[发明专利]复杂曲面薄膜晶体管及自对准电流体共形光刻制造方法

说明书

本发明属于有机薄膜晶体管制备相关技术领域，其公开了一种复杂曲面薄膜晶体管及自对准电流体共形光刻制造方法，包括以下步骤：(1)依次在曲面基底上制备底栅电极、底栅介电层及半导体层；(2)采用电流体喷印工艺在半导体层上制备纤维掩膜，电流体喷印时空间电场受曲面基底影响而空间分布畸变，使得产生的射流及纤维沉积在曲面基底的法向最短位点，进而实现法向曲面自对准；(3)采用纤维掩膜在半导体层上制备源漏电极及引线，且纤维掩膜位置处因存在高度差而自动生成沟道；(4)加热纤维掩膜以使纤维掩膜转变为熔融态，继而实现自对准封装，由此制造完成。本发明通过电流体喷印自对准工艺实现了曲面基底上薄膜晶体管的原位制备与自封装。

技术领域

本发明属于有机薄膜晶体管制备相关技术领域，更具体地，涉及一种复杂曲面薄膜晶体管及自对准电流体共形光刻制造方法，尤其涉及一种在复杂曲面基底上、小沟道有机薄膜晶体管自对准电流体共形光刻制造方法。

背景技术

有机薄膜晶体管(OTFT)是未来新一代显示技术和多功能传感器的关键驱动电子元件，其关键特征结构沟道长度(L)具有微纳尺寸，目前制备工艺严重依赖于传统光刻技术。传统光刻技术严重依赖掩膜板的制造精度、光刻胶化学性质以及光照光源的波长，导致光刻工艺成本高昂且仅适用于小面积基底。传统光刻技术在曲面基底上无法实现微纳结构的精细加工。后期衍生出诸多新型光刻技术，在一定程度上提高了曲面基底领域的适用性，但仍存在诸如曲面压印模板制造精度要求高、光刻胶在曲面上难以涂覆均匀等问题，使得有机薄膜晶体管等微纳结构器件在曲面基底上难以制备，以至于无法大面积应用。

目前为了满足有机薄膜晶体管在曲面显示与曲面传感领域的需求，都采用将有机薄膜晶体管制备在一种超薄、柔性、可拉伸的基底上的方式，间接满足曲面应用的需求。由于有机薄膜晶体管器件本身与可拉伸基底本身的刚度差异，在平面基底上制备完成后转移、贴附至曲面基底的过程中，有机薄膜晶体管器件内部不可避免将产生局部应力，该应力将会影响有机薄膜晶体管器件的输出特性、稳定特性等，如应力过大将会使得器件失效。随着未来曲面显示、曲面传感器的需求逐渐增多，急需一种能够在曲面基底上实现原位制备曲面OTFT的工艺。

如专利CN201610269083.3公开了一种直接获得其通过电流体直写工艺制备呈网格状的纤维层，从而可以直接获得栅极介电层为圆形截面的有机薄膜晶体管结构，避免了光刻、刻蚀等传统工艺方法存在的问题；又如专利CN201910585900.X提供了一种基于电流体喷印和压印技术的双栅有机薄膜晶体管的制备方法，提高了对准精度和消除了工艺过程中化学试剂对有机半导体材料破坏的影响。但是以上两种工艺都是在平面基底上借助液态环境形成的圆截面纤维，且以上方法均无法在曲面基底上实现纤维掩膜作用。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种复杂曲面薄膜晶体管及自对准电流体共形光刻制造方法，所述制备方法在电流体喷印工艺中利用曲面基底引入的空间静电场强度畸形分布的特点，在最强空间电场方向上保证了曲面电流体喷印中带电墨滴/纤维与曲面基底法向最短位点的精确沉积，实现了曲面基底电流体喷印工艺中高精度沉积的自对准功能。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种复杂曲面薄膜晶体管的自对准电流体共形光刻制造方法，所述制备方法包括以下步骤：

(1)依次在曲面基底上制备底栅电极、底栅介电层及半导体层；

(2)采用电流体喷印工艺在所述半导体层上制备具有多条纤维堆叠墙结构的纤维掩膜，电流体喷印时空间电场受所述曲面基底影响而空间畸变，使得产生的射流及纤维沉积在曲面基底的法向最短位点，进而实现法向曲面自对准；

(3)采用所述纤维掩膜在所述半导体层上制备源漏电极及引线，且所述纤维掩膜位置处因存在高度差而自动生成沟道；

(4)加热所述纤维掩膜以使所述纤维掩膜转变为熔融态，继而自然流动塌陷以对所述沟道位置处的半导体材料进行自对准封装，由此复杂复杂曲面薄膜晶体管通过自对准电流体共形光刻制造完成。