CN101752502B - 一种制备有源层材料取向有序的有机场效应晶体管的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种制备有源层材料取向有序的有机场效应晶体管的方法，该方法包括：在导电基底上生长绝缘介质薄膜；在绝缘介质薄膜表面上旋涂抗蚀剂，光刻得到平行排列的线条图形；在平行排列的线条图形表面蒸镀一层金属薄膜；用丙酮剥离掉光刻胶形成平行排列的金属线条；沉积生长有机半导体薄膜；通过镂空的掩模版沉积源漏电极，完成有源层有机半导体材料取向有序的有机场效应晶体管的制备。利用本发明，金属引导线条制作简单，传统的光刻工艺就可以很容易实现，线条的尺度不需要太小，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引导线条，更重要的是在实现对有机分子排列取向的控制上可控性比较强。
Description
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，特别是一种制备有源层材料取向有序的有机场效应晶体管的方法。
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了有机半导体材料的有序排列与否对器件性能有很大影响。在有源层的生长过程中，如果其分子排列取向一致，也即共轭分子的π键平行于沟道且指向源漏电极的话，载流子在沟道内传输时受到的散射较小且平均自由程增加，因而流子迁移率也会显著增加。
目前在控制有源层有机分子的有序排列方面主要是依靠在材料真空蒸镀工艺过程中的参数控制或者对栅介质表面图形化。前者主要包括生长速率、基片温度和基片清洗等因素的控制，后者主要是在蒸镀有机材料之前在栅介质上刻蚀出预先设计的图形。这些方法要么可控性不强要么就是工艺复杂成本较高。
发明内容
(一)要解决的技术问题
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种制备有源层材料取向有序的有机场效应晶体管的方法，以提高工艺的可控性，并降低成本。
(二)技术方案
为达到上述目的，本发明提供了一种制备有源层材料取向有序的有机场效应晶体管的方法，该方法包括：
步骤1、在导电基底上生长绝缘介质薄膜；
步骤2、在绝缘介质薄膜表面上旋涂光刻胶，光刻得到平行排列的线条图形；
步骤3、在平行排列的线条图形表面蒸镀一层金属薄膜；
步骤4、用丙酮剥离掉光刻胶形成平行排列的金属线条；
步骤5、沉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电极，完成有源层有机半导体材料取向有序的有机场效应晶体管的制备。
上述方案中，步骤1中所述的导电基底是电阻率低的导电材料，用于作为有机场效应管的栅极。
上述方案中，步骤1中所述在导电基底上生长绝缘介质薄膜是采用热氧化生长的方法或化学气相沉积的方法实现的。
上述方案中，步骤4中所述金属线条是通过光刻工艺及蒸镀金属薄膜获得的。
上述方案中，步骤5中所述沉积生长有机半导体薄膜采用真空热蒸镀的方法，用于在有取向的基底上生长出高度有机的薄膜。
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沉积的。
(三)有益效果
本发明提供的这种制备有源层材料取向有序的有机场效应晶体管的方法，金属引导线条制作简单，传统的光刻工艺就可以很容易实现。线条的尺度不需要太小，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引导线条。更重要的是在实现对有机分子排列取向的控制上可控性比较强。同时，由于采用传统的光刻工艺，线条的图形可以随意设计。
附图说明
图1是本发明提供的制备有源层材料取向有序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有源层材料取向有序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有源层材料取向有序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。
本发明提供的制备有源层材料取向有序的有机场效应晶体管的方法，是通过在蒸镀有机半导体材料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金属线条，金属线条平行排列；在随后蒸镀有机半导体材料的过程中，由于金属线条拐角处的表面能最低，材料会优先沿着金属线条的方向生长以至排列有序；然后再在金属线条两边通过漏板蒸镀上源漏电极。通过调整源漏电极与介质表面金属线条的方向可以方便的调整沟道中有机半导体材料相对于电极的取向。
如图1所示，图1是本发明提供的制备有源层材料取向有序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管的栅极。导电基底上生长绝缘介质薄膜是采用热氧化生长的方法或化学气相沉积的方法实现的。
步骤2、在绝缘介质薄膜表面上旋涂光刻胶，光刻得到平行排列的线条图形。
步骤3、在平行排列的线条图形表面蒸镀一层金属薄膜。
步骤4、用丙酮剥离掉光刻胶形成平行排列的金属线条。金属线条是通过光刻工艺及蒸镀金属薄膜获得的。
步骤5、沉积生长有机半导体薄膜。沉积生长有机半导体薄膜采用真空热蒸镀的方法，用于在有取向的基底上生长出高度有机的薄膜。
步骤6、通过镂空的掩模版沉积源漏电极，完成有源层有机半导体材料取向有序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的。
图2-1至图2-8是本发明提供的制备有源层材料取向有序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。在金属线条的诱导下，有机半导体材料按照特定的取向生长。
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。通过调整引导线条与器件沟道取向的关系从而得到沟道有源层有序排列的有机场效应晶体管，如图2-8。
图3-1至图3-9是依照本发明实施例提供的制备有源层材料取向有序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、显影后获得光刻胶上取向化的图形。
如图3-4所示，以显影后的光刻胶表面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，平行排列的金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。在金属线条的诱导下，有机半导体材料延着金线条生长而形成有序排列的薄膜。
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。通过调整引导线条与器件沟道取向的关系从而得到沟道有源层有序排列的有机场效应晶体管，如图3-8。
如图3-9所示，这是有沟道诱导金属的实物器件图。
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 (6)
1.一种制备有源层材料取向有序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、在导电基底上生长绝缘介质薄膜；
步骤2、在绝缘介质薄膜表面上旋涂光刻胶，光刻得到平行排列的线条图形；
步骤3、在平行排列的线条图形表面蒸镀一层金属薄膜；
步骤4、用丙酮剥离掉光刻胶形成平行排列的金属线条；
步骤5、沉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电极，完成有源层有机半导体材料取向有序的有机场效应晶体管的制备。
2.根据权利要求1所述的制备有源层材料取向有序的有机场效应晶体管的方法，其特征在于，步骤1中所述的导电基底是电阻率低的导电材料，用于作为有机场效应管的栅极。
3.根据权利要求1所述的制备有源层材料取向有序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生长绝缘介质薄膜是采用热氧化生长的方法或化学气相沉积的方法实现的。
4.根据权利要求1所述的制备有源层材料取向有序的有机场效应晶体管的方法，其特征在于，步骤4中所述金属线条是通过光刻工艺及蒸镀金属薄膜获得的。
5.根据权利要求1所述的制备有源层材料取向有序的有机场效应晶体管的方法，其特征在于，步骤5中所述沉积生长有机半导体薄膜采用真空热蒸镀的方法，用于在有取向的基底上生长出高度有机的薄膜。
6.根据权利要求1所述的制备有源层材料取向有序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沉积的。
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