集成无机/有机互补薄膜晶体管电路及其制造方法技术

集成有机／无机互补薄膜晶体管电路包含工作中连接的公共衬底上的第一和第二晶体管，其中的第一晶体管是无机薄膜晶体管，而第二晶体管是有机薄膜晶体管。无机薄膜晶体管是ｎ沟道晶体管，而有机薄膜晶体管是ｐ沟道晶体管，反之亦然。各个晶体管具有分隔的栅电极，且在有机薄膜晶体管中的ｐ沟道半导体的情况下，有机有源晶体管材料被电隔离于无机薄膜晶体管。在制造这种晶体管电路的第一方法中，在公共衬底上淀积各个晶体管的分隔的栅电极，在有机薄膜晶体管的薄膜结构的同一层上淀积有机薄膜晶体管的源电极和漏电极材料，以及在各个情况下提供电隔离于无机ｎ沟道晶体管的有机ｐ沟道晶体管中的有机有源半导体材料，以及可选地电隔离于无机ｐ沟道晶体管的有机ｎ沟道晶体管中的有机有源半导体材料。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】集成无机/有机互补薄膜晶体管电路及其制造方法本专利技术涉及到集成无机/有机互补薄膜晶体管电路，它包含工作中连接的提供在公共衬底上的第一和第二晶体管，其中的第一晶体管是无机薄膜晶体管，而第二晶体管是有机薄膜晶体管，且其中的互补薄膜晶体管电路形成多层薄膜结构。本专利技术还涉及到制造集成无机/有机互补薄膜晶体管电路的方法，它包含工作中连接的提供在公共衬底上的第一和第二晶体管，其中的第一晶体管是无机薄膜晶体管，而第二晶体管是有机薄膜晶体管，且其中的互补薄膜晶体管电路形成具有逐个淀积并图形化的薄膜层的多层薄膜结构，实现为互补金属氧化物半导体的硅集成电路，在诸如微处理器之类的大量微电子应用市场中拥有压倒的优势。但对于更一般的应用，例如在用电池工作的便携式电子产品中，由于互补电路能够为数字电路提供非常低的静态功耗，故也可以是令人感兴趣的。然而，已经证明，要实现具有商业应用所满意的性能的互补集成薄膜电路是困难的。硅的氢化薄膜晶体管(a-Si:H TFT)已经在薄膜元件中，特别是在具有有源矩阵的液晶显示器中得到了新的应用。但由于空穴输运迁移率通常比电子输运迁移率低得多，故互补a-Si:H电路是有问题的。新近已经制造了具有有机有源层的TFT，其性能可与非晶硅器件(a-Si:H器件)比拟。例如，美国专利no.5347144(Garnier等人)公开了一种具有MIS结构的薄膜场效应晶体管，它包括源电极与漏电极之间的半导体薄层。此半导体薄层接触到绝缘材料制成的薄膜的表面，在其第二表面处接触到导电的栅。此半导体由至少一种具有确定的分子量的共轭聚合有机化合物制成。Garnier等人指出，各种不同的芳香族多环碳氢化合物以及这些多并苯作为有机半导体材料。Garnier等人的晶体管被认为特别适合于开关或放大器件。文献中还讨论了简单的有机互补薄膜晶体管电路，但没有显现出-->所希望的性能。还试图过用分隔衬底上的无机和有机器件的组合和外部连接来制造互补电路。然而，在美国专利no.5625199(Baumbach等人)中，公开了一种具有无机n沟道薄膜晶体管和有机p沟道薄膜晶体管的互补电路。n沟道薄膜晶体管采用氢化非晶硅作为有源材料，而有机薄膜晶体管的p沟道采用α-六噻恩(α-6T)作为有源半导体材料。根据Baumbach等人的互补薄膜晶体管电路可以被用来实现集成互补倒相器或其它互补电路。然而，根据Baumbach等人的集成互补无机/有机薄膜晶体管，从工艺的观点以及更广泛的晶体管电路中的一般应用方面都有大量的缺点。于是，Baumbach等人提议在有机半导体层二侧上分别提供源电极和漏电极，这首先是不必要的，还在制造过程中表现出大量的缺点。而且，有机薄膜晶体管的源和漏接触必需在不同的步骤中制作，且除非使用遮光板，也难以对有机半导体顶部上的接触进行图形化。根据Baumbach的互补薄膜晶体管在有机薄膜晶体管中也没有隔离的有机半导体材料。由于希望能够利用符号相同的电位来开通无机晶体管和关断有机晶体管或相反，故这可能是有问题的。在根据baumbach等人的互补薄膜晶体管中，若互补薄膜晶体管被使用在复杂的电路中，则可能不希望有的大漏电流会成为问题。如所列出的美国专利所指出的那样，根据Baumbach等人实现的倒相器在7.2V的电源下在大约5V时转换。根据Baumbach等人的互补薄膜晶体管的另一个缺点是公共栅电极被用于n沟道和p沟道晶体管二者。从互补器件构成的更复杂的晶体管电路要求此处不使用公共电极。即使在简单的倒相器中，公共栅电极也会引起增大的寄生电容。而且应该指出，根据Baumbach等人的互补薄膜晶体管使用无机晶体管作为n沟道晶体管，而有机晶体管作为p沟道晶体管，根据提出的材料是可以理解的。但根据Baumbach等人，显然可以用来制作n型有源半导体的有机材料的使用，要求比较复杂的和成本高的制造工艺，因而暂时还不容易实现。因此，本专利技术的第一目的是克服与现有技术有关的缺点，确切地说是提供一种适合于使用在大的晶体管电路中的集成互补无机/有机薄膜晶体管电路。另一个目的是提供能够低成本制造并同时具有低的-->静态功耗，致使能够用于以电池工作的便携式设备中的互补薄膜晶体管电路。本专利技术的进一步目的是提供一种不复杂的和不昂贵的且工艺步骤尽可能少的制造集成互补无机/有机薄膜晶体管电路的方法，同时获得具有良好电学性质的器件，从而有可能实现无机晶体管作为n沟道晶体管而有机晶体管作为p沟道晶体管或反之亦然。用根据本专利技术的集成无机/有机互补薄膜晶体管电路达到了上述和其它的目的，其特征是有机薄膜晶体管是n沟道晶体管，而有机薄膜晶体管是p沟道晶体管，反之亦然，在各种情况下，有机有源晶体管材料分别是p沟道有机半导体材料或n沟道有机半导体材料，每个晶体管提供有分隔的栅电极，在各种情况下，有机p沟道晶体管中的有机有源半导体被提供成电隔离于无机n沟道晶体管，以及有机n沟道晶体管中的有机有源半导体被可选地提供成电隔离于无机p沟道晶体管。根据本专利技术，无机有源半导体材料最好选自氢化非晶硅(a-Si:H)、氢化或非氢化微晶硅(μc-Si:H；μc-Si)、氢化或非氢化多晶硅(pc-Si:H；pc-Si)、单晶硅、铜掺杂的多晶锗(pc-Ge:Cu)、硒化镉(CdSe)、碲化镉(CdTe)、或基于所述材料的可能为单晶形式的复合无机半导体。无机薄膜晶体管是n沟道晶体管时，无机有源半导体材料最好是非晶硅(a-Si:H)，而无机晶体管是p沟道晶体管时，无机有源半导体材料最好是p沟道硅材料，确切地说是p沟道氢化非晶硅(a-Si:H)。在一个有利的实施例中，无机薄膜晶体管中的有源半导体材料包含至少一种具有特定的分子量的共轭聚合有机化合物。一种或多种共轭聚合有机化合物最好选自共轭低聚合物、多环芳香族碳氢化合物、确切地说是多并苯或多烯。有机薄膜晶体管是p沟道晶体管时，有机有源半导体材料最好是并五苯，而有机薄膜晶体管是n沟道晶体管时，有机有源半导体材料最好是十六氟酞酸氰化铜。最后，根据本专利技术，有机薄膜晶体管的源电极和漏电极最好被提供在有机薄膜晶体管的薄膜结构中的同一个层中。-->根据本专利技术制造集成无机/有机互补薄膜晶体管电路的第一方法的特征是，借助于分别淀积n沟道无机有源半导体材料和p沟道有机有源半导体材料而制作无机薄膜晶体管作为n沟道晶体管而有机薄膜晶体管作为p沟道晶体管，或借助于分别淀积n沟道有机有源半导体材料和p沟道无机有源半导体材料而相应地制作有机薄膜晶体管作为n沟道晶体管而无机薄膜晶体管作为p沟道晶体管，在公共衬底上淀积第一和第二晶体管的分隔的栅电极，在有机薄膜晶体管的薄膜结构的同一层上淀积有机薄膜晶体管的源电极和漏电极材料，以及在任何情况下，提供电隔离于无机n沟道晶体管的有机p沟道晶体管中的有机有源半导体材料和可选地提供电隔离于无机p沟道晶体管的有机n沟道晶体管中的有机有源半导体材料。根据本专利技术的制造集成无机/有机互补薄膜晶体管电路的第二方法的特征是包含下列步骤：在公共衬底上淀积二个晶体管中的每一个的由第一金属组成的分隔的栅电极，在各个栅电极上淀积由氮化硅(SiNx)组成的分隔的无机绝缘体，在这样形成第一晶体管的栅电极的一个栅电极上淀积氢化非晶硅(a-Si:H)形式的无机有源本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种集成无机／有机互补薄膜晶体管电路，它包含工作中连接的提供在公共衬底上的第一和第二晶体管，其中的第一晶体管是无机薄膜晶体管，而第二晶体管是有机薄膜晶体管，且其中的互补薄膜晶体管电路形成多层薄膜结构，其特征是无机薄膜晶体管是ｎ沟道晶体管，而有机薄膜晶体管是ｐ沟道晶体管，反之亦然，在每种情况下，有机有源晶体管材料分别是ｐ沟道有机半导体材料或ｎ沟道有机半导体材料，提供用于各个晶体管的分隔的栅电极，在各个情况下提供电隔离于无机ｎ沟道晶体管的有机ｐ沟道晶体管中的有机有源半导体 ，以及可选地提供电隔离于无机ｐ沟道晶体管的有机ｎ沟道晶体管中的有机有源半导体。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】NO 1998-12-8 19985729;US 1998-6-19 60/0898301．一种集成无机/有机互补薄膜晶体管电路，它包含工作中连接的提供在公共衬底上的第一和第二晶体管，其中的第一晶体管是无机薄膜晶体管，而第二晶体管是有机薄膜晶体管，且其中的互补薄膜晶体管电路形成多层薄膜结构，其特征是无机薄膜晶体管是n沟道晶体管，而有机薄膜晶体管是p沟道晶体管，反之亦然，在每种情况下，有机有源晶体管材料分别是p沟道有机半导体材料或n沟道有机半导体材料，提供用于各个晶体管的分隔的栅电极，在各个情况下提供电隔离于无机n沟道晶体管的有机p沟道晶体管中的有机有源半导体，以及可选地提供电隔离于无机p沟道晶体管的有机n沟道晶体管中的有机有源半导体。2．根据权利要求1的互补薄膜晶体管电路，其特征是无机有源半导体材料选自氢化非晶硅(a-Si:H)、氢化或非氢化微晶硅(μc-Si:H；μc-Si)、氢化或非氢化多晶硅(pc-Si:H；pc-Si)、单晶硅、铜掺杂的多晶锗(pc-Ge:Cu)、硒化镉(CdSe)、碲化镉(CdTe)、或基于所述材料的可能为单晶形式的复合无机半导体。3．根据权利要求2的互补薄膜晶体管电路，其中的无机晶体管是n沟道晶体管，其特征是无机有源半导体材料是氢化非晶硅(a-Si:H)。4．根据权利要求2的互补薄膜晶体管电路，其中的无机晶体管是p沟道晶体管，其特征是无机有源半导体材料是p沟道硅材料，确切地说是p沟道氢化非晶硅(a-Si:H)。5．根据权利要求1的互补薄膜晶体管电路，其特征是有机薄膜晶体管中的有源半导体材料包含至少一种具有特定的分子量的共轭聚合有机化合物。6．根据权利要求5的互补薄膜晶体管电路，其特征是该一种或多种共轭聚合有机化合物选自共轭低聚合物、多环芳香族碳氢化合物确切地说是多并苯、或多烯。7．根据权利要求6的互补薄膜晶体管电路，其中的有机薄膜晶体管是p沟道晶体管，其特征是有机半导体材料是并五苯。8．根据权利要求1的互补薄膜晶体管电路，其中的有机薄膜晶体管是n沟道晶体管，其特征是有机有源半导体材料是十六氟酞酸氰化铜(F16CuPc)。9．根据权利要求1的互补薄膜晶体管电路，其特征是有机薄膜晶体管的源电极和漏电极被提供在有机薄膜晶体管的薄膜结构中的同一个层中。10．一种制造集成无机/有机互补薄膜晶体管电路的方法，它包含工作中连接的提供在公共衬底上的第一和第二晶体管，其中的第一晶体管是无机薄膜晶体管，而第二晶体管是有机薄膜晶体管，且其中的互补薄膜晶体管电路形成具有逐个淀积...

【专利技术属性】
技术研发人员：T杰克森，M邦泽，DB托马松，K哈根，DJ贡德拉赫，
申请(专利权)人：薄膜电子有限公司，
类型：发明
国别省市：NO[挪威]