薄膜晶体管制造技术

本发明专利技术公开了一种薄膜晶体管，其包括基材、介电层和半导体层。半导体层为ｃ轴垂直于介电层或基材平面优选取向的结晶氧化锌，其通过液体沉积氧化锌纳米盘组合物制备。该薄膜晶体管具有良好的迁移率和通／断比。

【技术实现步骤摘要】

但是，制造半导体的方法将影响ZnO半导体层的迁移率。具 有高迁移率(5-20 cm2/V . s)的ZnO半导体通常仅通过射频磁控溅射制 造。这种设备昂贵且导致高成本。在另一种方法中，使用ZnO前体， 然后加工形成ZnO半导体层。但是，该方法需要在400-550。C的退火步 骤。这种温度不适合于在较低温度变形的基材，类似聚合物基材，例如 聚酯、聚碳酸酯、聚酰亚胺薄膜或片材。ZnO半导体也在低(环境)温度 下，使用溶液中的ZnO纳米颗粒或纳米棒加以制备。但是，这种半导体 具有低迁移率(~ 0.6 cm2/V s)。 x 100%为约22%±2%。 TFTs通常由基材上的导电性栅极、源极和漏极、电绝缘栅介 电层和半导电层组成，所述电绝缘栅介电层将栅极与源极和漏极分隔， 并且半导电层与栅介电层接触并接通源极和漏极。
技术实现思路
在各个实施方案中，本公开内容涉及一种薄膜晶体管，包括 基材、介电层和半导体层，其中半导体层包括以纳米盘的c轴垂直于介 电层或基材的方式取向的氧化锌纳米盘。 本公开内容的这些和其它非限制性特征在以下更具体地公开。附图说明 图1为本公开内容的TFT第一种示例性实施方案。 [0013 图2为本公开内容的TFT的第二种示例性实施方案。 [0014 图3为本公开内容的TFT的第三种示例性实施方案。 [0015 图4为本公开内容的TFT的第四种示例性实施方案。具体实施方式 [0016在此公开如下实施方案。 [OOl 方案l. 一种薄膜晶体管，包括 基材；栅极、源极和漏极； 介电层；和 半导体层；其中半导体层包括以纳米盘的c轴垂直于介电层或基材的方 式取向的氧化锌纳米盘。 方案5.方案4的薄膜晶体管，其中极化的官能团选自-OH、 -NH2、 -COOH、 -30311和孑(=0)(011)2。 方案8.方案1的薄膜晶体管，其中半导体层具有大于约103 的电流通/断比。 方案16. —种薄膜晶体管，包括 聚合物基材； 才册才及、源才及和漏才及； 介电层；和半导体层，其中半导体层包括以纳米盘的C轴垂直于基材的 方式取向的氧化锌纳米盘。 方案17. —种薄膜晶体管，包括 聚合物基材； 栅极、源极和漏极； 介电层；和半导体层，其中半导体层包括以纳米盘的c轴垂直于介电层 的方式取向的氧化锌纳米盘。X100%。当纳米盘以这种方式取向时，现已发现电子传输最有利。[0040术语纳米盘，，在此表示具有三维构造的纳米尺度的物件， 具有沿着c轴的高度和沿着(002)平面的底部(base);该底部可以为圆形 (或接近圆形)、多边形或不规则形状；盘的高度等于或小于底部的直径。 在此也包括氧化锌纳米板作为纳米盘。每个氧化锌纳米盘可以为氧化锌 单晶或者可以含有许多氧化锌晶体(多晶)；在后者情况下，纳米盘中的 氧化锌晶体将具有其c轴垂直于纳米盘底部的最佳取向。纳米盘和纳米 棒可以由其结构区分；在纳米棒中，纳米棒的高度大于底部的直径。 [0041其上沉积半导体层的介电层或基材可以含有或被表面改性以 含有表面极化官能团，例如-0H、 -NH2、 -COOH、 -S03H、 -P(=0)(OH)2 等。现已发现最极化且具有最高表面能的ZnO纳米盘的(002)平面将与 表面极化官能团强烈互相作用，使得纳米盘优选以其c轴垂直于介电层 或基材的方式取向。[0042本/>开内容的TFT的半导体具有至少1 cm2/V . s的迁移率。 这一点超过了使用其它液相沉积技术制造的大多数TFTs的迁移率。0043本公开内容的氧化锌半导体层使用液相沉积技术制备。该技 术包括在TFT的介电层、基材或其它组件之上沉积包括氧化锌纳米盘的 组合物，任选在低于基材变形温度的温度下加热，并且任选冷却。也可 以重复这些步骤，形成由几个较小子层组成的较厚半导体层。 [0044络合剂任选用于氧化锌纳米盘组合物中，其具有增加氧化锌 纳米盘在液体中的溶解度或分散能力，增加氧化锌纳米盘组合物粘度以 改进薄膜均匀性，和促进在薄膜中形成c轴垂直于所得半导体层的优选 取向的氧化锌纳米盘的可能优点。络合剂可以为例如羧酸和有机胺。在 实施方案中，络合剂为有机胺，例如选自乙醇胺、氨基丙醇、二乙醇胺、 2-曱基氨基乙醇、N,N-二曱基氨基乙醇、曱氧基乙胺、甲氧基丙胺、二 氨基乙烷、二氨基丙烷、二氨基丁烷、二氨基环己烷等及其混合物。 [0045包括例如有机溶剂和水的任何合适的液体可用于分散或溶解 氧化锌纳米盘以形成氧化锌纳米盘组合物。合适的有机溶剂包括烃溶 剂，例如戊烷、己烷、环己烷、庚烷、辛烷、壬烷、癸烷、十一烷、十 二烷、十三烷、十四烷、曱笨、二曱笨、均三曱苯等；醇类，例如甲醇、 乙醇、丙醇、丁醇、戊醇、己醇、庚醇、乙二醇、曱氧基乙醇、乙氧基 乙醇、甲氧基丙醇、乙氧基丙醇、曱氧基丁醇、二曱氧基乙二醇等；酮， 例如丙酮、丁酮、戊酮、环己酮等，四氢呋喃、氯苯、二氯苯、三氯苯、 硝基苯、苯曱腈、乙腈、N，N-二甲基曱酰胺及其混合物。 [00461 氧化锌纳米盘组合物的浓度为全部氧化锌纳米盘组合物的例 如约1 wty。到约80 wt%,约2 wty。到约50 wt%，以及特别是约5 wt。/o到 约30 wt%。任选的络合剂与氧化锌纳米盘的摩尔比为例如约0.1到约 10,约0.2到约5，以及特别是约0.5到约2。[0047在实施方案中，其它组分可以引入到包括氧化锌纳米盘的组 合物中。这种组分包括例如聚合物，例如聚苯乙烯、聚(甲基丙烯酸甲 酯)、聚(乙烯基吡咯烷酮)等，例如金、银等的金属纳米颗粒，例如二氧 化硅、三氧化二镓、氧化锆、氧化铝、氧化锡、氧化铟锡(ITO)等的金属 氧化物纳米颗粒，及其混合物。[00481 液体沉积氧化锌纳米盘组合物可以由任何液体沉积技术实 现，例如旋涂、刮涂、棒涂、浸涂、丝网印刷、微接触印刷、墨喷印刷、 印模等。[00491 在实施方案中，任选使用的加热步骤表示在约50。C到约300 。C的一个或几个温度下进4于热处理。加热可以例如以^吏用预热的加热设 备在某一温度下瞬间加热的方式完成。在实施方案中，加热可以以逐步 加热的方式完成，加热设备可以达到的加热速率为例如从室温(约25°C) 或者约25。C到约100。C的温度开始每分钟约0.5到约100°C。在另外的 实施方案中，加热也可以以步进方式在几个温度下，例如约100°C，然 后约20CTC，然后约30(TC完成。在实施方案中，加热也可以在几个温 度下以结合逐步加热的步进方式完成。加热也可以例如在较高温度下， 然后在较低温度下完成，例如首先在约300。C，然后在约200。C。 [0050在实施方案中，任选使用的冷却表示使沉积的组合物的 温度达到低于约IO(TC的温度，特别是室温附近(也即约25°C)。冷却可 以例如通过关闭加热i殳备以自冷方式完成，或者可以以例如约O.rC/min 到约100°C/min的一定冷却速率以受控方式完成。在实施方案中，可以 使用例如约0.rc/min到约10°C/min的冷却速率，特别是从高于约300 °C的温度緩慢冷却，以降低半导体层和基材中的机械应变。 [0051实施方案中使用的氧化锌纳米盘的尺寸可以具有约1 nm到 约1000 nm的底部直本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种薄膜晶体管，包括：　　　　基材；　　　　栅极、源极和漏极；　　　　介电层；和　　　　半导体层；　　　　其中半导体层包括以纳米盘的ｃ轴垂直于介电层或基材的方式取向的氧化锌纳米盘。

【技术特征摘要】
US 2006-10-12 11/5468571.一种薄膜晶体管，包括基材；栅极、源极和漏极；介电层；和半导体层；其中半导体层包括以纳米盘的c轴垂直于介电层或基材的方式取向的氧化锌纳米盘。2. —种薄膜晶体管，包括聚合物基材...

【专利技术属性】
技术研发人员：Y李，BS翁，
申请(专利权)人：施乐公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]