CN109768161A - 一种有机薄膜晶体管有源层图形化的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种有机薄膜晶体管有源层图形化的方法，该方法在已制备完底电极的衬底上，形成有源层，再在有源层上旋涂一层介电材料作为中间缓冲层，通过掩膜版在中间缓冲层上形成图形化金属保护层，采用干氧刻蚀去掉未被金属保护层覆盖的有源层及中间缓冲层，最后将多余的中间缓冲层及金属保护层进行剥离，从而获得已图形化的有源层。本发明无需使用昂贵的光刻机及光刻材料，避免了化学药品对半导体有源层的腐蚀和溶解。具有制作效率高、成本低且图形化效果好的优点。

Description

一种有机薄膜晶体管有源层图形化的方法

技术领域

本发明涉及微电子材料技术领域，尤其是一种有机薄膜晶体管有源层图形化的方法。

背景技术

有机薄膜晶体管由于其性能优秀、柔性、制备成本低、可喷墨打印和大面积生产等特点，在有源矩阵显示阵列以及大面积应用的消费类电子市场展现了比传统硅器件更加优越的潜力。为实现上述有机薄膜晶体管的大规模应用，首先必须解决的问题是，如何将普通溶解加工技术所制得的有机薄膜晶体管阵列化，其次解决的问题是，多余有机层与栅源极的覆盖导致的薄膜晶体管栅漏电流过大问题。有源层图形化工艺是解决上述问题的有效途径。

现有技术微电子加工过程中，有源层的图形化普遍使用光刻技术。该技术不仅需要使用造价成本昂贵的光刻机，且整个加工流程中需要使用光刻胶，显影液等具有高腐蚀性，溶解性的有机材料。这些有机材料对有机薄膜晶体管中的有源层具有较强的腐蚀和溶解作用，最后导致生产出的有机薄膜晶体管性能被严重恶化。

因此，如何设计出新的工艺方法，实现高效，低成本的有源层图形化，对有机薄膜晶体管大规模商业化应用有着决定性作用。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足而提供的一种有机薄膜晶体管有源层图形化的方法。该方法在已制备完底电极的衬底上，形成有源层，再在有源层上旋涂一层介电材料作为中间缓冲层，通过掩膜版在中间缓冲层上形成图形化金属保护层，采用干氧刻蚀去掉未被金属保护层覆盖的有源层及中间缓冲层，最后将多余的中间缓冲层及金属保护层进行剥离，从而获得已图形化的有源层。本发明无需使用昂贵的光刻机及光刻材料，避免了化学药品对半导体有源层的腐蚀和溶解。具有制作效率高、成本低且图形化效果好的优点。

实现本发明目的的具体技术方案是：

一种有机薄膜晶体管有源层图形化的方法，该方法包括以下步骤：

步骤1、选用绝缘材料制作衬底；

步骤2、在衬底上形成底电极；

步骤3、在底电极上形成有源层；

步骤4、在有源层上旋涂一层介电材料作为中间缓冲层；

步骤5、使用掩膜版，在中间缓冲层上形成图形化的金属保护层；

步骤6、剥离掩膜版，进行干氧刻蚀；

步骤7、将未被金属保护层覆盖的有源层及中间缓冲层完全刻蚀；

步骤8、剥离多余的金属保护层及中间缓冲层，形成图形化的有源层。

所述绝缘材料为玻璃、二氧化硅或聚对苯二甲酸类塑料。

所述形成底电极采用真空热蒸镀法、磁控溅射法或电子束蒸发法。

所述形成有源层采用溶胶凝胶法、热蒸镀法或喷墨打印法。

所述介电材料为旭硝子(Cytop)或聚四氟乙烯。

所述中间缓冲层厚度为300～1000纳米。

所述形成图形化的金属保护层采用真空热蒸镀法、磁控溅射法或电子束蒸发法。

本发明在已制备完底电极的衬底上，形成有源层，再在有源层上旋涂一层介电材料作为中间缓冲层，通过掩膜版在中间缓冲层上形成图形化金属保护层，采用干氧刻蚀去掉未被金属保护层覆盖的有源层及中间缓冲层，最后将多余的中间缓冲层及金属保护层进行剥离，从而获得已图形化的有源层。本发明无需使用昂贵的光刻机及光刻材料，避免了化学药品对半导体有源层的腐蚀和溶解。具有制作效率高、成本低且图形化效果好的优点。

附图说明

图1为本发明流程图；

图2为本发明图形化有源层的俯视图；

图3为依照本发明实施例制备的有源层图形化的有机薄膜晶体管的截面结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明进一步说明。

参阅图1-2，本发明的核心内容是：该方法在已制备完底电极的衬底上，形成有源层，再在有源层上旋涂一层介电材料作为中间缓冲层，通过掩膜版在中间缓冲层上形成图形化金属保护层，采用干氧刻蚀去掉未被金属保护层覆盖的有源层及中间缓冲层，最后将多余的中间缓冲层及金属保护层进行剥离，从而获得已图形化的有源层。

参阅图1，本发明包括以下步骤：

步骤1、选用绝缘材料制作衬底：

选用绝缘材料，即玻璃、二氧化硅或聚对苯二甲酸类塑料制作衬底1。

步骤2、在衬底上形成底电极：

形成底电极2采用真空热蒸镀法、磁控溅射法或电子束蒸发法；底电极2在底接触结构的有机薄膜晶体管中充当源漏电极的作用，故需在有源层3形成前，将其制备完成。

步骤3、在底电极上有源层：

形成有源层3采用溶胶凝胶法、热蒸镀法或喷墨打印法；有源层3的材料选用有机半导体材料，可被氧等离子体刻蚀。

步骤4、在有源层上旋涂一层介电材料形成中间缓冲层：

所述介电材料与水具有大于90度的接触角的旭硝子(Cytop)或聚四氟乙烯，以确保后续步骤中，中间缓冲层能被胶带轻易剥离；所述中间缓冲层4的厚度为300到1000纳米，以确保其成膜连续，不会轻易断裂。

步骤5、使用掩膜版，在中间缓冲层上形成图形化的金属保护层：

使用预设计图形的掩膜版5，在中间缓冲层4上形成图形化的金属保护层6；

形成金属保护层6采用真空热蒸镀法、磁控溅射法或电子束蒸发法。形成金属保护层6的图形由掩膜版完成，并且决定了最后所得的有源层3图形；金属保护层6的厚度为100到500纳米，以确保被金属保护层6覆盖的中间缓冲层4及有源层3不被刻蚀。

步骤6、剥离掩膜版，进行干氧刻蚀：

剥离掉掩膜版5，对未被金属保护层6覆盖的中间缓冲层4及有源层3进行干氧刻蚀。

步骤7、将未被金属保护层覆盖的有源层及中间缓冲层完全刻蚀：

所述干氧刻蚀设备的功率调节范围为：200～500 瓦，刻蚀时间为：300～600秒，以确保刻蚀温度不会过热。直至未被金属保护层6覆盖的中间缓冲层4及有源层3完全刻蚀。

步骤8、剥离多余的金属保护层及中间缓冲层，形成图形化的有源层：

使用胶带手工剥离掉刻蚀后多余的中间缓冲层4及金属保护层6，形成图形化的有源层3。使用胶带进行手工剥离的过程一次完成，无残留物，防止多次剥离对已被部分剥离的有源层3造成污染。最终形成图形化的有源层3。

实施例

步骤1、选用1.5厘米1.5厘米的玻璃片制作衬底。

步骤2、采用真空热蒸镀法在衬底上沉积35纳米厚的金形成底电极。

步骤3、以2000转每分钟的转速，采用溶胶凝胶法用旋涂仪将1,4-二氧并二吡咯和噻吩的聚合物溶液旋涂在底电极上，形成有源层。

步骤4、以2000转每分钟的转速，用旋涂仪将旭硝子（Cytop）溶液作为介电材料旋涂在有源层上，形成中间缓冲层，旋涂厚度为300纳米。

步骤5、使用掩膜版，在中间缓冲层上形成图形化的金属保护层，采用真空热蒸镀法沉积铝形成金属保护层，沉积厚度100纳米；以确保被金属保护层覆盖的中间缓冲层及有源层不被刻蚀。

步骤6、剥离掩膜版，采用干氧刻蚀技术进行干氧刻蚀。

步骤7、将未被金属保护层覆盖的有源层及中间缓冲层完全刻蚀：所述干氧刻蚀设备的功率调节为：300瓦，刻蚀时间为：300秒，以确保刻蚀温度不会过热。直至未被金属保护层6覆盖的中间缓冲层4及有源层3完全刻蚀。

步骤8、剥离多余的金属保护层及中间缓冲层，形成图形化的有源层：

选用日东973L封口高温不残留胶带与金属保护层6粘合，剥离中间缓冲层4及金属保护层6，形成图形化的有源层3；剥离过程一次完成，无残留物，防止多次剥离对已被部分剥离的有源层3造成污染，最终形成图形化的有源层3。

本发明有机薄膜晶体管有源层的图形化实施完毕。

紧接着，在图形化的有源层样品上表面，通过溶胶凝胶法制作一层聚苯乙烯作为介电层，然后通过热蒸镀法在介电层上方形成一层铝电极作为栅极，至此有源层图形化后的有机薄膜晶体管制作完毕,如图3所示。

Claims (7)

1.一种有机薄膜晶体管有源层图形化的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤1、选用绝缘材料制作衬底；

步骤2、在衬底上形成底电极；

步骤3、在底电极上形成有源层；

步骤4、在有源层上旋涂一层介电材料形成中间缓冲层；

步骤5、使用掩膜版，在中间缓冲层上形成图形化的金属保护层；

步骤6、剥离掩膜版，进行干氧刻蚀；

步骤7、将未被金属保护层覆盖的有源层及中间缓冲层完全刻蚀；

步骤8、剥离多余的金属保护层及中间缓冲层，形成图形化的有源层。

2.根据权利要求1所述有机薄膜晶体管有源层图形化的方法，其特征在于，所述绝缘材料为玻璃、二氧化硅或聚对苯二甲酸类塑料。

3.根据权利要求1所述有机薄膜晶体管有源层图形化的方法，其特征在于，所述形成底电极采用真空热蒸镀法、磁控溅射法或电子束蒸发法。

4.根据权利要求1所述有机薄膜晶体管有源层图形化的方法，其特征在于，所述形成有源层采用溶胶凝胶法、热蒸镀法或喷墨打印法。

5.根据权利要求1所述有机薄膜晶体管有源层图形化的方法，其特征在于，所述介电材料为旭硝子或聚四氟乙烯。

6.根据权利要求1所述有机薄膜晶体管有源层图形化的方法，其特征在于，所述中间缓冲层厚度为300～1000纳米。

7.根据权利要求1所述有机薄膜晶体管有源层图形化的方法，其特征在于，所述形成图形化的金属保护层采用真空热蒸镀法、磁控溅射法或电子束蒸发法。