[发明专利]基于有机绝缘层的梯度掺杂IGZO薄膜晶体管及其制备方法

权利要求书

1.一种基于有机绝缘层的梯度掺杂IGZO薄膜晶体管，其特征在于，包括从下至上依次排列的衬底(1)、栅电极(2)、有机绝缘层(3)、梯度掺杂IGZO半导体层(4)，梯度掺杂IGZO半导体层(4)上并列设有源电极(5)和漏电极(6)，其中，梯度掺杂IGZO半导体层(3)包括浓度依次增大的最下层IGZO薄膜(41)、最上层IGZO薄膜(43)、中间层IGZO薄膜(42)；

所述梯度掺杂IGZO半导体层(4)的最下层IGZO薄膜(41)的氧分压为5％-8％，厚度为1～3nm；中间层IGZO薄膜(42)的氧分压为0％-2％，厚度在2～4nm；最上层IGZO薄膜(43)的氧分压为2％-3％，厚度为30～60nm。

2.根据权利要求1所述的一种基于有机绝缘层的梯度掺杂IGZO薄膜晶体管，其特征在于：所述衬底(1)的材料为聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯或玻璃基板中的一种。

3.根据权利要求1所述的一种基于有机绝缘层的梯度掺杂IGZO薄膜晶体管，其特征在于：所述栅电极(2)为氧化铟锡，栅电极(2)的厚度为150～250nm。

4.根据权利要求1所述的一种基于有机绝缘层的梯度掺杂IGZO薄膜晶体管，其特征在于：所述有机绝缘层(3)的材料为聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯醇、聚碳酸酯、聚苯乙烯中的一种，厚度为100～360nm。

5.根据权利要求1所述的一种基于有机绝缘层的梯度掺杂IGZO薄膜晶体管，其特征在于：所述源电极(5)和所述漏电极(6)的材料均为氧化铟锡、氧化锌、铟镓锌氧化物、石墨烯、金属单质银、铝、金中的一种，源电极(5)和所述漏电极(6)的厚度均为100～200nm。

6.一种基于有机绝缘层的梯度掺杂IGZO薄膜晶体管的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：制备清洗衬底(1)；先用丙酮擦拭衬底(1)表面大的颗粒，然后用弱碱水、丙酮、去离子水、乙醇或异丙醇分别对玻璃衬底进行超声清洗，最后用氮气将衬底(1)吹干；

S2：制备栅电极(2)；通过磁控溅射法在S1制备的衬底(1)的表面制备氧化铟锡栅电极(2)；

S3：制备有机绝缘层(3)；通过旋涂的方法在S2制备好的氧化铟锡栅电极(2)上面制备有机绝缘层(3)，然后进行热退火；

S4：制备梯度掺杂IGZO层(4)；采用直流磁控溅射的IGZO靶材来制备；制备最下层IGZO薄膜(41)时的溅射功率为80～100W，氧分压为5％-8％；制备中间层IGZO薄膜(42)时溅射功率为80～100W，氧分压为0％-2％；制备最上层IGZO薄膜(43)时的溅射功率为150～250W，氧分压为2％-3％；在制备每一处时，Ar流量保持在100sccm，腔体压强保持在3mTorr；

S5：制备源电极(5)和漏电极(6)：将S4处理后的晶体管放到金属真空腔中，对其进行退火处理，退火温度150℃，退火时间30分钟，再通过真空热蒸发、磁控溅射、电子束蒸发、丝网印刷、喷涂中的任意一种方法制备源电极(5)和漏电极(6)。

7.根据权利要求6所述的一种基于有机绝缘层的梯度掺杂IGZO薄膜晶体管的制备方法，其特征在于，S3中，有机绝缘层(3)的材料为聚甲基丙烯酸甲酯，制备时，先将聚甲基丙烯酸甲酯溶于苯甲醚中，聚甲基丙烯酸甲酯与苯甲醚的质量比为10％：90％，旋涂时的旋涂参数为：1800rpm，280nm；退火时的参数为：退火温度80℃，退火时间30分钟。

8.根据权利要求6所述的一种基于有机绝缘层的梯度掺杂IGZO薄膜晶体管的制备方法，其特征在于，S3中，有机绝缘层(3)的材料为聚乙烯醇，制备时，先将聚乙烯醇溶于去离子水中，聚乙烯醇与离子水的质量比10％：90％；旋涂时的旋涂参数为：2500rpm，300nm；退火时的退火温度120℃，退火时间30分钟。

9.根据权利要求6所述的一种基于有机绝缘层的梯度掺杂IGZO薄膜晶体管的制备方法，其特征在于，S4中，IGZO靶材的组分及其质量比为In₂O₃：Ga₂O₃：ZnO＝1:1:2，纯度>99.9999％。