[發明專利]一種高分子聚合物薄膜晶體管及其制備方法

有效

• 申請號: 201910264205.3
• 申請日: 2019-04-03
• 公開（公告）號: CN110112293B
• 公開（公告）日: 2020-10-16
• 發明（設計）人: 李文武;黃凡銘;李夢姣;胡志高;褚君浩
• 申請（專利權）人: 華東師范大學
• 主分類號: H01L51/40
• 分類號: H01L51/40;H01L51/05
• 代理公司: 上海藍迪專利商標事務所(普通合伙) 31215
• 代理人: 徐筱梅;張翔

本發明公開了一種高分子聚合物薄膜晶體管及其制備方法，該薄膜晶體管為頂柵底接觸結構，晶體管由上至下依次是柵極、介電層、半導體有源層，源漏電極以及襯底；在高分子聚合物薄膜晶體管底電極制作完畢后，通過掩膜版對準，在電極上表面形成額外的銅過渡層，然后對銅過渡層進行紫外臭氧清洗，使銅過渡層充分被氧化成氧化銅中間層，通過氧化銅中間層提高源漏電極的表面功函數，使半導體有源層與源漏電極間肖特基勢壘降低，接觸電阻減小，從而提高了該薄膜晶體管的電學性能。本發明所述的制備方法，可以解決高分子聚合物半導體以及源漏底電極間的接觸電阻較大的問題，抑制此類半導體與金屬電極的非歐姆接觸，使高分子聚合物薄膜晶體管性能大幅度提升。

技術領域

本發明屬于電子材料及器件與微細加工技術領域，特別涉及一種高分子聚合物薄膜晶體管及其制備方法。

背景技術

高分子聚合物薄膜晶體管由于其性能優秀、柔性、制備成本低、可噴墨打印和大面積生產等特點，在有源矩陣顯示陣列以及大面積的消費類電子市場展現了廣泛的應用前景。然而與傳統的硅基晶體管相比，其電極與半導體接觸處的非歐姆接觸一直是嚴重阻礙高分子聚合物薄膜晶體管性能的主要問題，這大大限制了高分子聚合物薄膜晶體管的大規模商業化應用。

為實現高分子聚合物半導體與金屬電極的歐姆接觸，需盡量減小高分子聚合物半導體的電子最高已占軌道的能級(HOMO)與金屬電極材料的功函數差。然而對于常見的P型聚合物半導體而言，其HOMO能級通常要遠大于5.1電子伏特，與最常用的高功函數材料金(5.1電子伏特)相比仍然相差甚遠。因此，即使人們使用昂貴的金材料去制備晶體管源漏電極，也無法獲得理想的晶體管電學性能。

因此，迫切需要提出一種高效調節高分子聚合物薄膜晶體管源漏電極與半導體接觸的方法。

發明內容

本發明的目的是提供了一種高分子聚合物薄膜晶體管及其制備方法。本發明能夠解決高分子聚合物半導體以及源漏底電極間的接觸電阻較大的問題，抑制高分子聚合物半導體與金屬電極的非歐姆接觸，使高分子聚合物薄膜晶體管性能大幅度提升。

實現本發明目的的具體技術方案是：

一種高分子聚合物薄膜晶體管的制備方法，該高分子聚合物薄晶體管為頂柵底接觸結構，晶體管由上至下依次是柵極、介電層、半導體有源層，源漏電極以及襯底；在高分子聚合物薄膜晶體管底電極制作完畢后，通過掩膜版對準，在源漏電極上表面形成一層銅過渡層，然后對銅過渡層進行紫外臭氧清洗，使銅過渡層充分被氧化成氧化銅中間層(CuO_x)，通過氧化銅中間層提高源漏電極的表面功函數，使半導體有源層與源漏電極間肖特基勢壘降低，接觸電阻減小，提高高分子聚合物薄膜晶體管的遷移率，降低高分子聚合物薄膜晶體管的接觸電阻，亞閾值擺幅以及閾值電壓的絕對值。

所述由上至下依次是柵極、介電層、半導體有源層，源漏電極及襯底，具體包括：

a)采用真空熱蒸鍍法或磁控濺射法在襯底上形成源漏電極；所述襯底為絕緣材料；

b)采用真空熱蒸鍍法或磁控濺射法在底電極即源漏電極上表面沉積銅過渡層；所述銅過渡層厚度為2～6納米；

c)采用紫外臭氧清洗進行氧化，時間為20～120分鐘，其功率為100～200 W，處理時環境溫度為30～80℃，將銅過渡層氧化成氧化銅中間層；所述氧化銅中間層厚度為3～8納米；

d)采用溶膠凝膠法將高分子聚合物半導體溶液置于氧化銅中間層上表面形成半導體有源層；所述溶膠凝膠法為溶液旋涂法。

e)采用溶膠凝膠法將介電材料溶液置于半導體有源層上表面形成介電層；所述溶膠凝膠法為溶液旋涂法。

f)采用真空熱蒸鍍法或磁控濺射法在介電層上表面形成柵電極；所述柵電極材料為金、銀、銅或鋁。

所述絕緣材料為玻璃、二氧化硅或聚對苯二甲酸類塑料。