[發明專利]一種基于摻雜的電接觸改良的平面聚合物薄膜晶體管的制備方法

在審

• 申請號: 202210258847.4
• 申請日: 2022-03-16
• 公開（公告）號: CN114628585A
• 公開（公告）日: 2022-06-14
• 發明（設計）人: 徐勇;朱雅麗;李潤;孫華斌;陳子龍;于志浩;吳潔
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: H01L51/40
• 分類號: H01L51/40;H01L51/05;H01L51/10
• 代理公司: 南京正聯知識產權代理有限公司 32243
• 代理人: 盧霞

本發明公開了一種基于摻雜的電接觸改良的平面聚合物薄膜晶體管的制備方法，所述聚合物薄膜晶體管具有頂柵頂接觸結構。首先在絕緣襯底上旋涂一層有機半導體材料（DPPT?TT）作為有源層（organic semiconductor,OSC），然后通過掩模版制備一層三氧化鉬作為接觸摻雜層，再在摻雜層上面制備一層銀作為源極和漏極。樣品暴露于水氧環境中4個小時，以激活摻雜效應穩定接觸界面。然后再旋涂一層介電層材料（PMMA）作為絕緣層。最后通過掩膜版在絕緣層表面制備鋁柵電極。該方法制備的這種共面結構的聚合物薄膜晶體管相較于未摻雜的共面聚合物薄膜晶體管，器件從不工作開始明顯工作，實現了良好的歐姆接觸。

技術領域

本發明涉及微電子材料與器件技術和顯示領域，具體地說，涉及一種基于摻雜的電接觸改良的平面聚合物薄膜晶體管的制備方法。

背景技術

自1986年Tsumura等人首次以半導體材料作為有源層制備得到有機場效應晶體管以來，其研究得到迅猛的發展，并實現了眾多突破。有機場效應晶體管制備技術也向工藝簡化、降低成本方向快速發展。

有機場效應晶體管是一種使用有機半導體的薄膜場效應晶體管。與無機場效應管相同，它是組成集成電路最基本的元件，有機薄膜場效應晶體管(organic field-effecttransistor,OFET)在智能識別標簽、大面積平板及柔性顯示、傳感、數字邏輯電路等方面具有非常廣闊的應用前景。在OFET家族中,聚合物半導體薄膜因具有機械性能好、熱穩定性高、成膜方法簡單經濟以及特別適合于制備大面積電路等特點,而使聚合物薄膜場效應晶體管(polymer field-effect transistor,PFET)近幾年來倍受關注。

有機半導體材料可通過分子設計實現電學特性調節，然而有機半導體材料和金屬性電極之間產生的接觸電阻的問題一直是有機薄膜晶體管性能提升的主要障礙(具體如下列文獻所述：文獻1：MINARI T,MIYADERA T,TSUKAGOSHI K,et al.Charge injectionprocess in organic field-effect transistors[J].Applied Physics Letters,2007,91(5):1863.；文獻2：XU Y,SUN H,SHIN E Y,et al.Planar-Processed PolymerTransistors[J].Advanced Materials,2016,28(38):8531-7.)。由于上述技術問題的存在，大大限制了有機薄膜晶體管的大規模商業化應用。接觸電阻的大小直接影響器件的性能。接觸界面形成的肖特基勢壘可降低載流子注入效率，增大接觸電阻，影響器件I-V特性曲線的理想度，降低有效輸出電流；與此同時接觸電阻還可影響加工過程和使用過程中的熱穩定性。通過調節接觸界面的勢壘高度降低接觸電阻，對高性能半導體器件設計、組裝和制造至關重要。

因此，迫切需要提出一種能夠優化金屬/半導體界面的電接觸的方法。

發明內容

為了解決具有共面結構的晶體管由于電接觸難以實現，導致不工作的技術問題，本發明提供一種具有平面結構的基于摻雜的電接觸改良的平面聚合物薄膜晶體管的制備方法。

頂柵頂接觸這種共面結構比較特殊，區別于已經存在的交錯結構。由于頂柵頂接觸這種共面結構的器件必須通過狹窄的過渡區將空穴注入通道，在過渡區中，空穴密度從一個較低值突然增加數個數量級。由于局部電導率與載流子密度成正比，所在過渡區具有高電阻率，于是在源漏電極與半導體材料接觸處產生高電阻區。這導致共面結構的器件無法工作，本發明針對這種特殊結構在接觸處摻雜三氧化鉬摻雜層后置于水氧環境中，使原本不工作的共面結構的器件開始明顯工作。