一种有机薄膜晶体管制造技术

本实用新型专利技术公开了一种有机薄膜晶体管，所述有机薄膜晶体管具有顶栅结构，从下至上依次为基板、源极/漏极、有源层、有机绝缘层、栅极，所述源极和所述漏极同层设置于所述有源层两端、所述源极和漏极直接与有源层接触；所述有源层为有机半导体材料，所述栅极采用复合结构，复合结构为：通过真空蒸镀技术在所述有机绝缘层上沉积的第一金属层；通过磁控溅射技术在所述第一金属层上沉积的第二金属层；以及通过磁控溅射技术在所述第二金属层上沉积的氧化阻隔层。本实用新型专利技术所制备的有机薄膜晶体管器件在性能上得到提高，大大降低了栅极制程中对有机绝缘层的损伤，提高了有机薄膜晶体管的相关电学性能，具有工艺简单，成本低廉，易于产业化等诸多优点。

An organic thin film transistor

The utility model discloses an organic thin film transistor, the organic thin film transistor with top gate structure, from the bottom to the top is a substrate, source / drain, an active layer, an organic insulating layer, a gate, a source electrode and the drain electrode layer is arranged on the active layer, both ends of the the source and drain contact directly with the active layer; the active layer of organic semiconductor materials, the gate with composite structure, composite structure: by vacuum evaporation technology in the organic insulating layer on the first metal layer is deposited by magnetron sputtering technology; in the second metal layer of the first metal layer deposition; and by magnetron sputtering in the oxidation barrier layer, the second metal layer is deposited on the. The utility model relates to preparation of organic thin film transistor device was improved in performance, greatly reduces the gate process of organic insulating layer damage, improve the electric properties of organic thin film transistor, has the advantages of simple process, low cost, the advantages of easy industrialization etc..

【技术实现步骤摘要】
一种有机薄膜晶体管
本技术涉及显示
，尤其涉及一种有机薄膜晶体管。
技术介绍
有机薄膜晶体管(OrganicThinFilmTransistor，简称为OTFT)自20世纪80年代中期出现后，因其具有质轻、价廉、柔韧性好的优点，在各种显示装置以及存储器，尤其是电子纸、柔性显示领域显示了优异的应用前景，因此受到了研究人员的极大重视，并得以迅速发展。有机薄膜晶体管的核心结构为采用有机半导体材料制备而成的有源层，由于有机半导体材料活性较强，且绝大多数是在低温条件下(小于200℃)制备而成，因此，需要选择合适的绝缘层材料覆盖在有源层的上方，以使有源层得到良好的封装和保护，从而保证有机半导体有源层各项性能的稳定性不受其他制备工艺的影响。有机薄膜晶体管根据划分标准的不同，可分为不同的类型；其中，根据有机薄膜晶体管中源极、漏极与栅极的沉积顺序的不同，可将有机薄膜晶体管分为底栅型和顶栅型。对于底栅型有机薄膜晶体管，所述形成包括源极、漏极的源漏金属层，以及有源层形成于包括有栅极和绝缘层的衬底基板上。对于顶栅型有机薄膜晶体管，所述形成包括源极、漏极的源漏金属层，以及有源层形成于衬底基板上；在此情况下，栅极形成于包括有所述有机绝缘层14的基板上。然而，在实现上述顶栅型有机薄膜晶体管的制备过程中，现有技术主要面临如下难点：有机半导体材料对温度、光照等制程环境十分敏感，顶栅结构中栅极制备方法会影响有源层的电学性能。
技术实现思路
为了弥补已有技术的缺陷，本技术提供一种有机薄膜晶体管，以降低顶栅结构中栅极制程中对有源层的损伤。本技术所要解决的技术问题通过以下技术方案予以实现：一种有机薄膜晶体管，所述有机薄膜晶体管具有顶栅结构，从下至上依次为基板、源极/漏极、有源层、有机绝缘层、栅极，所述源极和所述漏极同层设置于所述有源层两端、所述源极和漏极直接与有源层接触；所述有源层为有机半导体材料，其特征在于，所述栅极采用复合结构，所述复合结构为：通过真空蒸镀技术在所述有机绝缘层上沉积的第一金属层；通过磁控溅射技术在所述第一金属层上沉积的第二金属层；以及通过磁控溅射技术在所述第二金属层上沉积的氧化阻隔层。进一步地，所述第一金属层的材料为金属铝，所述第二金属层的材料为金属铝，所述氧化阻隔层的材料为氧化铟锡或金属钼。进一步地，所述第一金属层的厚度为900-1100埃，所述第二金属层的厚度为900-1100埃，所述氧化阻隔层的厚度为400-600埃。进一步地，所述有机半导体材料为有机小分子和有机聚合物的混合物。进一步地，所述有机小分子为2,7-二辛基[1]苯并噻吩并[3,2-b]苯并噻吩（C8-BTBT），所述有机聚合物为多并苯和三芳胺的聚合物，所述有机溶剂是丙二醇甲醚醋酸酯。进一步地，所述有机绝缘层的材料为正癸烷，所述有机绝缘层的厚度为2800-3200埃。进一步地，所述有源层的厚度为150-250埃，所述源极和漏极厚度为400-600埃。本技术具有如下有益效果：本技术所制备的有机薄膜晶体管器件在性能上得到提高：迁移率达到5cm2/Vs，器件开关比Ion/Ioff达到109，大大降低了栅极制程中对有机绝缘层的损伤，提高了有机薄膜晶体管的相关电学性能，具有工艺简单，成本低廉，易于产业化等诸多优点。附图说明图1为本技术的结构图。图中：1、基板，2、源极/漏极，3、有源层，4、有机绝缘层，5、第一金属层，6、第二金属层，7、氧化阻隔层。具体实施方式一种有机薄膜晶体管，所述有机薄膜晶体管具有顶栅结构，从下至上依次为基板、源极/漏极、有源层、有机绝缘层、栅极，所述源极和所述漏极同层设置于所述有源层两端、所述源极和漏极直接与有源层接触。所述有源层为有机半导体材料，所述有源层的厚度为150-250埃，更优选地，厚度为200埃。本技术中，所述有源层的制备方法为：（1）在有机溶剂中溶解有机小分子和有机聚合物，形成混合溶液，其中，有机小分子的质量百分浓度为55-65%，有机聚合物的质量百分浓度为25-35%；其中，所述有机溶剂是丙二醇甲醚醋酸酯；（2）将上述混合溶液通过旋涂、刮涂或喷涂打印的方式涂布于所述基板上。有源层是影响有机薄膜晶体管性能的关键因素。本技术中，所述有机半导体材料为有机小分子和有机聚合物的混合物。本技术中，所述有机聚合物为多并苯和三芳胺的聚合物，该聚合物具有良好的溶解性和加工性能，但是其迁移率较低、稳定性较差，本技术的有机小分子为2,7-二辛基[1]苯并噻吩并[3,2-b]苯并噻吩（C8-BTBT），2,7-二辛基[1]苯并噻吩并[3,2-b]苯并噻吩（C8-BTBT）具有结晶度高，稳定性好、场效应迁移率高等优点，然而，2,7-二辛基[1]苯并噻吩并[3,2-b]苯并噻吩（C8-BTBT）的溶解性比较差，本技术人经过大量研究发现，采用2,7-二辛基[1]苯并噻吩并[3,2-b]苯并噻吩（C8-BTBT）、多并苯和三芳胺的聚合物配伍作为制备有源层的有机半导体材料，各组分之间互为补充，发挥协同作用，克服了单纯的2,7-二辛基[1]苯并噻吩并[3,2-b]苯并噻吩（C8-BTBT）溶解性差的问题，单纯的多并苯和三芳胺的聚合物迁移率较低的问题，实现了提高有源层电导率的目的。所述栅极采用复合结构，所述复合结构的制备方法为：（1）通过真空蒸镀技术在所述绝缘层上沉积第一金属层，优选地，所述第一金属层的材料为金属铝，所述第一金属层的厚度为900-1100埃，更优选为1000埃；（2）通过磁控溅射技术在所述第一金属层上沉积第二金属层，优选地，所述第二金属层的材料为金属铝，所述第二金属层的厚度为900-1100埃，更优选为1000埃；（3）通过磁控溅射技术在所述第二金属层上沉积氧化阻隔层，优选地，所述氧化阻隔层的材料为氧化铟锡或金属钼，所述氧化阻隔层的厚度400-600埃，更优选为500埃。本技术中，通过磁控溅射技术形成铝层，铝层厚度可控性更好，铝层更致密，均匀性更好，可提高有机薄膜晶体管的相关电学性能，但是磁控溅射制备铝层过程中产生的离子会损伤有源层及绝缘层。技术人经过潜心研究发现，通过真空蒸镀技术先将铝加热蒸发至绝缘层上凝结形成铝层，再通过磁控溅射技术再沉积铝层，可有效减小制备过程中离子对有机有源层及有机绝缘层的损伤；最后的溅射氧化阻挡层可以有效保护铝层，使铝层不会被氧化。需要说明的是，本技术中，沉积第一金属层的真空蒸镀技术，沉积第二金属层和氧化阻隔层的磁控溅射技术，可采用现有技术实现，容易根据实际需要进行选择，关于真空蒸镀技术和磁控溅射技术的具体工艺参数，只要是可得到本技术的效果的参数即可，没有特别限定。本技术中，有机绝缘层作为封装和保护所述有源层、所述源极、以及所述漏极的同时，还起到将所述栅极与所述有源层、所述源极、以及所述漏极相绝缘的作用。有机薄膜晶体管的绝缘层材料目前主要是无机材料，例如：SiO2、SiNX、Al2O3、TiOX、ZrO2等，它们有耐高温、化学性质稳定、不易被击穿等优点，然而这些绝缘层材料的固相高温和非柔性加工与OTFT的优点没有很好匹配。本技术中，有机绝缘层的材料为正癸烷，与有机半导体有很好的相容性、与柔性基底有很好的相容性、能应用于低成本的低温、溶液本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种有机薄膜晶体管，所述有机薄膜晶体管具有顶栅结构，从下至上依次为基板、源极/漏极、有源层、有机绝缘层、栅极，所述源极和所述漏极同层设置于所述有源层两端、所述源极和漏极直接与有源层接触；所述有源层为有机半导体材料，其特征在于，所述栅极采用复合结构，所述复合结构为：通过真空蒸镀技术在所述有机绝缘层上沉积的第一金属层；通过磁控溅射技术在所述第一金属层上沉积的第二金属层；以及通过磁控溅射技术在所述第二金属层上沉积的氧化阻隔层。

【技术特征摘要】
1.一种有机薄膜晶体管，所述有机薄膜晶体管具有顶栅结构，从下至上依次为基板、源极/漏极、有源层、有机绝缘层、栅极，所述源极和所述漏极同层设置于所述有源层两端、所述源极和漏极直接与有源层接触；所述有源层为有机半导体材料，其特征在于，所述栅极采用复合结构，所述复合结构为：通过真空蒸镀技术在所述有机绝缘层上沉积的第一金属层；通过磁控溅射技术在所述第一金属层上沉积的第二金属层；以及通过磁控溅射技术在所述第二金属层上沉积的氧化阻隔层。2.如权利要求1所述的有机薄膜晶体管，其特征在于，所述第一金属层的材料为...

【专利技术属性】
技术研发人员：柳发霖，陈若怀，李林，何基强，
申请(专利权)人：信利半导体有限公司，
类型：新型
国别省市：广东,44