CN101752507B - 一种制作底电极平坦化的有机场效应晶体管的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种制作底电极平坦化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，光刻得到底电极胶图形；在底电极胶图形表面蒸镀一层金属薄膜；用丙酮剥离掉光刻胶对底电极进行图形化；旋涂可溶性有机栅介质，填隙在源漏之间的沟道，平坦化源漏电极；干燥有机栅介质材料，并蒸镀有机半导体层。利用本发明，底电极的平坦化工艺比较操作方便，设备简单，也不需要昂贵的刻蚀机设备，普通的旋涂工艺就可以很容易实现。同时，有机栅介质材料有些无机材料作为栅介质所不具备的优点，且材料种类非常丰富，可选择的空间比较大。

Description

一种制作底电极平坦化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，特别是一种制作底电极平坦化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，有机场效应晶体管一般采用上电极或者底电极结构。上电极结构的器件有较好的电学性能，但由于电极的图形化困难而难于在有机电路中实用。由于光刻工艺图形化的简单方便，底电极结构的器件称为有机电路集成的主流。但底电极结构的器件由于电极的淀积后使得介质表面不够平坦而影响随后蒸镀的有机半导体材料生长的连续性，以至于影响器件的性能。

因此底电极的平坦化成为一个关键的问题。文献上报道的方法不是很多，主要是采用刻蚀栅介质的方法。这种方法工艺复杂，所需设备昂贵，可操作性方面较差。

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作底电极平坦化的有机场效应晶体管的方法，以简化工艺，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作底电极平坦化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抗蚀剂，光刻得到底电极胶图形；

步骤3、在底电极胶图形表面蒸镀一层金属薄膜；

步骤4、用丙酮剥离掉光刻胶对底电极进行图形化；

步骤5、旋涂可溶性有机栅介质，填隙在源漏之间的沟道，平坦化源漏电极；

步骤6、干燥有机栅介质材料，并蒸镀有机半导体层。

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3中所述在底电极胶图形表面蒸镀一层金属薄膜是通过电子束蒸发实现的。

上述方案中，步骤5中所述有机栅介质是通过旋涂实现的，且该有机栅介质是浓度1.8％的PMMA，或者是浓度2％的PVP。

上述方案中，步骤6中所述蒸镀有机半导体层是采用真空热蒸镀的方法实现的。

(三)有益效果

本发明提供的这种制作底电极平坦化的有机场效应晶体管的方法，底电极的平坦化工艺比较操作方便，设备简单，也不需要昂贵的刻蚀机设备，普通的旋涂工艺就可以很容易实现。旋涂用的匀胶机是实验室和工厂的常用设备，因此本工艺不会额外增加实验室和企业的负担。同时，有机栅介质材料有些无机材料作为栅介质所不具备的优点，且材料种类非常丰富，可选择的空间比较大。本工艺中不仅能实现底电极的平坦化，而且，这层有机介质层覆盖的栅介质的表面不仅能对无机栅介质表面进行修饰同时也和无机栅介质材料一同构成了器件的双层栅介质。

附图说明

图1是本发明提供的制作底电极平坦化的有机场效应晶体管的方法流程图；

图2-1至图2-7是本发明提供的制作底电极平坦化的有机场效应晶体管的工艺流程图；

图3-1至图3-8是依照本发明实施例提供的制作底电极平坦化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。

本发明提供的制作底电极平坦化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层金属，剥离后形成器件底电极。然后在图形化电极后的介质上旋涂一薄层有机介质；有机介质主要填隙在源漏之间的沟道，从而实现对源漏电极的平坦化。最后蒸镀有机半导体材料后制作完成底电极平坦化后的有机场效应晶体管。

如图1所示，图1是本发明提供的制作底电极平坦化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，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。

步骤2、在绝缘介质薄膜表面上旋涂抗蚀剂，光刻得到底电极胶图形。

步骤3、在底电极胶图形表面蒸镀一层金属薄膜。在底电极胶图形表面蒸镀一层金属薄膜是通过电子束蒸发实现的。

步骤4、用丙酮剥离掉光刻胶对底电极进行图形化。

步骤5、旋涂可溶性有机栅介质，填隙在源漏之间的沟道，平坦化源漏电极。有机栅介质是通过旋涂实现的，且该有机栅介质是浓度1.8％的PMMA，或者是浓度2％的PVP。

步骤6、干燥有机栅介质材料，并蒸镀有机半导体层。蒸镀有机半导体层是采用真空热蒸镀的方法实现的。

图2-1至图2-7示出了本发明提供的制作底电极平坦化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、显影后获得底电极的图形，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，在绝缘介质表面完成底电极的图形化。

如图2-6所示，在底电极图形化后的绝缘介质层表面上旋涂可溶性有机介质薄膜。

如图2-7所示，热板烘烤干有机介质层后真空蒸镀有机半导体薄膜完成底电极平坦化后的有机场效应晶体管的制作。

图3-1至图3-8是依照本发明实施例提供的制作底电极平坦化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、显影后获得获得底电极的图形。

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，对蒸完金薄膜的片子使用丙酮和乙醇剥离掉光刻胶，在绝缘介质表面完成底电极的图形化。

如图3-6所示，在底电极图形化后的绝缘介质层表面上旋涂浓度为2％的PMMA有机介质薄膜。

如图3-7所示，热板烘烤干燥PMMA后真空蒸镀酞箐铜薄膜完成底电极平坦化后的有机场效应晶体管的制作

如图3-8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 (5)

1.一种制作底电极平坦化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，光刻得到底电极胶图形；

步骤3、在底电极胶图形表面蒸镀一层金属薄膜；

步骤4、用丙酮剥离掉光刻胶对底电极进行图形化；

步骤5、旋涂可溶性有机栅介质，填隙在源漏之间的沟道，平坦化源漏电极；其中所述有机栅介质是通过旋涂实现的，且该有机栅介质是浓度1.8％的PMMA，或者是浓度2％的PVP；

步骤6、干燥有机栅介质材料，并蒸镀有机半导体层。

2.根据权利要求1所述的制作底电极平坦化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所述的制作底电极平坦化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所述的制作底电极平坦化的有机场效应晶体管的方法，其特征在于，步骤3中所述在底电极胶图形表面蒸镀一层金属薄膜是通过电子束蒸发实现的。

5.根据权利要求1所述的制作底电极平坦化的有机场效应晶体管的方法，其特征在于，步骤6中所述蒸镀有机半导体层是采用真空热蒸镀的方法实现的。

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