[发明专利]一种高性能底栅交错聚合物场效应晶体管的制备方法

说明书

本发明提出一种高性能底栅交错聚合物场效应晶体管的制备方法，制备方法包括以下具体步骤：步骤1：溶液的制备，包括半导体溶液的配置和溶液的溶解步骤；步骤2：器件的制备，包括衬底的清洗、半导体薄膜和源漏电极的制备以及栅极的制备步骤，源漏电极的制备采用常规的真空热蒸发法利用不锈钢掩膜版在衬底上蒸镀50nm的金作为源漏电极，本发明与现有制备工艺相比，可以在保证器件工作状态最佳的情况下，确认可以使用的最薄半导体层厚度，大大减小了半导体材料的使用浪费，优化了有机薄膜晶体管的亚阈值摆幅、阈值电压以及接触电阻。

技术领域

本发明属于电子材料及器件技术领域，特别涉及一种高性能底栅交错聚合物场效应晶体管的制备方法。

背景技术

随着科技的发展以及半导体工艺制程越来越精细，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，进而使得在不同的工艺参数下获得了不同厚度的半导体薄膜，因此对底栅顶接触结构的有机薄膜晶体管产生了不同的影响。

对于底栅顶接触结构的有机薄膜晶体管来说，目前并没有统一的标准，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，使得薄膜不连续且薄膜质量较差，进而严重影响器件的性能，因此需要提供一种高性能底栅交错聚合物场效应晶体管的制备方法来解决上述问题。

发明内容

本发明的目的是为了寻找底栅顶接触结构下，共聚物作为半导体层的器件的最佳有源层厚度，在不同溶液浓度、旋涂转速下，得到不同的半导体层厚度，并在不同半导体层厚度下得到器件性能参数，在性能参数对比之后，进而寻找到该结构下的最佳有源半导体层厚度为13-30nm，在该厚度下，器件的性能最佳，参数最优，且提高了材料利用率，与顶栅底接触结构的最佳有源层厚度相比，其材料利用率提高了至少25%。

实现本发明目的的具体技术方案：

一种高性能底栅交错聚合物场效应晶体管的制备方法，该制备方法包括以下具体步骤：

溶液的制备

A1：半导体溶液的配置

将半导体材料与有机溶剂按照5-7mg/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）；有机溶剂为二氯苯；

A2：溶液的溶解

将配置的半导体溶液放在加热台上 80℃静置溶解24小时；

步骤 2：器件的制备

B1：衬底的清洗

衬底的清洗，衬底是氧化硅片,即Si+ SiO₂，选择SiO₂衬底，SiO₂衬底的底部是Si，SiO₂的厚度为300nm，将其置于去离子水、酒精中分别超声5分钟，重复两轮，然后用氮气枪吹干，选择衬底，将衬底置于去离子水、酒精中分别超声5分钟，两轮四次，而后用氮气枪将其吹干；

B2：半导体薄膜的制备

通过移液枪将已配置好的半导体溶液在衬底上表面铺满，先在500rpm的转速下匀胶5秒，再在1000rpm至2000rpm的转速下匀胶60秒，以确保制得的半导体薄膜厚度范围为13nm-30nm；

B3：源漏电极的制备