一种溶液法印刷制备薄膜晶体管的方法

本发明涉及薄膜晶体管制备，特别是涉及一种溶液法印刷制备薄膜晶体管的方法。

背景技术：

1、薄膜晶体管(thin-film transistors，tft)是半导体工业中最基础、最重要的三端电子元器件。近年来，薄膜晶体管在存储、神经突触、平板显示等领域逐渐引起了人们的重视。常见的底栅型薄膜晶体管一般由栅极、介电层、沟道层和源漏电极组成。介电层是决定薄膜晶体管性能的关键之一。随着时代的进步，高介电常数(k)金属氧化物逐步替代氧化硅、氮化硅等传统材料用作介电层，以解决器件工作电压过高的问题。

2、目前一般多采用真空镀膜的方法制备金属氧化物介电层，但该方法存在加工温度高、设备昂贵、成膜速率慢且不利于大面积制备等问题。溶液法印刷因其成本低、操作简单以及适合大面积制备的优点备受关注。目前溶液法中多使用氧化锆、氧化铪等无机氧化物作为高k介电层材料，可以有效降低薄膜晶体管的工作电压，但是由于溶液印刷制备的薄膜晶体管在迟滞特性的调控方面仍存在不足，无法满足其在存储、神经突触器件等领域应用的电导调制需求。

技术实现思路

1、基于此，本发明的目的在于，提供一种溶液法印刷制备薄膜晶体管的方法，能够制备得到迟滞特性可调的薄膜晶体管。

2、本发明提供一种溶液法印刷制备薄膜晶体管的方法，包括以下步骤：

3、s1：提供衬底，并对所述衬底进行预处理；

4、s2：将乙二醇甲醚和乙二醇以不同比例混合，得到混合溶剂，其中，乙二醇甲醚和乙二醇的体积比为1：(0.5-1)；

5、s3：将高介电前驱体材料粉末溶于所述混合溶剂中，得到前驱体溶液；

6、s4：在所述前驱体溶液中加入驻极体材料粉末，得到共溶剂墨水；

7、s5：将所述共溶剂墨水在所述衬底上印刷成膜，得到复合介电层；

8、s6：在所述复合介电层上沉积沟道层；

9、s7：在所述沟道层上沉积顶电极，得到薄膜晶体管。

10、进一步地，在步骤s3中，将所述共溶剂墨水在所述衬底上印刷成膜后，所述方法还包括：

11、对印刷得到的薄膜结构进行紫外光处理；

12、对紫外光处理后的薄膜结构进行热退火处理，得到所述复合介电层。

13、进一步地，在步骤s1中，对所述衬底进行预处理，包括：

14、将所述衬底分别放置于丙酮、异丙醇和去离子水中清洗；

15、将所述衬底放置于uv-o3中照射5～10min。

16、进一步地，所述衬底为<100>/<110>晶相的p型重掺硅。

17、进一步地，在步骤s6中，在所述在所述复合介电层上沉积沟道层，包括：

18、采用脉冲激光沉积法在所述复合介电层上沉积沟道层，对沉积得到的薄膜结构进行热退火处理。

19、进一步地，在步骤s5中，在所述沟道层上沉积顶电极，包括：

20、采用真空热蒸发蒸镀技术在所述沟道层上沉积顶电极，真空度为小于8*10-4pa，沉积速率为

21、进一步地，所述热退火处理包括：

22、在大气环境中以150～250℃的温度退火，退火时间为0.5～1.5小时。

23、进一步地，所述高介电前驱体材料为氧化锆，所述驻极体材料为聚乙烯吡咯烷酮。

24、本发明提供的一种溶液法印刷制备薄膜晶体管的方法，通过改变乙二醇甲醚和乙二醇之间的混合配比，从而改变用于印刷的共溶剂墨水粘度和表面张力，调整包括毛细补偿流、“马兰戈尼”表面流等在内的微流体行为，进而达到调控极性驻极体分子链的有序性的目的，实现基于该复合薄膜晶体管的迟滞特性调控。在驻极体分子的极化作用下，高k介电层不需要通过增加薄膜缺陷浓度从而获得电荷俘获特性，得到的复合介电层薄膜处于低缺陷状态，继而提升器件可靠性。本发明提供的一种溶液法印刷制备薄膜晶体管的方法得到的薄膜晶体管，能够实现低工作电压、高可靠性、迟滞特性可调。

25、为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本发明。

技术特征：

1.一种溶液法印刷制备薄膜晶体管的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种溶液法印刷制备薄膜晶体管的方法，其特征在于，在步骤s3中，将所述共溶剂墨水在所述衬底上印刷成膜后，所述方法还包括：

3.根据权利要求1所述的一种溶液法印刷制备薄膜晶体管的方法，其特征在于，在步骤s1中，对所述衬底进行预处理，包括：

4.根据权利要求3所述的一种溶液法印刷制备薄膜晶体管的方法，其特征在于：

5.根据权利要求1所述的一种溶液法印刷制备薄膜晶体管的方法，其特征在于，在步骤s6中，在所述在所述复合介电层上沉积沟道层，包括：

6.根据权利要求1所述的一种溶液法印刷制备薄膜晶体管的方法，其特征在于，在步骤s5中，在所述沟道层上沉积顶电极，包括：

7.根据权利要求2或5所述的一种溶液法印刷制备薄膜晶体管的方法，其特征在于，所述热退火处理包括：

8.根据权利要求1所述的一种溶液法印刷制备薄膜晶体管的方法，其特征在于：

技术总结
本发明涉及一种溶液法印刷制备薄膜晶体管的方法。本发明所述的溶液法印刷制备薄膜晶体管的方法，包括以下步骤：S1：提供衬底，并对所述衬底进行预处理；S2：将乙二醇甲醚和乙二醇以不同比例混合，得到混合溶剂，其中，乙二醇甲醚和乙二醇的体积比为1：(0.5‑1)；S3：将高介电前驱体材料粉末溶于所述混合溶剂中，得到前驱体溶液；S4：在所述前驱体溶液中加入驻极体材料粉末，得到共溶剂墨水；S5：将所述共溶剂墨水在所述衬底上印刷成膜，得到复合介电层；S6：在所述复合介电层上沉积沟道层；S7：在所述沟道层上沉积顶电极，得到薄膜晶体管。本发明所述溶液法印刷制备薄膜晶体管的方法，能够制备得到迟滞特性可调的薄膜晶体管。

技术研发人员：陆旭兵,靖丽欣,陶瑞强,李育珊,刘浩楠
受保护的技术使用者：华南师范大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12