一種復合溝道的有機場效應管的制作方法
【專利說明】一種復合溝道的有機場效應管 【技術領域】
[0001] 本發明屬于微電子有機器件領域，特別涉及一種復合溝道的有機場效應管。 【【背景技術】】
[0002] 有機場效應管（OFET)具有一系列優點：可制成大面積器件、材料眾多易于調節性 能、制備工藝簡單、成本低、良好的柔韌性等。OFET的研究是為實現全有機電路打下基礎，故 高性能OFET的研究就顯得更加緊急迫切。現代集成電路工藝要求場效應管特性好，比如載 流子迀移率高、開關電流比大、亞閾值擺幅大，而目前的OFET遠達不到集成電路應用的要 求。載流子數量是影響有機場效應管場效應特性的重要因素，載流子是由N型與P型有源 層交界面處激子離解產生的，因而，通過合理增加 N型與P型有源層交界面是提高OFET中 載流子數量的有效途徑。目前很多OFET有源層是N型有源層與P型有源層水平疊加，這種 結構N型有源層與P型有源層的界面太少，導致激子離解產生的載流子數量不夠。本發明 提出一種復合溝道的有機場效應管，增加了 N型有源層與P型有源層的界面數量，增加了激 子離解產生載流子的數量，故而改善了有機場效應管的場效應特性。有機場效應管場效應 特性的改善對于其商業化應用有著重要影響。 【
【發明內容】
】
[0003] 本發明的目的是針對上述存在的問題，提供一種復合溝道的有機場效應管。一種 復合溝道的有機場效應管，通過采用N型有源層與P型有源層水平和縱向疊加，有效增加了 N型有源層與P型有源層的界面數量。
[0004] 本發明的技術方案：
[0005] -種復合溝道的有機場效應管，由襯底、柵電極、柵介質層、有源層、源漏電極組成 并依次疊加，其特征在于：有源層為復合有源層，它由N型縱向有源層、P型縱向有源層、P型 水平有源層、N型水平有源層構成，通過采用光刻法和掩膜法形成水平、縱向疊加的有源層； N型縱向有源層、P型縱向有源層各兩層，P型水平有源層、N型水平有源層各一層；P型縱向 有源層在外側，N型縱向有源層在內側；P型水平有源層靠近襯底，N型水平有源層靠近源漏 電極；襯底為重摻雜娃片；柵介質為Si0 2;P型有源層為并五苯層；N型有源層為C60 ;源、漏 電極為Ag。
[0006] -種復合溝道的有機場效應管，制備步驟如下：
[0007] 1)將襯底分別用丙酮、乙醇、去離子水依次超聲清洗后放入手套箱中干燥1小時， 以清洗干凈襯底表面；
[0008] 2)根據襯底材料不同，制備相應的柵電極；
[0009] 3)根據柵電極的不同，制備相應的柵介質層；
[0010] 4)用光刻法和掩膜法在柵介質層上制備出水平、縱向疊加的P型和N型有源層；
[0011] 5)在有源層上利用掩膜法蒸發一定厚度的源漏電極；
[0012] 本發明的技術分析：
[0013] 一種復合溝道的有機場效應管，通過光刻法和掩膜法形成水平、縱向疊加的復合 有源層，這種結構增加了 N型有源層與P型有源層的界面數量，增加了激子離解產生載流子 的數量，能夠改善有機場效應管的場效應特性。
[0014] 本發明的優點和有益效果：
[0015] -種復合溝道的有機場效應管，能夠獲得較高的開關電流比、較高的載流子迀移 率、較大的亞閾值擺幅。本發明具體實施例中采用水平、縱向疊加的復合有源層使得有機場 效應管的電子迀移率達到3. 50m2/Vs，開關電流比為1.0 X 103,亞閾值擺幅為350mV/dec。相 比起有源層水平疊加的有機場效應管，一種復合溝道的有機場效應管可為制備場效應特性 良好的有機場效應管提供一種全新思路，對有機分立器件的發展或許有重大影響。 【【附圖說明】】
[0016] 附圖為一種復合溝道的有機場效應管結構示意圖
[0017] 圖中：1.重摻雜硅片；2. SiOjf介質層；3. P型有源層并五苯；4. N型有源層C60 ; 5. P型有源層并五苯；6. N型有源層C60 ; 7. Ag源電極；8. Ag漏電極。 【【具體實施方式】】
[0018] -種復合溝道的有機場效應管，其制備步驟如下：
[0019] 1)將重摻雜硅片分別用丙酮、乙醇、去離子水依次超聲清洗30分鐘后放入手套箱 中干燥1小時，以清洗干凈重摻雜硅片表面；
[0020] 2)將上述重摻雜硅片置于紫外/臭氧環境中120分鐘，獲得SiOJI介質層；
[0021] 3)在SiOJI介質層上涂正光刻膠，經過前烘、曝光、顯影、堅膜工藝后，光刻得到 ③，溝道長度為200nm ;再用真空鍍膜法在重摻雜硅片上蒸鍍發30nm厚的并五苯有源層，控 制蒸發速率為0. lA/s、真空度為IX 1〇 4Pa ;蒸鍍好之后去膠；
[0022] 4)重復步驟3)，光刻得到④，溝道長度為200nm ;再用真空鍍膜法在重摻雜硅片 上蒸鍍發30nm厚的C60有源層，控制蒸發速率為2A/s、真空度為I X 10 4Pa ;蒸鍍好之后去 膠；
[0023] 5)在上述重摻雜硅片上，用長1200nm、寬為1000 μπι的掩膜板，以0. lA/s的速率 蒸鍍5nm厚的并五苯有源層，真空度為I X 10 4Pa ;
[0024] 6)在上述重摻雜硅片上，用長1200nm、寬為1000 μπι的掩膜板，以〇. 5A/s的速率 蒸鍍40nm厚的C60有源層，真空度為I X 10 4Pa ;
[0025] 7)在上述重摻雜硅片上，用長600nm、寬為1000 μ m的掩膜板，以2A/s的速率蒸鍍 60nm厚的Ag作為源、漏電極，真空度為I X 10 4Pa0
[0026] -種復合溝道的有機場效應管，所用光刻機為四川南光H94-25C型4"單面光刻 機，所用真空鍍膜設備為JZZF&DZS-500,器件的電學特性由Agilent B1500A半導體器件分 析儀測量，所有測量過程均在真空腔室中進行。實驗結果表明：一種復合溝道的有機場效應 管表現出了較高的開關電流比、較高的載流子迀移率、較大的亞閾值擺幅。該器件電子迀移 率達到3.5〇111 2/￥8，開關電流比為1.0\103，亞閾值擺幅為35〇11^/(16(3。比起水平疊加的有 機場效應管，一種復合溝道的有機場效應管場效應特性得到了顯著提高。
【主權項】
1. 一種復合溝道的有機場效應管，由襯底、柵電極、柵介質層、有源層、源漏電極組成并 依次疊加，其特征在于：有源層為復合有源層，它由N型縱向有源層、P型縱向有源層、P型 水平有源層、N型水平有源層構成，通過采用光刻法和掩膜法形成水平、縱向疊加的有源層。2. 根據權利要求1所述的一種復合溝道的有機場效應管，其特征在于：N型縱向有源 層、P型縱向有源層各兩層，P型水平有源層、N型水平有源層各一層。3. 根據權利要求1所述的一種復合溝道的有機場效應管，其特征在于：P型縱向有源層 在外側，N型縱向有源層在內側。4. 根據權利要求1所述的一種復合溝道的有機場效應管，其特征在于：P型水平有源層 靠近柵電極，N型水平有源層靠近源漏電極。5. 根據權利要求1所述的一種復合溝道的有機場效應管，其特征在于：所述的襯底為 重摻雜硅片。6. 根據權利要求1所述的一種復合溝道的有機場效應管，其特征在于：所述的柵介質 為 SiO207. 根據權利要求1所述的一種復合溝道的有機場效應管，其特征在于：所述的P型縱 向有源層以及P型水平有源層為并五苯層。8. 根據權利要求1所述的一種復合溝道的有機場效應管，其特征在于：所述的N型縱 向有源層以及N型水平有源層為C60。9. 根據權利要求1所述的一種復合溝道的有機場效應管，其特征在于：所述的源、漏電 極為Ag。
【專利摘要】本實用新型公開一種復合溝道的有機場效應管，屬于微電子有機器件領域。現階段水平疊加的有機場效應管場效應特性不理想，遠達不到現代集成電路工藝要求。本實用新型提出一種復合溝道的有機場效應管，通過采用光刻法和掩膜法形成水平、縱向疊加的復合有源層，由襯底、柵電極、柵介質層、有源層、源漏電極組成并依次疊加。該結構增加了N型有源層與P型有源層的界面數量，增加了激子離解產生載流子的數量，故而改善了有機場效應管的場效應特性。一種復合溝道的有機場效應管可為制備場效應特性良好的有機場效應管提供一種全新思路，對有機場效應管商業化應用有著重要影響。
【IPC分類】H01L51/10, H01L51/05
【公開號】CN204809266
【申請號】CN201420758725
【發明人】陳真, 鄭亞開, 唐瑩, 韋一, 彭應全
【申請人】中國計量學院
【公開日】2015年11月25日
【申請日】2014年12月4日