薄膜晶体管阵列的制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种薄膜晶体管阵列的制备方法。
【背景技术】
[0002] 薄膜晶体管（ThinFilmTransistor,TFT)是现代微电子技术中的一种关键性电 子元件，目前已经被广泛的应用于平板显示器等领域。薄膜晶体管主要包括栅极、绝缘层、 半导体层、源极和漏极。其中，源极和漏极间隔设置并与半导体层电连接，栅极通过绝缘层 与半导体层及源极和漏极间隔绝缘设置。所述半导体层位于所述源极和漏极之间的区域形 成一沟道区域。薄膜晶体管中的栅极、源极、漏极均由导电材料构成，该导电材料一般为金 属或合金。当在栅极上施加一电压时，与栅极通过绝缘层间隔设置的半导体层中的沟道区 域会积累载流子，当载流子积累到一定程度，与半导体层电连接的源极漏极之间将导通，从 而有电流从源极流向漏极。在实际应用中，对薄膜晶体管的要求是希望得到较大的开关电 流比，即，具有较好的P型或N型单极性。
[0003] 现有技术中，半导体层中采用的过渡金属硫化物、过渡金属氧化物等半导体材料 为具有数百层以上的层状结构。由于层数较多，厚度较大，难以形成连续的导电通路，因而 该种半导体材料难以直接作为半导体层，需要进一步的剥层处理。现有采用机械直接剥离 的方法，难以得到尺寸一致，厚度均匀的半导体薄片，因而妨碍了该过渡金属硫化物及过渡 金属氧化物在大面积的薄膜晶体管等电子器件的应用。
【发明内容】
[0004] 有鉴于此，确有必要提供一种形成大面积的薄膜晶体管阵列的方法。
[0005] -种薄膜晶体管阵列的制备方法，其包括以下步骤：提供一绝缘基板，在所述绝缘 基板的表面设置一栅极；在所述栅极的表面设置一连续的绝缘层；在所述绝缘层的表面设 置一碳纳米管层；对所述碳纳米管层进行图案化，以得到多个源极以及多个漏极；以及，提 供一含有多个半导体膜碎片的悬浮液，将所述含有多个半导体膜碎片的悬浮液涂覆于所述 绝缘层的表面形成包括多个半导体膜碎片的半导体层，相邻的源极和漏极之间存在至少一 半导体膜碎片，该至少一半导体膜碎片覆盖部分的该相邻的源极和漏极。
[0006] 本发明提供的薄膜晶体管阵列的制备方法具有以下优点：首先，采用分子层层数 较少的半导体膜碎片，可直接形成由多个半导体膜碎片搭接成的半导体层，该半导体层均 匀性较好，因而可规模化应用；其次，由于采用一碳纳米管层直接铺设于绝缘层，然后经过 图案化形成多个源极以及多个漏极，该方法简单易行，利于工业化。
【附图说明】
[0007]图1是本发明第一实施例提供的薄膜晶体管的剖视图。
[0008] 图2是图1所述薄膜晶体管的俯视图。
[0009] 图3是所述半导体膜碎片的透射电镜照片。
[0010] 图4是本发明碳纳米管膜的扫描电镜照片。
[0011] 图5是本发明多层交叉设置的碳纳米管膜的扫描电镜照片。
[0012] 图6是本发明非扭转的碳纳米管线的扫描电镜照片。
[0013] 图7是本发明扭转的碳纳米管线的扫描电镜照片。
[0014]图8是本发明第二实施例提供的薄膜晶体管阵列的俯视图。
[0015] 图9是图8的薄膜晶体管单元的沿A-A'的剖视图。
[0016]图10是本发明第二实施例提供的薄膜晶体管阵列的制备方法流程图。
[0017] 主要元件符号说明
【主权项】
1. 一种薄膜晶体管阵列的制备方法，其包括以下步骤： 提供一绝缘基板，在所述绝缘基板的表面设置一栅极； 在所述栅极的表面设置一连续的绝缘层； 在所述绝缘层的表面设置一碳纳米管层与所述栅极绝缘设置； 对所述碳纳米管层进行图案化，以得到多个源极以及多个漏极；以及 提供一含有多个半导体膜碎片的悬浮液，将所述含有多个半导体膜碎片的悬浮液涂覆 于所述绝缘层的表面形成包括多个半导体膜碎片的半导体层，相邻的源极和漏极之间存在 至少一半导体膜碎片，该至少一半导体膜碎片覆盖至少部分的该相邻的源极和漏极。
2. 如权利要求1所述的薄膜晶体管阵列的制备方法，其特征在于，位于相邻的源极与 漏极之间的多个半导体膜碎片搭接形成一连续的沟道。
3. 如权利要求1所述的薄膜晶体管阵列的制备方法，其特征在于，所述形成半导体层 的方法具体包括以下步骤： 提供一半导体材料，所述半导体材料为一层状结构； 将所述半导体材料与一极性溶剂混合并超声得到一含有多个半导体膜碎片的悬浮液， 每个半导体膜碎片为一由多个半导体分子层组成的层状结构，其层数为广20 ;以及 旋涂该含有多个半导体膜碎片的悬浮液形成所述半导体层。
4. 如权利要求2所述的薄膜晶体管阵列的制备方法，其特征在于，所述半导体材料为 MoS2、WS2、BN、Mn0 2、ZnO、MoSe2、MoTe2、TaSe2、NiTe 2、Bi2Te3 中的至少一种。
5. 如权利要求2所述的薄膜晶体管阵列的制备方法，其特征在于，所述极性溶剂为水， 乙醇，N-甲基吡咯烷酮，丙酮，氯仿，或四氢呋喃。
6. 如权利要求2所述的薄膜晶体管阵列的制备方法，其特征在于，所述半导体材料与 所述极性溶剂的混合比例为lg/100mL~lg/10mL。
7. 如权利要求2所述的薄膜晶体管阵列的制备方法，其特征在于，所述超声的功率为 300瓦~600瓦，所述超声的时间为5小时~24小时。
8. 如权利要求2所述的薄膜晶体管阵列的制备方法，其特征在于，所述旋涂的速度为 800 rpnTl500 rpm，所述旋涂的时间为30秒~5分钟。
9. 如权利要求2所述的薄膜晶体管阵列的制备方法，其特征在于，在所述旋涂含有多 个半导体膜碎片的悬浮液之前，进一步对所述含有多个半导体膜碎片的悬浮液进行离心过 滤。
10. 如权利要求1所述的薄膜晶体管阵列的制备方法，其特征在于，所述碳纳米管层包 括碳纳米管膜、或碳纳米管膜与碳纳米管线状结构的组合。
11. 如权利要求1所述的薄膜晶体管阵列的制备方法，其特征在于，所述图案化碳纳米 管层的方法为等离子刻蚀法、激光刻蚀法、或湿法刻蚀法。
12. 如权利要求1所述的薄膜晶体管阵列的制备方法，其特征在于，进一步形成半导体 层的步骤之前在所述绝缘层的表面设置多个行电极以及多个列电极，并分别与多个源极以 及多个漏极电连接。
【专利摘要】本发明涉及一种薄膜晶体管阵列的制备方法，其包括以下步骤：提供一绝缘基板，在所述绝缘基板的表面设置一栅极；在所述栅极的表面设置一连续的绝缘层；在所述绝缘层的表面设置一碳纳米管层；对所述碳纳米管层进行图案化，以得到多个源极以及多个漏极；以及，提供一含有多个半导体膜碎片的悬浮液，将所述含有多个半导体膜碎片的悬浮液涂覆于所述绝缘层的表面形成包括多个半导体膜碎片的半导体层，相邻的源极和漏极之间存在至少一半导体膜碎片，该至少一半导体膜碎片覆盖部分的该相邻的源极和漏极。
【IPC分类】H01L21-84, H01L21-34, H01L21-44
【公开号】CN104867876
【申请号】CN201410061345
【发明人】金元浩, 李群庆, 范守善
【申请人】清华大学, 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司
【公开日】2015年8月26日
【申请日】2014年2月24日
【公告号】US20150243690