CN101752501A

CN101752501A - 一种制备混合接触型电极的有机场效应晶体管的方法

Info

Publication number: CN101752501A
Application number: CN200810240076A
Authority: CN
Inventors: 刘舸; 刘明; 刘兴华; 商立伟; 王宏; 柳江
Original assignee: Institute of Microelectronics of CAS
Current assignee: Institute of Microelectronics of CAS
Priority date: 2008-12-17
Filing date: 2008-12-17
Publication date: 2010-06-23
Anticipated expiration: 2028-12-17
Also published as: CN101752501B

Abstract

本发明公开了一种制备混合接触型电极的有机场效应晶体管的方法，通过在有机材料蒸镀生长之前先在栅介质上通过常规光刻和剥离的工艺淀积一薄层叉形金属底电极线条，金属线条平行排列；蒸镀有机半导体材料后再在金属线条两边通过漏板蒸镀源漏上电极。由于有机材料的结构的疏松以及电子束蒸发的电极金属能量较大而渗透到半导体材料应内部使上下电极自动连接起来。于是，混合接触型电极的有机场效晶体管制作完成。因此，这些线条不仅取到引导有机材料有序生长的作用，而且，在上下电极互连后它们也取到一种下电极的作用。上下电极构成平行电路，这也有效减小了器件的沟道电阻，增大了有机场效应晶体管的饱和输出电流。

Description

一种制备混合接触型电极的有机场效应晶体管的方法

技术领域

本发明涉及有机半导体学中的微细加工技术领域，特别是一种制备混合接触型电极的有机场效应晶体管的方法，该混合接触型电极的有机场效应晶体管是顶接触与底接触混合的有机场效应晶体管。

背景技术

随着信息技术的不断深入，电子产品已经进入人们生活工作的每个环节；在日常生活中人们对低成本、柔性、低重量、便携的电子产品的需求越来越大；传统的基于无机半导体材料的器件和电路很难满足这些要求，因此可以实现这些特性的基于有机聚合物半导体材料的有机微电子技术在这一趋势下得到了人们越来越多的关注。

提高有机场效应晶体管的迁移率一直是该领域追求的目标。在研究如何改善有机晶体管性能的过程中人们发现器件的结构对性能影响很大。传统的器件结构要么是采用上电极要么是采用下电极结构。上电极结构整体上电学性能要优于下电极结构，但它容易受有机半导体层材料的迁移率各向异性以及电极与介质表面充电效应的影响。而下电极有由于较差的金属电极和半导体材料的接触而使整体性能较差。因此本发明设计了一种包括上电极和下电极混合接触的有机场效应晶体管结构。

发明内容

(一)要解决的技术问题

有鉴于此，本发明的主要目的是提供一种制备混合接触型电极的有机场效应晶体管的方法，以制备出混合接触型电极的有机场效应晶体管。

(二)技术方案

为达到上述目的，本发明提供了一种制备混合接触型电极的有机场效应晶体管的方法，该方法包括：

步骤1、在导电基底上热氧化生长绝缘介质薄膜；

步骤2、在该绝缘介质薄膜表面旋涂抗蚀剂，光刻得到叉形金属底电极线条的图形；

步骤3、通过电子束蒸发在叉形金属底电极线条图形上蒸镀一层金属薄膜；

步骤4、用丙酮剥离掉光刻胶形成平行排列的叉形金属线条；

步骤5、真空淀积生长有机半导体薄膜；

步骤6、通过镂空的掩模版沉积源漏金属电极，完成混合接触型电极的有机场效应晶体管的制备。

上述方案中，步骤1中所述导电基底是电阻率低的导电材料，用于作为有机场效应晶体管的栅极。

上述方案中，步骤1中所述在导电基底上热氧化生长绝缘介质薄膜是采用热氧化生长方法或化学气相沉积方法。

上述方案中，步骤2中所述叉形金属底电极线条的图形是通过光刻图形化表面蒸镀金属线条获得的。

上述方案中，步骤5中所述真空淀积生长有机半导体薄膜采用真空热蒸镀的方法，用于获得具有取向一致性的有机半导体薄膜。

上述方案中，步骤6中所述沉积源漏金属电极是采用电子束蒸发技术或磁控溅射的方法。

上述方案中，步骤6中所述沉积源漏金属电极时，电子束蒸发的能量较高的金粒子渗透进疏松的有机半导体层自动完成上下电极的互连。

(三)有益效果

从上述技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果：

本发明提供的这种制备混合接触型电极的有机场效应晶体管的方法，金属底电极线条制作简单，传统的光刻工艺就可以很容易实现。底电极的尺度不需要太小，因而对光刻设备也没有很高的要求。而且对于不同曝光精度光刻机可以相应的选取不同粗细的底电极线条。更重要的是，由于引导线条与介质表面的拐角处表面能相对要低，薄膜生长时有机分子会率先在这生长，随着蒸发的继续而逐渐延着金属线条排列起来，因而还能实现对有机分子排列取向的控制上的引导控制。因此，这些线条不仅取到引导有机材料有序生长的作用，而且，在上下电极互连后它们也取到一种下电极的作用。上下电极构成平行电路，这也有效减小了器件的沟道电阻，增大了有机场效应晶体管的饱和输出电流。

附图说明

为了更进一步说明本发明的内容，以下结合附图及实施例子，对本发明做详细描述，

图1是本发明提供的制备混合接触型电极的有机场效应晶体管的方法流程图；

图2-1至图2-8是本发明提供的制备混合接触型电极的有机场效应晶体管的工艺流程图；

图3-1至图3-9是依照本发明实施例提供的制备混合接触型电极的有机场效应晶体管的工艺流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。

本发明提供的制备混合接触型电极的有机场效应晶体管的方法，通过在有机材料蒸镀生长之前先在栅介质上通过常规光刻和剥离的工艺淀积一薄层叉形金属底电极线条，金属线条平行排列；蒸镀有机半导体材料后再在金属线条两边通过漏板蒸镀源漏上电极。由于有机材料的结构的疏松以及电子束蒸发的电极金属能量较大而渗透到半导体材料内部使上下电极自动连接起来。于是，混合接触型电极的有机场效应晶体管制作完成。

如图1所示，图1是本发明提供的制备混合接触型电极的有机场效应晶体管的方法流程图，该方法包括：

步骤1、在导电基底上热氧化生长绝缘介质薄膜。导电基底是电阻率低的导电材料，用于作为有机场效应晶体管的栅极。在导电基底上热氧化生长绝缘介质薄膜是采用热氧化生长方法或化学气相沉积方法。

步骤2、在该绝缘介质薄膜表面旋涂抗蚀剂，光刻得到叉形金属底电极线条的图形。叉形金属底电极线条的图形是通过光刻图形化表面蒸镀金属线条获得的。

步骤3、通过电子束蒸发在叉形金属底电极线条图形上蒸镀一层金属薄膜。

步骤4、用丙酮剥离掉光刻胶形成平行排列的叉形金属线条。

步骤5、真空淀积生长有机半导体薄膜。真空淀积生长有机半导体薄膜采用真空热蒸镀的方法，用于获得具有取向一致性的有机半导体薄膜。

步骤6、通过镂空的掩模版沉积源漏金属电极，完成混合接触型电极的有机场效应晶体管的制备。沉积源漏金属电极是采用电子束蒸发技术或磁控溅射的方法。沉积源漏金属电极时，电子束蒸发的能量较高的金粒子渗透进疏松的有机半导体层自动完成上下电极的互连。

图2-1至图2-8示出了本发明提供的制备混合接触型电极的有机场效应晶体管的工艺流程图，具体包括：

如图2-1所示，在导电衬底表面采用热氧化生长的技术或化学气相沉积的方法制备介电质层薄膜。

如图2-2所示，在绝缘介质层表面旋涂光刻胶，用热板或烘箱进行前烘。

如图2-3所示，曝光、显影后获得有取向化的光刻胶图形，方法包括光学光刻或电子束光刻。

如图2-4所示，使用电子束蒸发或者PECVD在光刻胶图形上生长一层50nm厚的金属薄膜。

如图2-5所示，对蒸完金属的片子使用有机溶剂剥离掉光刻胶，在绝缘介质表面形成平行取向的金属底电极线条。

如图2-6所示，在绝缘介质层表面上真空沉积有机半导体薄膜。

如图2-7所示，通过镂空的掩模板在有机半导体薄膜表面沉积金属电极。由于金属粒子的渗透上下电极自动连接起来构成混合接触的有机场效应晶体管。

如图2-8所示，是制备混合接触型电极的有机场效应晶体管的俯视图。

图3-1至图3-9示出了依照本发明实施例提供的制备混合接触型电极的有机场效应晶体管的工艺流程图，具体包括：

如图3-1所示，在硅衬底表面采用热氧化生长的技术制备二氧化硅介质层薄膜。

如图3-2所示，在二氧化硅表面旋涂AZ9918光刻胶，用热板或烘箱进行前烘。

如图3-3所示，电子束曝光、显影后获得光刻胶的图形。

如图3-4所示，在图形化的胶上通过电子束蒸发的方式生长一层50nm厚的金膜。

如图3-5所示，采用丙酮、乙醇剥离去除残余的光刻胶，叉形金底电极线条转移到二氧化硅表面。

如图3-6所示，在二氧化硅表面真空沉积酞箐铜有机薄膜。

如图3-7所示，通过镂空的掩模板在有机半导体薄膜表面沉积金属电极。由于金属粒子的渗透上下电极自动连接起来构成混合接触的有机场效应晶体管，如图3-8。

如图3-9所示是混合接触有机场效应晶体管的实物图。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种制备混合接触型电极的有机场效应晶体管的方法，其特征在于，该方法包括：

步骤1、在导电基底上热氧化生长绝缘介质薄膜；

步骤4、用丙酮剥离掉光刻胶形成平行排列的叉形金属线条；

步骤5、真空淀积生长有机半导体薄膜；

2.根据权利要求1所述的制备混合接触型电极的有机场效应晶体管的方法，其特征在于，步骤1中所述导电基底是电阻率低的导电材料，用于作为有机场效应晶体管的栅极。

3.根据权利要求1所述的制备混合接触型电极的有机场效应晶体管的方法，其特征在于，步骤1中所述在导电基底上热氧化生长绝缘介质薄膜是采用热氧化生长方法或化学气相沉积方法。

4.根据权利要求1所述的制备混合接触型电极的有机场效应晶体管的方法，其特征在于，步骤2中所述叉形金属底电极线条的图形是通过光刻图形化表面蒸镀金属线条获得的。

5.根据权利要求1所述的制备混合接触型电极的有机场效应晶体管的方法，其特征在于，步骤5中所述真空淀积生长有机半导体薄膜采用真空热蒸镀的方法，用于获得具有取向一致性的有机半导体薄膜。

6.根据权利要求1所述的制备混合接触型电极的有机场效应晶体管的方法，其特征在于，步骤6中所述沉积源漏金属电极是采用电子束蒸发技术或磁控溅射的方法。

7.根据权利要求1所述的制备混合接触型电极的有机场效应晶体管的方法，其特征在于，步骤6中所述沉积源漏金属电极时，电子束蒸发的能量较高的金粒子渗透进疏松的有机半导体层自动完成上下电极的互连。