專利名稱：基于襯底修飾制備各向異性有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)管的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及有機(jī)半導(dǎo)體學(xué)中的微細(xì)加工技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種基于襯底修飾制備
各向異性有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)管的方法。
背景技術(shù)：
隨著信息技術(shù)的不斷深入，電子產(chǎn)品已經(jīng)進(jìn)入人們生活工作的每個(gè)環(huán)節(jié)。在日常 生活中人們對(duì)低成本、柔性、低重量、便攜的電子產(chǎn)品的需求越來越大。傳統(tǒng)的基于無機(jī)半 導(dǎo)體材料的器件和電路很難滿足這些要求，因此可以實(shí)現(xiàn)這些特性的基于有機(jī)聚合物、有 機(jī)小分子等半導(dǎo)體材料的有機(jī)微電子技術(shù)在這一趨勢(shì)下得到了人們?cè)絹碓蕉嗟年P(guān)注。提高 有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)管的遷移率，研究有機(jī)半導(dǎo)體自身的內(nèi)在性質(zhì)一直是該領(lǐng)域追求的目標(biāo)。
在研究如何提高有機(jī)晶體管性能的過程中人們發(fā)現(xiàn)有機(jī)半導(dǎo)體的一個(gè)新特性載 流子遷移率的各向異性，即當(dāng)載流子輸運(yùn)方向和薄膜材料的取向相平行時(shí)的遷移率遠(yuǎn)大于 互相垂直時(shí)的遷移率。 目前制備各向異性有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)管的方法主要是在介質(zhì)層上通過沿一定方向擦拭 的方法涂附上一層作為誘導(dǎo)物的有機(jī)材料，然后沉積生長(zhǎng)有機(jī)半導(dǎo)體材料，形成各向異性 的薄膜。這種方法可控性低，可重復(fù)性差，薄膜性能不均勻且容易引入雜質(zhì)。

發(fā)明內(nèi)容
( — )要解決的技術(shù)問題 有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種基于襯底修飾制備各向異性有機(jī)場(chǎng)效 應(yīng)管的方法，以制備各向異性的有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管。
( 二 )技術(shù)方案 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種基于襯底修飾制備各向異性有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)管的
方法，是通過一次絕緣介質(zhì)層生長(zhǎng)、一次光刻、一次單層分子自組裝修飾襯底、一次有機(jī)半 導(dǎo)體薄膜生長(zhǎng)和一次金屬沉積，獲得各向異性的有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)管，具體包括以下步驟 在導(dǎo)電基底上生長(zhǎng)絕緣介質(zhì)層； 在絕緣介質(zhì)層表面上旋涂光刻膠保護(hù)層，光刻得到有取向的絕緣介質(zhì)層圖形；
利用化學(xué)氣相輸運(yùn)的方式在絕緣介質(zhì)層圖形區(qū)域選擇性地組裝一層單分子膜；
沉積生長(zhǎng)有機(jī)半導(dǎo)體薄膜；
通過鏤空的掩模版沉積生長(zhǎng)源漏金屬電極。 上述方案中，所述導(dǎo)電基底是低電阻率導(dǎo)電材料，用于作為有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)管的柵極。
上述方案中，所述在導(dǎo)電基底上生長(zhǎng)絕緣介質(zhì)層的步驟，是采用熱氧化生長(zhǎng)方法 或化學(xué)氣相沉積方法進(jìn)行的。 上述方案中，所述在絕緣介質(zhì)層表面上旋涂光刻膠保護(hù)層，光刻得到有取向的絕 緣介質(zhì)層圖形的步驟，是通過在絕緣介質(zhì)層表面上旋涂光刻膠，并曝光、顯影獲得的。
上述方案中，所述利用化學(xué)氣相輸運(yùn)的方式在絕緣介質(zhì)層圖形區(qū)域選擇性地組裝一層單分子膜的步驟，是采用化學(xué)氣相輸運(yùn)技術(shù)將單分子層有選擇性地組裝到到絕緣介質(zhì) 層表面上。 上述方案中，所述沉積生長(zhǎng)有機(jī)半導(dǎo)體薄膜的步驟，采用真空熱蒸鍍的方法，用于 在有取向單子分子薄膜的基底上生長(zhǎng)出各向異性的有機(jī)薄膜。 上述方案中，所述通過鏤空的掩模版沉積生長(zhǎng)源漏金屬電極的步驟，是采用金屬 蒸發(fā)技術(shù)或磁控濺射的方法沉積的。(三)有益效果 本發(fā)明特點(diǎn)是在導(dǎo)電基底的絕緣介質(zhì)層上先制備出規(guī)則的有取向的自組裝分子
薄膜，然后沉積生長(zhǎng)有機(jī)半導(dǎo)體材料。真空蒸發(fā)的過程中，由于受到襯底圖形的誘導(dǎo)，有機(jī) 半導(dǎo)體材料會(huì)沿一定方向選擇性的優(yōu)先生長(zhǎng)，從而形成取向化的各向異性薄膜，提高器件 的遷移率。因此，本發(fā)明提供了一種工藝簡(jiǎn)單、人為可控性高、重復(fù)性好、均勻性高的制備高 遷移率的各向異性有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)管的方法。


為了更進(jìn)一步說明本發(fā)明的內(nèi)容，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例子，對(duì)本發(fā)明做詳細(xì)描 述 圖1是本發(fā)明提供的基于襯底修飾制備各向異性有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)管的方法流程圖；
圖2-1至圖2-7-1是本發(fā)明的工藝流程圖；
圖3-1至圖3-7-1是本發(fā)明實(shí)施例的工藝流程圖。
具體實(shí)施例方式
為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照 附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。 如圖1所示，圖1是本發(fā)明提供的基于襯底修飾制備各向異性有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)管的方 法流程圖，該方法是通過一次絕緣介質(zhì)層生長(zhǎng)、一次光刻、一次單層分子自組裝修飾襯底、 一次有機(jī)半導(dǎo)體薄膜生長(zhǎng)和一次金屬沉積，獲得各向異性的有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)管，具體包括以下 步驟 步驟101 :在導(dǎo)電基底上生長(zhǎng)絕緣介質(zhì)層； 步驟102 :在絕緣介質(zhì)層表面上旋涂光刻膠保護(hù)層，光刻得到有取向的絕緣介質(zhì) 層圖形； 步驟103 :利用化學(xué)氣相輸運(yùn)的方式在絕緣介質(zhì)層圖形區(qū)域選擇性地組裝一層單 分子膜； 步驟104 :沉積生長(zhǎng)有機(jī)半導(dǎo)體薄膜； 步驟105 :通過鏤空的掩模版沉積生長(zhǎng)源漏金屬電極。
上述步驟101中所述在導(dǎo)電基底上生長(zhǎng)絕緣介質(zhì)層，是采用熱氧化生長(zhǎng)方法或化
學(xué)氣相沉積方法進(jìn)行的。導(dǎo)電基底是低電阻率導(dǎo)電材料，用于作為有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)管的柵極。 上述步驟102中所述在絕緣介質(zhì)層表面上旋涂光刻膠保護(hù)層，光刻得到有取向的
絕緣介質(zhì)層圖形，是通過在絕緣介質(zhì)層表面上旋涂光刻膠，并曝光、顯影獲得的。 上述步驟103中所述利用化學(xué)氣相輸運(yùn)的方式在絕緣介質(zhì)層圖形區(qū)域選擇性地
4組裝一層單分子膜，是采用化學(xué)氣相輸運(yùn)技術(shù)將單分子層有選擇性地組裝到到絕緣介質(zhì)層 表面上。 上述步驟104中所述沉積生長(zhǎng)有機(jī)半導(dǎo)體薄膜，采用真空熱蒸鍍的方法，用于在 有取向單子分子薄膜的基底上生長(zhǎng)出各向異性的有機(jī)薄膜。 上述步驟105中所述通過鏤空的掩模版沉積生長(zhǎng)源漏金屬電極，是采用金屬蒸發(fā) 技術(shù)或磁控濺射的方法沉積的。 圖2-1至圖2-7-1示出了本發(fā)明的工藝流程圖，其中剖面為圖2-7中的A-A剖面。
如圖2-1所示，在導(dǎo)電基底表面采用熱氧化生長(zhǎng)的技術(shù)或化學(xué)氣相沉積的方法制 備絕緣介質(zhì)層。 如圖2-2所示，在絕緣介質(zhì)層表面旋涂光刻膠，用熱板或烘箱進(jìn)行前烘。 如圖2-3所示，曝光、顯影后獲得有取向化的光刻膠圖形，方法包括光學(xué)光刻或電
子束光刻。 如圖2-4所示，以顯影后的光刻膠為掩膜，通過氣相輸運(yùn)的方式對(duì)絕緣介質(zhì)層進(jìn) 行取向化的選擇性修飾。 如圖2-5所示，采用有機(jī)溶劑去除光刻膠。 如圖2-6所示，在絕緣介質(zhì)層表面上真空沉積有機(jī)半導(dǎo)體薄膜。在介質(zhì)層圖形取 向化的單分子薄膜誘導(dǎo)下，有機(jī)半導(dǎo)體材料按照特定的取向生長(zhǎng)，形成如圖2-6-1所示的 各向異性的薄膜。 如圖2-7所示，通過鏤空的掩模板在有機(jī)半導(dǎo)體薄膜表面沉積金屬電極，與有機(jī) 導(dǎo)電層，介質(zhì)層和低阻背柵極一起構(gòu)成有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)管。俯視圖如圖2-7-1所示。
圖3-1至圖3-7-1示出了本發(fā)明實(shí)施例的工藝流程圖，其中的剖面為圖3-7-7中 的B-B剖面)。 如圖3-1所示，在硅襯底表面采用熱氧化生長(zhǎng)的技術(shù)制備二氧化硅介質(zhì)層薄膜。
如圖3-2所示，在二氧化硅介質(zhì)層薄膜表面旋涂AZ9918光刻膠，用熱板或烘箱進(jìn) 行前烘。 如圖3-3所示，電子束曝光、顯影后獲得光刻膠上取向化的圖形。 如圖3-4所示，以顯影后的光刻膠為掩蔽，采用0Ts或者HDMS對(duì)二氧化硅介質(zhì)層
薄膜進(jìn)行修飾，在二氧化硅介質(zhì)層薄膜表面制備取向化的單分子層。 如圖3-5所示，采用丙酮、乙醇去除殘余的光刻膠，將取向化的單分子層轉(zhuǎn)移到二 氧化硅介質(zhì)層薄膜表面。 如圖3-6所示，在二氧化硅介質(zhì)層薄膜表面真空沉積并五苯有機(jī)薄膜。在介質(zhì)層 上的取向化單分子層的誘導(dǎo)下，有機(jī)半導(dǎo)體材料按照特定的取向生長(zhǎng)，形成如圖3-6-1所 示的取向化的薄膜。 如圖3-7所示，通過鏤空的掩模板在有機(jī)半導(dǎo)體薄膜表面沉積金源漏電極，與并 五苯導(dǎo)電層，介質(zhì)層和低阻硅背柵極一起構(gòu)成有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)管。俯視圖如圖3-7-1所示。
以上所述的具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳 細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡 在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保 護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種基于襯底修飾制備各向異性有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)管的方法，是通過一次絕緣介質(zhì)層生長(zhǎng)、一次光刻、一次單層分子自組裝修飾襯底、一次有機(jī)半導(dǎo)體薄膜生長(zhǎng)和一次金屬沉積，獲得各向異性的有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)管，具體包括以下步驟在導(dǎo)電基底上生長(zhǎng)絕緣介質(zhì)層；在絕緣介質(zhì)層表面上旋涂光刻膠保護(hù)層，光刻得到有取向的絕緣介質(zhì)層圖形；利用化學(xué)氣相輸運(yùn)的方式在絕緣介質(zhì)層圖形區(qū)域選擇性地組裝一層單分子膜；沉積生長(zhǎng)有機(jī)半導(dǎo)體薄膜；通過鏤空的掩模版沉積生長(zhǎng)源漏金屬電極。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于襯底修飾制備各向異性有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)管的方法，其特征在 于，所述導(dǎo)電基底是低電阻率導(dǎo)電材料，用于作為有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)管的柵極。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于襯底修飾制備各向異性有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)管的方法，其特征在 于，所述在導(dǎo)電基底上生長(zhǎng)絕緣介質(zhì)層的步驟，是采用熱氧化生長(zhǎng)方法或化學(xué)氣相沉積方 法進(jìn)行的。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于襯底修飾制備各向異性有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)管的方法，其特征在 于，所述在絕緣介質(zhì)層表面上旋涂光刻膠保護(hù)層，光刻得到有取向的絕緣介質(zhì)層圖形的步 驟，是通過在絕緣介質(zhì)層表面上旋涂光刻膠，并曝光、顯影獲得的。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于襯底修飾制備各向異性有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)管的方法，其特征在 于，所述利用化學(xué)氣相輸運(yùn)的方式在絕緣介質(zhì)層圖形區(qū)域選擇性地組裝一層單分子膜的步 驟，是采用化學(xué)氣相輸運(yùn)技術(shù)將單分子層有選擇性地組裝到到絕緣介質(zhì)層表面上。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于襯底修飾制備各向異性有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)管的方法，其特征在 于，所述沉積生長(zhǎng)有機(jī)半導(dǎo)體薄膜的步驟，采用真空熱蒸鍍的方法，用于在有取向單子分子 薄膜的基底上生長(zhǎng)出各向異性的有機(jī)薄膜。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于襯底修飾制備各向異性有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)管的方法，其特征在 于，所述通過鏤空的掩模版沉積生長(zhǎng)源漏金屬電極的步驟，是采用金屬蒸發(fā)技術(shù)或磁控濺 射的方法沉積的。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于襯底修飾制備各向異性有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)管的方法，是通過一次絕緣介質(zhì)層生長(zhǎng)、一次光刻、一次單層分子自組裝修飾襯底、一次有機(jī)半導(dǎo)體薄膜生長(zhǎng)和一次金屬沉積，獲得各向異性的有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)管，具體包括以下步驟在導(dǎo)電基底上生長(zhǎng)絕緣介質(zhì)層；在絕緣介質(zhì)層表面上旋涂光刻膠保護(hù)層，光刻得到有取向的絕緣介質(zhì)層圖形；利用化學(xué)氣相輸運(yùn)的方式在絕緣介質(zhì)層圖形區(qū)域選擇性地組裝一層單分子膜；沉積生長(zhǎng)有機(jī)半導(dǎo)體薄膜；通過鏤空的掩模版沉積生長(zhǎng)源漏金屬電極。本發(fā)明提供了一種工藝簡(jiǎn)單、人為可控性高、重復(fù)性好、均勻性高的制備高遷移率的各向異性有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)管的方法。
文檔編號(hào)H01L51/40GK101740721SQ200810227480
公開日2010年6月16日 申請(qǐng)日期2008年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月26日
發(fā)明者劉明, 商立偉, 姬濯宇 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院微電子研究所