[发明专利]基于顶栅结构有机场效应晶体管集成电路的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及有机半导体学中的电路工艺技术领域，特别是一种基于顶栅结构有机场效应晶体管集成电路的制备方法。

背景技术

随着信息技术的不断深入，电子产品已经进入人们生活工作的每个环节。在日常生活中人们对低成本、柔性、低重量、便携的电子产品的需求越来越大。传统的基于无机半导体材料的器件和电路很难满足这些要求，因此可以实现这些特性的基于有机聚合物、有机小分子等半导体材料的有机集成电路技术在这一趋势下得到了人们越来越多的关注。提高有机集成电路的性能、稳定性、成品率，一直是该领域追求的目标。

在研究有机场效应晶体管性能的过程中人们发现顶接触比底接触结构的场效应管具有更好的性能，但由于有机半导体材料的敏感性，顶接触结构的电极一般通过镂空的掩模版电极生长，与集成电路工艺不兼容，制备有机集成电路一般采用底接触结构的场效应管。

目前制备有机集成电路的方法主要是在衬底上先沉积生长场效应管的栅电极，然后沉积生长绝缘介质层，再通过图形化刻蚀，沉积金属形成用于电路互连的过孔，接着图形化生长场效应管的源漏电极和电路互连线，然后沉积生长有机半导体材料，形成电路。这种方法制备的器件为底接触结构，有效的载流子注入能力较差；另外由于在器件制备过程中介质层经过了一系列的处理过程，导致半导体有源层和介质层的界面接触不是很理想。基于此种方法制备的有机集成电路的性能、稳定性比较差，限制了有机集成电路的进一步发展。

发明内容

(一)要解决的技术问题

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种基于顶栅结构有机场效应晶体管集成电路的制备方法。

(二)技术方案

为达到上述目的，本发明提供了一种基于顶栅结构有机场效应晶体管集成电路的制备方法，该方法是通过三次光刻、三次金属沉积、一次有机半导体薄膜生长、一次绝缘介质层生长和一次绝缘介质层刻蚀，获得有机集成电路，具体包括以下步骤：

在绝缘衬底表面旋涂光刻胶保护层，光刻得到有机场效应晶体管的源漏电极图形；

在源漏图形区沉积生长源漏金属电极；

沉积生长有机半导体薄膜；

沉积生长有机绝缘介质层；

在有机绝缘介质层表面旋涂光刻胶保护层，光刻得到用于电路互连的过孔的图形；

以光刻胶为保护层，刻蚀图形区有机绝缘介质层及有机半导体层，形成过孔；

在图形区沉积生长金属填充过孔；

在有机绝缘介质层表面旋涂光刻胶保护层，光刻得到电路互连线及有机场效应晶体管栅电极的图形；

在图形区沉积生长金属互连线及栅电极。

上述方案中，所述在绝缘衬底表面旋涂光刻胶保护层，光刻得到有机场效应晶体管的源漏电极图形的步骤，是通过在绝缘层表面上旋涂光刻胶，并曝光、显影获得的。

上述方案中，所述在源漏图形区沉积生长源漏金属电极的步骤，是采用金属蒸发技术或磁控溅射的方法实现的。

上述方案中，所述沉积生长有机半导体薄膜的步骤，是采用真空热蒸镀的方法实现的。

上述方案中，所述沉积生长有机绝缘介质层的步骤，是采用旋涂成膜的方法实现的。

上述方案中，所述以光刻胶为保护层，刻蚀图形区有机绝缘介质层及有机半导体层，形成过孔的步骤，是采用等离子刻蚀的方法，刻蚀掉图形区的有机绝缘介质层及有机半导体层实现的。

(三)有益效果

本发明的特点是首先利用光刻技术制备有机场效应晶体管的源漏电极，然后沉积生长有机半导体材料，再旋涂生长有机绝缘介质层，有机半导体层与绝缘介质层的界面性质决定于半导体薄膜的形貌，而且有机半导体层被有机绝缘层覆盖，后续工艺不会对该界面性质产生影响，最后再利用光刻工艺制备电路互连及有机场效应晶体管的栅电极，形成了由具有顶接触效果的有机场效应晶体管构成的电路，提高的电路的性能及稳定性。因此，本发明提供了一种工艺简单、重复性好、稳定性高的制备有机集成电路的方法。

附图说明

为了更进一步说明本发明的内容，以下结合附图及实施例子，对本发明做详细描述：

图1是本发明提供的制备基于顶栅结构有机场效应晶体管集成电路的方法流程图；

图2-1至图2-15是本发明制备基于顶栅结构有机场效应晶体管集成电路的工艺流程图；

图3-1至图3-15是依照本发明实施例制备基于顶栅结构有机场效应晶体管集成电路的工艺流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。