TWI355106B - Organic photodetector and fabricating method of or - Google Patents

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TWI355106B TW096116120A TW96116120A TWI355106B TW I355106 B TWI355106 B TW I355106B TW 096116120 A TW096116120 A TW 096116120A TW 96116120 A TW96116120 A TW 96116120A TW I355106 B TWI355106 B TW I355106B
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Description

1355106 °67116ITW21689twf.doc/n 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關於一種光彳貞測器及其製造方法，且特別 是有關於一種有機光偵測器以及有機光偵測器與有機薄_ 電晶體（organic thin film transistor，OTFT )的製造方法。 【先前技術】 光偵測器因使用材質的不同可分為無機光偵測器與有 機光偵測器。無機光偵測器已廣泛地被運用於各處，例如 電荷輕合元件（charge-coupled device，CCD)、互補式金 屬氧化半導體（complementary metal-oxide semiconductor CMOS)感测元件等。相對於無機光偵測器，有機光偵測 器具有更優於無機光偵測器之特性，例如可撓曲、製程溫 度較低等。 圖1為習知一種有機光偵測器之剖面示意圖。請參照 圖1 ’有機光偵測器1〇〇包括透明基板H0、一陽極12〇、 一有機層130、一阻擋層14〇以及一陰極15〇。當帶有足夠 能5：的光子由基板110進入有機層130，有機層130會吸 收光子’形成電子一電洞對（electron-hole pair)。電子_ 電洞對中之電洞會向陰極150移動，而電子會向陽極12〇 移動，因此產生光電流，偵測此光電流即可得知有無光線 進入有機層130。 ..... 有機光偵測器若要偵測到光線，入射光線必需要進入 有機層以產生光電流，若有機層的可受光面積愈大，則有 067116ITW 2l689twf.doc/n =====-來 【發明内容】 一種有機光偵測器，其具有較大 本發明之目的是提供 的受光面積。 ^發明之另-目的是提供—種有機光制 溥膜電晶體的製造方法，以闳拄拟劣古拖,上， ^ _電_。去叫㈣成錢光制ϋ與有機 ” ^達上述或是其他目的，本發明提丨―種有機光债測 為’ 〇括—基板'一第—電極、一絕緣層（insulation layer)、 -有機層以及一第二電極。第一電極配置於基板上。絕緣 層=置於第-電極上。有機層配置絲板及祕層上，並 覆蓋絕緣層及第一電極的側面。第二電極配置於有機層 上’且位於絕緣層上方。 在本發明之一實施例中，上述第一電極為陽極，而第 -~電極為陰極。 在本發明之一實施例中，上述第一電極為陰極，而第 二電極為陽極。 在本發明之一實施例中，上述第二電極為透明電極。 在本發明之一實施例中，上述第二電極的材質包括銦 錫氧化物(indium tin oxide, ITO)。 在本發明之一實施例中，上述第二電極為金屬電極， 且第一電極的厚度小於100奈米(nanometer)。 1355106 067116ITW 21689twf.doc/n 在本發明之一實施例t，上述第二電極為金屬電極。 在本發明之一實施例中，上述第一電極為金屬電極。 在本發明之一實施例中，上述有機層的材質包括並五 笨(pentacene) ° 在本發明之一實施例中’上述絕緣層的材質包括氧化 石夕、氮化石夕或二氧化石夕。
為達上述或是其他目的，本發明提出一種有機光偵測 益與有機薄膜電晶體的製造方法’包括下列步驟··首先， 在一基板上形成一第一電極與一閘極(明化）。接著，在第— 電極上形成一第一絕緣層，並在閘極上形成一第二絕緣 層，其中第—絕緣層更覆蓋閘極的側面。之後，在基板及 第一絕緣層上形成一第一有機層，並在第二絕緣層上形成 —第二有機層，其中第一有機層更覆蓋第一絕緣層及第一 電極的侧面。然後，在第一有機層上形成一第二電極，並 在第一有機層上形成一源極/汲極(s〇urce/drain)，其中第二 電極是位於第一絕緣層上方。 在本發明之一實施例中，上述第一電極為陽極，而第 -電極為陰極。 在本發明之一實施例中，上述第二電極為透明電極。 ^在本發明之一實施例中，上述第二電極為金屬電極， 且第二電極的厚度小於100奈米。 在本發明之一實施例中，上述第二電極為金屬電極。 在本發明之一實施例中，上述第一電極為金屬電極。 在本發明之一實施例中，上述第一有機層與第二有機 1355106 067116ITW 21689twf.doc/n 層的材貝包括並五苯(pentacene)。 在本發明之一實施例中，上述第一絕緣層與第二絕緣 層的材質包括氧化>5夕、氮化^夕或二氧化石夕。 本發明之有機光偵測器因有機層覆蓋絕緣層的側面 及第-電極的侧面’因此受光面積較大，具有較佳的靈敏 度。此外，本發明之有機光偵測器的製程可與有機薄膜電 晶體的製程整合’所以能同時形成有機絲㈣與有機薄 膜電晶體’如此可節省生產成本。 為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯 易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說 明如下。 ° 【實施方式】 第一實施例 圖2為本發明第一實施例之有機光偵測器的剖面示意 圖。請參照圖2,有機光偵測器200包括一基板21〇、一第 一電極220、一絕緣層230、一有機層240以及一第二電極 250。第一電極220配置於基板210上。絕緣層230配置於 第一電極220上。有機層240配置於基板210及絕緣層230 上’並覆蓋絕緣層230及第一電極220的側面。第二電極 250配置於有機層240上，且位於絕緣層230上方。 承上述，當光線射入有機光偵測器200時，有機層240 會吸收光子，形成電子一電洞對。電子和電洞會受第一電 極220和第二電極250的電場影響，而分別向第—電極22〇 1355106 067116ITW 21689twf.doc/n 與第二電極250其中之-移動。更詳細地說，當第 220為陽極而第二電極25〇為陰極時，則電洞會向第二 極250移動，電子會向第一電極22〇移動；當第一電極^ 為陰極而第二電極25G為陽極時，則電子會向第二電極 移動’電洞會向第-電極22G移動。電子與電洞的移動各 產生光電流，偵測此光電流即可得照射到有機層24〇 光線的強度。 <·
由於有機層240覆蓋了絕緣層23〇的側面及第 220的側面’且第—電極22G和有機層之間設有 層230，所以有機層240受光後所產生的光電流會經由區 域A2、A3而流動於第—電極22〇與第二電極25〇之間。 由於有機層240位在區域A2、A3的部分均可受光故 實施例之有機光侧H 的受光面積較大，如此可提高 靈敏度。此外，在本實施例中可藉由調整絕緣層23〇的厚 度以控制電子及電洞的傳輸路徑的長短，以調整有 測器200的性能。
上述有機光债測器200中，當第-電極220為陽極， 而第一電極250為陰極時，第—電極22〇和第二電極㈣ 可為金屬電極，且第-電極22〇之材質的功函數（職k functiorO大於第二電極250之材質的功函數。舉例來說， 第-電極220的材質可為金，而第二電極25㈣材質可為 铭或銀。此外’為了更進一步增加有機光债測器受光 面積，第二電極250可為透明電極，如此有機層位在 d域A1的部&亦可$光。上述之透明電極例如為厚度小 067116ITW 21689twf.doc/n 於100奈米的金屬電極。 承上述’當第一電極220為陰極，而第二電極㈣ 陽極時’第-電極220和第：電極25〇可為金屬電極，且 第二電極25G之材質的功函數大於第—電極⑽之材質的 功函數。此外，為了進-步增加有機光偵測器2⑻的受光 面積，第二電極250可為透明電極，如此有機層位在 區域A1的部分亦可受光。在此，透明電極例如為厚度小 於100奈㈣金屬電極或是彻透明㈣，如銦锡氧化物 等所形成的電極。 此外，基板210的材質例如為二氧化矽，有機層24〇 的材質例如為並五苯，而絕緣層23〇的材質例如為曰氧化 碎、氮化矽或二氧化矽等，但不限於此。 上述有機光偵測杰200可應用於有機薄膜電晶體陣列 基板中。更詳細地說，由於有機薄膜電晶體受到光線昭射 時會產生光電流’而使有機薄膜電晶體之祕電流對及極 電壓的特性被改變，並造成光漏電流(ph〇t〇_leakagecurrent) 的現象。為了改善上述情形，可將有機光偵測器2〇〇配置 於有機薄膜電晶體陣列基板之周圍，或在每一個有機薄膜 電晶體旁配置一有機光偵測器200。如此，可利用有機光 偵測器200偵測入射光線的強度，而有機薄膜電晶體陣列 基板的週邊電路可根據有機光偵測器2〇〇的偵測結果來對 有機薄膜電晶體之汲極電流對沒極電壓特性進行補償，進 而改善光漏電流的問題。 值得一提的是，本實施例之有機光偵測器2〇〇可與有 1355106 0671161TW 2l689twf.doc/n 機薄膜電晶體一起製造，以下將以一實施例介紹本發明之 有機光偵測器與有機薄膜電晶體之製造方法。 第二實 圖3A至圖3D為本發明第二實施例之有機光偵測器與 有機薄膜電晶體製造流程示意圖。需先說明的是，在第二 實施例與第一實施例中，相同或相似的元件標號代表相同 或相似的元件。 本實施例之有機光偵測器與有機薄膜電晶體製造方 法包括下列步驟：首先，如圖3A所示，在基板41〇上形 成第一電極420與閘極310。形成第一電極420與閘極31〇 之f法可用一般之微影蝕刻製程，亦即在基板41〇上沈積 一薄膜（未繪示），之後再圖案化此薄膜以形成第一電極 42=與閘極310。此外，基板41〇的材質例如為二氧化矽， 而第電極420與閘極310的材質例如為金屬，此金屬可 為金，但不以此為限。此外，第一電極420例如是作為陽 ° 接下來’如圖3B所示，在第一電極420上形成第一 絕，層430 ’並在閘極310上形成第二絕緣層320,且使第 二絕緣層320覆蓋在閘極31〇的側面。第一絕緣層43〇及 第一、、.邑緣層320之形成方法例如是先形成絕緣材質層，之 後再圖案化此絕緣材質層以形成第一絕緣層430及第二絕 緣層320。此外，第—絕緣層43〇及第二絕緣層32〇的材 質例如為氧化矽、氮化矽或二氧化矽等。 然後，如圖3C所示，在基板410及第一絕緣層 I · !3551〇6 067116ITW 21689twf.doc/n
上形成第一有機層440，並在第二絕緣層320上形成第二 有機層330，且使第一有機層440覆蓋第一絕緣層43〇及 第一電極420的側面。第一有機層440及第二有機層33〇 的形成方法例如是先在基板410上加上圖案化遮罩，再進 行有機薄膜沈積以形成圖案化之第一有機層440及第-有 機層330。在本實施例中，亦可先以薄膜沈積法形成一層 有機薄膜，再以有機溶劑圖案化此有機薄膜以形成第一有 機層440及第二有機層33〇。此外，第一有機層44〇及第 二有機層330的材質例如為並五苯。 之後，如圖3D所示，在第一有機層44〇上形成第二 电極450 ’並在第二有機層33〇上形成源極/没極⑽，且 使第二電極450位於第-絕緣層㈣的上方。第二電極45〇 ，源極/祕340的形成方法可用—般之微影朗製程。此 夕卜’弟-電極450與源極/汲極34〇的材質可為金屬，如銀 =二ΓΓ為限。此第二電極450例如是用以做為 二)的严声丨’ 了更進一步增加受光面積’可使第二電極 的奈米’如此第二電極物即具有透光 膜電法財機光仙11的製程與有· 機ΐ __成有機光㈣器則 機溥膜電晶體，以節省生產成本。 綜上所述，本發明至少具有以下優點. 面及1 第本機光躺㈣有機層覆蓋絕緣結構_ 面及弟—電極_面，因此受光面積較大，具有較 12 1355106 0671161TW2l689twf.d〇c/n 敏度。 2·藉由調整絕緣層的厚度可控制 徑的長短，以調整有機光_齡战。^的傳輸路 3.有機光偵測器的製程可與有機薄膜 ===成有機光_器與有機薄膜電 雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，鈇 限定本發明，任何所屬技術領域巾具有二非用以 脫離本發明之精神和範圍内，當可作些 者，在不 因此本發明之保護範圍t視贿:糞動與潤飾， 為準。 τ明寻利乾圍所界定者 【圖式簡單說明】 圖1為習知一種有機光偵測器之剖面示土 圖2為本發明第-實施例之有。二 圖。 诉叫态的剖面示意 圖3Α至圖3D為本發明第二實施例 與有機薄膜電晶體製造流程示意圖。 有機先偵測器 【主要元件符號說明】 100、200 :有機光偵測器 110、210、410 :基板 120 :陽極 130 :有機層 13 1355106 067116ITW 21689twf.doc/n 140 : 阻擋層 150 : 陰極 220、 420 :第一電極 230 絕緣層 240 有機層 250 • 450 :第二電極 300 有機薄膜電晶體 310 閘極 320 第二絕緣層 330 第二有機層 340 源極/汲極 430 第一絕緣層 440 :第一有機層 A1、 A2、A3 :區域 14

Claims (1)

  1. 1355106 十、申請專利範圍： 1. 一種有機光偵測器，包括： 一基板； 一第一電極，配置於該基板上； 一絕緣層，配置於該第一電極上； 一有機層，配置於該基板及該絕緣層上並覆蓋該絕緣 層及該第一電極的侧面；以及 一第二電極，配置於該有機層上，且位於該絕緣層上 方。 2. 如申請專利範圍第1項所述之有機光偵測器，其中 該第一電極為陽極，而該第二電極為陰極。 3. 如申請專利範圍第1項所述之有機光偵測器，其中 該第一電極為陰極，而該第二電極為陽極。 4. 如申請專利範圍第1項所述之有機光偵測器，其中 該第二電極為透明電極。 5. 如申請專利範圍第4項所述之有機光偵測器，其中 該第二電極的材質包括銦錫氧化物。 6. 如申請專利範圍第1項所述之有機光偵測器，其中 該第二電極為金屬電極，且該第二電極的厚度小於1〇〇奈 米。 7. 如申請專利範圍第1項所述之有機光偵測器，其中 該第二電極為金屬電極。 8. 如申請專利範圍第1項所述之有機光偵測器，其中 該第一電極為金屬電極。 15 1355106 100-8-17 9.如申請專利範圍第1項所述之有機光偵測器其中 該有機層的材質包括並五苯(pentacene) 〇 1〇.如申請專利範圍第1項所述之有機光偵測器，1中 該絕緣層的材質包括氧切、氮化㈣二氧财。/、 ，11.-種有機光偵測器與有機薄膜電晶體的製造 法，包括： 在-基板上形H電極與一問極；
    成-成—第一絕緣層，並在該閘極上形 該第二:層成-第-有機層，並在 覆蓋該第-絕緣層及層’其巾該第一有機層更 士一 玄弟—電極的側面；以及 声上^ 7^/機層上形成—第二電極，並在該第二有機 成—科礙極，其中該第二電極是位於該第-:
    膜電晶®°的製*造專：圍二乂 !彻光偵測器與有機薄 電極為陰極。 八。"弟一電極為陽極，而該第二 13.如申請專利範圍笛1^ 機薄膜電晶體的製造方法，其=之J=:與有 14·如申請專利範_ n、^絲—電極為透明電極。 機薄臈電晶體的製造方1丨，述之有機光侧器與有 且該第二電極的厚度小於⑽=第二電極為金屬電極， 15·如申請專利範圍第1^述之有機光偵測器與有 16 1355106 067116ITW 21689twf.doc/n _ 機薄膜電晶體的製造方法，其中該第二電極為金屬電極。 ’. I6.如申請專利範圍第11項所述之有機光偵測器與有 機薄膜電晶體的製造方法，其中該第一電極為金屬電極。 17.如申請專利範圍第u項所述之有機光偵測器與有 機薄膜電晶體的製造方法，其中該第一有機層與該第二有 機層的材質包括並五笨(pentacene)。 18·如申凊專利範圍第u項所述之有機光偵測器與有 • 機薄膜電晶體的製造方法，其中該第-絕緣層與該第二絕 緣層的材質包括氧化矽、氮化矽或二氧化矽。
    17
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