[發明專利]一種閉環式有機場效應晶體管及其制作方法

無效

• 申請號: 200910312830.7
• 申請日: 2009-12-31
• 公開（公告）號: CN102117888A
• 公開（公告）日: 2011-07-06
• 發明（設計）人: 商立偉;姬濯宇;劉明
• 申請（專利權）人: 中國科學院微電子研究所
• 主分類號: H01L51/05
• 分類號: H01L51/05;H01L51/10;H01L51/40
• 代理公司: 北京市德權律師事務所 11302
• 代理人: 王建國

技術領域

本發明涉及有機電子學技術領域，特別涉及一種閉環式有機場效應晶體管及其制作方法

背景技術

隨著信息技術的不斷深入，電子產品已經進入人們生活工作的每個環節。在日常生活中人們對低成本、柔性、低重量、便攜的電子產品的需求越來越大。傳統的基于無機半導體材料的器件和電路在技術和成本方面難于滿足這些要求，因此可以實現這些特性的基于有機半導體材料的微電子技術，在這一趨勢下得到了人們越來越多的關注。

有機場效應晶體管通常由襯底、柵電極、柵介質、有機半導體和源漏電極等五個部分組成。有機場效應晶體管作為有機電路的基礎元器件，其性能對電路的性能起著決定性的作用。對于有機場效應晶體管，通常用遷移率、電流開關比、閾值電壓及工作電壓等參數來評價其性能好壞，其中遷移率決定了器件工作的快慢，進而影響電路的工作頻率；工作電壓和閾值電壓，決定了器件以及電路的功耗；電流開關比指的是器件在關閉狀態和開始工作時通過溝道的電流之比，實際工作時需要器件有較高的電流開關比，從而保證電路的邏輯狀態分明，降低靜態功耗。從電流開關比的定義上可以看出，降低關態電流和提高開態電流都可以提高器件的電流開關比。在實際應用中，影響器件的關態電流的因素主要是來自于柵電極和溝道區外有機半導體中的漏電流，而影響開態電流的因素主要是來自源漏電極的注入電流。

降低漏電流一方面可以提高所用柵介質的絕緣性，另一面可以對有機半導體材料進行圖形化，使得溝道區的有機半導體和其他區域的有機半導體隔離。圖形化不但可以減小器件的漏電流，而且還可以減小陣列中不同器件之間的相互干擾。然而，由于有機溶劑和水等與有機半導體材料作用時會造成有機半導體材料性能的大幅度衰減，所以不能采用在硅基電路中大量使用光刻、刻蝕技術來對有機半導體材料進行圖形化。目前已提出的有機半導體圖形化方法有：利用光敏的聚乙烯醇(PVA)做負性光刻膠和保護層，通過光刻技術圖形化保護層，再通過干法刻蝕把圖形轉移到有源層的方法；溶液加工圖形化有源層的方法；自組織圖形化有源層的方法；光刻膠掩模版圖形化有源層的方法。這些方法要么成品率低，器件性能下降；要么重復性不好，不利于后續工藝。總之，開發高可靠性的隔離技術一直是困擾有機電路發展的一個難題。

發明內容

(一)要解決的技術問題

為了克服現有技術中因需要有機半導體材料進行圖形化而造成的成品率低、器件性能不良、重復性不好等缺陷，本發明在改善有機場效應晶體管結構的基礎上，提供了一種閉環式有機場效應晶體管結構以及其制造作方法。

通過本發明的晶體管結構，不需要進行圖形化就能獲得較高的有機場效應晶體管電流開關比和能夠有效實現器件互相隔離。本發明的閉環式有機場效應晶體管通過把漏電極包圍在源電極中，使其和溝道區以外的有機半導體材料隔離，從而實現器件的高電流開關比和相互隔離，為有機電路的應用提供一種簡便實用的結構。

(二)技術方案

為達到上述目的，本發明提供了一種閉環式有機場效應晶體管，包括：襯底、柵電極、柵介質層、有機半導體層和源漏電極層，其中源漏電極層包括源電極和漏電極，源電極和漏電極的形狀均為環形，且漏電極被包圍在源電極的內部，與源電極以外的有機半導體材料相隔離。

優選地，所述源、漏電極閉環處在同一平面上源電極和漏電極處在同上平面上。所述源、漏電極閉環為方形環或者圓形環源電極和漏電極的形狀均為方形環或者圓環。進一步地，所述源、漏電極閉環源電極和漏電極分別包括若干個同心的閉環形，且所述若干個源電極的若干個閉環形彼此相連，和所述若干個漏電極的若干個閉環形分別各自彼此相連。

優選地，所述源電極和、漏電極的引腳均在由夾在漏電極和源電極之間的有機半導體材料構成的溝道區之外以外。

本發明的閉環式有機場效應晶體管的所述襯底、柵電極、柵介質層、有機半導體層和源漏電極層的組成方式可以包括以下類型中的任意一種：

背柵底接觸式，其中所述襯底的背面具有柵電極，所述襯底的正面依次具有柵介質層、有機半導體層和源漏電極層，并且其中所述源漏電極層形成于有機半導體層的上表面。

背柵頂接觸式，其中所述襯底的背面具有柵電極，所述襯底的正面依次具有柵介質層、源漏電極層以及有機半導體層，并且其中所述源漏電極層形成于柵介質層與有機半導體層之間。

底柵頂接觸式，其中所述襯底的正面依次具有柵電極、柵介質層、有機半導體層和源漏電極層，并且其中所述柵電極位于襯底上表面與柵介質層之間，源漏電極層形成于有機半導體層的上表面。