CN101188272A - 有机薄膜晶体管的制造方法 - Google Patents

有机薄膜晶体管的制造方法 Download PDF

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CN101188272A CNA2007101799581A CN200710179958A CN101188272A CN 101188272 A CN101188272 A CN 101188272A CN A2007101799581 A CNA2007101799581 A CN A2007101799581A CN 200710179958 A CN200710179958 A CN 200710179958A CN 101188272 A CN101188272 A CN 101188272A
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pentacene
organic semiconductor
semiconductor layer
drain electrode
otft
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田雪雁
徐征
赵谡玲
张福俊
袁广才
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北京交通大学
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Abstract

本发明涉及一种有机薄膜晶体管的制造方法,适用于显示器,传感器,无线射频识别RFID标签等领域。该有机薄膜晶体管的结构包括:依次在基底(101)上制作的栅极(102)、栅绝缘层(103)、源极(104)、漏极(105)、表面修饰层(106)、有机半导体层(107)。其中有机半导体层的制备通过可溶性并五苯衍生物先驱物转化为并五苯薄膜来实现。采用这种方法,有机半导体材料利用溶液进行大面积旋涂、打印,完成柔性衬底的大规模集成电路中有机薄膜晶体管的制作,降低有机薄膜晶体管集成电路的制作成本,同时在源极和漏极上采用硫醇溶液形成表面修饰层进一步保证了有机薄膜晶体管具有高的迁移率,低的漏电流及电路工作电压。

Description

有机薄膜晶体管的制造方法
技术领域
本发明涉及一种有机薄膜晶体管的制造方法。适用于显示器,传感器,无
线射频识别(RFID)标签等领域。 背景技术
柔性衬底、低成本、低温制程,使得有机薄膜晶体管(0TFT)可以应用于 大面积的软性电子产品的机会大大提升,同时也能够进行有机集成电路的制作, 并制备在便宜的塑料基底上,形成印刷式电路,替代硅芯片,并且可以通过打 印进行批量生产,使得显示器、传感器、智能卡、无线射频识别(RFID)标签 大规模的推向市场。
但目前这些柔性衬底的大规模集成电路的制作过程中,多次采用平版印刷 过程及真空制备过程的步骤(例如:PVD、 CVD等),很难降低器件制备的成本, 为方便以后的商业上采用巻对巻(R2R)大规模进行生产,开始了溶液制备有机 薄膜晶体管的研究,较多采用高分子有机物进行打印及旋涂来降低制作成本, 但很难达到高的迁移率并且稳定性也较差,导致器件性能很难提升。而高迁移 率的并五苯及聚噻吩低聚物又较难溶极不稳定,很难直接用于打印和旋涂来制 备晶体管。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是,克服现有的技术瓶颈。
本发明的技术方案:
一种有机薄膜晶体管的制造方法,该方法是在基底上,依次制作栅极、栅 绝缘层、源极、漏极、表面修饰层、有机半导体层;其中: 1)栅绝缘层的制作
在栅极上镀250纳米厚的二氧化硅作为栅绝缘层;
2) 在源极和漏极上制作表面修饰层
在基底上依次制作栅极、栅绝缘层、源极、漏极后,将其转移到DEL多功 能高真空系统中,放入2滴2机%硫醇溶液,气相沉积于镀好的源极、漏极上, 沉积十五分钟,形成表面修饰层。
3) 在完成2)后,制作有机半导体层
其镀膜工序,采用6 , 13-取代基的并五苯衍生物 TIPS-pentacene[ (bia(triisopropylsilylethynyl)pentacene)]其结构式-
配制成0.5机%的甲苯溶液,在90'C时,以2500rpm,旋涂60秒后并五苯衍生 物转变为并五苯薄膜,得到有机半导体层;
采用该方法制作的有机薄膜晶体管的结构依次为:基底、栅极、栅绝缘层、 源极、漏极、表面修饰层、有机半导体层。
制作有机半导体层的镀膜工序或采用6, 13-取代基的并五苯衍生物TES噻 吩基并五苯,结构式为<formula>formula see original document page 5</formula>
配制成4机%的甲苯溶液,以2000rpm,旋涂60秒沉积在片子上后,接着在90°C 时,空气中退火2分钟,并五苯衍生物先驱物转变为并五苯薄膜,得到有机半 导体层。
本发明的有益效果:
本发明采用溶液制备有机薄膜晶体管,采用并五苯及噻吩类衍生物转化成 并五苯及聚噻吩低聚物,并且对有机薄膜晶体管的源、漏极进行表面处理,形 成自组装层,作为表面修饰层,在普通实验条件下保证了有机薄膜晶体管的迁 移率并且提高了稳定性,使器件性能进一步得到提升。
源、漏极用含有磺酸基或硫醇基化合物,采用气相沉积法进行表面处理, 形成表面修饰层,从而可以增加构成源漏极的金属的疏水性质,载流子迁移率, 或功函,具有比较高的电荷注入,能够提高OTFT的迁移率。
采用苯五苯及噻吩类衍生物作为有机半导体层材料,进行打印及旋涂,再 通过热或光分解方式形成完全共轭分子连接的低聚物多晶薄膜。并五苯及噻吩 类衍生物作为先驱物,转化成并五苯及聚噻吩低聚物,比其它高分子有机物具 有更高的迁移率,同时也解决了并五苯及噻吩类低聚物的难溶性问题。
附图说明
图1是该方法制造的有机薄膜晶体管的结构剖面图;
图'2是实施例一制造的有机薄膜晶体管的通过先驱物转化而来的有源层材 料的XRD图谱;
图3是实施例二制造的有机薄膜晶体管的通过先驱物转化而来的有源层材 料的XRD图谱
图中:基底IOI、栅极102、栅绝缘层103、源极104、漏极105、表面修饰 层106、有机半导体层107。
具体实施方式
有机薄膜晶体管的制造方法的实施例一-
步骤l,清洗用盐酸腐蚀好的IT0玻璃片,玻璃片作为基底101, ITO作为
栅极102;
步骤2,在IT0上镀250纳米厚的二氧化硅作为栅绝缘层103;
采用沈阳市四达真空技术应用研究所生产的SD400M-MULTISOURCE ORGANIC MOLECULAR VAPOR DEPOSITION SYSTEM无机镀膜设备和NG-3型电子束蒸发电源 进行二氧化硅薄膜的制备;镀膜条件:系统真空度9.8E-4Pa,前级真空度 l.OEOPa,生长速率1A/S,沉膜时间为45分钟;
步骤3,制作源极104和漏极105;使用材料为金,在DEL多功能高真空系 统中,腔体真空度小于3E-3Pa,采用掩模板,热蒸发法制备70纳米厚的源极 104和漏极105,有机薄膜晶体管沟道的宽长比为100。
步骤4,接着使用同一个镀膜机,放入2滴2wt^硫醇溶液,预抽使腔体真 空度小于3E-3Pa,气相沉积于镀好的源极、漏极上,沉积十五分钟,形成表面 修饰层106。
步骤5,用丙酮冲洗经过步骤4形成的样品,进行有机半导体层107的镀膜 工序,采用 6 , 13-取代基的并五苯衍生物 TIPS-pentacene[ (bia(triisopropylsilylethynyl)pentacene)]其结构式:
配制成0.5wt。/。的甲苯溶液,在90。C时,以2500rpm进行旋涂60秒后,并五苯 衍生物转变为并五苯薄膜,制得有机半导体层107,得到有机薄膜晶体管。
该有机薄膜晶体管的结构依次为:基底IOI、栅极102、栅绝缘层103、源
极104、漏极105、表面修饰层106、有机半导体层107。
有机半导体层107的成膜方式还可采用印刷及喷墨打印制备。 实施例二
其它步骤与实施例一相同,不同之处是,有机半导体层107的材料和形成 方式不同;进行有机半导体层的镀膜工序,采用TES噻吩基并五苯,结构式为
SiEt.
SiEt.
配制成4wt。/。的甲苯溶液,以2000rpm旋涂60秒沉积在片子上后,接着在90°C 时空气中退火2分钟,并五苯衍生物先驱物转变为并五苯薄膜,得到有机半导 体层107。
该有机薄膜晶体管的结构依次为:基底101、栅极102、栅绝缘层103、源 极104、漏极105、表面修饰层106、有机半导体层107。
利用KEITHLEY 2410 source unit I-V测试系统进行有机薄膜晶体管器件 的I 一V特性曲线测量,得出在不同栅压V。s下,源漏电流IDS与源漏电压VDS的I-V
关系图谱,再根据电流方程在饱和区域来计算迁移率:
即当Vds越来越大(饱和区),而使漏极电流(Ids)达到饱和时
^DS -〜):<formula>formula see original document page 9</formula>
其中Ids为漏极电流,U为载子迁移率,W、 L分别为晶体管沟道中的
宽度及长度,Ci是单位面积绝缘层的电容值,Ves是栅极电压,V™是阈值电压 (threshold voltage)。因此可利用(I DS,sat. )1/2对乙作图,绘制出特性转移 曲线,再作线性回归,可由此回归线的斜率算出载流子迁移率(P),并由回归
线与X袖的截距求得Vth。
通过以上计算,在VDS=-30V,漏-源电流饱含的状况下,各实施例的迁移率 如下表。 表l
实施例序号 迁移率(p)
实施例一 1. 1W/Vs
实施例二 0. 65cm7Vs
图3是本发明实施方案实施例一制造的有机薄膜晶体管的通过并五苯先驱 物转化而来的有机半导体层材料的XRD图谱,XRD图谱的衍射峰与并五苯的标准 图谱衍射峰相比可知,由通过先驱物转化而来的有机半导体层材料为晶体结构 较好的并五苯薄膜。
图4是本发明实施方案实施例二制造的有机薄膜晶体管的通过先驱物转化
而来的有机半导体层材料的XRD图谱,XRD图谱的衍射峰与并五苯的标准图谱衍 射峰相比可知,由通过并五苯先驱物转化而来的有机半导体层材料为晶体结构 较好的并五苯薄膜,较实施例一的并五苯衍生物转化的并五苯差一些。

Claims (2)

1.一种有机薄膜晶体管的制造方法,该方法是在基底上,依次制作栅极、栅绝缘层、源极、漏极、有机半导体层;其特征是: 1)栅绝缘层的制作 在栅极上镀250纳米厚的二氧化硅作为栅绝缘层; 2)在源极和漏极上制作表面修饰层 在基底上依次制作栅极、栅绝缘层、源极、漏极后,将其转移到DEL多功能高真空系统中,放入2滴2wt%硫醇溶液,气相沉积于镀好的源极、漏极上,沉积十五分钟,形成表面修饰层; 3)在完成2)后,在其上制作有机半导体层 其镀膜工序,采用6,13-取代基的并五苯衍生物TIPS-pentacene[(bia(triisopropylsilylethynyl)pentacene)]其结构式: id="icf0001" file="S2007101799581C00011.gif" wi="68" he="52" top="5" left = "5" img-content="drawing" img-format="tif" orientation="portrait" inline="no"/> 配制成0.5wt%的甲苯溶液,在90℃时,以2500rpm,旋涂60秒后并五苯衍生物转变为并五苯薄膜,得到有机半导体层; 采用该方法制作的有机薄膜晶体管的结构依次为:基底、栅极、栅绝缘层、源极、漏极、表面修饰层、有机半导体层。
2.根据权利要求1所述的一种有机薄膜晶体管的制造方法,其特征是:制 作有机半导体层的镀膜工序或釆用6, 13-取代基的并五苯衍生物TES噻吩基并 五苯,结构式为SiEt3 <formula>formula see original document page 2</formula>SiEt3 配制成4wt。/。的甲苯溶液,以2000rpm,旋涂60秒后沉积在片子上,接着在90°C 时,空气中退火2分钟,并五苯衍生物先驱物转变为并五苯薄膜,得到有机半 导体层。
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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102376892A (zh) * 2010-08-06 2012-03-14 索尼公司 半导体装置、显示装置和电子设备
CN102598333A (zh) * 2009-10-26 2012-07-18 Imec公司 制造有机器件的方法
CN103147123A (zh) * 2011-12-07 2013-06-12 国家纳米科学中心 一种微米尺度有机小分子单晶材料及其制备方法
CN103325943A (zh) * 2013-05-16 2013-09-25 京东方科技集团股份有限公司 一种有机薄膜晶体管及其制备方法
WO2016123982A1 (zh) * 2015-02-06 2016-08-11 京东方科技集团股份有限公司 薄膜晶体管的制备方法及薄膜晶体管、阵列基板
WO2017016236A1 (en) * 2015-07-28 2017-02-02 Boe Technology Group Co., Ltd. Orangic thin film transistor, display substrate and display apparatus having the same, and fabricating method thereof
CN109254238A (zh) * 2018-08-16 2019-01-22 华南师范大学 一种c8-btbt晶体管湿度检测方法
CN110221188A (zh) * 2019-04-30 2019-09-10 中山大学 一种场效应晶体管的迁移率测量方法

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102598333A (zh) * 2009-10-26 2012-07-18 Imec公司 制造有机器件的方法
CN102376892A (zh) * 2010-08-06 2012-03-14 索尼公司 半导体装置、显示装置和电子设备
CN103147123A (zh) * 2011-12-07 2013-06-12 国家纳米科学中心 一种微米尺度有机小分子单晶材料及其制备方法
CN103147123B (zh) * 2011-12-07 2016-01-06 国家纳米科学中心 一种微米尺度有机小分子单晶材料及其制备方法
CN103325943A (zh) * 2013-05-16 2013-09-25 京东方科技集团股份有限公司 一种有机薄膜晶体管及其制备方法
WO2016123982A1 (zh) * 2015-02-06 2016-08-11 京东方科技集团股份有限公司 薄膜晶体管的制备方法及薄膜晶体管、阵列基板
WO2017016236A1 (en) * 2015-07-28 2017-02-02 Boe Technology Group Co., Ltd. Orangic thin film transistor, display substrate and display apparatus having the same, and fabricating method thereof
US10014483B2 (en) 2015-07-28 2018-07-03 Boe Technology Group Co., Ltd. Organic thin film transistor having patterned interface modification layer, display substrate and display apparatus having the same, and fabricating method thereof
CN109254238A (zh) * 2018-08-16 2019-01-22 华南师范大学 一种c8-btbt晶体管湿度检测方法
CN110221188A (zh) * 2019-04-30 2019-09-10 中山大学 一种场效应晶体管的迁移率测量方法

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PB01 Publication
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WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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