專利名稱：一種有機(jī)薄膜晶體管及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及微電子技術(shù)以及有機(jī)薄膜晶體管制備技術(shù)領(lǐng)域，具體是涉及ー種新型材料的有機(jī)薄膜晶體管及其制備方法。
背景技術(shù)：
隨著信息技術(shù)的不斷深入，電子產(chǎn)品已經(jīng)進(jìn)入人們生活和工作的各個(gè)環(huán)節(jié)。在日常生活中人們對低成本、柔性、便攜的電子產(chǎn)品需求越來越大。傳統(tǒng)的基于無機(jī)半導(dǎo)體材料的器件和電路已經(jīng)很難滿足人們的需求，因此可以實(shí)現(xiàn)這些特性的基于有機(jī)聚合物、有機(jī)小分子等的半導(dǎo)體材料的有機(jī)集成電路技術(shù)在這一趨勢下得到了人們廣泛的關(guān)注。有機(jī)薄膜晶體管在有機(jī)領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。有機(jī)薄膜晶體管一般都采用^Vg作為電極材料， 其成本很高。但是應(yīng)用其他金屬作為電極雖然成本降低，但是性能欠佳、良品率低。

發(fā)明內(nèi)容
(一)要解決的技術(shù)問題為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種有機(jī)薄膜晶體管及其制備方法。( ニ )技術(shù)方案為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種有機(jī)薄膜晶體管，包括硅基101 ；形成于該硅基101之上的絕緣層102 ；形成于該絕緣層102之上的硅烷耦合劑-十八烷基三氯硅烷 (OTS)修飾層103 ；形成于該OTS修飾層103之上的有機(jī)半導(dǎo)體層104 ；形成于該有機(jī)半導(dǎo)體層104之上的緩沖層105 ；以及形成于該緩沖層105之上的電極106。上述方案中，所述硅基101為硅片，所述絕緣層102為采用熱氧化法制備的ニ氧化硅層，所述OTS修飾層103為采用自組建或旋涂的方法生長的OTS薄膜，所述有機(jī)半導(dǎo)體層104采用真空熱蒸鍍或旋涂成膜的方法沉積生長的P型的有機(jī)半導(dǎo)體薄膜，所述緩沖層 105為采用電子束蒸渡或RF-磁控濺射的方法沉積生長的金屬氧化物半導(dǎo)體層，所述電極 106為采用電子束蒸渡或RF-磁控濺射的方法沉積生長的低功函數(shù)的金屬材料。所述緩沖層105的厚度為l-2nm，所述電極106采用的低功函數(shù)的金屬材料為Cu或Al。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明還提供了一種制備有機(jī)薄膜晶體管的方法，包括在硅片上氧化制備ニ氧化硅絕緣層；對ニ氧化硅絕緣層進(jìn)行OTS修飾；在修飾后的ニ氧化硅絕緣層表面上沉積生長有機(jī)半導(dǎo)體層；在有機(jī)半導(dǎo)體層表面上沉積生長ー層金屬氧化物半導(dǎo)體層；以及在金屬氧化物半導(dǎo)體層表面上沉積生長ー層金屬電極。上述方案中，所述在硅片上氧化制備ニ氧化硅絕緣層的步驟中，是采用熱氧化的方法在硅片上氧化制備ニ氧化硅絕緣層，ニ氧化硅絕緣層的厚度為200-300nm。上述方案中，所述對ニ氧化硅絕緣層進(jìn)行OTS修飾的步驟中，是利用自組建和旋涂的方法采用OTS對ニ氧化硅絕緣層進(jìn)行OTS修飾。上述方案中，所述在修飾后的ニ氧化硅絕緣層表面上沉積生長有機(jī)半導(dǎo)體層的步驟中，是采用真空熱蒸鍍或旋涂成膜的方法在修飾后的ニ氧化硅絕緣層表面上沉積生長厚度為30-50nm的有機(jī)半導(dǎo)體層，該有機(jī)半導(dǎo)體層采用的材料為P型的有機(jī)半導(dǎo)體材料并五
苯或酞箐銅。上述方案中，所述在有機(jī)半導(dǎo)體層表面上沉積生長ー層金屬氧化物半導(dǎo)體層的步驟中，是采用電子束蒸鍍或RF-磁控濺射在有機(jī)半導(dǎo)體層表面上制備厚度為l-2nm的金屬氧化物半導(dǎo)體層。所述金屬氧化物半導(dǎo)體層采用氧化鋯半導(dǎo)體材料，作為緩沖層來提高器件的性能。上述方案中，所述在金屬氧化物半導(dǎo)體層表面上沉積生長ー層金屬電極的步驟中，是采用電子束蒸鍍或RF-磁控濺射在金屬氧化物半導(dǎo)體層表面上制備厚度為30-50nm 的金屬電極，該金屬電極采用的材料為功函數(shù)在4-5之間的低功函數(shù)金屬材料Cu或Al。(三)有益效果從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明具有以下有益效果1、本發(fā)明提供的有機(jī)薄膜晶體管及其制備方法，在源漏電極和有源層之間増加了 ー層金屬氧化物緩沖層，有效的提升了器件的遷移率和開關(guān)比，使之能達(dá)到更好的性能。2、本發(fā)明提供的有機(jī)薄膜晶體管及其制備方法，使用低功函數(shù)金屬和金屬氧化物的雙層結(jié)構(gòu)的電極使成本進(jìn)ー步的降低。


圖1是依照本發(fā)明實(shí)施例的有機(jī)薄膜晶體管的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是依照本發(fā)明實(shí)施例的有機(jī)薄膜晶體管的制備方法流程圖；圖3是圖2所示制備方法的制作エ藝示意圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照附圖，對本發(fā)明進(jìn)ー步詳細(xì)說明。在此提供的附圖及其描述僅用于例示本發(fā)明的實(shí)施例。在各附圖中的圖形和尺寸僅用于示意性例示，并不嚴(yán)格反應(yīng)實(shí)際形狀和尺寸比例，在本發(fā)明所示的實(shí)施例不應(yīng)該被認(rèn)為僅限于所示區(qū)域的特定形狀，在本發(fā)明實(shí)施例圖示中，均以矩形表示，圖中的表示是示意性的，而不是用于限制本發(fā)明的范圍。圖1是依照本發(fā)明實(shí)施例的有機(jī)薄膜晶體管的結(jié)構(gòu)示意圖，該有機(jī)薄膜晶體管包括硅基101、形成于該硅基101之上的絕緣層102、形成于該絕緣層102之上的OTS修飾層 103、形成于該OTS修飾層103之上的有機(jī)半導(dǎo)體層104、形成于該有機(jī)半導(dǎo)體層104之上的緩沖層105，以及形成于該緩沖層105之上的電極106。其中，硅基101為常規(guī)硅片，絕緣層102為采用熱氧化法制備的ニ氧化硅層，OTS 修飾層103為采用自組建或旋涂的方法生長的OTS薄膜，有機(jī)半導(dǎo)體層104采用真空熱蒸鍍或者旋涂成膜的方法沉積生長P型的有機(jī)半導(dǎo)體薄膜，緩沖層105為采用電子束蒸渡或 RF-磁控濺射的方法沉積生長的l-2nm金屬氧化物半導(dǎo)體層，電極106為采用電子束蒸渡或 RF-磁控濺射的方法沉積生長的低功函數(shù)的金屬材料如Cu、Al等。圖2是依照本發(fā)明實(shí)施例的有機(jī)薄膜晶體管的制備方法流程圖，該方法可以用于制作圖1所示實(shí)施例中有機(jī)薄膜晶體管，具體包括以下步驟
步驟201 在硅片上氧化制備ニ氧化硅絕緣層；步驟202 對ニ氧化硅絕緣層進(jìn)行OTS修飾；步驟203 在修飾后的ニ氧化硅絕緣層表面上沉積生長有機(jī)半導(dǎo)體層；步驟204 在有機(jī)半導(dǎo)體層表面上沉積生長ー層金屬氧化物半導(dǎo)體層；步驟205 在金屬氧化物半導(dǎo)體層表面上沉積生長ー層金屬電極。在步驟201中，是采用熱氧化的方法在硅片上氧化制備ニ氧化硅絕緣層，ニ氧化硅絕緣層的厚度為200-300nm。在步驟202中，是利用自組建和旋涂的方法采用硅烷耦合劑-十八烷基三氯硅烷 (OTS)對ニ氧化硅絕緣層進(jìn)行OTS修飾。在步驟203中，是采用真空熱蒸鍍或者旋涂成膜的方法在修飾后的ニ氧化硅絕緣層表面上沉積生長厚度為30-50nm的有機(jī)半導(dǎo)體層，有機(jī)半導(dǎo)體層采用的材料為P型的有機(jī)半導(dǎo)體材料如并五苯，酞箐銅等。在步驟204中，是采用電子束蒸渡和RF-磁控濺射在有機(jī)半導(dǎo)體層表面上制備厚度為l_2nm的金屬氧化物半導(dǎo)體層，該金屬氧化物半導(dǎo)體層采用氧化鋯半導(dǎo)體材料，作為緩沖層來提高器件的性能。在步驟205中，是采用電子束蒸渡和RF-磁控濺射在金屬氧化物半導(dǎo)體層表面上制備厚度為30-50nm的金屬電極，該金屬電極采用的材料為功函數(shù)在4_5之間的低功函數(shù)金屬材料如Cu、Al等。圖3是圖2所示制備方法的制作エ藝示意圖，以下結(jié)合圖3進(jìn)ー步說明本發(fā)明制備有機(jī)薄膜晶體管的方法。如圖3-1所示，首先，在硅基底上熱氧化ー層厚度為300nm的ニ氧化硅絕緣層。如圖3-2所示，在ニ氧化硅絕緣層上自組建或者旋涂的方法沉積ー層OTS修飾層。如圖3-3所示，在經(jīng)過修飾后的ニ氧化硅絕緣層上沉積生長ー層有機(jī)半導(dǎo)體薄膜。有機(jī)半導(dǎo)體薄膜為具有電阻轉(zhuǎn)變特性的P型材料，如并五苯，酞箐銅等；沉積方法采用熱蒸鍍或者旋涂的方法。本實(shí)施例中在絕緣層薄膜表面采用真空熱蒸鍍方法生長了 50nm并五苯薄膜。如圖3-4所示，在有機(jī)半導(dǎo)體薄膜上沉積生長ー層金屬氧化物半導(dǎo)體薄膜。金屬氧化物半導(dǎo)體材料為低功函數(shù)的金屬氧化物材料，如氧化鋯等；沉積方法采用電子束蒸鍍或者RF-磁控濺射的方法。本實(shí)施例中在并五苯薄膜表面采用電子束蒸渡方法生長了 Inm氧化鋯如圖3-5所示，在金屬氧化物半導(dǎo)體薄膜上沉積生長金屬電極。金屬電極材料為低功函數(shù)金屬材料，如Cu等；沉積方法采用電子束蒸渡、RF-磁控濺射或噴墨打印技術(shù)沉積生長的方法。本實(shí)施例中在并五苯薄膜表面采用電子束蒸發(fā)技術(shù)沉積生長50nm厚的Cu作為源漏電極。以上所述的具體實(shí)施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)ー步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種有機(jī)薄膜晶體管，其特征在于，包括 硅基(101)；形成于該硅基(101)之上的絕緣層(102)；形成于該絕緣層(10 之上的硅烷耦合劑-十八烷基三氯硅烷修飾層(103)； 形成于該硅烷耦合劑-十八烷基三氯硅烷修飾層(10 之上的有機(jī)半導(dǎo)體層(104)； 形成于該有機(jī)半導(dǎo)體層(104)之上的緩沖層(10 ；以及形成于該緩沖層(105)之上的電極(106)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機(jī)薄膜晶體管，其特征在于，所述硅基(101)為硅片，所述絕緣層(10 為采用熱氧化法制備的二氧化硅層，所述硅烷耦合劑-十八烷基三氯硅烷修飾層(10 為采用自組建或旋涂的方法生長的硅烷耦合劑-十八烷基三氯硅烷薄膜，所述有機(jī)半導(dǎo)體層(104)采用真空熱蒸鍍或旋涂成膜的方法沉積生長的P型的有機(jī)半導(dǎo)體薄膜，所述緩沖層(10 為采用電子束蒸渡或RF-磁控濺射的方法沉積生長的金屬氧化物半導(dǎo)體層，所述電極(106)為采用電子束蒸渡或RF-磁控濺射的方法沉積生長的低功函數(shù)的金屬材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的有機(jī)薄膜晶體管，其特征在于，所述緩沖層(10 的厚度為 l-2nm，所述電極(106)采用的低功函數(shù)的金屬材料為Cu或Al。
4.一種制備有機(jī)薄膜晶體管的方法，用于制備權(quán)利要求1至3所述有機(jī)薄膜晶體管，包括在硅片上氧化制備二氧化硅絕緣層；對二氧化硅絕緣層進(jìn)行硅烷耦合劑-十八烷基三氯硅烷修飾； 在修飾后的二氧化硅絕緣層表面上沉積生長有機(jī)半導(dǎo)體層； 在有機(jī)半導(dǎo)體層表面上沉積生長一層金屬氧化物半導(dǎo)體層；以及在金屬氧化物半導(dǎo)體層表面上沉積生長一層金屬電極。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備有機(jī)薄膜晶體管的方法，其特征在于，所述在硅片上氧化制備二氧化硅絕緣層的步驟中，是采用熱氧化的方法在硅片上氧化制備二氧化硅絕緣層，二氧化硅絕緣層的厚度為200-300nm。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備有機(jī)薄膜晶體管的方法，其特征在于，所述對二氧化硅絕緣層進(jìn)行硅烷耦合劑-十八烷基三氯硅烷修飾的步驟中，是利用自組建和旋涂的方法采用硅烷耦合劑-十八烷基三氯硅烷對二氧化硅絕緣層進(jìn)行硅烷耦合劑-十八烷基三氯硅烷修飾。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備有機(jī)薄膜晶體管的方法，其特征在于，所述在修飾后的二氧化硅絕緣層表面上沉積生長有機(jī)半導(dǎo)體層的步驟中，是采用真空熱蒸鍍或旋涂成膜的方法在修飾后的二氧化硅絕緣層表面上沉積生長厚度為30-50nm的有機(jī)半導(dǎo)體層，該有機(jī)半導(dǎo)體層采用的材料為P型的有機(jī)半導(dǎo)體材料并五苯或酞箐銅。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備有機(jī)薄膜晶體管的方法，其特征在于，所述在有機(jī)半導(dǎo)體層表面上沉積生長一層金屬氧化物半導(dǎo)體層的步驟中，是采用電子束蒸鍍或RF-磁控濺射在有機(jī)半導(dǎo)體層表面上制備厚度為l_2nm的金屬氧化物半導(dǎo)體層。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的制備有機(jī)薄膜晶體管的方法，其特征在于，所述金屬氧化物半導(dǎo)體層采用氧化鋯半導(dǎo)體材料，作為緩沖層來提高器件的性能。
10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備有機(jī)薄膜晶體管的方法，其特征在干，所述在金屬氧化物半導(dǎo)體層表面上沉積生長ー層金屬電極的步驟中，是采用電子束蒸鍍或RF-磁控濺射在金屬氧化物半導(dǎo)體層表面上制備厚度為30-50nm的金屬電極，該金屬電極采用的材料為功函數(shù)在4-5之間的低功函數(shù)金屬材料Cu或Al。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種有機(jī)薄膜晶體管及其制備方法，該方法包括在硅片上氧化制備二氧化硅絕緣層；對二氧化硅絕緣層進(jìn)行OTS修飾；在修飾后的二氧化硅絕緣層表面上沉積生長有機(jī)半導(dǎo)體層；在有機(jī)半導(dǎo)體層表面上沉積生長一層金屬氧化物半導(dǎo)體層；以及在金屬氧化物半導(dǎo)體層表面上沉積生長一層金屬電極。本發(fā)明的有機(jī)薄膜晶體管，具有性能高、工藝簡單、重復(fù)性好，并且相對傳統(tǒng)工藝制備的有機(jī)薄膜晶體管成本又明顯降低。
文檔編號H01L51/10GK102544368SQ20121003051
公開日2012年7月4日 申請日期2012年2月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月10日
發(fā)明者劉明, 劉欣, 商立偉, 姬濯宇, 王宏, 陸叢研, 陳映平, 韓買興 申請人:中國科學(xué)院微電子研究所