一种氧化物薄膜晶体管及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种氧化物薄膜晶体管及其制备方法，设置有栅极、氧化物半导体层、位于栅极和氧化物半导体层之间的绝缘层、分别电性连接于氧化物半导体层两端的源极和漏极、覆设于源极、漏极及氧化物半导体层的裸露面的保护层，保护层的材料为含吸电子基团的有机绝缘材料。制备方法是采用旋涂、打印、印刷、滴涂或浸泡方法将含吸电子基团的有机绝缘材料制备作为保护层覆设于源极、漏极及氧化物半导体层的裸露面。本发明专利技术通过含吸电子基团的有机物保护层与氧化物半导体层接触来降低氧化物半导体层表面的本征电子浓度，同时形成内建电场，实现往正向调控阈值电压，同时制备简单，便于产业化。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了，设置有栅极、氧化物半导体层、位于栅极和氧化物半导体层之间的绝缘层、分别电性连接于氧化物半导体层两端的源极和漏极、覆设于源极、漏极及氧化物半导体层的裸露面的保护层，保护层的材料为含吸电子基团的有机绝缘材料。制备方法是采用旋涂、打印、印刷、滴涂或浸泡方法将含吸电子基团的有机绝缘材料制备作为保护层覆设于源极、漏极及氧化物半导体层的裸露面。本专利技术通过含吸电子基团的有机物保护层与氧化物半导体层接触来降低氧化物半导体层表面的本征电子浓度，同时形成内建电场，实现往正向调控阈值电压，同时制备简单，便于产业化。【专利说明】
本专利技术涉及半导体
，特别涉及一种具有特定阈值电压的氧化物薄膜晶体管及其制备方法。该氧化物薄膜晶体管主要用于有机发光显示、液晶显示、电子纸的有源驱动，也可以用于传感器或集成电路。
技术介绍
薄膜晶体管(TFT, Thin Film Transistor)主要应用于控制和驱动液晶显示器(LCD,Liquid Crystal Display)、有机发光二极管(OLED,Organic Light-Emitting Diode)显示器的子像素，是平板显示领域中最重要的电子器件之一。在平板显示方面，目前主要使用氢化非晶硅(a_S1:H)或多晶硅等材料的薄膜晶体管，然而氢化非晶硅材料的局限性主要表现在对光敏感、电子迁移率低(<lcm2/Vs)以及电学参数稳定性差等方面，而多晶硅薄膜的局限性主要体现在电学性质均匀性差、制备温度闻以及成本闻等方面。基于氧化物的薄膜晶体管具有电子迁移率高(I?lOOcmVVs)、制备温度低(〈400°C，远低于玻璃的熔点)、成本低(只需要普通的溅射工艺即可完成)以及持续工作稳定性好的特点，其在平板显示领域尤其是有机发光显示(OLED)领域有替代传统的硅材料工艺薄膜晶体管的趋势，受到学术界和业界的关注和广泛研究。然而，由于基于氧化物的薄膜晶体管在栅压为OV的情况下仍然无法关断，处于常开状态，也就是说器件的开启电压为负值(Vm〈0V)，使得在其用于驱动OLED或LCD时需要设计更为复杂的驱动程序，并且会造成功耗增大。因此，针对现有技术不足，提供一种能降低本征载流子浓度、调控阈值电压的氧化物薄膜晶体管及其制备方法以克服现有技术的不足甚为必要。
技术实现思路
本专利技术的目的之一是提供一种氧化物薄膜晶体管，该氧化物薄膜晶体管能降低本征载流子浓度，实现正向调控阈值电压。本专利技术的上述目的通过如下技术手段实现。一种氧化物薄膜晶体管，设置有栅极、氧化物半导体层、位于栅极和氧化物半导体层之间的绝缘层、分别电性连接于所述氧化物半导体层两端的源极和漏极、覆设于所述源极、漏极及所述氧化物半导体层的裸露面的保护层，所述保护层的材料为含吸电子基团的有机绝缘材料。优选的，上述吸电子基团为酰基、醛基、羧基、酰氨基、磺酸基、腈基、硝基、卤仿基和季胺基中的任意一种或者一种以上的组合。优选的，上述吸电子基团为中强吸电子基团，具体包括一F、一Cl、一Br和一I四种卤仿基中的任意一种或者一种以上的组合。优选的，上述吸电子基团为强吸电子基团，具体包括酰基、酰氨基、磺酸基、腈基和硝基的任意一种或者一种以上的组合。进一步的，上述含吸电子基团的有机绝缘材料为聚合物材料。进一步的，上述含吸电子基团的有机绝缘材料为小分子材料。上述的氧化物半导体层的材料含有Zn、In、Ga和Sn中的任意一种或者一种以上的组合。上述氧化物半导体层的材料还含有Cd、N1、Al、S1、Sc、Y、T1、Zr、Hf、Nb、Ta、Mo、W、La、Nd、Ce、Pr、Pm、Sm和Eu中的任意一种元素或者一种以上元素的组合。本专利技术的另一目的是提供一种氧化物薄膜晶体管的制备方法，所制备的氧化物薄膜晶体管能降低本征载流子浓度、调控阈值电压。本专利技术的上述目的通过如下技术手段实现。一种氧化物薄膜晶体管的制备方法，采用旋涂、打印、印刷、滴涂或浸泡方法将含吸电子基团的有机绝缘材料制备作为保护层使得所述保护层覆设于所述源极、漏极及所述氧化物半导体层的裸露面。优选的，栅极是通过溅射、真空蒸发或溶液处理的方法制备一层厚度为100?500nm的导电薄膜，并通过遮挡掩膜或光刻的方法图形化制备而成； 绝缘层是通过阳极氧化法、热氧化法、物理气相沉积法或化学气相沉积法制备厚度为100?IOOOnm的薄膜,并通过遮挡掩膜或光刻法图形化制备而成； 氧化物半导体层是通过溅射法或溶胶-凝胶法制备厚度为10?IOOnm的薄膜，并通过遮挡掩膜法或光刻法图形化制备而成； 源极和漏极是采用真空蒸镀或溅射的方法制备一层厚度为100?IOOOnm的导电层，并采用遮挡掩膜或光刻的方法图形化同时制备所述源极和漏极。本专利技术提供的氧化物薄膜晶体管设置有栅极、氧化物半导体层、位于栅极和氧化物半导体层之间的绝缘层、分别电性连接于所述氧化物半导体层两端的源极和漏极、覆设于所述源极、漏极及所述氧化物半导体层的裸露面的保护层，所述保护层的材料为含吸电子基团的有机绝缘材料。其制备方法是采用旋涂、打印、印刷、滴涂或浸泡方法将含吸电子基团的有机绝缘材料制备作为保护层使得所述保护层覆设于所述源极、漏极及所述氧化物半导体层的裸露面。本专利技术通过含吸电子基团的有机物保护层与氧化物半导体层接触来降低氧化物半导体层表面的本征电子浓度，同时形成内建电场，实现往正向调控阈值电压。此夕卜，本专利技术的保护层采用旋涂、打印、印刷、滴涂或浸泡等溶液法制备，无需昂贵的真空镀膜设备，有利于降低成本和大面积制备。【专利附图】【附图说明】图1是本专利技术实施例2的氧化物薄膜晶体管的结构示意图； 图2是本专利技术实施例2的氧化物薄膜晶体管的保护层材料的化学结构示意图； 图3是本专利技术实施例2的氧化物薄膜晶体管的转移特性曲线； 图4是本专利技术实施例3的氧化物薄膜晶体管的保护层材料的化学结构示意图； 图5是本专利技术实施例3的氧化物薄膜晶体管的转移特性曲线； 图6是本专利技术实施例1至例3的氧化物薄膜晶体管的性能参数对比表一； 图7是本专利技术实施例4的氧化物薄膜晶体管的性能参数表二。在图1中，包括: 基板10、栅极11、绝缘层12、氧化物半导体层13、 源极14a、漏极14b、保护层15。【具体实施方式】下面结合附图和实例对本专利技术做进一步的说明，但本专利技术要求保护的范围并不局限于实施例的范围。实施例1。一种氧化物薄膜晶体管，设置有栅极、氧化物半导体层、位于栅极和氧化物半导体层之间的绝缘层、分别电性连接于氧化物半导体层两端的源极和漏极、覆设于源极、漏极及氧化物半导体层的裸露面的保护层，保护层的材料为含吸电子基团的有机绝缘材料。需要说明的是，本专利技术上、下位置关系是以基板作为下层的参照位置关系。需要说明的是，作为本领域的公知常识，氧化物薄膜晶体管的基板、栅极、绝缘层、源极和漏极等层状结构是依次设置附着于各个功能层表面的，因此相邻两层之间固定连接，在此不再赘述。需要说明的是，本专利技术的氧化物薄膜晶体管可以为仅包括基板、栅极、绝缘层、氧化物半导体层、源极和漏极、表面自主装单分子层的封闭结构，也可以进一步包括钝化层、刻蚀阻挡层或像素定义层等，还可以与其它器件集成等结构。也就是说，本专利技术是在现有技术的氧化物薄膜晶体管的基础上用含有含吸电子基本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氧化物薄膜晶体管，设置有栅极、氧化物半导体层、位于栅极和氧化物半导体层之间的绝缘层、分别电性连接于所述氧化物半导体层两端的源极和漏极、覆设于所述源极、漏极及所述氧化物半导体层的裸露面的保护层，其特征在于：所述保护层的材料为含吸电子基团的有机绝缘材料。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：兰林锋，彭俊彪，王磊，肖鹏，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东;44