專利名稱：一種底電極結(jié)構(gòu)有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制作方法
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，特別是一種高性能底電極結(jié)構(gòu)
的有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制作方法。
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(lái)越大；傳統(tǒng)的基于無(wú)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?lái)越多的關(guān)注。提高有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)管 的性能一直是該領(lǐng)域追求的目標(biāo)。除了材料和工藝對(duì)有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管的性能有很大影響 外，器件結(jié)構(gòu)的影響也不容忽視。 有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管一般采用上電極或者下電極(也稱底電極)結(jié)構(gòu)。上電極結(jié)構(gòu) 有好的性能但制備過(guò)程需要使用漏板來(lái)圖形化電極而使其應(yīng)用前景受到限制，因此， 一般 的有機(jī)集成電路都是采用底電極結(jié)構(gòu)。 底電極結(jié)構(gòu)雖然有電極和電路布圖加工簡(jiǎn)單方便的優(yōu)點(diǎn)外，其電學(xué)性能較差也是 一個(gè)亟待解決的問(wèn)題。影響底電極性能的主要是電極和半導(dǎo)體材料的接觸問(wèn)題，包括接觸 面積小，電極和半導(dǎo)體材料功函數(shù)差等因數(shù)的影響。 現(xiàn)在對(duì)底電極的修飾的方法主要是通過(guò)電極與有機(jī)物的絡(luò)合反應(yīng)在電極表面形 成金屬有機(jī)絡(luò)合物來(lái)實(shí)現(xiàn)的。但這種方法的效率不是很高，因此急需一種方法，以改善有機(jī) 物與電極的接觸，提高器件的性能。

發(fā)明內(nèi)容
( — )要解決的技術(shù)問(wèn)題 有鑒于此，本發(fā)明的主要目的是提供一種底電極結(jié)構(gòu)有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制作方 法，以改善有機(jī)物與電極的接觸，提高器件的性能。 ( 二 )技術(shù)方案 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種底電極結(jié)構(gòu)有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制作方法， 其特征在于，該方法包括 步驟1、在導(dǎo)電基底上熱氧化生長(zhǎng)絕緣介質(zhì)薄膜； 步驟2、在絕緣介質(zhì)薄膜表面上旋涂抗蝕劑，光刻得到過(guò)渡層的膠圖形； 步驟3、對(duì)過(guò)渡層的膠圖形進(jìn)行顯影后真空蒸鍍一層有機(jī)半導(dǎo)體材料； 步驟4、剝離后涂膠再套刻得到底電極圖形； 步驟5、再通過(guò)電子束蒸發(fā)在底電極圖形表面蒸鍍一層金屬薄膜； 步驟6、用丙酮?jiǎng)冸x掉光刻膠后得到帶過(guò)渡層的底電極圖形； 步驟7、真空蒸鍍有機(jī)半導(dǎo)體材料，完成器件的制作。 上述方案中，步驟1中所述導(dǎo)電基底是電阻率低的導(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，步驟1中所述在導(dǎo)電基底上熱氧化生長(zhǎng)絕緣介質(zhì)薄膜采用熱氧化生 長(zhǎng)方法或化學(xué)氣相沉積方法。 上述方案中，所述底電極圖形化和過(guò)渡層材料圖形化是通過(guò)光刻實(shí)現(xiàn)的。 上述方案中，步驟3中所述有機(jī)半導(dǎo)體材料的厚度為30nm，且比溝道半導(dǎo)體層要薄。 上述方案中，步驟7中所述有機(jī)半導(dǎo)體材料采用真空熱蒸鍍方法實(shí)現(xiàn)，厚度為 50nm，且比修飾層的厚度要厚。
(三)有益效果 從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明具有以下有益效果 本發(fā)明提供的這種底電極結(jié)構(gòu)有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制作方法，底電極下的過(guò)渡層 材料可以采用溝道半導(dǎo)體材料本身，也可以采用電學(xué)性能類似的有機(jī)半導(dǎo)體材料。這減小 了電極與溝道材料之間的接觸電勢(shì)差?？昭ǖ淖⑷胍灿捎性磳拥降纂姌O變成由有源層到過(guò) 渡層再到電極的形式，增大了注入效率。過(guò)渡層有機(jī)半導(dǎo)體材料使用真空蒸鍍的方式得到， 真空蒸鍍得到的有機(jī)半導(dǎo)體材料相對(duì)于液相法來(lái)說(shuō)具有更好物理形貌以至電學(xué)性能。另 外，這種方法的工藝過(guò)程也比較簡(jiǎn)單，沒(méi)有增加復(fù)雜的工藝。


為了更進(jìn)一步說(shuō)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)明提供的制作底電極結(jié)構(gòu)有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管的方法流程圖； 圖2-1至圖2-8是本發(fā)明提供的制作底電極結(jié)構(gòu)有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管的工藝流程
圖； 圖3-1至圖3-9是依照本發(fā)明實(shí)施例提供的制作底電極結(jié)構(gòu)有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管的 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(shuō)明。 本發(fā)明提供的制作底電極結(jié)構(gòu)有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管的方法，是在電極和柵介質(zhì)層之 間加一層真空蒸鍍的有機(jī)半導(dǎo)體材料。這層半導(dǎo)體材料減小了下電極與有機(jī)半導(dǎo)體層材料 之間的接觸效應(yīng)從而提高的性能。這層有機(jī)半導(dǎo)體材料可以就是有源層材料也可以是類似 的有機(jī)半導(dǎo)體材料。它們之間的功函數(shù)接近，且電極與有源層的接觸改變成一種頂電極接 觸方式，有效注入面積更大。實(shí)驗(yàn)上是通過(guò)在電極下面先蒸鍍一層有機(jī)半導(dǎo)體過(guò)渡材料，然 后再蒸電極和有源層半導(dǎo)體材料來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 如圖1所示，圖1是本發(fā)明提供的制作底電極結(jié)構(gòu)有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管的方法流程 圖，該方法包括 步驟1、在導(dǎo)電基底上熱氧化生長(zhǎng)絕緣介質(zhì)薄膜。導(dǎo)電基底是電阻率低的導(dǎo)電材 料，用于作為有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)管的柵極。在導(dǎo)電基底上熱氧化生長(zhǎng)絕緣介質(zhì)薄膜采用熱氧化生
4長(zhǎng)方法或化學(xué)氣相沉積方法。 步驟2、在絕緣介質(zhì)薄膜表面上旋涂抗蝕劑，光刻得到過(guò)渡層的膠圖形。 步驟3、對(duì)過(guò)渡層的膠圖形進(jìn)行顯影后真空蒸鍍一層有機(jī)半導(dǎo)體材料。有機(jī)半導(dǎo)體
材料的厚度為30nm，且比溝道半導(dǎo)體層要薄。 步驟4、剝離后涂膠再套刻得到底電極圖形。 步驟5、再通過(guò)電子束蒸發(fā)在底電極圖形表面蒸鍍一層金屬薄膜。
步驟6、用丙酮?jiǎng)冸x掉光刻膠后得到帶過(guò)渡層的底電極圖形。 步驟7、真空蒸鍍有機(jī)半導(dǎo)體材料，完成器件的制作。有機(jī)半導(dǎo)體材料采用真空熱 蒸鍍方法實(shí)現(xiàn)，厚度為50nm，且比修飾層的厚度要厚。 圖2-1至圖2-8是本發(fā)明提供的制作底電極結(jié)構(gòu)有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管的工藝流程 圖，具體包括 如圖2-1所示，在導(dǎo)電襯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 備介電質(zhì)層薄膜。 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、顯影后獲得過(guò)渡層的圖形，方法包括光學(xué)光刻或電子束光刻。 如圖2-4所示，使用真空蒸鍍的方法在電極圖形化的光刻膠上蒸鍍一層有機(jī)半導(dǎo) 體材料。 如圖2-5所示，剝離后涂膠套刻，在膠上做出底電極的圖形。 如圖2-6所示，使用電子束蒸發(fā)或者PECVD在再生長(zhǎng)一層50nm厚的金屬薄膜，剝 離后得到帶有過(guò)渡層的底電極圖形。 如圖2-7所示，最后再真空蒸鍍有機(jī)半導(dǎo)體薄膜完成底電極修飾的有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶 體管的制作。如圖2-8所示是器件的俯視圖。 圖3-1至圖3-9示出了依照本發(fā)明實(shí)施例提供的制作底電極結(jié)構(gòu)有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體 管的工藝流程圖，具體包括 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，光學(xué)曝光顯影后獲得獲得過(guò)渡層的圖形。 如圖3-4所示，以顯影后的光刻膠表面通過(guò)真空蒸鍍的方法蒸鍍一層30nm厚的有 機(jī)半導(dǎo)體材料酞菁銅 如圖3-5所示，剝離后涂AZ9918光刻膠然后套刻，在膠上做出底電極的圖形
如圖3-6所示，在蒸完酞菁銅后接著再用電子束蒸發(fā)的方式蒸鍍一層50nm后的金 薄膜，剝離后得到帶有酞菁銅過(guò)渡層的底電極圖形。 如圖3-7所示，再真空蒸鍍酞箐銅薄膜完成底電極修飾的有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制 作。如圖3-8所示是器件的俯視圖 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(shuō)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
一種底電極結(jié)構(gòu)有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制作方法，其特征在于，該方法包括步驟1、在導(dǎo)電基底上熱氧化生長(zhǎng)絕緣介質(zhì)薄膜；步驟2、在絕緣介質(zhì)薄膜表面上旋涂抗蝕劑，光刻得到過(guò)渡層的膠圖形；步驟3、對(duì)過(guò)渡層的膠圖形進(jìn)行顯影后真空蒸鍍一層有機(jī)半導(dǎo)體材料；步驟4、剝離后涂膠再套刻得到底電極圖形；步驟5、再通過(guò)電子束蒸發(fā)在底電極圖形表面蒸鍍一層金屬薄膜；步驟6、用丙酮?jiǎng)冸x掉光刻膠后得到帶過(guò)渡層的底電極圖形；步驟7、真空蒸鍍有機(jī)半導(dǎo)體材料，完成器件的制作。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的底電極結(jié)構(gòu)有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制作方法，其特征在于，步 驟1中所述導(dǎo)電基底是電阻率低的導(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所述的底電極結(jié)構(gòu)有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制作方法，其特征在于，步 驟1中所述在導(dǎo)電基底上熱氧化生長(zhǎng)絕緣介質(zhì)薄膜采用熱氧化生長(zhǎng)方法或化學(xué)氣相沉積 方法。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的底電極結(jié)構(gòu)有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制作方法，其特征在于，所 述底電極圖形化和過(guò)渡層材料圖形化是通過(guò)光刻實(shí)現(xiàn)的。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的底電極結(jié)構(gòu)有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制作方法，其特征在于，步 驟3中所述有機(jī)半導(dǎo)體材料的厚度為30nm，且比溝道半導(dǎo)體層要薄。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的底電極結(jié)構(gòu)有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制作方法，其特征在于，步 驟7中所述有機(jī)半導(dǎo)體材料采用真空熱蒸鍍方法實(shí)現(xiàn)，厚度為50nm，且比修飾層的厚度要 厚。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種底電極結(jié)構(gòu)有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制作方法。該方法在電極和柵介質(zhì)層之間加一層真空蒸鍍的有機(jī)半導(dǎo)體材料。這層半導(dǎo)體材料減小了下電極與有機(jī)半導(dǎo)體層材料之間的接觸效應(yīng)從而提高的性能。這層有機(jī)半導(dǎo)體材料可以就是有源層材料也可以是類似的有機(jī)半導(dǎo)體材料。它們之間的功函數(shù)接近，且電極與有源層的接觸改變成一種頂電極接觸方式，有效注入面積更大。利用本發(fā)明，實(shí)現(xiàn)了使用傳統(tǒng)光刻工藝制作出具有頂電極結(jié)構(gòu)性能的有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管。
文檔編號(hào)H01L51/40GK101752505SQ20081024008
公開(kāi)日2010年6月23日 申請(qǐng)日期2008年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月17日
發(fā)明者劉興華, 劉明, 劉舸, 商立偉, 柳江, 王宏 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院微電子研究所