[发明专利]结合界面导电簇的薄膜晶体管

说明书

技术领域

本发明涉及薄膜晶体管以及制造薄膜晶体管的方法。

背景技术

薄膜晶体管(TFT)，尤其是由有机半导体材料制成的那些，是可用于平板显示器以及多种其他应用中的关注对象。例如，与利用无机材料制造的TFT相比，基于有机TFT的平板显示器可具有较低的制造成本。有机基晶体管使得制造具有高性能以及低成本的大屏幕显示器和其他器件成为可能。然而，目前利用无机元件制备的器件明显优于有机基器件。

在目前制备TFT所使用的材料中，小分子和基于溶液的聚合物型有机材料尤其受到关注。通常，小分子有机材料在有机溶剂中具有低溶解度，因而制备可用的TFT需要相对昂贵的制造工艺，例如真空沉积和/或光刻法。基于溶液的有机晶体管制造成本较低廉，这是因为它们适于使用低成本的涂布和图案化技术进行加工。因此，基于溶液的有机TFT为其应用于大屏幕或一次性器件提供了具有吸引力的选择。

对于有机或无机薄膜晶体管，期望具有改善的性能和制造方法。本发明满足了这些和其他需求，并提供了优于现有技术的其他优势。

发明内容

本发明的实施例涉及薄膜晶体管以及制造薄膜晶体管的方法。一个实施例涉及薄膜场效应晶体管。所述晶体管包括含有半导体的有源层。栅极、源极和漏极触点电耦合至有源层。相对栅极触点来布置栅极电介质。不连续的导电簇层布置在栅极电介质和有源层之间。

本发明的另一个实施例涉及具有含有半导体材料和碳纳米管的有源层的薄膜场效应晶体管。栅极、源极和漏极触点电耦合至有源层。相对栅极触点来布置介电材料。不连续的导电材料层布置在介电材料和有源层之间。

本发明的另一实施例涉及用于制造具有栅极、源极和漏极触点的薄膜晶体管的方法。形成包含半导体的有源层。在晶体管的有源层和栅极触点之间形成了介电层。在介电层和有源层之间形成了不连续的导电簇层。

本发明的以上概述并非旨在描述本发明的每个实施例或本发明的每种实施方式。结合附图并参照下文的具体实施方式以及所附权利要求书，本发明的优点和成效，以及对本发明更全面的理解将变得显而易见并为人所领悟。

附图说明

图1示出了根据本发明的实施例的不存在有源层的TFT结构，所述TFT结构具有不连续导电簇层；

图2A至2C示出了根据本发明的各个实施例的结合界面导电簇的各种TFT构造的剖视图；

图3为根据本发明的实施例的用于制造TFT的工艺流程图；

图4示出了根据本发明的实施例的结合界面导电簇以及具有分散于有源层中的碳纳米管的TFT的剖视图；

图5为根据本发明的实施例的不连续导电簇层表面的原子力显微镜图像；

图6为图5中表面的台阶高度图；

图7A和7B为根据本发明的实施例的使用在介电层-半导体层界面处具有或不具有金簇的各种有机半导体结构制造的TFT的特征图，其示出了具有界面金簇的TFT的具有改善的载流子迁移率；

图8A和8B分别示出了根据本发明的实施例的利用以及不利用界面金簇制造的TFT的特征图，其示出了具有界面金簇的TFT的可重复性；

图9A和9B为根据本发明的实施例的利用界面金簇制造的TFT的特征图，其示出了该界面层对于沟道长度的影响；

图10示出了利用分散于有源层中的碳纳米管制造的但无导电簇界面层的TFT的特征图的三种独立扫描；并且

图11和12示出了根据本发明的实施例的利用分散于有源层中的碳纳米管制造的并且还具有导电簇界面层的TFT的特征图。

虽然本发明可具有各种改进和替代形式，但其特定实施例已经以举例的方式在附图中示出，并将被详细描述。然而，应当明白，其目的并不是将本发明限定于所描述的具体实施例。相反，本发明覆盖所有在所附权利要求所定义的本发明范围内的修改，等效及替代。

具体实施方式

在下列图示实施例的描述中，参考构成本文一部分的附图，且其中以举例说明的方式示出可用来实施本发明的各种实施例。应当理解，在不脱离本发明的范围的前提下，可利用实施例和修改其结构。

有机基薄膜晶体管为一次性和/或大面积电子器件的制造提供了相对的低成本选择。目前若干种类的半导体用于制造电子器件。小分子有机半导体以及基于溶液的聚合物型有机半导体为两个实例。通常，小分子有机物在有机溶剂中具有低溶解度，因而需要真空沉积或其他相对昂贵的技术来形成薄膜。使用荫罩或光刻法来图案化多个层以制备可用的器件。与可用于基于溶液的聚合物型半导体的方法相比，真空沉积、荫罩以及光刻法是相对较为昂贵的制造方法。