一种由垂直有机晶体管构成的反相器制造技术

本发明专利技术属于半导体器件物理领域，公开了一种由垂直有机晶体管构成的反相器，该反相器包括串联的垂直结构的PMOS和垂直结构的NMOS，垂直结构的PMOS包括衬底、底栅、栅氧化层、在栅氧化层表面的graphene、在graphene上层的有机半导体层DPPT

【技术实现步骤摘要】
一种由垂直有机晶体管构成的反相器


[0001]本专利技术属于半导体器件物理领域，具体的说是涉及一种由垂直有机晶体管构成的反相器。

技术介绍

[0002]反相器是一种基本的逻辑电路，通常由一个晶体管和若干个电阻器构成。它的作用是将输入信号取反输出，即如果输入信号为高电平，则输出为低电平；如果输入信号为低电平，则输出为高电平。反相器常用于数字电路中，例如在计算机内存中，用于放大和恢复存储器中的数据信号，也用于放大和驱动晶体管等其他电路的信号。反相器是逻辑电路中最基本的单元之一，也是组成各种数字电路的基础。
[0003]垂直有机晶体管(Vertical Organic Field
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Effect Transistor,VOFET)相对于传统的水平有机晶体管，尺寸更小，可以有效地减小晶体管的占用面积，从而实现高密度集成电路的制备。同时电流开关能力更强，可以更好地满足高性能计算的需求，并且可以实现更低的电压操作，从而降低了功耗和发热问题。
[0004]申请号为ZL201410442661X，公开了一种基于薄膜晶体管的反相器，提供了反相器的基本结构，这种结构是基于传统水平晶体管，还未设计基于垂直结构的反相器。
[0005]申请号为ZL2022102320530，公开了一种垂直有机晶体管的制备方法，提供了垂直有机晶体管的生产方法，这种制造方法的不足在于旋涂有机物时源漏电极上都会有有机物，降低了石墨烯在器件结构中接触，遏制晶体管的性能。

技术实现思路

[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种反向器，设计了一种由垂直有机晶体管构成的反相器。
[0007]为了达到上述目的，本专利技术是通过以下技术方案实现的：
[0008]本专利技术是一种由垂直有机晶体管构成的反相器，包括串联的垂直结构PMOS和垂直结构NMOS，所述的PMOS和NMOS结构基本相同，均包括衬底SiO2，底栅Si，栅氧化层SiO2，在栅氧化层表面的graphene，已经graphene上层的半导体层DPPT
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TT+N2200(PMOS)或者N2200+DPPT
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TT(NMOS),最后蒸镀源漏电极Au，垂直结构的PMOS中，DPPT
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TT+N2200有机物通过提拉方式形成膜，垂直结构的NMOS中，N2200+DPPT
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TT有机物通过提拉方式形成膜。
[0009]进一步的，所述的PMOS和NMOS是垂直结构有机晶体管。
[0010]进一步的，所述的衬底为覆盖有氧化层的硅片。
[0011]进一步的，所述的graphene为单层石墨烯。
[0012]进一步的，所述的有机半导体层为：PMOS是DPPT
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TT+N2200,NMOS是N2200+DPPT
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TT,膜厚约50nm。
[0013]进一步的，所述的源漏电极是金属Au，厚度约30nm。
[0014]本专利技术的有益效果是：
[0015]本专利技术利用垂直结构的PMOS和NMOS构成的反相器，相比于传统水平结构的反相器，有更低的工作电压，大约在5
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55mv。
[0016]本专利技术的垂直结构PMOS和NMOS，在不使用光刻机的条件下，更容易制备超短沟道。一般在不借助光刻机条件下，使用掩模版通过蒸镀仪热蒸发形成的沟道大约在50
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100微米，本专利技术方法的垂直沟道在50nm左右。
[0017]本专利技术使用提拉法替代旋涂法，相比于现有技术，本专利技术在制备工艺上进行了一些优化，可以避免有机物和器件源极直接接触，使电荷的移动完全经由石墨烯移动，提高了器件性能。
附图说明
[0018]图1是本专利技术反相器结构示意图。
[0019]图2是本专利技术反相器电路结构示意图。
[0020]图3为石墨烯转移至二氧化硅/重掺硅衬底示意图。其中a为铜基石墨烯，b为在铜基石墨烯表面旋涂PMMA，c为转移石墨烯到SiO2/Si衬底上，d为清除样品表面PMMA。
[0021]图4为用plasma刻蚀石墨烯表面图。其中a为使用plasma前石墨烯表面的PMMA残留，b为使用plasma之后石墨烯表面PMMA清除干净。
[0022]图5为提拉P型有机物和N型有机物。其中a为提拉N型有机物N2200+DPPT
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TT制备NMOS，b为提拉P型有机物DPPT
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TT+N2200制备PMOS。
[0023]图6为蒸镀淀积源漏电极示意图。其中a为在N型样品上蒸镀源漏电极，b为在P型样品上蒸镀源漏电极。
具体实施方式
[0024]以下将以图式揭露本专利技术的实施方式，为明确说明起见，许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而，应了解到，这些实务上的细节不应用以限制本专利技术。也就是说，在本专利技术的部分实施方式中，这些实务上的细节是非必要的。
[0025]如图1
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2所示，本专利技术是一种由垂直有机晶体管构成的反相器，包括垂直结构的PMOS和垂直结构的NMOS，所述垂直结构的PMOS和所述垂直结构的NMOS串联，所述垂直结构的PMOS包括衬底、底栅、栅氧化层、在栅氧化层表面的graphene、在graphene上层的有机半导体层DPPT
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TT+N2200和蒸镀的源极和漏极Au；所述垂直结构的NMOS包括衬底、底栅、栅氧化层、在栅氧化层表面的graphene、在graphene上层的有机半导体层N2200+DPPT
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TT和蒸镀的源极和漏极Au。DPPT
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TT+N2200有机物通过提拉方式形成膜，N2200+DPPT
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TT有机物通过提拉方式形成膜，膜厚度约为50nm，Graphene为单层石墨烯，衬底为覆盖有氧化层的硅片，所述底栅为Si，所述栅氧化层为SiO2，源极和漏极是金属Au，厚度为30nm。
[0026]本专利技术的由垂直有机晶体管构成的反相器的制备过程具体步骤如下：
[0027]步骤1：配置刻蚀溶液FeCl3：称取10g的FeCl3粉末放入玻璃器皿中，将50ml去离子水倒入玻璃器皿中溶解FeCl3。
[0028]步骤2：配置PMMA溶液(40mg/ml)：称取PMMA固体400mg放入玻璃瓶中，然后放入氮气环境手套箱，在手套箱中将10ml的NBA溶剂注入玻璃瓶，然后在80℃加热台上加热24h，完成40mg/ml的PMMA溶液配置。
[0029]步骤3：铜基石墨烯表面旋涂PMMA。如图3(b)，首先剪取合适大小的铜基石墨烯，固定在玻璃片上，然后放入氮气环境手套箱，在手套箱中将固定有铜基石墨烯的玻璃片固定在旋涂机上，然后使用500rpm旋涂10S，然后1500rpm旋涂20s旋涂PMMA，PMMA的浓度是40mg/ml，旋涂完成后在100℃下加热10min固化PMMA薄膜。
[0030]步骤4：铜基本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种由垂直有机晶体管构成的反相器，其特征在于：所述反相器包括垂直结构的PMOS和垂直结构的NMOS，所述垂直结构的PMOS和所述垂直结构的NMOS串联，其中，所述垂直结构的PMOS包括衬底、底栅、栅氧化层、在栅氧化层表面的graphene、在graphene上层的有机半导体层DPPT
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TT+N2200和蒸镀的源极和漏极Au；所述垂直结构的NMOS包括衬底、底栅、栅氧化层、在栅氧化层表面的graphene、在graphene上层的有机半导体层N2200+DPPT
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TT和蒸镀的源极和漏极Au。2.根据权利要求1所述的一种由垂直有机晶体管构成的反相器，其特征在于：垂直结构的PMOS中，DPPT
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TT+N2200有机物通过提拉方式形成膜，垂直结构的NM...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙华斌，于晓辰，许智奇，李长青，徐勇，吴洁，于志浩，陈子龙，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：