具有有机聚合物栅极绝缘层的有机半导体晶体管的制造方法技术

本发明专利技术提供了一种制造具有有机聚合物栅极绝缘层的有机半导体晶体管的方法。该方法包括：使用有机单体源通过汽相淀积法在基板上形成有机栅极绝缘层，然后在该有机栅极绝缘层中引发聚合反应，从而获得有机聚合物栅极绝缘层。由于所用的汽相淀积法是一种低温干法技术，因而能够在大面积基板上通过简化的、原地实施的工艺均一地形成所述的有机聚合物栅极绝缘层。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种晶体管的制造方法，尤其是涉及一种。
技术介绍
为了制得一种可用于有机半导体晶体管中的栅极绝缘层的材料，该材料必须具有低电导率和高击穿场强特性。因而，电导率小于10-12S/cm并且击穿场强大于1MV/cm的无机绝缘层例如二氧化硅已广泛地用作栅极绝缘层。然而，在高温下形成的无机绝缘层可能会影响通过预处理在基板上在先形成的其他层状材料(以下称之为预处理层)。另一方面，在低温下形成的有机绝缘层不会影响预处理层。因此，对将有机绝缘层用作新的栅极绝缘层的研究正在蓬勃地进行中。已知的制造有机绝缘层的方法包括旋涂法和使用朗谬尔-贝里吉特(Langmuir-Blodgett，LB)成膜工艺的单分子层成型法，这两种方法都是有利并已简化的低温技术。然而，这些技术仅仅在用于小面积基板时才有效。由于平板显示器面积趋于增大，因而难以应用这些技术。此外，由于这些技术为湿法工艺，在该过程中预处理层可能被溶解，这就限制了对预处理层种类的选择。因而，以多种方式来设计有机半导体晶体管就显得十分困难。由于形成有机绝缘层的工艺方法相对于预处理或后处理不是原地(in-situ)进行的，因而该制造工艺与设备就变得复杂，导致了生产成本的上升。因而，对于在大面积基板上以简化工艺来制造有机栅极绝缘层的方法存在着越来越强烈的需求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种以低温干法工艺制造具有有机栅极绝缘层的有机半导体晶体管的方法。为了达到本专利技术的上述目的，本专利技术提供了制造有机半导体晶体管的一种方法，该方法包括采用有机聚合物层通过汽相淀积形成栅极绝缘层的步骤，所述汽相淀积是一种低温干法技术。首先，准备基板并使用有机单体源通过汽相淀积法在该基板上形成有机栅极绝缘层。然后，在该有机栅极绝缘层中引发聚合反应以获得有机聚合物栅极绝缘层。此处所述的有机栅极绝缘层优选形成的厚度为50-20000。同时，所述汽相淀积法优选是真空淀积法。所述聚合反应优选为通过100-400℃的加热处理来进行的热聚合反应或通过150nm-10μm的光照射来进行的光聚合反应。形成该有机栅极绝缘层以及通过使用热聚合反应获得该有机聚合物栅极绝缘层的步骤优选在原地实施。该方法还可包括形成有机聚合物绝缘层的步骤之后，在所述有机聚合物绝缘层上形成有机半导体活性层的步骤，而且，形成所述有机栅极绝缘层的步骤、获得所述有机聚合物栅极绝缘层的步骤和在所述有机聚合物绝缘层上形成有机半导体活性层的步骤均优选在原地实施。在准备基板的步骤中，优选在该基板上形成有机半导体活性层和源/漏极。相对于形成所述有机栅极绝缘层和获得所述有机聚合物栅极绝缘层的步骤，所述有机半导体活性层和所述源/漏极优选通过在原地实施的步骤形成。在该有机聚合物栅极绝缘层为聚酰亚胺层的情况下，所述有机单体源可包括芳香族四羧酸二酐单体和芳香族二胺单体，所述有机聚合物栅极绝缘层为一种栅极绝缘层。这样，形成该有机栅极绝缘层的步骤可包括分别蒸发所述芳香族四羧酸二酐单体和芳香族二胺单体以使该有机栅极绝缘层中的各单体的摩尔比为1∶1的步骤。相对于形成所述有机栅极绝缘层和获得所述有机聚合物栅极绝缘层的步骤，形成所述源/漏极和有机半导体晶体管的栅电极的步骤优选在其原地实施。通过参考以下附图对本专利技术的优选实施方案进行详细描述，本专利技术上述目的与有利之处将更加显而易见附图说明图1表示在本专利技术的制造有机半导体晶体管的方法中形成有机聚合物栅极绝缘层的方法；图2和3为本专利技术的制造交错-倒相(staggered-inverted)型有机TFT(薄膜晶体管)的方法的横截面图；图4显示了根据本专利技术制得的聚酰亚胺栅极绝缘层的FT-IR(傅里叶变换红外吸收)光谱结果；图5为本专利技术的聚酰亚胺栅极绝缘层的电流-电压关系图示；图6为本专利技术的交错-倒相型有机TFT的横截面图；图7为图6所示的交错-倒相型有机TFT的电流-电压关系图示。具体实施例方式下面将详细描述本专利技术制造有机半导体晶体管的一种方法。然而，本专利技术并不限于下列实施方案，而是能以多种形式进行实施。确切来说，这些实施方案仅用来表明本专利技术的公开内容是充分和完全的，同时也将本专利技术的范围完整地传达给本领域的普通技术人员。纵观所有的附图，有机TFT是以示意图的形式描绘的，为了清楚起见，各种薄膜的厚度也被放大了。在图中，同一要素由相同的数字标明。在本专利技术制造有机半导体晶体管的方法中，栅极绝缘层由有机聚合物层形成。图1显示了形成有机聚合物栅极绝缘层的工艺过程。参考图1，准备用来在其上形成栅极绝缘层的基板(步骤1)。该基板用来形成晶体管，它可以是硅基板、玻璃基板或塑料基板的任意形式。此外，具有高玻璃化转化温度的耐火塑料基板也能用作有机半导体晶体管的基板。8英寸或大于8英寸的大面积基板也能用作平板显示器的基板。根据晶体管的种类，在基板上形成预处理层。例如，在形成一种交错-倒相型有机TFT时，可在该基板上形成栅电极。而在形成一种交错型有机TFT的情况下，可在该基板上形成活性层以及源/漏极的叠层状结构。详细来说，首先将该基板装入汽相淀积装置。可用的汽相淀积装置包括真空淀积装置。然后，将至少一种有机单体源加入该汽相淀积装置的蒸发器。在形成作为有机聚合物栅极绝缘层的聚酰亚胺层的情况下，优选同时使用两种单体源。第一种是芳香族四羧酸二酐单体源。第一种单体源可用的例子包括氧联二邻苯二甲酸酐(ODPA)、苯均四羧酸二酐(PMDA)、二苯甲酮四酸二酐(BTDA)，以及联邻苯二甲酸二酐(BPDA)。第二种单体源为一种芳香族二胺单体源。第二来源的可用例子包括以下式1表示的物质 作为选择，可将乙烯基衍生物单体通过汽相淀积和UV(紫外线)照射进行聚合，从而形成一种具有良好绝缘性质的薄膜。引发下列的反应。此处，该薄膜的性质能够通过改变取代基R来调节。该取代基可以是氢原子，必要时可彼此相同。 随后，在基板上形成有机栅极绝缘层(步骤2)。根据所用的汽相淀积装置的特性来控制如淀积室的真空度、基板温度和功率等物理参数，以便在基板上形成有机栅极绝缘层。当使用汽相淀积室时，真空度设置为10-6Torr(托)或低于10-6Torr。之所以称之为有机栅极绝缘层是因为在该工艺过程中形成的绝大多数绝缘层以单分子或低聚物的形态存在，而非经彻底的聚合反应形成的聚合物形态。如果使用芳香族四羧酸二酐单体源和芳香族二胺单体源，则分别蒸发相应的单体源，通过控制物理参数使所述有机栅极绝缘层中单体的摩尔比为1∶1，从而形成薄膜。最后，在该有机栅极绝缘层中引发聚合反应，由此得到有机聚合物栅极绝缘层(步骤3)。在步骤3中，在以单分子或低聚物形态形成的有机栅极绝缘层中引发聚合反应，致使该有机栅极绝缘层转变为聚合物薄膜。也就是说，使该有机栅极绝缘层通过100-400℃的加热处理发生热聚合反应或通过150nm-10μm的光照射发生光聚合反应，从而获得了由有机聚合物薄膜制得的栅极绝缘层。所述热聚合反应是通过使用汽相淀积装置中的加热器使基板的温度升高而实施的，从而在原地进行形成所述有机栅极绝缘层以及获得所述有机聚合物栅极绝缘层的步骤。所述光聚合反应是通过在汽相淀积装置中安装一个光照射单元而实施的，从而在原地进行形成所述有机栅极绝缘层以及获得所述有机聚合物栅极绝缘层的步骤。现在，下面将参考图2和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造有机半导体晶体管的方法，所述方法包含以下步骤：准备基板；使用有机单体源通过汽相淀积法在该基板上形成有机栅极绝缘层；以及在该有机栅极绝缘层中引发聚合反应以获得有机聚合物栅极绝缘层。

【技术特征摘要】
1.一种制造有机半导体晶体管的方法，所述方法包含以下步骤准备基板；使用有机单体源通过汽相淀积法在该基板上形成有机栅极绝缘层；以及在该有机栅极绝缘层中引发聚合反应以获得有机聚合物栅极绝缘层。2.如权利要求1所述的方法，其中所述的有机栅极绝缘层形成的厚度为50-20000。3.如权利要求1所述的方法，其中所述的汽相淀积法是真空淀积法。4.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其中所述的聚合反应为通过100-400℃的加热处理来进行的热聚合反应。5.如权利要求4所述的方法，其中形成所述有机栅极绝缘层的步骤和使用所述热聚合反应获得所述有机聚合物栅极绝缘层的步骤是在原地实施的。6.如权利要求1-3中任一项所述的方法，其中所述的聚合反应为通过150nm-10μm的光照射来进行的光聚合反应。7.如权利要求6所述的方法，其中形成所述有机栅极绝缘层的步骤和使用所述热聚合反应获得所述有机聚合物栅极绝缘层的步骤是在原地实施的。8.如权利要求1所述的方法，其中，在获得所述有机聚合物绝缘层的步骤之后，所述的方法还包含在该有机聚合物绝缘层上形成有机半导体活性层的步骤。9.如权利要求8所述的方法，其中形成所述有机栅极绝缘层、获得所述有机聚合物栅极绝缘层以及在该有机聚合物绝缘层上形成有机半导体活性层的步骤是在原地实施的。10.如权利要求1所述的方法，其中在准备基板的步骤中，在...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈载勋，金圣珉，金奉玉，朴鲁吉，郭美英，金永宽，
申请(专利权)人：GRACEL株式会社，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]