一种薄膜晶体管、薄膜晶体管的制作方法及电子设备与流程

本发明涉及薄膜晶体管技术领域，特别是指一种薄膜晶体管、薄膜晶体管的制作方法及电子设备。

背景技术：

红外辐射是电磁辐射，其波长长于红色可见光的最长波长，但比微波的短。从大约300千兆赫(1毫米)的红外区域跨越到400兆赫(750nm)，并可分为三个部分：近红外，中红外和远红外。近红外(nir)区通常落在光谱从120到400赫兹(2500～750纳米)的范围。近红外的材料被定义为能与近红外光相互作用的物质，大致可分为两组：无机材料，包括金属氧化物和半导体纳米晶体，以及有机材料，包括金属络合物，离子性染料，延长对共轭的生色团，以及给体-受体的电荷转移生色团。

红外技术如红外成像的前进是由军事和民用用途的需求驱动。军事上的应用，包括目标捕获，监控，夜视，归巢和跟踪。非军事用途包括：热效率分析，远程温度检测，短程无线通信，光谱学，和天气预报。研究近红外材料和技术是由对未知事物的求索和在一些重要领域的基础研究和实际应用的动机如能源，通信，生物成像，传感和先进的光电子。

目前oxide晶体管由于可以制备大面积，透明，柔性电子器件而受到广泛关注，原因在于它具有很高的光学透过性以及很高的电子迁移率，但是氧空位缺陷的存在会使oxide晶体性能发生退化，引发光不稳定性及持续的光电流，但在短波长范围内却有很高的增益。而目前的oxide薄膜晶体管对近红外光并不敏感，近红外光是短波长最重要的一种，经研究发现，近50％的太阳能落在近红外光谱区域，因此当前亟需一种技术方案，能够有效改善oxide晶体管对近红外光的光敏特性。

技术实现要素：

本发明的目的是解决现有薄膜晶体管无法对对近红外光产生光敏特性的问题。

为实现上述目的，一方面，本发明的实施例提供一种薄膜晶体管，包括：

形成在衬底基板上的有源层和光感应层；

其中，所述光感应层与所述有源层相接触，从而构成异质结，使得所述光感应层受近红外光照射后能够产生流向所述有源层的载流子。

其中，所述光感应层的形成材料包括：pbdtt、pc61bm、p3ht、pedot和pss中的一者或任意几者的组合。

其中，所述有源层的形成材料包括：igzo。

其中，所述薄膜晶体管还包括：

源漏金属图形；

所述光感应层设置在所述有源层远离所述源漏金属图形的一侧，或者所述光感应层图形设置在有源层靠近所述源漏金属图形的一侧，且所述光感应层图形在衬底基板的正投影与所述源漏金属图形在衬底基板上的正投影存在不重叠的区域。

其中，所述薄膜晶体管还包括：

形成在衬底基板上的栅电极和栅绝缘层，所述栅绝缘层设置在所述光感应层与所述栅电极之间。

其中，所述栅电极位于所述光感应层远离所述衬底基板的一侧；

所述栅电极的形成材料包括：nicr、au和pt中的一者或任意几者的组合。

其中，所述栅电极在平行于所述衬底基板的截面上，至少有一部分呈为v型，且该v型的部分的设置区域与所述光感应层的设置区域正对设置。

另一方面，本发明的实施例还提供一种薄膜晶体管的制作方法，包括：

在衬底基板上形成源漏金属图形、有源层和光感应层的步骤；

其中，所述光感应层与所述有源层构成异质结，从而使得所述光感应层受近红外光照射后能够产生流向所述有源层的载流子。

其中，所述制作方法还包括：

在衬底基板上依次形成栅绝缘层和栅电极的步骤；

其中，所述栅绝缘层设置在所述光感应层与所述栅电极之间。

其中，在衬底基板上形成不同层的源漏金属图形、有源层和光感应层的步骤，包括：

在形成栅绝缘层和栅电极的步骤前，在衬底基板上依次形成的源漏金属图形、有源层，之后使用薄膜晶体管的保护层的掩膜工艺，在衬底基板上形成光感应层，使得所述光感应层作为所述保护层。

此外，本发明的实施例还提供一种本发明实施例的薄膜晶体管在电子设备中的应用。

相应的，本发明的实施例还提供一种电子设备，包括本发明提供的上述薄膜晶体管。

本发明的上述方案具有如下有益效果：

本发明的方案在现有薄膜晶体管基础之上，增加一个能够与有源层形成异质结的光感应层，该光感应层能够对近红外光产生光敏特性，可保证薄膜晶体管经光线照射后，产生出更为稳定的光电流，特别适用于一些对近红外光有特殊感应要求的仪器，因此具有很高的使用价值。

附图说明

图1为本发明实施例提供的薄膜晶体管的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的顶栅型薄膜晶体管的结构示意图；

图3和图4分别为本发明实施例提供的底栅型薄膜晶体管的结构示意图；

图5a-图5d为本发明实施例提供的薄膜晶体管的制作方法的流程示意图。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

随着近红外光应用得到越来越来重视，本发明针对现有薄膜晶体管不能对近红外光产生光敏特性的问题，提供一种解决方案。

一方面，本发明的实施例提供一种薄膜晶体管，如图1所示，包括：

形成在衬底基板11上的有源层12和光感应层13；

其中，光感应层13与有源层12相接触，从而构成异质结，使得光感应层受近红外光照射后能够产生流向有源层12的载流子。

本实施例在现有薄膜晶体管基础之上，增加一个能够与有源层形成异质结的光感应层，该光感应层能够对近红外光产生光敏特性，可保证薄膜晶体管经光线照射后，产生出更为稳定的光电流，特别适用于一些对近红外光有特殊感应要求的仪器，因此具有很高的使用价值。

作为示例性介绍，本实施例的上述光感应层13可以是由对近红外光具有较高光敏特性的材料制成，例如有机材料pbdtt(聚(4，8-二(2，3-二乙基噻吩)苯并[1,2-b:4,5-b`]二噻吩)、pc61bm([6,6]-苯基c61丁酸甲酯)、p3ht(3-己基噻吩聚合物)、pedot(聚(3,4-乙撑二氧噻吩))和pss(聚(苯乙烯磺酸))中的一者或任意几者的组合。其中，光感应层13以pbdtt材料制成为宜，该pbdtt材料对近红外波段呈现极高的吸收性，而对可见光波段是透明的。

对应地，在上述基础之上，本实施例的有源层12材料可以包括：igzo。

其中，pbdtt、pc61bm、p3ht、pedot和pss均为有机材料，而igzo为无机材料，因此本实施例的薄膜晶体管能够形成禁带宽度的无机-有机体异质结双层沟道层(bhj)。这种有机-无机组合呈现了一种新的光敏方向，通过调整禁带中的能级分布，可以实现高效的电子转移并减少电子空穴的复合，光电增益可以达到10e⁶，因此本实施例的薄膜晶体管实现了在较宽波段范围内的超高光探测性，可使用在如军事、医用、通信等领域中的特殊设备上。

下面结合实现方式，对本实施例的薄膜晶体管进行详细介绍。

实现方式一

示例性地，假设实现方式一的薄膜晶体管为顶栅型结构，则如图2所示，包括：

衬底基板21；

依次形成在衬底基板21上的源漏金属图形22、有源层23和光感应层24、栅绝缘层25、栅电极26以及绝缘层27；

其中，本实施例的光感应层24可以作为保护层，用于为下方有源层23提供保护，需要给予说明的是，对于顶栅型结构的薄膜晶体管，保护层为现有结构，因此本实现方式中，可以使用保护层的掩膜板工艺制作光感应层24，从而不增加额外的制作成本。

此外，作为优选方案，本实施例的栅电极26由于在光感应层24的上方，为不遮挡光感应层24接收光线，可以使用具有一定透光性的导电材料制成，例如nicr、au和pt中的一者或任意几者的组合。

此外，为了保证下方光感应层24能够充分接收光线，栅电极26在平行于衬底基板21的截面上，至少有一部分呈为v型，且该v型的部分的设置区域与光感应层的设置区域正对设置。

该v型设计可以使栅电极26在有限的延伸长度上占用更多的面积，使得v型部分的设置区域作为光感应层24接收光线的窗口。

实现方式二

示例性地，假设本实际应用的薄膜晶体管为底栅型，则如图3所示，包括：

衬底基板31；

依次形成在衬底基板31上的栅电极32、光感应层34、有源层35、源漏金属图形36和绝缘层37。

需要基于说明的，现有的有源层35具有一定透光性，因此设置在光感应层34上方不会遮挡对光感应层34接收光线。

以上是本实现方式是对本实施例的薄膜晶体管进行示例性介绍，并不限于本发明的保护方案。以图3所述的底栅型薄膜晶体管为例，本实施例的光感应层34并不一定要设置在有源层35远离源漏金属图形36的一侧，作为其他可行方案，如图4所示，光感应层34也可以设置在相邻源漏金属图形36的一侧，且光感应层图形在衬底基板的正投影与所述源漏金属图形在衬底基板上的正投影存在不重叠的区域。

另一方面，本发明的实施例还提供一种薄膜晶体管的制作方法，包括：

在衬底基板上形成不同层的源漏金属图形、有源层和光感应层的步骤；

其中，源漏金属图形设置在所述有源层远离光感应层的一侧，光感应层与有源层构成异质结，光感应层经近红外光照射后能够产生流向所述有源层的载流子。

显然，本实施例的制作方法能够用于制作本发明提供的上述薄膜晶体管，因此该薄膜晶体管所能实现的技术效果，本实施例的制作方法同样也能够实现。

下面结合一个实现方式对本实施例的制作方法进行介绍。

以制作图2所示的顶栅型薄膜晶体管为例，本实施例的制作方法包括：

步骤s1，参考图5a，通过光刻工艺，在衬底基板31依次形成源漏金属图形22；

步骤s2，参考图5b，在衬底基板31形成有源层23；

步骤s3，参考图5c，在衬底基板31形成光感应层24；

在本步骤中，为不增加制作成本，可以将光感应层24充当有源层23的保护层，需要给予说明的是，有源层23的保护层是现有结构，因此本实施例的制作方法可以直接采用现有的保护层的掩膜板工艺进行制作，从而不额外增加制作工序，具有非常高的使用价值；

步骤s4，参考图5d，在衬底基板31依次形成栅绝缘层25、栅电极26以及绝缘层27；

其中，栅电极26的尺寸可以根据实际需要加以设置，例如作为电学器件可适当增加栅电极尺寸以提高栅控制能力；作为光学响应器件，可制作成上文所述的正对光感应层24的v形栅，以提高光响应效率。

此外，本发明的实施例还提供一种电子设备，包括有上述薄膜晶体管。基于本发明的薄膜晶体管，本实施例的电子设备可以是光线感应要求较高的装置，如是热效率分析仪器，远程温度检测仪器，短程无线通信仪器，光谱学仪器等。

在本发明各方法实施例中，所述各步骤的序号并不能用于限定各步骤的先后顺序，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，对各步骤的先后变化也在本发明的保护范围之内。

除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

可以理解，当诸如层、膜、区域或基板之类的元件被称作位于另一元件“上”或“下”时，该元件可以“直接”位于另一元件“上”或“下”，或者可以存在中间元件。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。