CN1372336A - 一种有机薄膜晶体管开关器件及制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于一种有机薄膜晶体管开关器件及制作方法,含有遮光层的顶电极构型器件其源漏电极置于有机半导体层之上,其中,栅极在基板上,绝缘层在栅极和基板上,有机半导体层在绝缘层上,低介电有机光刻胶岛在有机层上,源极和漏极在绝缘层和有机半导体层上,遮光层在光刻胶岛上;在基板上溅射一层金属并光刻成栅电极;真空热蒸发有机半导体材料作为有源层并光刻,采用干法RIE反应离子刻蚀成型;涂光刻胶,以栅极为掩模用紫外光源从背面曝光;显影,真空热蒸发一层金属形成源、漏电极,并在沟道上方同时形成遮光层。引进自对准技术和剥离技术于有机晶体管的制造工艺中,使得器件的栅源、栅漏交叠面积几乎为零,从而大大降低器件的栅源、栅漏寄生电容。
Description
技术领域：本发明涉及一种有机薄膜晶体管(以下称为OTFT)开关器件。
本发明还涉及一种有机薄膜晶体管开关器件的制作方法。
背景技术：近年来，有机半导体材料的研究异常活跃。OTFT的性能已经超过非晶硅薄膜晶体管(a-Si：H TFT)的水平。尤其一些有机小分子齐聚物(如Pentacene、Oligothiophene、Tetracene等)的室温载流子迁移率已经具有超过1(每平方厘米每伏每秒)[Y.Y.Linet al IEEE Electron Device Lett.18，606(1997)，J.H.Schon etal Science 287，1022(2000)，J.H.Schon et al Science 288，2338(2000)]。然而，有机半导体材料通常能够溶解到无机半导体器件加工中常用的一些化学溶剂中，采用常规的无机半导体器件加工工艺来加工有机半导体器件遇到困难。因此，限制了OTFT的应用。关于OTFT制作工艺方面的专利鲜有报道。虽然，专利号为US005854139A的美国专利公开了以齐聚噻吩及其衍生物作为半导体层的OTFT的制作方法，但是它没有引进光刻工艺，所以器件尺寸很大(沟道宽为1厘米，沟道长为100微米)。而且也没有考虑到屏蔽器件的光电流和减小器件的寄生电容，这些会对器件的性能产生不利的影响。
发明内容：本发明的目的之一在于提供一种有机薄膜晶体管开关器件，该器件的栅源、栅漏交叠面积几乎为零，从而大大降低器件的栅源、栅漏寄生电容。
本发明的又一目的在于提供一种有机薄膜晶体管开关器件的制作方法，该方法可以简化制作工序并提高器件性能，同时形成遮光层。
为实现上述目的，本发明提供的一种有机薄膜晶体管开关器件，结构为：
一种含有遮光层的顶电极构型器件其源漏电极置于有机半导体层之上，其中，栅极在基板上，绝缘层在栅极和基板上，有机半导体层在绝缘层上，低介电有机光刻胶岛在有机层上，源极和漏极在绝缘层和有机半导体层上，遮光层在光刻胶岛上。
本发明提供的制作上述器件的方法，主要步骤如下：
第一步，在基板上溅射或蒸发一层金属并光刻成栅电极；
第二步，溅射或蒸发栅绝缘膜或者旋涂高分子聚合物作为栅绝缘膜；绝缘膜为Ta2O5、Al2O3、TiO2，SiO2、SiNx高分子聚合物为聚甲基丙烯酸甲脂、聚酰亚胺、聚乙烯醇、聚偏氟乙烯或它们中的任何二种；
第三步，真空热蒸发有机半导体材料作为有源层并光刻，采用干法RIE反应离子刻蚀的方法成型；
第四步，涂光刻胶，以栅极为掩模用紫外光源从背面曝光；
第五步，显影，使光刻胶边缘呈屋檐形状或上大下小形状；
第六步，真空热蒸发一层金属Au、Ag、Mo、Al、或它们中的任何二种，形成源、漏电极，并在沟道上方同时形成遮光层；
以上制作步骤中：第四步为自对准技术，第五步为剥离技术。
本发明的优点是通过应用光刻剥离技术在有机半导体层上方制作源、漏电极，可以实现顶电极小尺寸器件。顶电极器件有利于载流子注入有机半导体从而有利于器件性能的提高。此外，通过背曝光自对准技术的应用，器件的栅源和栅漏交叠几乎变为零从而大大消除了栅源和栅漏寄生电容的影响，提高了晶体管的工作速度。同时遮光层消除了光电流对晶体管开关比的影响。
该方法可以广泛地应用于低成本集成电路及有源矩阵显示等方面。
附图说明：
图1a-图1f是本发明制作工艺流程图。
具体实施方式
实施例
在7059玻璃衬底或柔性塑料衬底1上用射频磁控溅射方法镀上一层金属Ta膜，厚度200纳米，并光刻成栅极形状2；在栅极上面用直流磁控溅射方法反应溅射一层Ta2O5作为栅绝缘层3，厚度100纳米；然后采用分子气相沉积方法制备有机半导体层，厚度约40纳米，并经光刻和RIE干法刻蚀成岛状4；接着再涂一层光刻胶5，厚度1微米，从栅极背面曝光后显影液，使光刻胶层截面成屋檐形状和上大下小形状；最后，真空蒸发一层100纳米的Au层，Au层在光刻胶两侧自然分开形成源极6和漏极7，同时在沟道顶部形成遮光层8。
Claims (6)
1、一种有机薄膜晶体管开关器件，其特征在于，晶体管结构为源漏电极置于有机半导体层之上的顶电极结构，并含有遮光层。
2、一种有机薄膜晶体管开关器件的制作方法，其主要步骤为：
第一步，在基板上溅射或蒸发一层金属并光刻成栅电极；
第二步，溅射或蒸发栅绝缘膜或者旋涂高分子聚合物作为栅绝缘膜；绝缘膜为Ta2O5、Al2O3、TiO2，高分子聚合物为聚甲基丙烯酸甲脂、聚酰亚胺、聚乙烯醇或聚偏氟乙烯；
第三步，真空热蒸发有机半导体材料作为有源层，以光刻和干法刻蚀成型；
第四步，旋涂光刻胶，以栅极为掩模用紫外光源从背面曝光；
第五步，显影，使光刻胶边缘呈屋檐形状或上大下小形状；
第六步，真空热蒸发一层金属Au、Ag、Mo或Al形成源、漏电极，并在沟道上方同时形成遮光层。
3、如权利要求1所述的有机晶体管器件，其特征在于，栅绝缘膜为Ta2O5、Al2O3、TiO2、SiO2、SiNx、聚甲基丙烯酸甲脂、聚酰亚胺、聚乙烯醇、聚偏氟乙烯或它们中的任何二种，源、漏电极为Au、Ag、Mo、Al或它们中的任何二种；
4、如权利要求1所述的有机晶体管器件，其特征在于，有机半导体材料为酞菁铜、酞箐镍、酞菁锌、氟代酞菁铜、氟代酞菁铬、并五苯、五噻吩或六噻吩。
5、如权利要求2所述的制作方法，其特征在于，引进自对准技术和剥离技术于有机晶体管的制造工艺中，使得器件的栅源、栅漏交叠面积几乎为零，从而大大降低器件的栅源、栅漏寄生电容。
6、如权利要求2所述的制作方法，其特征在于，在制作源、漏电极时，沟道顶部的遮光层同步形成。
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