專利名稱：一種梳狀源極疊層結(jié)構(gòu)有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種梳狀源極層疊結(jié)構(gòu)有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)管，屬于微電子器件技術(shù)領(lǐng)域。本 發(fā)明可應(yīng)用于低閾值電壓有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)管的制造。
2.
背景技術(shù)：
有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)管由于其成本低，質(zhì)量輕、制備工藝簡(jiǎn)單，可實(shí)現(xiàn)大面積柔性制造等優(yōu) 點(diǎn)而廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域中。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管的尺寸也在逐漸減 小。但其仍然沿用傳統(tǒng)的無機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管的結(jié)構(gòu)和工藝。由于光刻等工藝的限制，當(dāng)器 件尺寸達(dá)到一定程度時(shí)，器件的溝道長(zhǎng)度將由于制造設(shè)備的原因而無法進(jìn)一步縮小，從而 使得有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管的尺寸也無法再縮小。當(dāng)今薄膜制備技術(shù)的飛速發(fā)展已經(jīng)能夠制備納米級(jí)厚度的薄膜，因此，采用一種 新的結(jié)構(gòu)來利用薄膜制備技術(shù)來設(shè)計(jì)有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管成為現(xiàn)實(shí)。利用高精度的薄膜制備 技術(shù)，以有機(jī)薄膜的厚度作為有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管的導(dǎo)電溝道，則可以將有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)晶體管 的溝道長(zhǎng)度減小到納米尺度?；谶@種思想，本發(fā)明提出了層疊結(jié)構(gòu)有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)管，通過設(shè) 計(jì)不同的源電極形狀，制備了具有納米長(zhǎng)度導(dǎo)電溝道的有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)管。
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發(fā)明內(nèi)容
為了克服目前有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)管研究中，有機(jī)材料做為導(dǎo)電溝道時(shí)，基于光刻工藝的 限制，現(xiàn)有的平面結(jié)構(gòu)有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)管的溝道長(zhǎng)度無法進(jìn)一步縮小的缺點(diǎn)，本發(fā)明提出了梳 狀源極結(jié)構(gòu)有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)管。其主要特點(diǎn)在于源極、有機(jī)導(dǎo)電溝道、漏極三者為層疊結(jié)構(gòu)，如 圖1所示，即先后在襯底上制備梳狀源極薄膜(圖2)、有機(jī)半導(dǎo)體溝道薄膜和漏極薄膜。通 過精確控制有機(jī)層的厚度來控制溝道長(zhǎng)度，柵極電壓透過源極空隙對(duì)溝道中載流子的運(yùn)動(dòng) 進(jìn)行控制(圖3所示)，從而達(dá)到制備高性能薄膜場(chǎng)效應(yīng)管的目的(圖4、5、6)。
4.


圖1是梳狀源極層疊結(jié)構(gòu)有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)管剖面圖；圖2是梳狀源極俯視圖；圖3是梳 狀源極層疊結(jié)構(gòu)有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)管工作原理；圖4是頂柵型梳狀源極層疊結(jié)構(gòu)有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)管； 圖5是底柵型梳狀源極層疊結(jié)構(gòu)有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)管；圖6是硅襯底上以Si02為柵絕緣介質(zhì)層的 底柵型梳狀源極層疊結(jié)構(gòu)有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)管。5.實(shí)施方式本發(fā)明可以采用如下技術(shù)方案實(shí)施。(1)對(duì)于頂柵型梳狀源極層疊結(jié)構(gòu)有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)管(圖4)，其制備步驟依次為a)在襯底上制備漏極薄膜；b)在漏極薄膜上制備半導(dǎo)體溝道層；c)在溝道層上制備梳狀源極薄膜；d)在梳狀源極薄膜上制備柵介質(zhì)薄膜；
e)在柵介質(zhì)薄膜上制備柵極薄膜。(2)對(duì)于底柵型梳狀源極層疊結(jié)構(gòu)有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)管(圖5)，其制備步驟依次為a)在襯底上制備柵極薄膜；
b)在柵極薄膜上制備柵介質(zhì)薄膜；c)在柵極薄膜上制備梳狀源極薄膜；d)在梳狀源極薄膜上制備半導(dǎo)體溝道層；e)在溝道層上制備漏極薄膜。(3)對(duì)于硅襯底上以SiO2為柵絕緣介質(zhì)層的底柵型梳狀源極層疊結(jié)構(gòu)有機(jī)場(chǎng)效應(yīng) 管(圖6)，其制備步驟依次為a)用濕法或干法氧化方法在重?fù)诫s的Si襯底上氧化一層作為柵介質(zhì)的SiO2薄 膜；b)在氧化后的重?fù)诫s硅片的上腐蝕出一個(gè)幾平方毫米的窗口，露出的重?fù)诫s硅作 柵極；c)在SiO2薄膜上制備梳狀源極薄膜；d)在梳狀源極上制備半導(dǎo)體溝道層；e)在溝道上制備漏極薄膜。
權(quán)利要求
一種梳狀源極層疊結(jié)構(gòu)有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)管，其特征在于柵極、柵介質(zhì)、源極、溝道呈層疊結(jié)構(gòu)，通過精確控制有機(jī)層的厚度來控制溝道長(zhǎng)度，柵極電壓透過源極空隙對(duì)溝道中載流子的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行控制，制備高性能薄膜場(chǎng)效應(yīng)管。
2.權(quán)利要求1所述的梳狀源極層疊結(jié)構(gòu)場(chǎng)效應(yīng)管，其特征在于源極薄膜呈梳狀或孔 狀。漏極在源極薄膜上的投影面積中，空隙所面積或齒隙面積占的比例稱為空隙率。
3.權(quán)利要求1所述的梳狀源極層疊結(jié)構(gòu)場(chǎng)效應(yīng)管，其特征在于溝道材料通過源極薄膜 的空隙部分或梳狀源極的齒隙，與柵介質(zhì)直接接觸。
4.權(quán)利要求1所述的梳狀源極層疊結(jié)構(gòu)場(chǎng)效應(yīng)管，其特征在于調(diào)節(jié)梳齒面積與齒隙面 積之比，或空隙率可以改變場(chǎng)效應(yīng)管的輸出特性和轉(zhuǎn)移特性。
5.權(quán)利要求1所述的梳狀源極層疊結(jié)構(gòu)場(chǎng)效應(yīng)管，其特征在于源極薄膜和漏極薄膜可 以是同一種電極材料，也可以是不同的電極材料。
6.權(quán)利要求1所述的梳狀源極層疊結(jié)構(gòu)場(chǎng)效應(yīng)管，其特征在于溝道材料可以是小分 子、聚合物，也可以是任意結(jié)構(gòu)的無機(jī)半導(dǎo)體薄膜材料。
全文摘要
本發(fā)明提出了一種具有梳狀源極層疊結(jié)構(gòu)有機(jī)場(chǎng)效應(yīng)管。通過控制有機(jī)半導(dǎo)體層的薄膜厚度來控制溝道長(zhǎng)度，從而達(dá)到縮小溝道長(zhǎng)度，減小器件尺寸的目的。即根據(jù)不同的器件結(jié)構(gòu)(如頂柵底接觸型、底柵底接觸型等)，先后在襯底(硅或其他柔性襯底)上制備梳狀源極薄膜、有機(jī)半導(dǎo)體溝道薄膜，以及條狀漏極薄膜，其主要特點(diǎn)在于源極、有機(jī)導(dǎo)電溝道、漏極三者為層疊結(jié)構(gòu)。通過精確控制有機(jī)層的厚度來控制溝道長(zhǎng)度，柵極電壓透過源極空隙對(duì)溝道中載流子的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行控制，從而達(dá)到制備高性能薄膜場(chǎng)效應(yīng)晶體管的目的。
文檔編號(hào)H01L51/05GK101877385SQ20101016215
公開日2010年11月3日 申請(qǐng)日期2010年4月4日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月4日
發(fā)明者彭應(yīng)全 申請(qǐng)人:蘭州大學(xué)