日本久章草在线一区二区三区,久久精品视频5,樱桃视频污在线观看,窝蝌蚪免费精品视频

【中心議題】

•     *聚合物薄膜場效應(yīng)晶體管器件的設(shè)計
•     *聚合物薄膜場效應(yīng)晶體管器件的制備技術(shù)

【解決方案】

•     *選取襯底
•     *制備絕緣層薄膜
•     *制備聚合物半導(dǎo)體膜
•     *圖形加工技術(shù)

聚合物薄膜場效應(yīng)晶體管在結(jié)構(gòu)設(shè)計上繼承了金屬-氧化物-半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(MOSFET)的體系結(jié)構(gòu)，主要由三部分組成，包括源、漏、柵三個電極，絕緣層和半導(dǎo)體層。器件結(jié)構(gòu)廣泛采用頂接觸型、底接觸型和頂柵結(jié)構(gòu)三種類型，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示。

據(jù)Roichman等人報道，對于同一種聚合物半導(dǎo)體，頂接觸型器件的特性往往比底接觸型器件的更優(yōu)越，這是因為頂接觸型的注入面積比底接觸型的注入面積大，引起電極與半導(dǎo)體層之間的接觸電阻減小所致。由于有機PFET器件一般不采用傳統(tǒng)的光刻工藝制造，器件的溝道長度相對較長，為了增大其輸出電流，往往把源、漏電極作成梳狀結(jié)構(gòu)，以增加寬長比，從而增加了器件的占用面積，這顯然不利于器件的集成。因此，短溝道PFET器件的制備技術(shù)就成為制造技術(shù)的關(guān)鍵。下面介紹PFET器件的制備工序和技術(shù)。

1選取襯底

目前可用作短溝道PFET器件襯底的材料主要有硅單晶、玻璃和塑料等，應(yīng)根據(jù)器件的應(yīng)用領(lǐng)域來選取。單晶硅為高摻雜的n型或p型材料，用單晶硅作襯底時，襯底也作為器件的柵極，此時絕緣層大多采用SiO2、Si3N4、Al2O3等無機材料，以減小器件的漏電流。用玻璃作襯底時，通常在玻璃上沉積一層ITO作為柵極，絕緣層可以是無機材料也可以是有機材料。用塑料作襯底，主要是為了制備全柔性有機電子器件。

2制備絕緣層薄膜

絕緣層薄膜的制備方法根據(jù)所選用的絕緣層材料不同而不同。對于SiO2、Si3N4、Ta2O5等無機絕緣膜，可以采用金屬有機物化學(xué)汽相沉積(MOCVD)法、電子束蒸發(fā)法和熱氧化法等；對于PVP、PMMA、P4VP等有機絕緣膜，大都采用最簡單的溶液旋涂法。對于同種聚合物半導(dǎo)體膜，器件結(jié)構(gòu)相同而絕緣層材料不同時，器件特性不同。Podzorov等人用規(guī)整的聚3-已基噻吩(RR-P3HT)作為有機半導(dǎo)體層，采用浸泡涂覆(dip coating)工藝制備了絕緣層不同的器件，并對它們進行了比較，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，采用Al2O3/SiO2雙層絕緣層的器件具有更高的場遷移率和開關(guān)電流比。Facchetti等人綜合報道了采用各種柵絕緣介質(zhì)層的有機場效應(yīng)晶體管器件的性能。

3制備聚合物半導(dǎo)體膜

在PFET中，半導(dǎo)體活性層材料一般選用可溶性聚合物，采用溶液相成膜工藝完成薄膜沉積。其中最為流行的成膜工藝是旋轉(zhuǎn)涂敷，它類似于硅平面工藝中的甩膠工藝，在基片啟動時，快速滴入待成膜的聚合物溶液，當基片高速旋轉(zhuǎn)時，該溶液在基片上立刻散布成均勻膜。當溶劑蒸發(fā)后，基底上就形成了固態(tài)薄膜。有機薄膜的性能，如：有序化程度和晶粒大小，直接影響PFET的器件性能。目前，這方面的研究主要集中在：(1)通過一些后處理工序(如：熱處理)來提高薄膜中分子結(jié)構(gòu)的有序度、增加薄膜中晶粒的大小，從而有效地改善PFET的器件性能。(2)溶劑種類對成膜質(zhì)量也有較大的影響，選擇相容性好的溶劑有利于改善成膜質(zhì)量。(3)有機半導(dǎo)體聚合物的純度也是重要因素，通過優(yōu)化有機半導(dǎo)體聚合物的合成工藝來提高聚合物純度。(4)通過優(yōu)化旋涂工藝，如:旋涂前基片的表面處理方法、基片旋轉(zhuǎn)速度及薄膜厚度控制等，來改善成膜質(zhì)量。除了旋轉(zhuǎn)涂敷工藝外，近來還發(fā)展了其它更簡單的溶液成膜工藝，如：浸泡涂覆（dip coating）和旋轉(zhuǎn)涂敷（spin-casting）等，Wang等人報道了基片從溶液中抽取速度不同對成膜質(zhì)量和器件性能的影響。

4圖形加工技術(shù)

圖形加工技術(shù)是PFET器件制備中最重要的工序之一，它決定器件的最后結(jié)構(gòu)。器件結(jié)構(gòu)直接關(guān)系到器件的整體性能，如開關(guān)速度大小、飽和區(qū)電流大小、柵電容大小等參數(shù)。為了滿足器件應(yīng)用的需要，器件的源、漏、柵電極的圖形和尺寸需要通過圖形加工技術(shù)來實現(xiàn)。比如，源、漏之間的間距(溝道長度)越小，PFET的輸出電流就越大，開關(guān)速度就越高。另外，為了消除寄生漏電容和減小串擾現(xiàn)象，聚合物半導(dǎo)體要求限制在溝道區(qū)域內(nèi)以獲得更好的器件性能，這也是通過圖形加工來實現(xiàn)。下面介紹幾種典型的圖形加工技術(shù):

(1)掩膜版直接圖形轉(zhuǎn)換技術(shù)這是一種廣泛采用的方法，即首先在某種特殊材料上準確地加工出源、漏電極圖形，在源、漏電極制備前，將其作為掩膜版緊貼基片，電極材料通過蒸鍍或濺射方法可在基片上形成電極圖形。此方法適合于金屬電極、小分子有機物作為電極或半導(dǎo)體層，而不適用于聚合物作為電極或半導(dǎo)體層。

(2)印戳（Stamp）印刷技術(shù)也稱為軟平版印刷技術(shù)，該技術(shù)用一塊厚橡膠板用作印戳，用通常的光刻工藝在該橡膠板上蝕刻源電極和漏電極的線路圖形，然后用某種有機化合物濕潤印戳，其間在待印刷的線路圖形的基底上蒸發(fā)一層薄金膜。在印戳印刷時，印戳上的有機化合物分子被粘結(jié)到金膜，形成自組裝單分子層，再用特殊蝕刻劑腐蝕未被自組裝單分子層保護的金膜，接著再用另一種化學(xué)溶劑溶解自組裝層，而保留了印刷的源、漏電極圖形。此方法形成圖形的分辨率較低，限制在10μm。如果用耐磨損的鋼制印戳代替橡膠，可使線路圖形的分辨率達到納米級水平，稱為納米壓印平板印刷工藝，被認為是目前有機電子學(xué)或聚合物電子學(xué)最有發(fā)展前途的制造方法，可使塑料芯片的集成度大幅度提高。

(3)噴墨打印技術(shù)類似于計算機所用的噴墨打印機，是將墨滴從小孔中直接噴射到介質(zhì)的指定位置而形成圖像的一種非接觸點陣加工技術(shù)。該技術(shù)特別適應(yīng)于全有機PFET器件的制作，其原因如下：不同材料可以從不同噴嘴同時噴出；噴頭相對于先前沉積的圖形可以局部對準，因此能夠提供在大面積上精確定位；對于專用線路，可以在預(yù)制的晶體管柵極陳列上簡單地噴墨打印互連線和孔穴通道構(gòu)建的網(wǎng)絡(luò)；該工藝在PFET器件制備中用于制作源、漏電極，互連線和柵電極，其工藝流程大致為：首先用噴墨打印將導(dǎo)電聚合物印刷到基底上，并制成源電極和漏電極以及互連線；然后用旋轉(zhuǎn)涂敷工藝沉積半導(dǎo)體聚合物，形成有源半導(dǎo)體層，以及制作聚合物柵介質(zhì)層；最后用噴墨打印導(dǎo)電聚合物柵電極。

激光燒蝕技術(shù)該技術(shù)是在已沉積聚合物的基底上通過激光局部照射，使其熔解揮發(fā)，從而形成加工圖形。這是一種干法蝕刻技術(shù)，避免了溶劑對底層有機層的損傷而降低器件的性能。