[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

说明书

本发明提供一种基于有机绝缘层的梯度掺杂IGZO薄膜晶体管，涉及电子技术领域，包括从下至上依次排列的衬底、栅电极、有机绝缘层、梯度掺杂IGZO半导体层，梯度掺杂IGZO半导体层上并列设有源电极和漏电极，其中，梯度掺杂IGZO半导体层包括浓度依次增大的最下层IGZO薄膜、最上层IGZO薄膜、中间层IGZO薄膜。本发明解决了IGZO半导体和有机绝缘层的晶格不匹配，从而导致后续直流磁控溅射IGZO薄膜对有机绝缘层的破坏，漏电流比较大的问题。

技术领域

本发明涉及电子技术领域，具体涉及一种基于有机绝缘层的梯度掺杂IGZO薄膜晶体管及其制备方法。

背景技术

平板显示器(FPD)逐渐替代阴极射线显示器(CRT)，并已经在显示行业中占主导地位。而薄膜晶体管作为平板显示器的驱动电路的开关原件，它的性能直接决定着显示器质量的优劣。在普通的有源驱动液晶显示器中，一般采用氢化非晶硅薄膜晶体管，但是由于其具有不透明、受可见光影响较大及载流子迁移率低等缺点，限制了其进一步发展。最近几年由于有机发光二极管(AMOLED)显示技术发展要求，传统的氢化非晶硅已经远远达不到有源驱动的要求。

新材料IGZO的问世很好得解决了传统氢化非晶硅的缺点。但由于IGZO属于无机半导体材料，实践表明，这种IGZO半导体沉积在无机绝缘层(比如SiO₂，Si₃N₄等)能获得非常好的器件性能。由于这类无机绝缘层不透明、沉积成本比较高、柔韧性差的特点，因此它们在柔性显示和透明穿戴设备领域的发展欠佳。而利用透明的有机绝缘层则能很好的解决这一问题，不仅可以得到柔性透明器件，而且通过旋涂有机绝缘层的方法大大降低了制作成本。但是由于IGZO半导体和有机绝缘层的晶格不匹配，绝缘层和半导体层表面出现很多缺陷，后续直流磁控溅射IGZO薄膜对有机绝缘层的破坏，从而导致漏电流比较大。

发明内容

本发明的目的在于：为解决IGZO半导体和有机绝缘层的晶格不匹配，从而导致后续直流磁控溅射IGZO薄膜对有机绝缘层的破坏，漏电流比较大的问题，本发明提供了一种基于有机绝缘层的梯度掺杂活性层IGZO的薄膜晶体管的制备方法。

本发明的技术方案如下：

一种基于有机绝缘层的梯度掺杂IGZO薄膜晶体管，包括从下至上依次排列的衬底、栅电极、有机绝缘层、梯度掺杂IGZO半导体层，梯度掺杂IGZO半导体层上并列设有源电极和漏电极，其中，梯度掺杂IGZO半导体层包括浓度依次增大的最下层IGZO薄膜、最上层IGZO薄膜、中间层IGZO薄膜。

进一步地，所述梯度掺杂IGZO半导体层的最下层IGZO薄膜的氧分压(O₂流量/Ar流量)为5％-8％，厚度为1～3nm；中间层IGZO薄膜的氧分压为0％-2％，厚度在2～4nm；最上层IGZO薄膜的氧分压为2％-3％，厚度为30～60nm。

优选地，所述衬底的材料为聚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯或玻璃基板中的一种。

优选地，所述栅电极为氧化铟锡，栅电极的厚度为150～250nm。

优选地，所述有机绝缘层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。

优选地，所述源电极和所述漏电极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，源电极和所述漏电极的厚度均为100～200nm。

另一方面，本发明提供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，包括如下步骤：

S1：制备清洗衬底；先用丙酮擦拭衬底表面大的颗粒，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(纯度>99.99％)将衬底吹干；