晶体管结构及其制造方法技术

本发明专利技术提出一种晶体管结构及其制造方法，其中提供一种晶体管器件，例如薄膜晶体管。该器件包括与电子器件的有源元件相关的图案化导电层。该导电层具有限定间隔导电区阵列的图案。该技术能增加通过器件的电流。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般属于设计电子器件系统结构的领域。更具体地，本专利技术涉及例如用于有机电子、显示器件和探测器的薄膜晶体管。参考文献为了理解本专利技术的
技术介绍
，适当地考虑下面的参考文献:1.H.Sirringhaus,N.Tessler 和 R.H.Friend, Science 280，1741-1743(1998)；2.N.Stutzmann 等，“Self-aligned, vertical-channeI， polymerfield-effecttransistor”，Science 299，1881-1884(2003)；3.S.Tanaka 等，“ Vertical-and lateral-type organic FET usingpentaceneevaporated films，，，ElectricalEngineering in Japan，vol.149，pp.43-48，2004 ；4.J.1.Nishizawa, T.Terasaki 和 J.Shibata，“Field-Effect TransistorVersusAnalog Transistor (Static Induction Transistor)，，，Ieee TransactionsonElectronDevices, vol.ED22，pp.185-197，1975 ；5.L Ma和 Y.Yang，“Unique architecture and concept forhigh-performanceorganic transistors，，，Applied Physics Letters85，5084-5086 (2004)；6.V.K.Smirnov 等，“Technol ogy for nanoperiodic doping ofametal-oxide-semiconductor field—effect transistor channeI using aself-formingwave-ordered structure，，，Nanotechnology, vol.14，pp.709-715，2003 ；7.X.-Z.Bo 等，^Pentacene-carbon nanotubes:Semiconductingassemblies forthin-f ilm transistor applications，，，App1.Phys.Lett.，vol.87，pp.203510，2005 ；8.B.D.Gates，Q.B.Xu, J.C.Love，D.B.Wolfe 和 G.M.Whites ides ,“Unconventionalnanofabrication，，，Annual Review of Materials Research34，339-372 (2004)；9.W.A.Lopes 和 Η.M.Jaeger，“ Hi erarchi caI self-assembly ofmetalnanostructure on diblock copolymer scaffolds”，Nature 414，735-738(2001)；10.M.P.Stoykovich 等，“Directed assembly of block copolymer blendsintononregular device-oriented structures，，，Science 308，1442-1446 (2005)；11.D.S.Park 等，“Characteristics of perylene-based organicthin-filmtransistor with octadecyltrichlorosilane”，Journal of Vacuum Science&Technology B23，926-929 (2005)；12.M.Yoshida 等，“Surface potential control of an insulator layer forthehigh performance organic FET”，Synthetic Metals 137，967-968 (2003)；13.T.B.Singh等 ,High-mobility n-channel organic field-effecttransistorbased on epitaxially grown C60 films，，，Organic Electronics6,105-110 (2005)；
技术介绍
薄膜晶体管(TFT)涉及场效应晶体管(FET)，其中由栅极产生的电场控制电流沿着晶体管沟道从源极向漏极流动。对于非发射显示器(如液晶显示器、电子墨)、发射显示器(如有机发光二极管(OLED)显示器)和逻辑电路的背板之中的不同应用，开发了 TFT，其包括有机薄膜晶体管和基于使用非晶硅(a-Si)的薄膜晶体管。在全面实现电位的道路上的最大障碍是限制载流子流过沟道的低电荷迁移率，其限制了可以提供这种晶体管的电流。例如，为了提供足够的电流密度以使[I]中的LED发光，使用了比LED大得多的晶体管。在逻辑区域中，这限制了开关速度(充电栅电容持续太长时间)且增强了背景噪声的灵敏度。通过大型企业例如三星、飞利浦、索尼、柯达和杜邦研究了高亮度和有效的有机LED基屏幕。近来，玻璃衬底制备的高质量有机显示器开始透过市场，且希望在未来中出现大屏幕。激励可能性的有机LED起源于它们的柔性。全球性的公司都在寻求研究一种能够实现柔性发射显示器的柔性背板晶体管阵列。迄今为止，有机材料受限的电荷载流子迁移率(小于IcmSr1iT1)不足以提供发光二极管所必需的电流。 相比基于非晶硅的TFT的性能，有机TFT的性能最好，但相比无机结晶材料基器件仍很差。最大的努力仍集中在传统的横向TFT结构上。这些方式包括旨在减少绝缘体-沟道界面的接触电阻或俘获态；增加栅极介质的介电常数或利用复杂光刻减小沟道长度。在有机TFT(OTFT)研究的范围内，到目前为止已介绍了两种主要的方法:第一种方法是基于垂直叠置晶体管的制造，以便它的电极之间的距离(即沟道长度)由利用溶液处理技术可以低至IOOnm(与平面状结构的几微米相比)的有机层厚度来定义。除制备价格减少之外，这些器件应具有增强的DC性能和较好的开关速度。文献[5]中已研究了栅-源-漏垂直有机场效应晶体管(VOFET)结构，其中栅电极位于源电极下面，且通过绝缘(介质)层与有源区隔开。这示于图la-b中，示出了(a) VOFET结构和共用源电极粗略的示意图，以及(b)源电极表面的原子力显微图象。该方法依靠制备薄而通常导电的金属电极。创造者定义该结构为电容单元顶部上的有源单元。对于源电极，该晶体管利用特别不均匀的膜，其具有薄且厚的区域。图1c示出了用于不同栅极-源极电压的VOFET电导特性。该器件的显著特性包括在漏-源电位Vds为4V和栅极-源极电位Vgs为5V下的IOmA沟道电流，0N/0FF比接近4X106。然而，该晶体管设计必须制造具有良好调谐粗糙度的源电极(即，膜的薄相对厚特性的优化)，其降低了这些结果的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种晶体管器件，包括不同导电层中的源电极和漏电极、所述导电层之间的沟道层和绝缘体结构上的栅电极，该绝缘体结构附着到源电极或漏电极中的一个，以及绝缘体使该栅电极与所述源电极与漏电极中的一个分隔，其中：所述源电极与漏电极中的一个是图案化的，图案是间隔开的穿孔的形式，使得每个穿孔被电极层材料包围，由此提供电极层内不连续的电导性；以及源电极层和沟道的材料组成选择为用以产生电荷注入沟道中的势垒，由此抑制电荷从源电极向漏电极的直接注入。

【技术特征摘要】
2006.01.09 US 60/756,9971.一种晶体管器件，包括不同导电层中的源电极和漏电极、所述导电层之间的沟道层和绝缘体结构上的栅电极，该绝缘体结构附着到源电极或漏电极中的一个，以及绝缘体使该栅电极与所述源电极与漏电极中的一个分隔，其中: 所述源电极与漏电极中的一个是图案化的，图案是间隔开的穿孔的形式，使得每个穿孔被电极层材料包围，由此提供电极层内不连续的电导性；以及 源电极层和沟道的材料组成选择为用以产生电荷注入沟道中的势垒，由此抑制电荷从源电极向漏电极的直接注入。2.如权利要求1所述的晶体管器件，配置为薄膜晶体管结构。3.如权利要求1或2所述的晶体管器件，其中所述沟道层结构包括半导体层。4.如权利要求1或2所述的晶体管器件，其中源电极层和沟道的材料组成选择为使源电极层材料的功函数与沟 道层结构的能带轮廓间隔，从而形成注入势垒。5.如权利要求4所述的晶体管器件，其中栅电压经由所述电极中的一个中的穿孔通过电荷载流子引起沟道半导体材料的填充，由此允许电荷载流子自由地移动到另一电极，弓丨起晶体管的打开状态。6.如权利要求1或2所述的晶体管器件，包括栅电极与所述图案化电极之间的嵌段共聚物层，该嵌段共聚物层作为用于电极层中所述图案的模板。7.如权利要求6所述的晶体管器件，其中该嵌段共聚物层是栅电极与图...

【专利技术属性】
技术研发人员：尼尔·泰斯莱，莫迪·马格利特，奥代德·格洛伯曼，罗伊·谢哈尔，
申请(专利权)人：技术研究及发展基金有限公司，
类型：发明
国别省市：