[發(fā)明專利]一種垂直有機晶體管的制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210232053.0
• 申請日: 2022-03-09
• 公開（公告）號: CN114597310A
• 公開（公告）日: 2022-06-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫華斌;居富健;于曉辰;楊濤;徐勇;陳子龍;于志浩;吳潔
• 申請（專利權(quán)）人: 南京郵電大學(xué)
• 主分類號: H01L51/40
• 分類號: H01L51/40;H01L51/05;H01L51/10
• 代理公司: 南京正聯(lián)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32243
• 代理人: 盧霞

本發(fā)明提供了一種垂直有機晶體管的制備方法，所述的方法利用表面帶有石墨烯的二氧化硅/重?fù)焦枰r底制備垂直有機晶體管，具體步驟如下：使用掩模版與表面帶有石墨烯的二氧化硅/重?fù)焦枰r底精確對準(zhǔn)，使用蒸鍍儀通過掩模版淀積源極金屬，旋涂雙極性有機物D?A型有機物DPPT?TT，設(shè)置DPPT?TT溶液的濃度為10mg/ml，設(shè)置旋涂儀的參數(shù)先以500rpm的轉(zhuǎn)速勻膠5s，再以1500rpm轉(zhuǎn)速勻膠30s，DPPT?TT薄膜的厚度為50 nm，繼續(xù)使用掩模版與表面帶有石墨烯的二氧化硅/重?fù)焦枰r底精確對準(zhǔn)，使用蒸鍍儀通過掩模版來淀積漏極金屬。本發(fā)明通過控制旋涂儀旋轉(zhuǎn)的速度來控制溝道的長度。本發(fā)明結(jié)構(gòu)不要借助光刻機即可制造出nm級別的超短溝道，通過控制旋涂儀的轉(zhuǎn)速可以獲得nm級別的溝道長度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造和半導(dǎo)體器件物理的技術(shù)領(lǐng)域，特別是對于短溝道晶體管，通過垂直的結(jié)構(gòu)不需要借助高精度光刻機來實現(xiàn)短溝道器件的制備。

背景技術(shù)

晶體管的性能可由電流密度和開關(guān)速度這兩個參數(shù)來評價，基于共軛聚合物的場效應(yīng)晶體管已經(jīng)達(dá)到了與多晶硅相媲美的遷移率，但是開關(guān)速度還有待提高，提高有機晶體管的開關(guān)速度關(guān)鍵之一的是要進(jìn)一步減小溝道長度。

減小通道長度是高頻操作和高密度集成的一個重要工程問題，基于共軛聚合物的場效應(yīng)晶體管已經(jīng)達(dá)到了與多晶硅相媲美的遷移率，但是在實際應(yīng)用中，必須提高聚合物晶體管的工作速度，這不僅需要高的遷移率，而且需要較短的溝道長度。但是有機晶體管與多晶硅晶體管不同的是當(dāng)溝道長度逐漸減小時，有機晶體管會更早的比多晶硅晶體管出現(xiàn)短溝道效應(yīng)，短溝道效應(yīng)會降低源漏端的肖特基勢壘，空穴注入的肖特基勢壘來自于接觸電極的功函數(shù)與所應(yīng)用的聚合物半導(dǎo)體(DPPT-TT)的最高占據(jù)分子軌道(HOMO)能級之間的能量差。短溝道效應(yīng)降低了關(guān)態(tài)下對載流子擴(kuò)散的能壘，在極短通道器件中，接觸電阻會嚴(yán)重影響器件特性，有機晶體管從而出現(xiàn)高關(guān)態(tài)電流，高的關(guān)態(tài)電流會降低開關(guān)比，亞閾值擺幅小，器件不靈敏。有機晶體管出現(xiàn)短溝道效應(yīng)后，其勢壘高度就不受柵壓的控制，從而失去了晶體管本身的意義。所以這些不利的因素對于我們研究短溝道有機晶體管來說是一種挑戰(zhàn)。有機半導(dǎo)體的短溝道效應(yīng)解決后溝道才能越做越短，這樣才會在單位面積上集成更多的晶體管，才能將有機半導(dǎo)體集成。有機半導(dǎo)體的溝道變短后，有機半導(dǎo)體的頻率才能夠提高，有機半導(dǎo)體在高頻電路中的應(yīng)用才會更加容易。減小有機半導(dǎo)體溝道長度讓有機電發(fā)光式柔性顯示器、集成電路以及各種智能卡等領(lǐng)域具有了廣泛的應(yīng)用前景，有機場效應(yīng)管的應(yīng)用會取得極大的進(jìn)展。

申請?zhí)枮镃N201710683280.4，名稱為一種銅箔基底石墨烯轉(zhuǎn)移的改良方法的發(fā)明專利，公開了一種銅箔基底石墨烯轉(zhuǎn)移的方法，將石墨烯轉(zhuǎn)移到了Si的表面，但是沒有將轉(zhuǎn)移成功的二氧化硅/重?fù)焦枰r底用于晶體管制造。

申請?zhí)枮镃N201310114520.0，名稱為垂直有機晶體管及生產(chǎn)方法的發(fā)明專利，提供了垂直有機晶體管的生產(chǎn)方法，這種器件具有在基底上制造的一層置于另一層之上的多個平面層。這種制造方法的不足在于多層層疊的結(jié)構(gòu)不能保證相鄰電極的物理接觸，電極的物理接觸會遏制晶體管的性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種垂直有機晶體管的制備方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種垂直有機晶體管的制備方法，所述的方法利用表面帶有石墨烯的二氧化硅/重?fù)焦枰r底制備垂直有機晶體管，具體步驟如下：使用掩模版與表面帶有石墨烯的二氧化硅/重?fù)焦枰r底精確對準(zhǔn)，使用蒸鍍儀通過掩模版來淀積源極金屬，旋涂雙極性有機物D-A型有機物聚[(并二噻吩)-交替-(2，5-二(2-辛基十二烷基)-3，6-二(噻吩基)-吡咯并吡咯二酮)](DPPT-TT)，設(shè)置DPPT-TT溶液的濃度為10mg/ml，設(shè)置旋涂儀的參數(shù)先以500rpm的轉(zhuǎn)速勻膠5s，再以1500rpm轉(zhuǎn)速勻膠30s，DPPT-TT薄膜的厚度為50nm，繼續(xù)使用掩模版與表面帶有石墨烯的二氧化硅/重?fù)焦枰r底精確對準(zhǔn)，使用蒸鍍儀通過掩模版來淀積漏極金屬。