[發(fā)明專利]沉積氧化物薄膜的方法、有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610125626.4
• 申請(qǐng)日: 2016-03-04
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN105609637B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-12-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王新煒;高源鴻;邵友東;孟鴻
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京大學(xué)深圳研究生院
• 主分類號(hào): H01L51/05
• 分類號(hào): H01L51/05;H01L51/30;H01L51/40
• 代理公司: 深圳市君勝知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)44268
• 代理人: 王永文,劉文求

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及有機(jī)電子器件領(lǐng)域，尤其涉及沉積氧化物薄膜的方法、有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管及其制備方法。

背景技術(shù)

有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管（Organic field-effect transistor, 簡(jiǎn)稱OFET），由于其良好的柔韌性、低制造成本，并且在大面積顯示、射頻識(shí)別技術(shù)、有機(jī)集成電路和傳感器等方面具有重要應(yīng)用，引起了人們的廣泛關(guān)注和研究。然而，普遍存在于有機(jī)電子器件中的一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題是電極和有機(jī)半導(dǎo)體界面的高接觸電阻。有機(jī)電子器件中的接觸電阻相比于無(wú)機(jī)電子器件大得多，這將嚴(yán)重降低載流子的注入效率，導(dǎo)致降低器件的遷移率和開(kāi)關(guān)速度。此外，高接觸電阻將阻礙OFET器件尺寸的進(jìn)一步減小，從而導(dǎo)致其難以在高頻領(lǐng)域應(yīng)用。對(duì)于p型OFET，需要高功函數(shù)的電極去匹配有機(jī)半導(dǎo)體的最高占據(jù)分子軌道（Highest Occupied Molecular Orbital, 簡(jiǎn)稱HOMO）。另一方面，一些高功函數(shù)的金屬電極（例如金）通常是高度極化的，因此在金屬/有機(jī)界面將產(chǎn)生偶極層，從而導(dǎo)致金屬的功函降低，使金屬/有機(jī)界面能級(jí)失配，產(chǎn)生大的空穴注入勢(shì)壘。因此，在金屬/有機(jī)界面進(jìn)行修飾以優(yōu)化載流子在該界面的注入效率以及進(jìn)一步提高器件的性能具有重要的意義。

最近一些研究認(rèn)為，在金屬/有機(jī)界面插入一層納米厚度的五氧化二釩（V₂O₅）可以有效地減小界面接觸電阻以及提高空穴注入效率。V₂O₅具有大的電子親和能（-6.7 eV）和大的功函（-7 eV），使其有利于有機(jī)電子器件中的空穴注入。盡管很多V₂O₅薄膜制備方法已經(jīng)報(bào)道過(guò)，但是直接在有機(jī)材料表面沉積V₂O₅薄膜依然是一個(gè)大的挑戰(zhàn)，這將嚴(yán)重阻礙頂接觸OFET器件的應(yīng)用。其中最關(guān)鍵的是V₂O₅薄膜制備方法與有機(jī)材料的兼容性問(wèn)題。由于有機(jī)半導(dǎo)體通常都比較脆弱，無(wú)法承受高溫并且在氧化性的氣氛中其性能很容易急劇衰減，所以很多高溫以及具有強(qiáng)氧化性前驅(qū)體（如O₃，氧等離子體）的制備過(guò)程無(wú)法直接在有機(jī)半導(dǎo)體材料上進(jìn)行。而對(duì)于其它一些低溫的薄膜沉積技術(shù)，也有很多需要注意的地方，比如在磁控濺射和真空蒸鍍的過(guò)程中，來(lái)自靶材的高能量的原子可能會(huì)在一定程度上破壞有機(jī)薄膜；而在溶液法過(guò)程中，溶劑可能會(huì)溶解有機(jī)半導(dǎo)體或與之發(fā)生反應(yīng)。由于V₂O₅空穴注入層的厚度只有幾個(gè)納米，所以需要一種能精確控制薄膜厚度的制備方法。此外，結(jié)晶的有機(jī)半導(dǎo)體薄膜通常呈現(xiàn)階梯狀形貌，所以要求沉積在有機(jī)層上的V₂O₅薄膜具有良好的均勻性和保形性。

原子層沉積（Atomic layer deposition ，簡(jiǎn)稱ALD）是一種通過(guò)將氣相前驅(qū)體脈沖交替地通入反應(yīng)腔體，在基底上進(jìn)行自限制的表面化學(xué)反應(yīng)而形成沉積薄膜的一種技術(shù)。ALD薄膜具有良好的均勻性和保形性，并且可單原子層地精確控制薄膜厚度，所以ALD沉積的高質(zhì)量VO_x薄膜為解決以上問(wèn)題提供了一種極具潛力的方法。但是，現(xiàn)有技術(shù)中的ALD沉積VO_x的工藝由于較高的溫度（>150℃）或者使用強(qiáng)氧化性的前驅(qū)體，不適合直接在有機(jī)半導(dǎo)體材料上進(jìn)行薄膜沉積。

因此，現(xiàn)有技術(shù)還有待于改進(jìn)和發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供沉積氧化物薄膜的方法、有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管及其制備方法，旨在解決現(xiàn)有技術(shù)不適合于直接在有機(jī)半導(dǎo)體材料上進(jìn)行薄膜沉積的問(wèn)題。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種利用原子層沉積技術(shù)在有機(jī)半導(dǎo)體上沉積氧化物薄膜的方法，其中，包括步驟：

A、將待處理的有機(jī)半導(dǎo)體裝入氣相原子層沉積裝置的真空反應(yīng)腔體；

B、對(duì)真空反應(yīng)腔體進(jìn)行抽真空，維持真空反應(yīng)腔體跟外部空氣環(huán)境的有效隔離，并維持真空反應(yīng)腔體的內(nèi)部溫度為20~100℃；

C、向真空反應(yīng)腔體中通入第一種氣相前驅(qū)體，使其吸附在材料表面；

D、通入載氣將真空反應(yīng)腔體中多余的第一種氣相前驅(qū)體清除；

E、向真空反應(yīng)腔體中通入第二種氣相前驅(qū)體，使之與吸附在材料表面的第一種氣相前驅(qū)體反應(yīng)，形成氧化物薄膜；所述第二種氣相前驅(qū)體為非氧化性的前驅(qū)體；

F、通入載氣將真空反應(yīng)腔體中多余的第二種氣相前驅(qū)體清除；