專利名稱：有機場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及有機電子學(xué)領(lǐng)域，特別涉及ー種具有頂柵結(jié)構(gòu)或底柵結(jié)構(gòu)的有機場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)及其制備方法。
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)進入人們生活工作的每個環(huán)節(jié)；在日常生活中人們對低成本、柔性、低重量、便攜的電子產(chǎn)品的需求越來越大；傳統(tǒng)的基于無機半導(dǎo)體材料的器件和電路在技術(shù)和成本方面難于滿足這些要求，因此可以實現(xiàn)這些特性的基于有機半導(dǎo)體材料的微電子技術(shù)在這一趨勢下得到了人們越來越多的關(guān)注。有機場效應(yīng)晶體管作為有機電路的基礎(chǔ)元器件，其性能對電路的性能起著決定性的作用。除了所用材料對器件性能的影響外，有機場效應(yīng)晶體管的結(jié)構(gòu)對其性能也有較大的影響。有機場效應(yīng)晶體管通常由襯底、柵電極、柵介質(zhì)、有機半導(dǎo)體和源漏電極等五個部分組成。根據(jù)這幾個部分的位置分布，有機場效應(yīng)晶體管可以分為頂柵頂接觸、頂柵底接觸、底柵頂接觸和底柵底接觸等四種結(jié)構(gòu)。其中“接觸”指的是源、漏電極和有源層之間的接觸。大量實驗證明，源、漏電極和有源層之間的接觸對有機場效應(yīng)晶體管的電荷注入起著決定性的作用。接觸的作用主要使用接觸電阻來衡量，當(dāng)接觸做的不好時，接觸電阻會非常的大，導(dǎo)致電荷很難從電極注入到晶體管的溝道中。影響接觸電阻的因素有很多，除了所用源漏電極材料的功函數(shù)外，源漏電極薄膜和有機半導(dǎo)體之間的接觸面積，界面的修飾情況對接觸電阻也有很大的影響。由于有機場效應(yīng)晶體管的導(dǎo)電層主要集中在溝道界面附近IOnm以內(nèi)的區(qū)域，所以在通常所用的底接觸式結(jié)構(gòu)中，源、漏電極和有機半導(dǎo)體薄膜之間的有效接觸面積非常小，從而導(dǎo)致了接觸電阻非常大。為了解決這ー問題，本發(fā)明提出了一種新的接觸電極結(jié)構(gòu)，通過把源漏電極嵌入在絕緣襯底或者柵介質(zhì)層中，使得源漏電極和有機半導(dǎo)體薄膜之間的有效接觸面積大大增カロ，從而減小了接觸電阻，提高器件的電荷注入效率。同時本發(fā)明提供了該晶體管結(jié)構(gòu)的制備方法。溝槽的刻蝕和源漏電極的制備共用ー層光刻膠圖形，有效降低了エ藝復(fù)雜度和難度。

發(fā)明內(nèi)容
(一 )要解決的技術(shù)問題本發(fā)明目的在于提供ー種有機場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)，通過使用嵌入式的源、漏電極，使得源漏、電極和有機半導(dǎo)體薄膜之間的有效接觸面積大大増加，從而減小了接觸電阻，提高器件的電荷注入效率。同時本發(fā)明提供了所述有機場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)的制備方法，通過共用溝槽的刻蝕和源漏電極的制備的光刻膠圖形，有效降低了制備エ藝的復(fù)雜度和難度。( ニ )技術(shù)方案
為達到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下ー種具有頂柵結(jié)構(gòu)的有機場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)，包括絕緣襯底；嵌于該絕緣襯底且與該絕緣襯底上表面齊平的源電極及漏電極；形成于該絕緣襯底上的有源層；形成于該有源層上的柵介質(zhì)層；以及形成于該柵介質(zhì)上的柵電扱。
上述方案中，所述絕緣襯底為長有絕緣薄膜的硅片、玻璃或塑料薄膜。上述方案中，所述源電極及漏電極位于有源層下方，與有源層形成底接觸式結(jié)構(gòu)；該源電極及漏電極采用金屬材料金、鉬、銀、銅、鎳、鋁、鈦、鐵及鉻制備而成，或者采用導(dǎo)電有機物PED0T:PSS制備而成。上述方案中，所述有源層采用并五苯、并四苯、金屬酞菁、酞菁氧鈦、酞菁氧釩、全氟酞菁、P3HT、噻吩或有機半導(dǎo)體紅熒稀制備而成。上述方案中，所述柵介質(zhì)層采用氧化硅、氧化鋁、氧化哈、氧化鋯、氧化鉭、氮化硅、聚こ烯醇、聚酰亞胺、聚こ烯吡硌烷酮、聚甲基丙稀酸甲酯或聚對ニ甲苯制備而成。上述方案中，所述柵電極采用金屬導(dǎo)電材料金、鉬、銀、銅、鎳、鋁、鈦、鐵或鉻制備而成，或者采用導(dǎo)電有機物PEDOT:PSS制備而成。ー種具有頂柵結(jié)構(gòu)的有機場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)的制備方法，包括在絕緣襯底上制備嵌入源、漏電極的溝槽；在絕緣襯底上制備源、漏電極；在制備好源漏電極的襯底上沉積有源層；在有源層上沉積柵介質(zhì)層；以及在柵介質(zhì)層表面制備柵電極，完成器件的制備。上述方案中，所述在絕緣襯底上制備嵌入源、漏電極的溝槽的步驟，是通過光刻方法先定義光刻膠圖形，然后通過刻蝕方法將該光刻膠圖形轉(zhuǎn)移到絕緣襯底上，來形成所需的溝槽。上述方案中，所述在絕緣襯底上制備源、漏電極的步驟，是通過電子束蒸發(fā)、濺射或熱蒸發(fā)方法在制備有嵌入源、漏電極溝槽的絕緣襯底上沉積金屬薄膜，再通過金屬剝離的方法將溝槽之外多余的金屬薄膜去除，完成源、漏電極的制備；而有機源、漏電極則采用噴墨打印技術(shù)來沉積和圖形化，制備好源、漏電極后再采用有機溶劑去除光刻膠。上述方案中，所述用于形成源、漏電極的金屬薄膜，其厚度與在絕緣襯底上制備的溝槽的深度相等，以保證源、漏電極的上表面與絕緣襯底上表面齊平。上述方案中，所述在制備好源漏電極的襯底上沉積有源層的步驟，有源層通過真空熱沉積、旋涂技術(shù)來形成。上述方案中，所述在有源層上沉積柵介質(zhì)層的步驟，柵介質(zhì)層為無機柵介質(zhì)層或有機柵介質(zhì)層，其中，無機柵介質(zhì)層通過低壓化學(xué)氣相沉積、濺射或原子層沉積方法來沉積，有機柵介質(zhì)層通過旋涂技術(shù)來沉積。上述方案中，所述在柵介質(zhì)層表面制備柵電極的步驟，柵電極為金屬柵電極或有機柵電極，其中，金屬柵電極采用光刻技術(shù)定義其相應(yīng)的刻膠圖形，再通過電子束蒸發(fā)、濺射或熱蒸發(fā)方法來沉積金屬，最后通過金屬剝離的方法來轉(zhuǎn)移圖形，從而制備出金屬柵電極；有機柵電極則采用噴墨打印技術(shù)來制備。一種具有底柵結(jié)構(gòu)的有機場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)，包括絕緣襯底；形成于該絕緣襯底上的柵電極；形成于該絕緣襯底上且包覆于該柵電極之上的柵介質(zhì)層；嵌于該柵介質(zhì)層且與該柵介質(zhì)層上表面齊平的源電極及漏電極；以及形成于該柵介質(zhì)層上的有源層。上述方案中，所述絕緣襯底為長有絕緣薄膜的硅片、玻璃或塑料薄膜。上述方案中，所述柵電極采用金屬導(dǎo)電材料金、鉬、銀、銅、鎳、鋁、鈦、鐵或鉻制備而成，或者采用導(dǎo)電有機物PEDOT: PSS制備而成。上述方案中，所述柵介質(zhì)層采用氧化硅、氧化鋁、氧化哈、氧化鋯、氧化鉭、氮化硅、聚乙烯醇、聚酰亞胺、聚乙烯吡硌烷酮、聚甲基丙稀酸甲酯或聚對二甲苯制備而成。上述方案中，所述源電極及漏電極位于有源層下方，與有源層形成底接觸式結(jié)構(gòu)；該源電極及漏電極采用金屬材料金、鉬、銀、銅、鎳、鋁、鈦、鐵及鉻制備而成，或者采用導(dǎo)電有機物PED0T:PSS制備而成。上述方案中，所述有源層采用并五苯、并四苯、金屬酞菁、酞菁氧鈦、酞菁氧釩、全氟酞菁、P3HT、噻吩或有機半導(dǎo)體紅熒稀制備而成。一種具有底柵結(jié)構(gòu)的有機場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)的制備方法，包括在絕緣襯底上制備柵電極；在柵電極表面沉積柵介質(zhì)層；在柵介質(zhì)層表面制備嵌入源、漏電極的溝槽；在柵介質(zhì)層上制備源、漏電極；以及在制備好源、漏電極的樣品表面沉積有源層，完成器件的制備。 上述方案中，所述柵電極為金屬柵電極或有機柵電極，其中，金屬柵電極采用光刻技術(shù)定義其相應(yīng)的刻膠圖形，再通過電子束蒸發(fā)、濺射或熱蒸發(fā)方法來沉積金屬，最后通過金屬剝離的方法來轉(zhuǎn)移圖形，從而制備出金屬柵電極；有機柵電極則采用噴墨打印技術(shù)來制備。上述方案中，所述柵介質(zhì)層為無機柵介質(zhì)層或有機柵介質(zhì)層，其中，無機柵介質(zhì)層通過低壓化學(xué)氣相沉積、濺射或原子層沉積方法來沉積，有機柵介質(zhì)層通過旋涂技術(shù)來沉積。上述方案中，所述在柵介質(zhì)層表面制備嵌入源、漏電極的溝槽的步驟，是通過光刻方法先定義光刻膠圖形，然后通過刻蝕方法將圖形轉(zhuǎn)移到柵介質(zhì)層上，來形成所需的溝槽。上述方案中，所述在柵介質(zhì)層上制備源、漏電極的步驟，是通過電子束蒸發(fā)、濺射或熱蒸發(fā)方法在制備好嵌入溝槽的柵介質(zhì)層上沉積金屬薄膜，再通過金屬剝離的方法將溝槽之外多余的金屬薄膜去除，完成源、漏電極的制備；而有機源、漏電極采用噴墨打印技術(shù)來沉積和圖形化，制備好后采用有機溶劑把光刻膠去除。
上述方案中，所述用于形成源、漏電極的金屬薄膜，其厚度與在柵介質(zhì)層上制備的溝槽的深度相等，以保證源、漏電極的上表面與柵介質(zhì)層的上表面齊平。
上述方案中，所述在制備好源、漏電極的樣品表面沉積有源層的步驟，有源層薄膜通過真空熱沉積、旋涂技術(shù)來形成。(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I、利用本發(fā)明，通過使用嵌入式的源、漏電極，使得源漏、電極和有機半導(dǎo)體薄膜之間的有效接觸面積大大增加，從而減小了接觸電阻，提高器件的電荷注入效率。2、利用本發(fā)明，通過共用溝槽的刻蝕和源漏電極的制備的光刻膠圖形，有效降低了制備工藝的復(fù)雜度和難度。


為了更進一步說明本發(fā)明的內(nèi)容，以下結(jié)合附圖及實施例子，對本發(fā)明做詳細(xì)描述，圖I (a)為本發(fā)明提供的具有頂柵結(jié)構(gòu)的有機場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)的剖視圖；圖I (b)為本發(fā)明提供的具有底柵結(jié)構(gòu)的有機場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)的剖視圖；圖2-1至圖2-9為本發(fā)明提供的制備具有頂柵結(jié)構(gòu)的有機場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)的工藝流程圖；圖3-1至圖3-9為本發(fā)明提供的制備具有底柵結(jié)構(gòu)的有機場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)的工藝流程圖；其中，絕緣襯底101，源、漏電極102，有源層103，柵介質(zhì)104和柵電極105。
具體實施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合具體實施例，并參照附圖，對本發(fā)明進一步詳細(xì)說明。本發(fā)明提供了一種具有頂柵結(jié)構(gòu)或底柵結(jié)構(gòu)的有機場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)的特征在于源、漏電極嵌入在絕緣襯底或者柵介質(zhì)層中，源、漏電極的上表面與絕緣襯底或者柵介質(zhì)層的上表面齊平，并且與有源層接觸，形成底接觸式有機場效應(yīng)晶體管。該特征結(jié)構(gòu)可以應(yīng)用到兩類不同的器件結(jié)構(gòu)中，一類是柵電極和柵介質(zhì)位于有源層上表面的頂柵結(jié)構(gòu)，其剖面示意圖如圖1(a)所示；另一類是柵電極和柵介質(zhì)均位于有源層下面的底柵結(jié)構(gòu)，其剖面示意圖如圖1(b)所示。以下通過實施例具體說明本發(fā)明，但本發(fā)明不被這些實施例限定。實施例I該實施例的剖面圖如圖1(a)所示，該具有頂柵結(jié)構(gòu)的有機場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)，包括絕緣襯底、嵌于該絕緣襯底且與該絕緣襯底上表面齊平的源電極及漏電極、形成于該絕緣襯底上的有源層、形成于該有源層上的柵介質(zhì)層，以及形成于該柵介質(zhì)上的柵電極。其中，絕緣襯底為長有絕緣薄膜的硅片、玻璃或塑料薄膜。源電極及漏電極位于有源層下方，與有源層形成底接觸式結(jié)構(gòu)；該源電極及漏電極采用金屬材料金、鉬、銀、銅、鎳、鋁、鈦、鐵及鉻制備而成，或者采用導(dǎo)電有機物PED0T:PSS制備而成。有源層采用并五苯、并 四苯、金屬酞菁、酞菁氧鈦、酞菁氧釩、全氟酞菁、P3HT、噻吩或有機半導(dǎo)體紅熒稀制備而成。柵介質(zhì)層采用氧化硅、氧化鋁、氧化哈、氧化鋯、氧化鉭、氮化硅、聚乙烯醇、聚酰亞胺、聚乙烯吡硌烷酮、聚甲基丙稀酸甲酯或聚對二甲苯制備而成。柵電極采用金屬導(dǎo)電材料金、鉬、銀、銅、鎳、鋁、鈦、鐵或鉻制備而成，或者采用導(dǎo)電有機物PEDOT: PSS制備而成。在本實施例中，絕緣襯底為表面長有300nm氧化硅的硅片，源、漏電極為5nm鈦和50nm金組合而成的雙層金屬薄膜,有源層為50nm的并五苯薄膜,柵介質(zhì)為50nm的氧化招薄膜，柵電極為50nm的鈦金屬薄膜。該實施例的制備方法如下步驟(I)，如圖2-1所示，在絕緣襯底201上表面制備源漏電極溝槽的光刻膠圖形202。清洗后的硅片在熱氧化爐中通過熱氧化生長的工藝在其表面形成一層300nm厚的氧化硅薄膜；采用氣相方法用六甲基二硅胺烷(HMDS)對氧化硅表面進行修飾，提高氧化硅表面和光刻膠的粘性。在修飾好的樣品表面旋涂一層2微米的正性光刻膠(S9920)，采用紫外光刻機曝光，顯影，定影形成具有圖形的光刻膠層202。 步驟(2)，如圖2-2所示，通過濕法腐蝕把光刻膠的圖形轉(zhuǎn)移到氧化硅襯底上表面，控制腐蝕時間形成55nm深的溝槽。步驟(3)，如圖2-3所示，制備好溝槽的樣品表面通過電子束蒸發(fā)先沉積5nm的鈦金屬薄膜，然后再沉積50nm的金金屬薄膜,形成雙層的組合金屬薄膜203。步驟(4)，如圖2-4所示，把沉積了鈦金組合薄膜的樣品浸泡在丙酮中，通過把光刻膠溶解的同時把光刻膠表面的金屬去掉，只留下在溝槽中的金屬薄膜，形成嵌入式的源漏電極。步驟(5)，如圖2-5所示，在制備好嵌入式源漏電極的樣品表面通過真空熱蒸發(fā)工藝沉積50nm厚的酞菁銅薄膜作為有源層204 ；步驟(6),如圖2-6所不,在有源層204表面通過原子層沉積技術(shù)沉積一層50nm厚的氧化鋁薄膜作為柵介質(zhì)層205。步驟(7)，如圖2-7所示，在柵介質(zhì)層表面旋涂一層2微米的正性光刻膠(S9920)，采用紫外光刻機曝光，顯影，定影形成柵電極圖形的光刻膠層206。步驟(8)，如圖2-8所示，制備好柵電極膠圖形的樣品表面通過電子束蒸發(fā)沉積50nm的鈦金屬薄膜207。步驟(9)，如圖2-9所示，把沉積了鈦薄膜207的樣品浸泡在丙酮中，通過把光刻膠溶解的同時把光刻膠表面的金屬薄膜去掉，只留下在柵介質(zhì)層表面的金屬薄膜，形成柵電極，完成頂柵嵌入式源漏電極晶體管的制備。實施例2該實施例的剖面圖如圖1(b)所示，該具有底柵結(jié)構(gòu)的有機場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)，包括絕緣襯底、形成于該絕緣襯底上的柵電極、形成于該絕緣襯底上且包覆于該柵電極之上的柵介質(zhì)層、嵌于該柵介質(zhì)層且與該柵介質(zhì)層上表面齊平的源電極及漏電極，以及形成于該柵介質(zhì)層上的有源層。其中，絕緣襯底為長有絕緣薄膜的硅片、玻璃或塑料薄膜。柵電極采用金屬導(dǎo)電材料金、鉬、銀、銅、鎳、鋁、鈦、鐵或鉻制備而成，或者采用導(dǎo)電有機物PEDOT: PSS制備而成。柵介質(zhì)層采用氧化硅、氧化鋁、氧化哈、氧化鋯、氧化鉭、氮化硅、聚乙烯醇、聚酰亞胺、聚乙烯吡硌烷酮、聚甲基丙稀酸甲酯或聚對二甲苯制備而成。源電極及漏電極位于有源層下方，與有源層形成底接觸式結(jié)構(gòu)；該源電極及漏電極采用金屬材料金、鉬、銀、銅、鎳、鋁、鈦、鐵及鉻制備而成，或者采用導(dǎo)電有機物PEDOT:PSS制備而成。有源層采用并五苯、并四苯、金屬酞菁、酞菁氧鈦、酞菁氧釩、全氟酞菁、P3HT、噻吩或有機半導(dǎo)體紅熒稀制備而成。在本實施例中，絕緣襯底為表面長有300nm氧化硅的硅片，源、漏電極為5nm鈦和50nm金組合而成的雙層金屬薄膜,有源層為50nm的并五苯薄膜,柵介質(zhì)為經(jīng)過交聯(lián)的300nm聚酰亞胺薄膜，柵電極為50nm的鈦金屬薄膜。該實施例的制備方法如下步驟(I)，如圖3-1所示，在絕緣襯底301上表面制備柵電極的光刻膠圖形302。清洗后的硅片在熱氧化爐中通過熱氧化生長的工藝在其表面形成一層300nm厚的氧化硅薄膜；米用氣相方法用六甲基二娃胺燒(HMDS)對氧化娃表面進行修飾,提高氧化娃表面和光刻膠的粘性。在修飾好的樣品表面旋涂一層2微米的正性光刻膠(S9920)，采用紫外光刻機曝光，顯影，定影形成具有圖形的光刻膠層302。 步驟(2)，如圖3-2所示，在制備好柵電極膠圖形的樣品表面通過電子束蒸發(fā)先沉積50nm的鈦金屬薄膜303。步驟(3)，如圖3-3所示，把沉積了鈦金屬薄膜303的樣品浸泡在丙酮中，通過把光刻膠溶解的同時把光刻膠表面的金屬薄膜去掉，留下在絕緣襯底表面的金屬薄膜，形成柵電極。步驟(4)，如圖3-4所示，在制備好柵電極的樣品表面通過旋涂的方式制備一層200nm厚的聚酰亞胺薄膜；然后把樣品在熱板上在250度的溫度下烘烤兩個小時，從而使得聚酰亞胺薄膜交聯(lián)，形成能夠抵抗有機溶劑侵蝕的聚合物薄膜304。步驟(5)，如圖3-5所示，在柵介質(zhì)層表面旋涂一層2微米的正性光刻膠(S9920)，采用紫外光刻機曝光，顯影，定影形成源、漏電極圖形的光刻膠層305。步驟￠)，如圖3-6所示，通過干法刻蝕把光刻膠的圖形轉(zhuǎn)移到聚酰亞胺薄膜的上表面，控制腐蝕時間形成55nm深的溝槽。步驟(7)，如圖3-7所示，制備好溝槽的樣品表面通過電子束蒸發(fā)先沉積5nm的鈦金屬薄膜，然后再沉積50nm的金金屬薄膜,形成雙層的組合金屬薄膜306。步驟(8),如圖3-8所不,把沉積了鈦金雙層組合金屬薄膜306的樣品浸泡在丙酮中，通過把光刻膠溶解的同時把光刻膠表面的金屬薄膜去掉，留下在柵介質(zhì)層表面的金屬薄膜，形成源、漏電極。步驟(9)，如圖3-9所示，在制備好嵌入式源漏電極的樣品表面通過真空熱蒸發(fā)工藝沉積50nm厚的并五苯薄膜作為有源層307，完成底柵嵌入式源漏電極晶體管的制備。以上所述的具體實施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進行了進一步詳細(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、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.ー種具有頂柵結(jié)構(gòu)的有機場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括 絕緣襯底； 嵌于該絕緣襯底且與該絕緣襯底上表面齊平的源電極及漏電極； 形成于該絕緣襯底上的有源層； 形成于該有源層上的柵介質(zhì)層；以及 形成于該柵介質(zhì)上的柵電扱。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的具有頂柵結(jié)構(gòu)的有機場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述絕緣襯底為長有絕緣薄膜的硅片、玻璃或塑料薄膜。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的具有頂柵結(jié)構(gòu)的有機場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述源電極及漏電極位于有源層下方，與有源層形成底接觸式結(jié)構(gòu)；該源電極及漏電極采用金屬材料金、鉬、銀、銅、鎳、鋁、鈦、鐵及鉻制備而成，或者采用導(dǎo)電有機物PEDOT:PSS制備而成。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的具有頂柵結(jié)構(gòu)的有機場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述有源層采用并五苯、并四苯、金屬酞菁、酞菁氧鈦、酞菁氧釩、全氟酞菁、P3HT、噻吩或有機半導(dǎo)體紅熒稀制備而成。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的具有頂柵結(jié)構(gòu)的有機場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述柵介質(zhì)層采用氧化硅、氧化鋁、氧化哈、氧化鋯、氧化鉭、氮化硅、聚こ烯醇、聚酰亞胺、聚こ烯吡硌烷酮、聚甲基丙稀酸甲酯或聚對ニ甲苯制備而成。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的具有頂柵結(jié)構(gòu)的有機場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述柵電極采用金屬導(dǎo)電材料金、鉬、銀、銅、鎳、鋁、鈦、鐵或鉻制備而成，或者采用導(dǎo)電有機物PEDOT:PSS制備而成。
7.ー種具有頂柵結(jié)構(gòu)的有機場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，包括 在絕緣襯底上制備嵌入源、漏電極的溝槽； 在絕緣襯底上制備源、漏電極； 在制備好源漏電極的襯底上沉積有源層； 在有源層上沉積柵介質(zhì)層；以及 在柵介質(zhì)層表面制備柵電極，完成器件的制備。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的具有頂柵結(jié)構(gòu)的有機場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，所述在絕緣襯底上制備嵌入源、漏電極的溝槽的步驟，是通過光刻方法先定義光刻膠圖形，然后通過刻蝕方法將該光刻膠圖形轉(zhuǎn)移到絕緣襯底上，來形成所需的溝槽。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的具有頂柵結(jié)構(gòu)的有機場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，所述在絕緣襯底上制備源、漏電極的步驟，是通過電子束蒸發(fā)、濺射或熱蒸發(fā)方法在制備有嵌入源、漏電極溝槽的絕緣襯底上沉積金屬薄膜，再通過金屬剝離的方法將溝槽之外多余的金屬薄膜去除，完成源、漏電極的制備；而有機源、漏電極則采用噴墨打印技術(shù)來沉積和圖形化，制備好源、漏電極后再采用有機溶劑去除光刻膠。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的具有頂柵結(jié)構(gòu)的有機場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，所述用于形成源、漏電極的金屬薄膜，其厚度與在絕緣襯底上制備的溝槽的深度相等，以保證源、漏電極的上表面與絕緣襯底上表面齊平。
11.根據(jù)權(quán)利要求7所述的具有頂柵結(jié)構(gòu)的有機場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，所述在制備好源漏電極的襯底上沉積有源層的步驟，有源層通過真空熱沉積、旋涂技術(shù)來形成。
12.根據(jù)權(quán)利要求7所述的具有頂柵結(jié)構(gòu)的有機場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，所述在有源層上沉積柵介質(zhì)層的步驟，柵介質(zhì)層為無機柵介質(zhì)層或有機柵介質(zhì)層，其中，無機柵介質(zhì)層通過低壓化學(xué)氣相沉積、濺射或原子層沉積方法來沉積，有機柵介質(zhì)層通過旋涂技術(shù)來沉積。
13.根據(jù)權(quán)利要求7所述的具有頂柵結(jié)構(gòu)的有機場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，所述在柵介質(zhì)層表面制備柵電極的步驟，柵電極為金屬柵電極或有機柵電極，其中，金屬柵電極采用光刻技術(shù)定義其相應(yīng)的刻膠圖形，再通過電子束蒸發(fā)、濺射或熱蒸發(fā)方法來沉積金屬，最后通過金屬剝離的方法來轉(zhuǎn)移圖形，從而制備出金屬柵電極；有機柵電極則米用噴墨打印技術(shù)來制備。
14.ー種具有底柵結(jié)構(gòu)的有機場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括 絕緣襯底； 形成于該絕緣襯底上的柵電極； 形成于該絕緣襯底上且包覆于該柵電極之上的柵介質(zhì)層； 嵌于該柵介質(zhì)層且與該柵介質(zhì)層上表面齊平的源電極及漏電極；以及 形成于該柵介質(zhì)層上的有源層。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的具有底柵結(jié)構(gòu)的有機場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述絕緣襯底為長有絕緣薄膜的硅片、玻璃或塑料薄膜。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的具有底柵結(jié)構(gòu)的有機場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述柵電極采用金屬導(dǎo)電材料金、鉬、銀、銅、鎳、鋁、鈦、鐵或鉻制備而成，或者采用導(dǎo)電有機物PEDOT:PSS制備而成。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的具有底柵結(jié)構(gòu)的有機場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述柵介質(zhì)層采用氧化硅、氧化鋁、氧化哈、氧化鋯、氧化鉭、氮化硅、聚こ烯醇、聚酰亞胺、聚こ烯吡硌烷酮、聚甲基丙稀酸甲酯或聚對ニ甲苯制備而成。
18.根據(jù)權(quán)利要求14所述的具有底柵結(jié)構(gòu)的有機場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述源電極及漏電極位于有源層下方，與有源層形成底接觸式結(jié)構(gòu)；該源電極及漏電極采用金屬材料金、鉬、銀、銅、鎳、鋁、鈦、鐵及鉻制備而成，或者采用導(dǎo)電有機物PEDOT:PSS制備rfu 。
19.根據(jù)權(quán)利要求14所述的具有底柵結(jié)構(gòu)的有機場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述有源層采用并五苯、并四苯、金屬酞菁、酞菁氧鈦、酞菁氧釩、全氟酞菁、P3HT、噻吩或有機半導(dǎo)體紅熒稀制備而成。
20.ー種具有底柵結(jié)構(gòu)的有機場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，包括 在絕緣襯底上制備柵電極； 在柵電極表面沉積柵介質(zhì)層； 在柵介質(zhì)層表面制備嵌入源、漏電極的溝槽； 在柵介質(zhì)層上制備源、漏電極；以及 在制備好源、漏電極的樣品表面沉積有源層，完成器件的制備。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的具有底柵結(jié)構(gòu)的有機場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，所述柵電極為金屬柵電極或有機柵電極，其中，金屬柵電極采用光刻技術(shù)定義其相應(yīng)的刻膠圖形，再通過電子束蒸發(fā)、濺射或熱蒸發(fā)方法來沉積金屬，最后通過金屬剝離的方法來轉(zhuǎn)移圖形，從而制備出金屬柵電扱；有機柵電極則采用噴墨打印技術(shù)來制備。
22.根據(jù)權(quán)利要求20所述的具有底柵結(jié)構(gòu)的有機場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，所述柵介質(zhì)層為無機柵介質(zhì)層或有機柵介質(zhì)層，其中，無機柵介質(zhì)層通過低壓化學(xué)氣相沉積、濺射或原子層沉積方法來沉積，有機柵介質(zhì)層通過旋涂技術(shù)來沉積。
23.根據(jù)權(quán)利要求20所述的具有底柵結(jié)構(gòu)的有機場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，所述在柵介質(zhì)層表面制備嵌入源、漏電極的溝槽的步驟，是通過光刻方法先定義光刻膠圖形，然后通過刻蝕方法將圖形轉(zhuǎn)移到柵介質(zhì)層上，來形成所需的溝槽。
24.根據(jù)權(quán)利要求20所述的具有底柵結(jié)構(gòu)的有機場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，所述在柵介質(zhì)層上制備源、漏電極的步驟，是通過電子束蒸發(fā)、濺射或熱蒸發(fā)方法在制備好嵌入溝槽的柵介質(zhì)層上沉積金屬薄膜，再通過金屬剝離的方法將溝槽之外多余的 金屬薄膜去除，完成源、漏電極的制備；而有機源、漏電極采用噴墨打印技術(shù)來沉積和圖形 化，制備好后采用有機溶劑把光刻膠去除。
25.根據(jù)權(quán)利要求24所述的具有底柵結(jié)構(gòu)的有機場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，所述用于形成源、漏電極的金屬薄膜，其厚度與在柵介質(zhì)層上制備的溝槽的深度相等，以保證源、漏電極的上表面與柵介質(zhì)層的上表面齊平。
26.根據(jù)權(quán)利要求20所述的具有底柵結(jié)構(gòu)的有機場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，所述在制備好源、漏電極的樣品表面沉積有源層的步驟，有源層薄膜通過真空熱沉積、旋涂技術(shù)來形成。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種具有頂柵結(jié)構(gòu)或底柵結(jié)構(gòu)的有機場效應(yīng)晶體管結(jié)構(gòu)及其制備方法。該晶體管結(jié)構(gòu)包括絕緣襯底、有源層、柵介質(zhì)、源漏電極和柵電極。源、漏電極嵌入在柵介質(zhì)層或者絕緣層中，其上表面與柵介質(zhì)層或絕緣層上表面齊平。源、漏電極位于有源層的下方，與有源層形成底接觸式結(jié)構(gòu)。本發(fā)明通過使用嵌入式的源、漏電極結(jié)構(gòu)，使得源、漏電極和有源層之間的有效接觸面積大幅度提高，從而提高載流子的注入。同時本發(fā)明提供了該晶體管結(jié)構(gòu)的制備方法。溝槽的刻蝕和源漏電極的制備共用一層光刻膠圖形，有效降低了工藝復(fù)雜度和難度。
文檔編號H01L51/10GK102655215SQ20111005007
公開日2012年9月5日 申請日期2011年3月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月2日
發(fā)明者劉明, 商立偉, 姬濯宇 申請人:中國科學(xué)院微電子研究所