晶體管的電極之間的帶電層劣化，利用該帶電層形成納米圖案的方法限制于半導(dǎo)體層、柵極以及源極和漏極中的任何一個(gè)。
盡管未示出，但是要將該陣列基板通過(guò)密封劑粘結(jié)到包括黑矩陣、濾色片層和公共電極的濾色片基板上，其中注入孔的部分不密封。通過(guò)這些步驟完成該LCD。
本發(fā)明能夠通過(guò)提高帶電區(qū)域與基板之間的接觸性能而提高基板上期望的帶電區(qū)域性能。
另外，本發(fā)明能夠通過(guò)采用印模形成自組裝單層而在最初的沉積中形成與期望形狀相同的納米圖案。
此外，薄膜晶體管和LCD能夠通過(guò)使用印模形成精確的納米圖案的方法來(lái)制造，由此提高了器件的性能。
對(duì)本領(lǐng)域所屬技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，顯然本發(fā)明能夠進(jìn)行各種修改和變化。因而，本發(fā)明意欲覆蓋這些修改和變化，只要它們落在所附權(quán)利要求書及其等效物的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種印模，包括基板；位于該基板上并且具有凸起部分的金屬層；以及形成于該金屬層上的聚合物層，在其上沿所述凸起部分形成凸起圖案。
2.如權(quán)利要求1所述的印模，其特征在于，所述聚合物層由聚二甲基硅氧烷或者甲基丙烯酸甲酯形成。
3.一種制造印模的方法，包括在基板上形成金屬層；對(duì)該金屬層構(gòu)圖以在其上形成凸起部分；形成具有沿位于所述金屬層上的凸起部分的凸起圖案的聚合物材料層；以及固化該聚合物材料層以形成聚合物層。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，在光刻工藝后通過(guò)蝕刻對(duì)該金屬層構(gòu)圖。
5.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述聚合物材料層使用旋涂法、縫涂法、噴射沉積法和Langmuir Blodgett法之一形成。
6.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述聚合物材料層使用光或者加熱固化。
7.一種形成納米圖案的方法，包括使用其中形成有帶電層的基板接觸印模；通過(guò)將預(yù)定電壓施加到該印模而在該帶電層中形成帶電區(qū)域；從該基板上卸去該印模；涂布或者電鍍充有與該帶電區(qū)域的電荷相反的電荷的納米材料；以及在該帶電區(qū)域中形成自組裝納米圖案。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述帶電層由聚二甲基硅氧烷或者甲基丙烯酸甲酯形成。
9.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述帶電層使用旋涂法、縫涂法、噴射沉積法和Langmuir Blodgett法之一形成。
10.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述印模包括基板；位于該基板上并且具有凸起部分的金屬層；以及形成于該金屬層上的聚合物層，并且在其上沿該凸起部分形成凸起圖案。
11.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述帶電區(qū)域充有負(fù)電荷或者正電荷。
12.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述納米材料從包含納米粉末、納米線和納米管的組中選出。
13.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述納米材料從包含硅(Si)、金(Au)、銀(Ag)和銅(Cu)的組中選出。
14.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述納米圖案采用印刷調(diào)色劑法涂布。
15.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述納米圖案通過(guò)將該基板浸泡在其中分散有納米材料的溶液中的電鍍工藝形成。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，所述溶液包含從由乙醇、甲醇和異丙醇(IPA)組成的組中選出的溶劑。
17.一種在具有形成于基板上的半導(dǎo)體層、連接到該半導(dǎo)體層的源極和漏極、以及對(duì)應(yīng)于該半導(dǎo)體層形成并且其間夾有柵絕緣層的柵極的薄膜晶體管中形成該半導(dǎo)體層、源極、漏極和該柵極中至少之一的方法，包括在該基板上形成帶電層；在該帶電層的預(yù)定部分中形成帶電區(qū)域；以及在該帶電區(qū)域中形成自組裝納米材料的圖案。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，所述納米材料充有與該帶電區(qū)域的電荷相反的電荷。
19.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，形成所述帶電區(qū)域的步驟包括用其中形成有該帶電層的基板接觸印模；通過(guò)將預(yù)定電壓施加到該印模，在接觸該印模表面的帶電層中形成帶電區(qū)域；以及從該基板上卸去該印模。
20.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，形成所述半導(dǎo)體層的步驟包括在該基板上形成帶電層；在該帶電層中形成帶電區(qū)域；以及自組裝充有與該帶電區(qū)域的電荷相反的電荷的納米材料。
21.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，形成所述源極和漏極的步驟包括在該基板上形成帶電層；在該帶電層中形成帶電區(qū)域；以及自組裝充有與該帶電區(qū)域的電荷相反的電荷的納米材料。
22.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，形成所述柵極的步驟包括在該基板上形成帶電層；在該帶電層中形成帶電區(qū)域；以及自組裝充有與該帶電區(qū)域的電荷相反的電荷的納米材料。
23.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，所述帶電層由聚二甲基硅氧烷或者甲基丙烯酸甲酯形成。
24.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，所述帶電層使用旋涂法、縫涂法、噴射沉積法和Langmuir Blodgett法之一形成。
25.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，所述印模包括基板；位于該基板上并且具有凸起部分的金屬層；以及形成于該金屬層上的聚合物層，并且在其上沿該凸起部分形成凸起圖案。
26.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，所述納米材料從包含納米粉末、納米線和納米管的組中選出。
27.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，所述納米材料從包含硅(Si)、金(Au)、銀(Ag)和銅(Cu)的組中選出。
28.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，所述納米圖案采用印刷調(diào)色劑法涂布。
29.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，所述納米圖案通過(guò)將該基板浸泡在其中分散由納米材料的溶液中的電鍍工藝形成。
30.一種制造液晶顯示器件的方法，包括自組裝納米材料以在基板上形成柵極、半導(dǎo)體層、源極和漏極以及像素電極中的至少一個(gè)。
31.如權(quán)利要求30所述的方法，其特征在于，所述納米材料充有與帶電區(qū)域的電荷相反的電荷。
32.如權(quán)利要求30所述的方法，其特征在于，在帶電層的一部分上形成所述帶電區(qū)域的步驟包括用其中形成有帶電層的基板接觸印模；通過(guò)將預(yù)定電壓施加到該印模而在該帶電層中形成帶電區(qū)域；和從該基板上卸去該印模。
33.如權(quán)利要求30所述的方法，其特征在于，形成所述源極和漏極的步驟包括在該基板上形成帶電層；在該帶電層中形成帶電區(qū)域；和自組裝充有與該帶電區(qū)域的電荷相反的電荷的納米材料。
34.如權(quán)利要求30所述的方法，其特征在于，所述形成柵極的步驟包括在該基板上形成帶電層；在該帶電層上形成帶電區(qū)；以及自組裝充有與該帶電區(qū)域的電荷相反的電荷的納米材料。
35.如權(quán)利要求30所述的方法，其特征在于，所述帶電層由聚二甲基硅氧烷或者甲基丙烯酸甲酯形成。
36.如權(quán)利要求30所述的方法，其特征在于，所述帶電層使用旋涂法、縫涂法、噴射沉積法和Langmuir Blodgett法之一形成。
37.如權(quán)利要求30所述的方法，其特征在于，所述印模包括基板；位于該基板上并且具有凸起部分的金屬層；以及形成于該金屬層上的聚合物層，并且在其上沿該凸起部分形成凸起圖案。
38.如權(quán)利要求30所述的方法，其特征在于，所述納米材料從包含納米粉末、納米線和納米管的組中選出。
39.如權(quán)利要求30所述的方法，其特征在于，所述納米材料從包含硅(Si)、金(Au)、銀(Ag)和銅(Cu)的組中選出。
40.如權(quán)利要求30所述的方法，其特征在于，所述納米圖案采用印刷調(diào)色劑法涂布。
41.如權(quán)利要求30所述的方法，其特征在于，所述納米圖案通過(guò)將該基板浸泡在其中分散由納米材料的溶液中的電鍍工藝形成。
42.如權(quán)利要求30所述的方法，其特征在于，所述半導(dǎo)體層、源極、漏極和柵極中至少之一以納米圖案形成。
43.如權(quán)利要求30所述的方法，其特征在于，形成所述半導(dǎo)體層包括在該基板上形成帶電層；在該帶電層中形成帶電區(qū)域；和自組裝充有與該帶電區(qū)域的電荷相反的電荷的納米材料。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種制造印模、薄膜晶體管和采用該薄膜晶體管的液晶顯示器件的方法。該印模具有相對(duì)于基板改進(jìn)的接觸性能。使用該印模在基板上形成帶電區(qū)域，并且涂布或者電鍍充有與該帶電區(qū)域的電荷相反的電荷的納米材料以形成自組裝單層(SAM)。因此，該薄膜晶體管和該液晶顯示器件能夠具有精確的納米圖案，由此提高該器件的性能。
文檔編號(hào)H01L21/00GK1967384SQ20061008717
公開日2007年5月23日 申請(qǐng)日期2006年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月14日
發(fā)明者李寶鉉, 蔡基成 申請(qǐng)人:Lg.菲利浦Lcd株式會(huì)社