[发明专利]一种有机薄膜晶体管的制备方法

说明书

本发明公开了一种有机薄膜晶体管的制备方法，该器件包括：衬底、源漏电极、半导体层、绝缘层以及栅电极。衬底上方通过热蒸镀的方法形成固定高度的源漏电极，所述源漏电极上方通过旋涂的方式先后涂有半导体层以及绝缘层，最后通过掩膜板在器件的沟道位置镀上栅电极。本发明通过改变半导体溶液的浓度以及旋涂的转速，获得了与源漏电极高度相匹配的半导体层厚度，以保证底接触结构的有机晶体管最大的电极电荷注入面积，同时在不影响器件的迁移率的情况下，最小化器件的亚阈值摆幅、阈值电压以及接触电阻。本发明不仅优化了有机薄膜晶体管的电学参数，同时可以降低半导体材料的使用成本。

技术领域

本发明属于电子材料及器件技术领域，特别涉及一种有机薄膜晶体管的制备方法。

背景技术

随着科学技术的进步与半导体制造工艺的发展，半导体芯片的面积越来越小，市场对半导体器件的性能要求越来越高，如何提高器件的性能，减小器件的工艺成本成为了目前电子工艺界急需要解决的重要问题。有机薄膜晶体管由于其性能优秀、制备成本低、可大面积生产等特点，迎合了市场以及制造业的需求，已广泛适用于低投资成本大面积应用的消费类电子以及有源矩阵显示阵列。然而，其基本制造工艺业界仍没有统一的标准，如何在最简单的工艺下制作出性能最优的有机薄膜晶体管，这个问题有待解决。

目前，制作有机薄膜晶体管最常用的成膜方法为旋涂法，它具有设备简单、生产能力强、制备的薄膜面积大、厚度均匀等特点。其旋涂薄膜的厚度很大程度受旋涂的速度以及溶液浓度的影响，导致不同的工艺参数下获得了不同厚度的半导体薄膜，因此对顶栅底接触结构的有机薄膜晶体管产生了不同的影响。对于顶栅底接触结构的有机薄膜晶体管来说，国际上目前普遍采用40nm左右厚度的金属作为底接触电极，这是人们长期制作晶体管的经验工艺参数，并没有与相应的半导体薄膜厚度达到最匹配的程度。一方面，较厚的半导体层，增加了电极中电荷垂直传输至电荷沟道的距离，不仅阻碍了电荷的传输同时还造成了半导体材料的浪费，增大了工业生产成本。另一方面，较薄的半导体层，减小了半导体层与电极覆盖的面积，甚至不能形成足够厚度的沟道电荷积累区，甚至会严重影响器件的工作。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足而提供的一种有机薄膜晶体管的制备方法。结合目前使用的顶栅底接触结构的有机薄膜晶体管器件，给出了合适的半导体溶液配比浓度以及旋涂速度，由此可获得与底电极匹配的半导体层厚度，在增强晶体管性能的同时，更易于工艺成本的降低。

实现本发明目的的具体技术方案：

一种有机薄膜晶体管的制备方法，其特征在于：该制备方法包括以下具体步骤：

步骤1：溶液的制备

A1：半导体溶液的配置

将半导体材料与高沸点的有机溶剂以4.5mg/ml～5.5mg/ml的质量体积比进行配置；所述半导体材料为高分子量的有机共轭聚合物，具体为：1,4-二氧并二吡咯和噻吩的聚合物(DPPT-TT)、IDT-BT或P(NDI2OD-T2)；所述高沸点的有机溶剂为氯苯或对二氯苯；

A2：绝缘层溶液的配置

将绝缘层材料与高溶解性的有机溶剂以50mg/ml～100mg/ml的质量体积比进行配置；所述绝缘层材料为高分子聚合物，具体为聚甲基丙烯酸甲酯或聚四氟乙烯；所述高溶解性的有机溶剂为乙酸或乙酸甲酯；

A3：溶液的溶解

将配置的半导体溶液与绝缘层溶液放在加热板上60℃静置溶解24小时；

步骤2：器件的制备

B1：衬底的清洗

选择衬底，将衬底置于去离子水、丙酮、酒精中分别超声20分钟，后用氮气枪吹干；

B2：源漏电极的制备