一种平面型无寄生电容的有机场效应晶体管及其制作方法技术

本发明专利技术提供了一种平面型无寄生电容的有机场效应晶体管的制作方法：1)在玻璃基底表面用钼片掩模，热蒸镀铬作为金与玻璃的黏附层，再蒸镀金电极作为源电极和漏电极，然后利用光刻在金电极上做出预设的栅极图案；2)用湿法刻蚀去除多余的铬和金，将栅极图案中连接着的金电极分隔成源电极和漏电极；3)用掩模版热蒸镀与金相同厚度的铝作为栅电极，然后用氧等离子体处理栅电极，在铝上原位生长氧化铝作为介电层；4)将蒸镀好电极的基片放入预热80℃的DMSO中超声5min两次，再将溶液换为丙酮继续超声5min后换为异丙醇超声5min后用氮气吹干。本发明专利技术制作方法制作的晶体管电极处于同一水平高度，该结构能够保证寄生重叠为0，将寄生电容完全消除。全消除。全消除。

【技术实现步骤摘要】
一种平面型无寄生电容的有机场效应晶体管及其制作方法


[0001]本专利技术涉及有机电子
，具体地说是一种平面型无寄生电容的有机场效应晶体管及其制作方法。

技术介绍

[0002]目前的有机场效应晶体管的结构由三部分组成：介电层、半导体层和三个电极。其中源极和漏极与半导体直接接触，栅极通过介电层与半导体相互隔开。其较为常见的结构有四种形式，根据栅电极沉积的顺序不同分为底栅结构和顶栅结构，根据半导体和源漏电极的蒸镀顺序不同分为顶接触和底接触。而不论是哪种结构，其三个电极由于沉积顺序不同，均会在源漏电极与栅极之间产生一定的重叠区域，这便会造成寄生重叠，从而产生寄生电容，当晶体管用于电路中时，寄生电容的存在会对电路的频率和开关速度造成不利影响。
[0003]通过现代高精度的制造工艺，图案化处理微型电极能够使寄生电容降低。如，Perinot,A.et al,Organic electronics picks up the pace:mask
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less,solution processed organic transistors operating at 160MHz，Advanced Science 2021,8(4),2001098.(Perinot A.等，《有机电子加快了步伐：有机晶体管工作在160兆赫兹的解决方案》，《先进科学2021》第8卷第4期第2001098页)，Perinot等人通过激光直写技术，烧结在晶体管沟道中对应的顶端栅电极，保持源极和漏极的重叠低至0
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250nm，以减少寄生电容，实现了一种在160MHz频率下工作的有机场效应晶体管。但是这种方法依赖于高精度的加工技术，其技术成本高，实现对图案精确对准控制的难度较大。
[0004]自对准技术也能减小寄生电容，自对准工艺是指第二个图案的位置被第一个图案自动定义。在金属氧化物半导体场效应晶体管中，自对准工艺通常是先沉积栅电极作为第一个图案，再通过一些特殊的工艺手段，实现对其他两个电极的图案化对准。利用栅极对另外的两个电极进行对准的方法，可以使用栅电极作为阴影掩模，再沉积源漏电极，还可以通过从透光衬底背面进行曝光来图案化源漏电极。例如，Palfinger,U.et al，Fabrication of n
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and p
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type organic thin film transistors with minimized gate overlaps by self
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aligned nanoimprinting.Advanced Materials 2010,22(45),5115
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5119(Palfinger U.等，《用自对准纳米压印法制作栅重叠最小的n型和p型有机薄膜晶体管》，《先进科学2010》第22卷第45期第5115
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5119页)，Palfinger等人利用纳米压印光刻技术制造铝栅电极，利用栅电极作为掩膜，通过背面曝光的光刻与剥离技术，源漏电极分离，从而实现自对准，将寄生重叠的距离降低到纳米水平。但是，这种利用栅极去对准源漏电极的自对准工艺无法完全避免寄生电容，仅能将寄生重叠的距离降低到纳米级。
[0005]因此，如何设计一种有机场效应晶体管及其制作方法，晶体管的寄生电容为零，且其制作方法技术成本低，技术要求低，精准度高是一件亟待解决的事情，具有十分重要的意义。

技术实现思路

[0006]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种平面型无寄生电容的有机场效应晶体管，晶体管的寄生电容为零，且其制作方法技术成本低，技术要求低，精准度高，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0007]为了达到上述目的，本申请提供如下技术方案。
[0008]一种平面型无寄生电容的有机场效应晶体管，其包括：
[0009]基底、源电极、栅电极、介电层、漏电极；
[0010]源电极、栅电极和漏电极设置在基底上；
[0011]介电层位于栅电极上；
[0012]源电极和漏电极与基底之间分别设置有黏附层；
[0013]源电极、栅电极和漏电极处于同一水平高度。
[0014]优选地，基底的材料为玻璃或硅中的一种。
[0015]优选地，源电极和漏电极的材料为金。
[0016]优选地，栅电极的材料为铝，介电层的材料为氧化铝。
[0017]优选地，黏附层的材料为铬。
[0018]一种平面型无寄生电容的有机场效应晶体管的制作方法，包括以下步骤：
[0019]步骤1：在玻璃基底表面用钼片掩模，蒸镀铬作为金与玻璃的黏附层，再蒸镀金电极作为源电极和漏电极，然后利用光刻在金电极上做出预设的栅极图案，其整体称为基片；
[0020]步骤2：用湿法刻蚀去除多余的铬和金，将栅极图案中连接着的金电极分隔成源电极和漏电极；
[0021]步骤3：用掩模版蒸镀与金相同厚度的铝作为栅电极，然后用氧等离子体处理栅电极，在铝上原位生长氧化铝作为介电层；
[0022]步骤4：将蒸镀好电极的基片放入预热80℃的DMSO中，超声5min两次，再将溶液换为丙酮，继续超声5min后换为异丙醇超声5min后用氮气吹干。
[0023]优选地，步骤1中光刻包括以下步骤：
[0024]S101：将带有金电极的基底置于匀胶机上，滴加约80mL 4.4cp光刻胶，以3000rpm的转速旋转1min，然后将器件于100℃热台加热90s；
[0025]S102：通过特制图案的光刻板对涂布好光刻胶的基底进行区域选择性的曝光，然后将基片放入显影液中浸泡40s，再将基片用超纯水清洗干净后用氮气吹干；
[0026]S103：将显影后的基片置于120℃热台加热120s。结束烘烤后将基片置于氧等离子体机清洗0.5min，氧等离子体机处理的条件为500W，5sccm O2。
[0027]优选地，S101中，操作环境为无紫外线的黄光室。
[0028]优选地，S102中，曝光条件为：软接触曝光，汞灯波长365nm，光强11mW/cm2，曝光时间3
‑
5s。
[0029]优选地，步骤2中湿法刻蚀包括以下步骤：
[0030]S201：配制刻蚀液，金刻蚀液的配方为I2∶KI∶H2O＝0.1g∶10g∶80ml，铬刻蚀液用Aldrich公司生产的85％铬专用刻蚀液；
[0031]S202：将基片浸入金刻蚀液中7s后用超纯水洗净吹干，再将基片浸入铬刻蚀液中，2min后取出，用超纯水洗净并吹干。
[0032]优选地，步骤3中氧等离子体机处理的条件为500W，5sccm O2，清洗1min。
[0033]优选地，蒸镀的铬的厚度为2nm，蒸镀的金和铝的厚度为20
‑
30nm。
[0034]优选地，所述蒸镀方式为热蒸镀、电子束蒸镀中的一种。
[0035]相比于现有技术，本专利技术技术方案具有以下有益效果本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种平面型无寄生电容的有机场效应晶体管，其特征在于，其包括：基底(1)、源电极(301)、栅电极(501)、介电层(502)、漏电极(302)；源电极(301)、栅电极(501)和漏电极(302)设置在基底(1)上；介电层(502)位于栅电极(501)上；源电极(301)和漏电极(302)与基底(1)之间分别设置有黏附层(2)；源电极(301)、栅电极(501)和漏电极(302)处于同一水平高度。2.根据权利要求1所述的一种平面型无寄生电容的有机场效应晶体管，其特征在于，基底(1)的材料为玻璃或硅中的一种，源电极(301)和漏电极(302)的材料为金。3.根据权利要求2所述的一种平面型无寄生电容的有机场效应晶体管，其特征在于，栅电极(501)的材料为铝，介电层(502)的材料为氧化铝。4.根据权利要求3所述的一种平面型无寄生电容的有机场效应晶体管，其特征在于，黏附层(2)的材料为铬。5.根据权利要求1
‑
4任一项所述的一种平面型无寄生电容的有机场效应晶体管的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：在玻璃基底(1)表面用钼片掩模，蒸镀铬作为金与玻璃的黏附层(2)，再蒸镀金电极(3)作为源电极(301)和漏电极(302)，然后利用光刻在金电极(3)上做出预设的栅极图案，其整体称为基片；步骤2：用湿法刻蚀去除多余的铬和金，将栅极图案中连接着的金电极(3)分隔成源电极(301)和漏电极(302)；步骤3：用掩模版蒸镀与金相同厚度的铝作为栅电极(501)，然后用氧等离子体处理栅电极(501)，在铝上原位生长氧化铝作为介电层(502)；步骤4：将蒸镀好电极的基片放入预热80℃的DMSO中，超声5min两次，再将溶液换为丙酮，继续超声5min后换为异丙醇超声5min后用氮气吹干。6.根据权利要求5...

【专利技术属性】
技术研发人员：张磊，车钰，姜百川，
申请(专利权)人：南京大学，
类型：发明
国别省市：