[发明专利]一种梳状源极叠层结构有机场效应管

说明书

1.技术领域

本发明涉及一种梳状源极层叠结构有机场效应管，属于微电子器件技术领域。本发明可应用于低阈值电压有机场效应管的制造。

2.背景技术

有机场效应管由于其成本低，质量轻、制备工艺简单，可实现大面积柔性制造等优点而广泛应用于各个领域中。随着技术的不断进步，有机场效应晶体管的尺寸也在逐渐减小。但其仍然沿用传统的无机场效应晶体管的结构和工艺。由于光刻等工艺的限制，当器件尺寸达到一定程度时，器件的沟道长度将由于制造设备的原因而无法进一步缩小，从而使得有机场效应晶体管的尺寸也无法再缩小。

当今薄膜制备技术的飞速发展已经能够制备纳米级厚度的薄膜，因此，采用一种新的结构来利用薄膜制备技术来设计有机场效应晶体管成为现实。利用高精度的薄膜制备技术，以有机薄膜的厚度作为有机场效应晶体管的导电沟道，则可以将有机场效应晶体管的沟道长度减小到纳米尺度。基于这种思想，本发明提出了层叠结构有机场效应管，通过设计不同的源电极形状，制备了具有纳米长度导电沟道的有机场效应管。

3.发明内容

为了克服目前有机场效应管研究中，有机材料做为导电沟道时，基于光刻工艺的限制，现有的平面结构有机场效应管的沟道长度无法进一步缩小的缺点，本发明提出了梳状源极结构有机场效应管。其主要特点在于源极、有机导电沟道、漏极三者为层叠结构，如图1所示，即先后在衬底上制备梳状源极薄膜(图2)、有机半导体沟道薄膜和漏极薄膜。通过精确控制有机层的厚度来控制沟道长度，栅极电压透过源极空隙对沟道中载流子的运动进行控制(图3所示)，从而达到制备高性能薄膜场效应管的目的(图4、5、6)。

4.附图说明

图1是梳状源极层叠结构有机场效应管剖面图；图2是梳状源极俯视图；图3是梳状源极层叠结构有机场效应管工作原理；图4是顶栅型梳状源极层叠结构有机场效应管；图5是底栅型梳状源极层叠结构有机场效应管；图6是硅衬底上以SiO₂为栅绝缘介质层的底栅型梳状源极层叠结构有机场效应管。

5.实施方式

本发明可以采用如下技术方案实施。

(1)对于顶栅型梳状源极层叠结构有机场效应管(图4)，其制备步骤依次为：

a)在衬底上制备漏极薄膜；

b)在漏极薄膜上制备半导体沟道层；

c)在沟道层上制备梳状源极薄膜；

d)在梳状源极薄膜上制备栅介质薄膜；

e)在栅介质薄膜上制备栅极薄膜。

(2)对于底栅型梳状源极层叠结构有机场效应管(图5)，其制备步骤依次为：

a)在衬底上制备栅极薄膜；

b)在栅极薄膜上制备栅介质薄膜；

c)在栅极薄膜上制备梳状源极薄膜；

d)在梳状源极薄膜上制备半导体沟道层；

e)在沟道层上制备漏极薄膜。

(3)对于硅衬底上以SiO₂为栅绝缘介质层的底栅型梳状源极层叠结构有机场效应管(图6)，其制备步骤依次为：

a)用湿法或干法氧化方法在重掺杂的Si衬底上氧化一层作为栅介质的SiO₂薄膜；

b)在氧化后的重掺杂硅片的上腐蚀出一个几平方毫米的窗口，露出的重掺杂硅作栅极；

c)在SiO₂薄膜上制备梳状源极薄膜；

d)在梳状源极上制备半导体沟道层；

e)在沟道上制备漏极薄膜。