[发明专利]有机双极型薄膜晶体管及其制造方法

说明书

【技术领域】

本发明是关于一种薄膜晶体管及其制造方法，尤指一种有机双极型薄膜晶体管及其制造方法。

【背景技术】

传统的无机晶体管是金属氧化物半导体(MOS)式的场效应管，其半导体材料一般为无机硅。有机薄膜晶体管(Organic thin film transistors，简称OTFT)又称塑料晶体管，与MOS晶体管的最大不同在于OTFT采用有机半导体材料取代MOS中的无机半导体材料。

与无机晶体管相比，有机薄膜晶体管具有下述主要优点：有机薄膜的成膜技术更多、更新，如Langmuir-Blodgett(LB)技术、分子自组装技术、真空蒸镀、喷墨打印等，从而使制作工艺简单、多样、成本低；器件的尺寸能做得更小，集成度更高，分子尺度的减小和集成度的提高意味着操作功率的减小以及运算速度的提高；以有机聚合物制成的晶体管，其电性能可通过对有机分子结构进行适当的修饰而得到满意的结果；有机物易于获得，有机场效应管的制作工艺也更为简单，它并不要求严格的控制气氛条件和苛刻的纯度要求，因而能有效地降低器件的成本；全部由有机材料制备的所谓“全有机”的晶体管呈现出非常好的柔韧性，而且质量轻，携带方便。有研究表明，对器件进行适度的扭曲或弯曲，器件的电特性并没有显着的改变。良好的柔韧性进一步拓宽了有机晶体管的使用范围。

OTFT最关键的技术之一是有机半导体材料。有机薄膜晶体管对所用的有机半导体材料有着特殊的要求：高迁移率、低本征电导率。高迁移率是为了保证器件的开关速度，低本征电导率是为了尽可能地降低器件的漏电流，从而提高器件的开关比，增加器件的可靠性。

按照材料传输载流子电荷的不同，可分为N型半导体材料和P型半导体材料。N型半导体是指载流子电荷为负，即载流子为电子；P型半导体是指载流子电荷为正，即载流子为空穴。

然而，有机薄膜晶体管中，有机半导体材料大多数为P材料，目前以P型有机晶体管的载子迁移率较高，N型材料较少，且要找到能够与其载子迁移率相当的N型材并不多，另外，目前常见的N型有机半导体材料在空气中操作时易受到水气或氧气的影响。因此，一般情况下，有机双极型薄膜晶体管无法在空气中操作，因为受到水气和氧气的影响，电子在通道中无法顺利传递，导致只有P型的电性。目前多数的有机双极型薄膜晶体管均在真空或堕性气体下量测，才可显现出电性。这限制了有机薄膜晶体管特别是有机双极型薄膜晶体管的进一步发展。

【发明内容】

本发明的主要目的在于提供一有机双极型薄膜晶体管及其制造方法，特别是一种在大气中稳定性高且有N型的电性的有机双极型薄膜晶体管及其制造方法。

为达上述的目的，本发明提供一种有机双极型薄膜晶体管包括一栅极、一栅绝缘层、一N型有源层、一P型有源层、一源极以及一漏极，该有机双极型薄膜晶体管还包括一有机修饰绝缘层设置在该栅绝缘层表面上。

本发明还提供一种有机双极型薄膜晶体管的制造方法，包括：

形成一栅极以及一栅绝缘层，其中该栅绝缘层覆盖在栅极上；

在该栅绝缘层表面上形成一有机修饰绝缘层；

在该有机修饰绝缘层上形成一N型有源层以及一P型有源层；以及

在有源层上形成一源极以及一漏极。

相较于现有技术，本发明利用双层异质结构(heterostructure)制作该有机双极型薄膜晶体管，可以减少电子或空穴在传输过程中被复合(recombination)的机会，且将P型有源层制作在最上层，避免N型有源层的电性受到水氧的影响；此外在N型有源层和栅绝缘层之间修饰一层有机修饰绝缘层，选取适当的有机修饰绝缘层可以使电子在通道中容易传递，大大提升N型的电性，解决有机双极型薄膜晶体管在大气中只有P型的电性，使有机双极型薄膜晶体管可在空气中操作。

【附图说明】

图1为本发明有机双极型薄膜晶体管未经封装的结构示意图。

图2A、图2B为栅极绝缘层上没有设置PMMA制成的有机修饰绝缘层的有机双极型薄膜晶体管的ID-VD图。

图2C、图2D为栅极绝缘层上设置有PMMA制成的有机修饰绝缘层的本发明有机双极型薄膜晶体管的ID-VD图。

图3为具PMMA制成的有机修饰绝缘层的本发明有机双极型薄膜晶体管的场效应迁移率对时间的趋势示意图。

【具体实施方式】