[發(fā)明專利]一種高性能源漏電極印刷型薄膜晶體管及其制備方法

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• 申請日: 2017-07-17
• 公開（公告）號: CN107611024A
• 公開（公告）日: 2018-01-19
• 發(fā)明（設計）人: 寧洪龍;陳建秋;姚日暉;楊財桂;陶瑞強;周藝聰;吳為敬;徐苗;王磊;彭俊彪
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: H01L21/285
• 分類號: H01L21/285;H01L21/288;H01L29/45;H01L21/34;H01L29/786
• 代理公司: 廣州市華學知識產(chǎn)權代理有限公司44245
• 代理人: 羅嘯秋

技術領域

本發(fā)明屬于平板顯示器件技術領域，具體涉及一種高性能源漏電極印刷型薄膜晶體管及其制備方法。

背景技術

薄膜晶體管(Thin Film Transistor，簡稱TFT)，是一種用途廣泛的半導體器件，其最重要的用途是在顯示器中用于驅動液晶排列變化、以及驅動OLED像素發(fā)光。

薄膜晶體管通過柵極電壓來控制半導體層半導體的載流子，從而實現(xiàn)器件的開或關態(tài)。其中薄膜晶體管中源漏電極提供電壓以驅使載流子的定向移動形成電流。現(xiàn)有的主流制備高性能TFT電極的方法為真空磁控濺射制備，利用磁控濺射技術生長一層電極膜層，利用光刻圖形化工藝，經(jīng)過光刻、顯影、烘烤，形成電極層引線光刻膠圖形，使已經(jīng)去除光刻膠的光刻膠涂層區(qū)域所對應的電極保護層的表面相應部分裸露出來；然后利用電極刻蝕液將膜層裸露部分除去，最后利用剝離覆蓋在電極引出線的光刻膠，形成薄膜晶體管電極。上述方法存在制備工藝復雜的缺點。

發(fā)明內(nèi)容

針對以上現(xiàn)有技術的缺點和不足之處，本發(fā)明的首要目的在于提供一種高性能源漏電極印刷型薄膜晶體管的制備方法。

本發(fā)明的另一目的在于提供一種通過上述方法制備得到的高性能源漏電極印刷型薄膜晶體管。

本發(fā)明目的通過以下技術方案實現(xiàn)：

一種高性能源漏電極印刷型薄膜晶體管的制備方法，包括如下制備步驟：

(1)室溫下用直流磁控濺射在襯底上沉積柵極；

(2)通過陽極氧化將一部分柵極氧化成柵極絕緣層；

(3)室溫下通過物理氣相沉積(Physical Vapor Deposition，簡稱PVD)的方法濺射半導體層，所述半導體層的材料為非晶銦鎵鋅氧(a-IGZO)；

(4)室溫下以Ag導電墨水用噴墨打印方式打印源漏電極，退火處理后得到所述高性能源漏電極印刷型薄膜晶體管。

優(yōu)選地，步驟(1)中所述柵極的材料為Al，柵極的厚度為300nm。

優(yōu)選地，步驟(2)中所述柵極絕緣層為Al₂O₃。

優(yōu)選地，步驟(3)中所述半導體層的厚度為25～80nm，更優(yōu)選半導體層的厚度為80nm。

優(yōu)選地，步驟(3)中所述物理氣相沉積的方法濺射半導體層的條件為：本底真空度為5×10^-5Pa，采用Ar離子轟擊a-IGZO靶材，濺射氣壓為5mTorr，O₂/Ar流量比為5％，濺射功率為80W。

優(yōu)選地，步驟(3)中所述通過物理氣相沉積的方法濺射半導體層后，在400℃退火處理1h。

優(yōu)選地，步驟(3)中所述半導體層的寬長比為540μm/630μm。

優(yōu)選地，步驟(4)中所述噴墨打印方式打印源漏電極的條件為：基板溫度為50℃，盛墨卡夾溫度為50℃，噴墨電壓為25V，墨滴間距為25μm。

優(yōu)選地，步驟(4)中所述源漏電極寬長比為100μm/550μm。

優(yōu)選地，步驟(4)中所述退火處理是指在130℃退火處理8min。

一種高性能源漏電極印刷型薄膜晶體管，通過上述方法制備得到。

本發(fā)明原理為：本發(fā)明采用Ag電極材料來實現(xiàn)源漏電極和半導體層良好的接觸，即采用Ag導電墨水通過噴墨打印方式打印源漏電極，通過退火處理即可形成顆粒之間緊密結合的Ag電極，從而改善電極層和半導體層的接觸特性，得到高性能源漏電極印刷型薄膜晶體管。

本發(fā)明的制備方法及所得到的薄膜晶體管具有如下優(yōu)點及有益效果：

(1)本發(fā)明所述薄膜晶體管的源漏電極采用Ag導電墨水通過噴墨打印方式制備得到，能實現(xiàn)電極層與半導體層的良好接觸，所得器件具有高遷移率和高開關比。

(2)本發(fā)明采用噴墨打印方式制備薄膜晶體管源漏電極，這種方式不需要昂貴的儀器設備，不需要復雜的光刻掩模工藝和高真空條件，制備成本低。

(3)本發(fā)明首次將此類Ag導電墨水用于制備a-IGZO TFT器件，并且通過優(yōu)化半導體層和電極層工藝獲得了能夠媲美真空濺射Ag電極的器件性能，在噴墨打印Ag作為a-IGZO器件源漏電極中，其器件性能處于領先水平。

附圖說明

圖1是本發(fā)明制備的一種高性能源漏電極印刷型薄膜晶體管的結構示意圖，其中，01-襯底，02-柵極，03-柵極絕緣層，04-半導體層，05-源漏電極。

圖2是本發(fā)明制備的一種高性能源漏電極印刷型薄膜晶體管的實物圖。