CN1599077A - 薄膜场效应晶体管及其制造方法 - Google Patents
薄膜场效应晶体管及其制造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN1599077A CN1599077A CNA2004100899451A CN200410089945A CN1599077A CN 1599077 A CN1599077 A CN 1599077A CN A2004100899451 A CNA2004100899451 A CN A2004100899451A CN 200410089945 A CN200410089945 A CN 200410089945A CN 1599077 A CN1599077 A CN 1599077A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- tft
- semiconductor layer
- insulating barrier
- polymer
- organic solvent
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000010409 thin film Substances 0.000 title claims abstract description 12
- 230000005669 field effect Effects 0.000 title abstract description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 title description 14
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 59
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims abstract description 28
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 25
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 claims abstract description 23
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims abstract description 8
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims description 37
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 19
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 19
- 239000012212 insulator Substances 0.000 claims description 8
- 125000004093 cyano group Chemical group *C#N 0.000 claims description 5
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 18
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 abstract description 4
- 238000011282 treatment Methods 0.000 abstract description 3
- 238000005530 etching Methods 0.000 abstract description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 abstract 1
- 238000000059 patterning Methods 0.000 abstract 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 13
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 11
- 125000001731 2-cyanoethyl group Chemical group [H]C([H])(*)C([H])([H])C#N 0.000 description 9
- HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N Chloroform Chemical compound ClC(Cl)Cl HEDRZPFGACZZDS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000010408 film Substances 0.000 description 8
- 238000001552 radio frequency sputter deposition Methods 0.000 description 8
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 6
- 150000004676 glycans Chemical class 0.000 description 6
- 229920001282 polysaccharide Polymers 0.000 description 6
- 239000005017 polysaccharide Substances 0.000 description 6
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 description 6
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 5
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 5
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 5
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 5
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 4
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 4
- 238000007641 inkjet printing Methods 0.000 description 4
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 4
- 229920000301 poly(3-hexylthiophene-2,5-diyl) polymer Polymers 0.000 description 4
- WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N Acetonitrile Chemical compound CC#N WEVYAHXRMPXWCK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 3
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 3
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 3
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 3
- VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N n-Hexane Chemical compound CCCCCC VLKZOEOYAKHREP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 description 3
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 239000002322 conducting polymer Substances 0.000 description 2
- 229920001940 conductive polymer Polymers 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 125000002573 ethenylidene group Chemical group [*]=C=C([H])[H] 0.000 description 2
- 150000002605 large molecules Chemical class 0.000 description 2
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 2
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 2
- 125000001544 thienyl group Chemical group 0.000 description 2
- YEJRWHAVMIAJKC-UHFFFAOYSA-N 4-Butyrolactone Chemical compound O=C1CCCO1 YEJRWHAVMIAJKC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NLHHRLWOUZZQLW-UHFFFAOYSA-N Acrylonitrile Chemical compound C=CC#N NLHHRLWOUZZQLW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CSKYQWCZXJOHCZ-UHFFFAOYSA-N CC(C)C(N)=O.NC=O Chemical compound CC(C)C(N)=O.NC=O CSKYQWCZXJOHCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 description 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010306 acid treatment Methods 0.000 description 1
- HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N alpha-acetylene Natural products C#C HSFWRNGVRCDJHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 1
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 239000005357 flat glass Substances 0.000 description 1
- RBTKNAXYKSUFRK-UHFFFAOYSA-N heliogen blue Chemical compound [Cu].[N-]1C2=C(C=CC=C3)C3=C1N=C([N-]1)C3=CC=CC=C3C1=NC([N-]1)=C(C=CC=C3)C3=C1N=C([N-]1)C3=CC=CC=C3C1=N2 RBTKNAXYKSUFRK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 1
- AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N indium;oxotin Chemical compound [In].[Sn]=O AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 150000002576 ketones Chemical class 0.000 description 1
- 239000005001 laminate film Substances 0.000 description 1
- 238000002488 metal-organic chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 150000002894 organic compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000011368 organic material Substances 0.000 description 1
- 229920000620 organic polymer Polymers 0.000 description 1
- 125000002524 organometallic group Chemical group 0.000 description 1
- IEQIEDJGQAUEQZ-UHFFFAOYSA-N phthalocyanine Chemical compound N1C(N=C2C3=CC=CC=C3C(N=C3C4=CC=CC=C4C(=N4)N3)=N2)=C(C=CC=C2)C2=C1N=C1C2=CC=CC=C2C4=N1 IEQIEDJGQAUEQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 1
- 229920001197 polyacetylene Polymers 0.000 description 1
- 229920002239 polyacrylonitrile Polymers 0.000 description 1
- 229920000767 polyaniline Polymers 0.000 description 1
- 229920000128 polypyrrole Polymers 0.000 description 1
- 229920000123 polythiophene Polymers 0.000 description 1
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 description 1
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 1
- 230000007261 regionalization Effects 0.000 description 1
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 1
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K71/00—Manufacture or treatment specially adapted for the organic devices covered by this subclass
- H10K71/10—Deposition of organic active material
- H10K71/12—Deposition of organic active material using liquid deposition, e.g. spin coating
- H10K71/15—Deposition of organic active material using liquid deposition, e.g. spin coating characterised by the solvent used
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
- H01L29/772—Field effect transistors
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K10/00—Organic devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching; Organic capacitors or resistors having potential barriers
- H10K10/40—Organic transistors
- H10K10/46—Field-effect transistors, e.g. organic thin-film transistors [OTFT]
- H10K10/462—Insulated gate field-effect transistors [IGFETs]
- H10K10/468—Insulated gate field-effect transistors [IGFETs] characterised by the gate dielectrics
- H10K10/471—Insulated gate field-effect transistors [IGFETs] characterised by the gate dielectrics the gate dielectric comprising only organic materials
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K10/00—Organic devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching; Organic capacitors or resistors having potential barriers
- H10K10/40—Organic transistors
- H10K10/46—Field-effect transistors, e.g. organic thin-film transistors [OTFT]
- H10K10/462—Insulated gate field-effect transistors [IGFETs]
- H10K10/484—Insulated gate field-effect transistors [IGFETs] characterised by the channel regions
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
- H10K85/00—Organic materials used in the body or electrodes of devices covered by this subclass
- H10K85/10—Organic polymers or oligomers
- H10K85/111—Organic polymers or oligomers comprising aromatic, heteroaromatic, or aryl chains, e.g. polyaniline, polyphenylene or polyphenylene vinylene
- H10K85/113—Heteroaromatic compounds comprising sulfur or selene, e.g. polythiophene
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Thin Film Transistor (AREA)
- Formation Of Insulating Films (AREA)
Abstract
在具有MIS结构的薄膜场效应晶体管中,制作半导体层和绝缘层的材料是聚合物,该聚合物可溶解于有机溶剂,并具有大于2,000至1,000,000的加权平均分子量。使用聚合物用作TFT的半导体层和绝缘层,就消除了现有技术的电路形成技术中使用光刻胶制图案和蚀刻等处理,减少了TFT缺陷概率,降低了TFT的制造成本。
Description
技术领域
本发明涉及利用硅半导体或化合物半导体制作的薄膜场效应晶体管(TFT),特别是涉及在液晶显示器中使用的TFT,涉及制造该TFT的方法。
背景技术
利用硅半导体或化合物半导体制作的TFT用在普通的集成电路中,用在广泛的其它应用领域中。特别是,TFT在液晶显示器中的应用是公知的。现在LC显示器正朝着大尺寸和更精密的清晰度方向不断进步。对采用大量的,相当于象素数量的TFT的要求比以往任何时候都强烈。
不过,在该领域中所用的以普通金属为基础的半导体不能避免这样的问题,即在电路在基片上形成期间,由于图案形成和使用光刻胶蚀刻的处理而在基片上形成的TFT的缺陷产生了轻微的有缺陷的象素。这些处理在降低TFT制造成本方面造成一定限制。对于其它平面显示器,例如等离子体显示器和有机EL显示器,当TFT用在其中的时候,这种情况也是确实的。
最近的大尺寸和更精密的清晰度的趋势增加了TFT制造中的缺陷的可能性。因此,强烈要求使这些TFT的缺陷减到最小。
对于具有金属-绝缘体-半导体(MIS)结构的TFT,已经试图使用有机材料作绝缘体和半导体。例如,JP-A 5-508745(WO9201313或VSP 5,347,144)描述了一种器件,它使用介电常数至少是5的绝缘有机聚合物作为绝缘层,使用最高达2,000的加权平均值分子量的聚结合有机化合物作为半导体层,该器件产生场效应,并具有约10-2cm2V-1s-1的载流子迁移率。由于该半导体层是通过蒸发作为有机半导体材料的α-六噻嗯基而制成的,图案形成和使用光刻胶蚀刻的处理就是必需的,因而不能获得成本降低。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有比现有技术更高的载流子迁移率和使缺陷最小化了的薄膜场效应晶体管(TFT),以及制作该TFT的方法。
发明人已经发现,在具有金属-绝缘体-半导体(MIS)结构的TFT中,使用有机溶剂-可溶的聚合物作为制造半导体层和绝缘层的材料这一简单方法,在获得比现有技术高的载流子迁移率方面是成功的。
因此,本发明提供了一种具有MIS结构的薄膜场效应晶体管,其中制造半导体层和绝缘层的材料是聚合物,该聚合物可溶于有机溶剂并具有大于2,000到1,000,000的加权平均分子量。
在本发明的另一个实施例中,薄膜场效应晶体管的制造过程包括下面几个步骤,把具有大于2,000至1,000,000的加权平均分子量(Mw)的聚合物溶解在有机溶剂中,涂敷所得到的聚合物溶液,干燥所涂敷的聚合物溶液,由此形成半导体层和绝缘层。
按照本发明,使用用于TFT的半导体层和绝缘层这两者的聚合物消除了,使用现有技术的以金属为基础的半导体和绝缘体的电路形成技术中的图案形成和使用光刻胶蚀刻等的处理,减少了TFT缺陷的可能性,减少了TFT的制造成本。
附图说明
图1是本发明的一个实施例中的TFT的透视图。
图2是本发明的一个例子中TFT的漏极电流与漏极电压的关系曲线。
具体实施方式
参考图1,在本发明的一个实施例中的TFT包括由SiO2等制作的基片1,一个在基片1上形成的,用作栅极的金属层2,一个在金属层2上形成的绝缘层3,一个在绝缘层3上形成的半导体层4,和在半导体层4上形成的源极和漏极5和6。
这里使用的金属层2可以是普通使用的ITO(铟锡氧化物)薄膜,或单一金属薄膜,例如Au,Cu或Al,或通过物理蒸发淀积(PVD)或金属有机化学蒸发淀积(MOCVD)方法淀积的,Au/Ti,Cu/Ti或Al/Ti的层叠金属薄膜。由于本发明的目的侧重在通过印刷形成金属层2,因此,如果不遇到实际问题,则建议使用导电金属糊剂。
在本发明的TFT中,制作绝缘层的材料是一种聚合物或是可溶解于有机溶剂并具有大于2,000至1,000,000的加权平均分子量(Mw)的高分子量化合物,最好是具有氰基团的绝缘聚合物。例子包括,氰乙基水溶性多糖,氰乙基纤维素,氰乙基聚乙烯醇,和聚丙烯腈。这些具有氰基团的绝缘聚合物是容易获得的。例如,氰乙基水溶性多糖可以通过水溶性多糖树脂和丙烯腈在存在碱催化剂的条件下进行反应来获得(见JP-B 59-31521)。氰基团的取代程度(例如在氰乙基水溶性多糖的情况下氰乙基团的取代程度)希望至少是80mol%,最希望的是至少85mol%。这是因为极性团或氰基团的浓度必须大于一定水平,以便制造具有充分提高了的迁移率的TFT,更多含量的剩余羟基团会导致作为损耗系数的电介质损耗的增加,这对于本发明的目的来说有时是不希望的。
在本发明的TFT中,制作半导体层的材料是聚合物或可溶解于有机溶剂中并具大于2,000至1,000,000的加权平均分子量(Mw)的高分子量化合物。虽然,对用于半导体层的聚合物没有加以其它限制,但该聚合物应能溶解于该绝缘层不能溶解于其中的有机溶剂中。这是因为一般认,在以敷层方式形成半导体层和绝缘层时,界面状态不会变得均匀。
过去关于有机TFT的研究使用了如JP-A 5-508745中所述的通过蒸发而在有机绝缘膜上形成有机半导体层的方法,使用了在无机绝缘层上只形成有机半导体层的方法。一个典型的方法包括,把有机半导体材料和有机绝缘材料两者溶解于相同的有机溶剂中形成溶液,涂敷并干燥有机绝缘材料溶液,以形成有机绝缘层,然后把有机半导体材料溶液涂在有机绝缘层上。这时,有机绝缘材料在涂层界面上轻微溶解。最后,干燥以后所获得的层叠薄膜的各层之间的界面是无规则的。相比之下,本发明通过使用不同的有机溶剂用于溶解半导体材料和绝缘材料,即通过这样结合两种有机溶剂和两种材料,使两种材料之一不能溶解在两种有机溶剂之一中,解决了这个问题。
特别是,形成半导体层的合适的聚合物包括,聚三苯,聚吡咯,聚苯胺,聚乙炔,聚噻嗯基1,2亚乙烯基,和聚苯撑1、2亚乙烯基。其中,聚三苯(polythiophenes),例如聚(3-己基三苯)是最好的,因为它在有机溶剂中的可溶性好,良好的可加工性,稳定性和高载流子迁移率。
溶解制造绝缘层的聚合物的最合适的有机溶剂包括,N-甲基-2-吡咯烷酮,二甲基乙酰胺甲酰胺,丙酮,乙腈,γ-丁内酯,等等。溶解制造半导体层的聚合物的最合适的有机溶剂包括,氯仿,甲苯,己烷,乙醇等等。在任一情况下,溶剂可以单独使用或以两种或多种溶剂的混合物的方式使用。
按照本发明,一个薄膜场效应晶体管是通过把第一有机溶剂中的具有大于2,000至1,000,000的Mw的聚合物溶液涂到金属层形成的栅极上,干燥所涂的聚合物溶液而在金属层上形成一个绝缘层,和在该绝缘层上形成一个半导体层,该半导体层可溶解于第二有机溶剂中,而该绝缘层不能溶解于第二有机溶剂中。这个方法通过使用公知技术就可以实现。例如,用作栅极的金属层是通过在基片上的溅射技术形成的,基片是从玻璃片和普通聚合物薄片中选取的。或者,通过旋涂,丝网印刷法或喷墨印刷技术把金属糊剂或导电聚合物涂到基片上,干燥,从而形成金属层。工业上通用的ITO玻璃也可以使用。
然后,通过旋涂,丝网印刷,或喷墨印刷技术涂敷第一有机溶剂中的绝缘层形成材料的溶液,并干燥,从而在上述形成的栅极电极上形成一个绝缘层。在这种情况下,绝缘层最好具有0.2至10μm的厚度,特别好的是0.5至3μm厚。太薄的绝缘层可能引起大的漏电电流。太厚的绝缘层可能需要大的驱动电压。
其次,通过旋涂,丝网印刷或喷墨印刷技术涂敷绝缘聚合物不可溶解的第二有机溶剂中的半导体层形成材料的溶液,并干燥,从而在该绝缘层上形成半导体层。绝缘层的表面可以事先进行物理处理,例如公知的摩擦处理,为的是使半导体分子在绝缘层和半导体层之间的界面上排齐。
最后,通过溅射技术在半导体层上形成源极和漏极。或者,通过丝网印刷或喷墨印刷技术涂敷金属糊剂或导电聚合物,然后进行干燥。
本发明TFT构结包括在金属层形成的栅电极上形成的绝缘层和在该绝缘层上形成的半导体层。当电压施加给栅极产生电场时,由于场效应在接近绝缘层的半导体中产生电荷,从而在源极和漏极之间的半导体层中形成导通区被称隧道。这说明绝缘层和半导体层间的接面状态是十分重要的,界面越平,器件性能越好。
例子
下面以说明的方式而不是以限定的方式给出本发明的几个例子。
例1
这里提供了氰乙基水溶性多糖,它具有85.2mol%的氰乙基代替物(CyEPL,Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd.,CR-S,Mw=49,000)作为绝缘层材料,有聚(3-乙基三苯)(P3HT,Aldrich,Mw=87,000)作为有机半导体层材料。P3HT溶解于其中的有机溶剂是氯仿,CyEPL不能溶解于氯仿。一种TFT是使用这些材料制作的,下面是对它的评价。
在一个玻璃(SiO2)基片上,栅极电极,是通过淀积5nm厚的Ti,然后淀积20nm厚的Au,并在室温和10-4Pa的负压下使用RF溅射技术来形成的。
然后,通过把作为绝缘层材料的15wt%的CyEPL溶解于N-甲基-2-吡咯烷酮中,用0.2微米的薄膜滤器过滤该溶液,旋涂该溶液,在100℃的条件下干燥一小时,从而在该栅极电极上形成绝缘层。
再然后,通过把0.8wt%P3HT溶解于氯仿,用0.2微米的薄膜滤器过滤该溶液,旋涂该溶液,在100℃条件下干燥一小时,从而在该绝缘层上形成50nm的半导体层。
该基片在-20℃条件下冷却。在低于10-5Pa的负压下使用RF溅射技术,通过金属掩模在有机半导体层上淀积厚300nm的Au。这里形成两个金电极,4mm宽,相隔50μm(见图1,L=50μm,W=4mm),它们用作源极和漏极。
比较例1
这里提供一种氰乙基水溶性多糖,它具有85.2mol%的氰乙基的代替物(CyEPL,Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd.,CR-S)作为绝缘层材料,有酮酞菁(CuPc)用作有机半导体层材料。一种TFT是使用这些材料制作的,下面是对它的评价。
在一个玻璃(SiO2)基片上,栅极电极,是通过淀积厚5nm的Ti,然后淀积20nm厚的Au,并在室温和负压10-4Pa的条件下使用RF溅射技术来形成的。
然后,通过把作为绝缘层材料的15wt%的CyEPL溶解于N-甲基-2-吡咯烷酮中,用0.2微米的薄膜滤器过滤该溶液,旋涂该溶液,在100℃的条件下干燥一小时,而在该栅极电极上形成绝缘层。
再然后,通过淀积CuPc,并在室温和负压10-5Pa的条件下使用RF溅射技术,而在该绝缘层上形成厚50nm的半导体层。
该基片在-20℃条件下冷却。在低于10-5Pa的负压下使用RF溅射技术,通过金属掩模在有机半导体层上淀积厚300nm的Au。这里形成两个金电极,4mm宽,相距50μm,它们用作源极和漏极。
比较例2
这里把SiO2用作绝缘层材料,把铜酞菁(CuPc)作为有机半导体层材料。使用这些材料制作TFT,评价如下。
P型掺杂的硅基片在炉内退火形成300nm厚的氧化膜(SiO2)作为绝缘膜。然后仅在未进行镜面精加工的基片的背表面用氢氟酸处理,消除氧化膜。在仅仅这样处理背表面上,通过淀积5nm厚的Ti,然后淀积20nm厚的Au,并在室温和负压10-4Pa的条件下使用RF溅射技术,从而形成栅极电极。
然后,通过淀积CuPc,并在室温和低于10-5Pa的负压条件下使用RF溅射技术,而在作为绝缘层的氧化膜的表面上形成50nm厚的半导体层。
基片在-20℃条件下冷却。在低于10-5Pa的负压下使用RF溅射技术,通过金属掩模在有机半导体层上淀积厚300nm的Au。这里形成两个金电极,4mm宽,相距50μm,它们用作源极和漏极。
[TFT评价]
这样制作的每种器件被放置在真空探测器中,在这里基片在50℃的条件下被加热,并使其在真空(低于10-4乇)中保持一小时。在真空和光屏蔽条件下的探测器中,TFT的特性曲线就通过Keithley的半导体参数分析器SCS4200来确定。
结果示于表1中。
表示例1的TFT的场效应的漏电流和电压(ISD-VSD)关系曲线示于图2的曲线图中。
绝缘层材料 | 半导体层材料 | 迁移率(cm2V-1S-1) | 临界值(V0) | |
例1 | CyEPL | P3HT | 4.0×10-1 | -9.0 |
比较例1 | CyEPL | CuPc | 2.0×10-3 | -7.0 |
比较例2 | SiO2 | CuPc | 2.0×10-4 | -0.13 |
比较例1和2的结果建议使用CyEPL作为有机绝缘层材料,因为它的迁移率比传统SiO2高。虽然例1的TFT是通过,通常被认为由于不规则的界面而造成不能获得高迁移率的方法,即有机绝缘层和有机半导体层两者都是通过涂敷和干燥形成的方法制造的,但例1的TFT却表现出显著的高迁移率。当电位加在栅极上的时候,本发明的TFT具有高的迁移率,因为通过在绝缘层和半导体层之间的界面上使极性基团排齐,沟道结构得到增强。
Claims (4)
1.一种薄膜场效应晶体管,具有金属-绝缘体-半导体结构,其中制作半导体层和绝缘层的材料是聚合物,该聚合物可溶解于有机溶剂,并具有大于2,000至1,000,000的加权平均分子量。
2.根据权利要求1的薄膜场效应晶体管,其中制造绝缘层的聚合物是具有氰基团的绝缘聚合物。
3.根据权利要求1的薄膜场效应晶体管,其中半导体层的制作材料是聚三苯。
4.一种制作薄膜场效应晶体管的方法,包括步骤:
把在第一有机溶剂中的具有大于2,000至1,000,000的加权平均分子量的聚合物溶液涂敷到金属层形式的栅极电极上,
干燥所涂敷的聚合物溶液,在金属层上形成绝缘层,和
在绝缘层上形成半导体层,该半导体层可溶解于第二有机溶剂中,而该绝缘层不能溶解于第二有机溶剂中。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2003304019A JP2005072528A (ja) | 2003-08-28 | 2003-08-28 | 薄層電界効果トランジスター及びその製造方法 |
JP2003304019 | 2003-08-28 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN1599077A true CN1599077A (zh) | 2005-03-23 |
CN100514673C CN100514673C (zh) | 2009-07-15 |
Family
ID=34101211
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CNB2004100899451A Expired - Fee Related CN100514673C (zh) | 2003-08-28 | 2004-08-27 | 薄膜场效应晶体管及其制造方法 |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (2) | US20050045876A1 (zh) |
EP (1) | EP1511096B1 (zh) |
JP (1) | JP2005072528A (zh) |
KR (2) | KR100915508B1 (zh) |
CN (1) | CN100514673C (zh) |
TW (1) | TW200520226A (zh) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101685846A (zh) * | 2008-09-01 | 2010-03-31 | 国立大学法人大阪大学 | 有机场效应晶体管及其生产方法 |
CN1855572B (zh) * | 2005-03-25 | 2011-03-30 | 国立大学法人大阪大学 | 双极有机薄膜场效应晶体管及其制造方法 |
CN101383399B (zh) * | 2007-03-26 | 2012-08-22 | 国立大学法人大阪大学 | 有机场效应晶体管及其制造方法 |
Families Citing this family (31)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2005001940A1 (ja) * | 2003-06-27 | 2005-01-06 | Tdk Coroporation | 電界効果トランジスタ |
EP1759422B1 (en) | 2004-06-04 | 2022-01-26 | The Board Of Trustees Of The University Of Illinois | Electrical device comprising printable semiconductor elements |
EP1648040B1 (en) * | 2004-08-31 | 2016-06-01 | Osaka University | Thin-layer chemical transistors and their manufacture |
US7619242B2 (en) * | 2005-02-25 | 2009-11-17 | Xerox Corporation | Celluloses and devices thereof |
JP4883558B2 (ja) * | 2005-03-25 | 2012-02-22 | 国立大学法人大阪大学 | 両極性有機電界効果薄層トランジスター及びその製造方法 |
JP4914828B2 (ja) * | 2005-03-28 | 2012-04-11 | パイオニア株式会社 | ゲート絶縁膜、有機トランジスタ、有機el表示装置の製造方法、ディスプレイ |
JP4984416B2 (ja) * | 2005-03-31 | 2012-07-25 | 凸版印刷株式会社 | 薄膜トランジスタの製造方法 |
JP2007053147A (ja) * | 2005-08-16 | 2007-03-01 | Sony Corp | 有機半導体装置及びその製造方法 |
JP2009535838A (ja) * | 2006-05-04 | 2009-10-01 | エルジー・ケム・リミテッド | 有機薄膜トランジスタのゲート絶縁膜形成用組成物およびそれを用いた有機薄膜トランジスタ |
WO2008108838A2 (en) | 2006-11-21 | 2008-09-12 | Charles Stark Draper Laboratory, Inc. | Microfluidic devices and methods for fabricating the same |
US20120223293A1 (en) * | 2007-01-05 | 2012-09-06 | Borenstein Jeffrey T | Biodegradable Electronic Devices |
US8097926B2 (en) | 2008-10-07 | 2012-01-17 | Mc10, Inc. | Systems, methods, and devices having stretchable integrated circuitry for sensing and delivering therapy |
US8389862B2 (en) | 2008-10-07 | 2013-03-05 | Mc10, Inc. | Extremely stretchable electronics |
US8886334B2 (en) | 2008-10-07 | 2014-11-11 | Mc10, Inc. | Systems, methods, and devices using stretchable or flexible electronics for medical applications |
WO2010042653A1 (en) | 2008-10-07 | 2010-04-15 | Mc10, Inc. | Catheter balloon having stretchable integrated circuitry and sensor array |
US8372726B2 (en) | 2008-10-07 | 2013-02-12 | Mc10, Inc. | Methods and applications of non-planar imaging arrays |
TWI468493B (zh) * | 2009-02-27 | 2015-01-11 | Nippon Steel & Sumikin Chem Co | A polymer luminescent material, a method for manufacturing the same, and an organic electroluminescent device |
WO2011041727A1 (en) | 2009-10-01 | 2011-04-07 | Mc10, Inc. | Protective cases with integrated electronics |
US10918298B2 (en) | 2009-12-16 | 2021-02-16 | The Board Of Trustees Of The University Of Illinois | High-speed, high-resolution electrophysiology in-vivo using conformal electronics |
US10441185B2 (en) | 2009-12-16 | 2019-10-15 | The Board Of Trustees Of The University Of Illinois | Flexible and stretchable electronic systems for epidermal electronics |
US9936574B2 (en) | 2009-12-16 | 2018-04-03 | The Board Of Trustees Of The University Of Illinois | Waterproof stretchable optoelectronics |
KR101837481B1 (ko) | 2010-03-17 | 2018-03-13 | 더 보드 오브 트러스티즈 오브 더 유니버시티 오브 일리노이 | 생체흡수성 기판 상 이식가능한 바이오의료 장치 |
WO2012158709A1 (en) | 2011-05-16 | 2012-11-22 | The Board Of Trustees Of The University Of Illinois | Thermally managed led arrays assembled by printing |
US9159635B2 (en) | 2011-05-27 | 2015-10-13 | Mc10, Inc. | Flexible electronic structure |
EP2713863B1 (en) | 2011-06-03 | 2020-01-15 | The Board of Trustees of the University of Illionis | Conformable actively multiplexed high-density surface electrode array for brain interfacing |
KR101979354B1 (ko) | 2011-12-01 | 2019-08-29 | 더 보오드 오브 트러스티스 오브 더 유니버시티 오브 일리노이즈 | 프로그램 변형을 실행하도록 설계된 과도 장치 |
WO2013149181A1 (en) | 2012-03-30 | 2013-10-03 | The Board Of Trustees Of The University Of Illinois | Appendage mountable electronic devices conformable to surfaces |
US9171794B2 (en) | 2012-10-09 | 2015-10-27 | Mc10, Inc. | Embedding thin chips in polymer |
WO2014190005A1 (en) | 2013-05-22 | 2014-11-27 | Transient Electronics, Inc. | Controlled transformation of non-transient electronics |
US10925543B2 (en) | 2015-11-11 | 2021-02-23 | The Board Of Trustees Of The University Of Illinois | Bioresorbable silicon electronics for transient implants |
TW201917098A (zh) * | 2017-10-20 | 2019-05-01 | 行政院原子能委員會核能硏究所 | 奈米結構複合材料及其製作方法 |
Family Cites Families (18)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5931521B2 (ja) | 1979-07-23 | 1984-08-02 | 信越化学工業株式会社 | シアノエチルプルランおよびその製造方法 |
JPH0822934B2 (ja) * | 1986-12-09 | 1996-03-06 | 旭化成工業株式会社 | ポリアクリロニトリル系多孔体の製造方法 |
FR2664430B1 (fr) | 1990-07-04 | 1992-09-18 | Centre Nat Rech Scient | Transistor a effet de champ en couche mince de structure mis, dont l'isolant et le semiconducteur sont realises en materiaux organiques. |
JPH06322370A (ja) * | 1993-05-14 | 1994-11-22 | Hitachi Maxell Ltd | 有機分散液晶 |
US5556706A (en) * | 1993-10-06 | 1996-09-17 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Conductive layered product and method of manufacturing the same |
JP3246189B2 (ja) * | 1994-06-28 | 2002-01-15 | 株式会社日立製作所 | 半導体表示装置 |
JP3994441B2 (ja) * | 1995-01-09 | 2007-10-17 | 松下電器産業株式会社 | 電界効果トランジスタ |
EP0968537B1 (en) * | 1997-08-22 | 2012-05-02 | Creator Technology B.V. | A method of manufacturing a field-effect transistor substantially consisting of organic materials |
ATE434259T1 (de) * | 1997-10-14 | 2009-07-15 | Patterning Technologies Ltd | Methode zur herstellung eines elektrischen kondensators |
JP2000269504A (ja) * | 1999-03-16 | 2000-09-29 | Hitachi Ltd | 半導体装置、その製造方法及び液晶表示装置 |
JP2004538618A (ja) * | 1999-10-11 | 2004-12-24 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | 集積回路 |
JP5060695B2 (ja) * | 1999-12-21 | 2012-10-31 | プラスティック ロジック リミテッド | 電子素子配列から電子回路を構成する方法および該方法により形成される電子回路 |
JP2002009290A (ja) * | 2000-06-21 | 2002-01-11 | Fuji Xerox Co Ltd | 有機電子素子の製造方法、および、該製造方法により製造された有機電子素子 |
US20020060321A1 (en) * | 2000-07-14 | 2002-05-23 | Kazlas Peter T. | Minimally- patterned, thin-film semiconductor devices for display applications |
JP3963693B2 (ja) * | 2001-10-15 | 2007-08-22 | 富士通株式会社 | 導電性有機化合物及び電子素子 |
US6946676B2 (en) * | 2001-11-05 | 2005-09-20 | 3M Innovative Properties Company | Organic thin film transistor with polymeric interface |
JP2003218329A (ja) * | 2001-11-15 | 2003-07-31 | Sekisui Chem Co Ltd | 仮転写基板及びtft回路基板の製造方法 |
US20030227014A1 (en) * | 2002-06-11 | 2003-12-11 | Xerox Corporation. | Process for forming semiconductor layer of micro-and nano-electronic devices |
-
2003
- 2003-08-28 JP JP2003304019A patent/JP2005072528A/ja active Pending
-
2004
- 2004-08-26 KR KR1020040067532A patent/KR100915508B1/ko active IP Right Grant
- 2004-08-26 US US10/925,986 patent/US20050045876A1/en not_active Abandoned
- 2004-08-27 EP EP04255178A patent/EP1511096B1/en not_active Expired - Fee Related
- 2004-08-27 TW TW093126007A patent/TW200520226A/zh not_active IP Right Cessation
- 2004-08-27 CN CNB2004100899451A patent/CN100514673C/zh not_active Expired - Fee Related
-
2008
- 2008-12-18 KR KR1020080129261A patent/KR20090016646A/ko not_active Application Discontinuation
-
2009
- 2009-01-08 US US12/350,715 patent/US8088642B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1855572B (zh) * | 2005-03-25 | 2011-03-30 | 国立大学法人大阪大学 | 双极有机薄膜场效应晶体管及其制造方法 |
CN101383399B (zh) * | 2007-03-26 | 2012-08-22 | 国立大学法人大阪大学 | 有机场效应晶体管及其制造方法 |
CN101685846A (zh) * | 2008-09-01 | 2010-03-31 | 国立大学法人大阪大学 | 有机场效应晶体管及其生产方法 |
CN101685846B (zh) * | 2008-09-01 | 2014-05-21 | 国立大学法人大阪大学 | 有机场效应晶体管及其生产方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
EP1511096A3 (en) | 2007-09-26 |
US20090124051A1 (en) | 2009-05-14 |
CN100514673C (zh) | 2009-07-15 |
TWI373134B (zh) | 2012-09-21 |
US8088642B2 (en) | 2012-01-03 |
EP1511096B1 (en) | 2013-02-27 |
KR20050021318A (ko) | 2005-03-07 |
JP2005072528A (ja) | 2005-03-17 |
KR100915508B1 (ko) | 2009-09-03 |
EP1511096A2 (en) | 2005-03-02 |
KR20090016646A (ko) | 2009-02-17 |
TW200520226A (en) | 2005-06-16 |
US20050045876A1 (en) | 2005-03-03 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN100514673C (zh) | 薄膜场效应晶体管及其制造方法 | |
JP5575105B2 (ja) | 有機薄膜トランジスタ | |
CN1716059A (zh) | 有机薄膜晶体管阵列面板及其制造方法 | |
JP2005535120A (ja) | 有機電子デバイス | |
EP1705726B1 (en) | Fabrication method for an ambipolar organic thin-film field-effect transistor | |
EP1648040B1 (en) | Thin-layer chemical transistors and their manufacture | |
US8569746B2 (en) | Organic field effect transistor | |
CN1897257A (zh) | 平板显示器及其制备方法 | |
US7256436B2 (en) | Thin-film field-effect transistors and making method | |
EP1976040B1 (en) | Insulating material for organic field effect transistors | |
KR20050077525A (ko) | 유기 반도체 패턴의 형성 방법과 이를 이용한 유기 박막트랜지스터의 제조 방법 | |
TW202024080A (zh) | 包括有機半導體材料之薄膜電晶體 | |
JP2020088096A (ja) | 薄膜トランジスタ及び画像表示装置 | |
JP2005317936A (ja) | 薄層電界効果トランジスター及びその製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20090715 Termination date: 20190827 |