本發(fā)明涉及制備垂直有機(jī)場效應(yīng)晶體管的方法，以及垂直有機(jī)場效應(yīng)晶體管。
背景技術(shù)：
：垂直有機(jī)場效應(yīng)晶體管具有三個(gè)晶體管電極，也就是漏電極、源電極和柵電極。通常，源電極和漏電極彼此通過有機(jī)半導(dǎo)體連接。柵電極通過絕緣體與源電極和漏電極電絕緣。垂直有機(jī)場效應(yīng)晶體管的元件可在襯底上被制備為堆疊體。文獻(xiàn)wo2010/113163a1公開了垂直有機(jī)場效應(yīng)晶體管及其制備方法。晶體管包含封閉在介電層和有源元件間的圖案化的電極結(jié)構(gòu)。在文獻(xiàn)wo2014/173738a1中也公開了一種制備有機(jī)場效應(yīng)晶體管的方法。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的是指定一種制備垂直有機(jī)場效應(yīng)晶體管的方法以及垂直有機(jī)場效應(yīng)晶體管，其簡化了垂直有機(jī)場效應(yīng)晶體管的有機(jī)半導(dǎo)體層的構(gòu)建。這個(gè)目的是通過提供根據(jù)權(quán)利要求1的制備垂直有機(jī)場效應(yīng)晶體管的方法以及根據(jù)獨(dú)立權(quán)利要求9的垂直有機(jī)場效應(yīng)晶體管來實(shí)現(xiàn)的?？商娲脑O(shè)計(jì)是從屬附屬權(quán)利要求的主題。根據(jù)一個(gè)方面，提供了一種制備垂直有機(jī)場效應(yīng)晶體管的方法。在這個(gè)方法中，具有層配置的垂直有機(jī)場效應(yīng)晶體管是在襯底上制備的，所述層配置包含晶體管電極、電絕緣層和有機(jī)半導(dǎo)體層，晶體管電極也就是第一電極、第二電極和第三電極。作為該方法的一部分，提供襯底以在其上沉積選擇性粘附層。制備垂直有機(jī)場效應(yīng)晶體管的部分層結(jié)構(gòu)，其中包含至少一個(gè)晶體管電極和至少一個(gè)電絕緣層，晶體管電極和電絕緣層在各自的直接接觸區(qū)域中粘附到選擇性粘附層。通過將至少一種有機(jī)半導(dǎo)體材料粘附性地沉積在部分層結(jié)構(gòu)上，并且選擇性粘附層阻止至少一種有機(jī)半導(dǎo)體材料在部分層結(jié)構(gòu)外的粘附性沉積來制備有機(jī)半導(dǎo)體層。最后，制備垂直有機(jī)場效應(yīng)晶體管的剩余部分層結(jié)構(gòu)。根據(jù)另一個(gè)方面，提供了一種垂直有機(jī)場效應(yīng)晶體管，其包含在襯底上的具有晶體管電極、電絕緣層和有機(jī)半導(dǎo)體層的層配置，晶體管電極也就是第一電極、第二電極和第三電極，有機(jī)半導(dǎo)體層由至少一種有機(jī)半導(dǎo)體材料形成，其中襯底上的層配置被設(shè)置在選擇性粘附層上，粘附層為晶體管電極和至少一個(gè)電絕緣層提供了粘附基極層(baselayer)，并為半導(dǎo)體層提供抗粘附基極層。與層關(guān)聯(lián)的表達(dá)“選擇性粘附”意思是在其出現(xiàn)的描述中，該層為至少一個(gè)晶體管電極和至少一個(gè)電絕緣層的材料提供了粘附基極層，這樣在沉積期間這些材料就粘附至選擇性粘附層，而為沉積形成有機(jī)半導(dǎo)體層的至少一種有機(jī)半導(dǎo)體材料提供抗粘附基極層，這樣在制備期間當(dāng)在層上沉積有機(jī)半導(dǎo)體材料時(shí)有機(jī)半導(dǎo)體材料就不會粘附至其上。這樣，首先制備的垂直有機(jī)場效應(yīng)晶體管的部分層結(jié)構(gòu)外的表面區(qū)域不會留下將要被沉積形成有機(jī)半導(dǎo)體層的有機(jī)半導(dǎo)體材料。這使得有機(jī)半導(dǎo)體層以簡單方式被結(jié)構(gòu)化。第一電極可被設(shè)計(jì)作為漏電極或源電極。相應(yīng)的，第二電極可被設(shè)計(jì)作為源電極或漏電極。第三電極作為柵電極。部分層結(jié)構(gòu)可制備有第一電極。有機(jī)半導(dǎo)體層可粘附性地沉積在第一電極、第二電極以及至少一個(gè)電絕緣層上。在制備部分層結(jié)構(gòu)的過程中，至少一個(gè)晶體管電極和至少一個(gè)電絕緣層可被結(jié)構(gòu)化。所實(shí)施的結(jié)構(gòu)化為等離子體輔助蝕刻工藝。在這種情況下，等離子體應(yīng)用也會覆蓋部分層結(jié)構(gòu)外的抗粘附層表面。在這個(gè)實(shí)施方式中，即使在等離子體應(yīng)用后，選擇性粘附層對有機(jī)半導(dǎo)體材料的抗粘附特性仍然被保留。在制備半導(dǎo)體層期間沒有被粘附沉積在所述部分層結(jié)構(gòu)之外的、源自至少一種有機(jī)半導(dǎo)體材料的一個(gè)層可包含與選擇性粘附層的表面大于21±2°的接觸角。源自至少一種有機(jī)半導(dǎo)體材料的層可被形成為非封閉(non-closed)層。該非封閉層不會粘附在選擇性抗粘附層上。選擇性粘附層可由電絕緣材料制備。例如，可使用材料cytop(cytop809m，asahi玻璃公司，商業(yè)名聚氟呋喃(polyfluorofuran))?？衫缡褂谩靶俊眻?zhí)行有機(jī)半導(dǎo)體材料的沉積。壓印也可用作制備該層的技術(shù)?？梢酝ㄟ^測量對應(yīng)半導(dǎo)體溶液的大約2-4μl的液滴體積來確定接觸角。接觸角可通過在對應(yīng)襯底上的兩個(gè)以上位置上對多個(gè)不同液滴進(jìn)行測量，例如三至五個(gè)不同液滴。測量可由對具體半導(dǎo)體溶液的單獨(dú)測量進(jìn)行平均(算術(shù)均數(shù))。測量可在22℃、1010hpa以及35％相對濕度的空氣中進(jìn)行。附圖說明下面，參照附圖的圖描述進(jìn)一步的具體實(shí)施方式。這些示出：圖1與根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的垂直有機(jī)場效應(yīng)晶體管中的有機(jī)半導(dǎo)體層結(jié)構(gòu)化有關(guān)的示意圖。圖2襯底上垂直有機(jī)場效應(yīng)晶體管的部分層結(jié)構(gòu)的示意圖。圖3圖2的部分層結(jié)構(gòu)的示意圖，其中在其上沉積了有機(jī)層。圖4在圖3的部分層結(jié)構(gòu)上已經(jīng)制備了剩余層結(jié)構(gòu)后的垂直有機(jī)場效應(yīng)晶體管的示意圖。圖5圖3的部分層結(jié)構(gòu)的漏極電流根據(jù)漏極電壓變化的曲線圖。圖6圖5的垂直有機(jī)場效應(yīng)晶體管的漏極-源極電流根據(jù)柵極-源極電壓變化的曲線圖，以及圖7圖5的垂直有機(jī)場效應(yīng)晶體管的漏極-源極電流根據(jù)漏極-源極電壓變化的曲線圖。具體實(shí)施方式圖1顯示了現(xiàn)有技術(shù)中垂直有機(jī)場效應(yīng)晶體管的有機(jī)半導(dǎo)體層結(jié)構(gòu)化的示意圖。圖1中的左手邊圖顯示了結(jié)構(gòu)化前的垂直有機(jī)場效應(yīng)晶體管的層配置1。圖1中的右手邊圖顯示了結(jié)構(gòu)化后的垂直有機(jī)場效應(yīng)晶體管。有機(jī)垂直場效應(yīng)晶體管的層配置1是制備在襯底2上并包含漏電極3和源電極4，漏電極3和源電極4彼此通過電絕緣層5電絕緣。在替代設(shè)計(jì)中(未示出)，通常形成第一和第二電極的漏電極和源電極2、3顛倒過來。根據(jù)圖1的左手邊圖，制備有機(jī)半導(dǎo)體層6，然后在有機(jī)半導(dǎo)體層6上沉積另外的電絕緣層7和柵電極8。有機(jī)半導(dǎo)體層6通過等離子體蝕刻的方式結(jié)構(gòu)化。在圖1的右手邊圖中顯示了生成的垂直有機(jī)場效應(yīng)晶體管。這里留下了所謂的無效(dead)區(qū)域9a、9b，它們會產(chǎn)生不需要的泄漏電流。圖2顯示了垂直有機(jī)場效應(yīng)晶體管在襯底21上的部分層結(jié)構(gòu)20的示意圖。在襯底21上沉積選擇性粘附層22，其也任選的可形成作為調(diào)平層(levellinglayer)，通過該方式使得襯底21的表面21a平滑。垂直有機(jī)場效應(yīng)晶體管的部分層結(jié)構(gòu)20包含設(shè)計(jì)作為漏電極或源電極的第一電極23、設(shè)計(jì)作為源電極或漏電極的第二電極24以及設(shè)置在第一電極23和第二電極24之間并電絕緣這兩個(gè)電極的電絕緣層25。第一電極23和電絕緣層25這兩者在相關(guān)的直接接觸區(qū)域26、27處粘附至選擇性粘附層22。根據(jù)圖3，一種或多種有機(jī)半導(dǎo)體材料形成的有機(jī)半導(dǎo)體層28沉積在垂直有機(jī)場效應(yīng)晶體管的部分層結(jié)構(gòu)20上。由于選擇性粘附層22對一種有機(jī)半導(dǎo)體材料或多種有機(jī)半導(dǎo)體材料形成了抗粘附基極層，在部分層結(jié)構(gòu)20外的區(qū)域29、30內(nèi)不會發(fā)生有機(jī)半導(dǎo)體層28的粘附沉積?？梢员苊馑^的無效區(qū)域。圖4顯示了在圖3配置基礎(chǔ)上的垂直有機(jī)場效應(yīng)晶體管的示意圖，其中具有柵電極32和另外的電絕緣層33的剩余部分層結(jié)構(gòu)31現(xiàn)在已沉積在有機(jī)半導(dǎo)體層28上。在一個(gè)示例性實(shí)施方式中，選擇性粘附層22可以作為cytop層沉積在襯底21上。第一電極23可通過蒸鍍金制備，其中可提供大約20nm的層厚度。在這種情況下，第一電極23可通過光刻結(jié)構(gòu)化。電絕緣層25可由無選擇性的粘附材料形成，例如pmma或sio2?？商娲?，在一個(gè)設(shè)計(jì)中，電絕緣層25可由cytop制備，其中可提供大約400nm的層厚度。在這種情況下，使用氧等離子體進(jìn)行結(jié)構(gòu)化來反轉(zhuǎn)cytop材料的選擇粘附效應(yīng)。選擇粘附效應(yīng)僅在區(qū)域29和30中保留(參看http：//dx.doi.org/10.1063/1.3058601)。第二電極24可由金制備，其中可提供大約40nm的層厚度?？赏ㄟ^等離子體輔助蝕刻的方法來執(zhí)行結(jié)構(gòu)化。這就意味著在這種情況下，選擇性粘附層22也會暴露在等離子體應(yīng)用中；例如可應(yīng)用氧等離子體。在根據(jù)圖4制備的部分層結(jié)構(gòu)上，接著沉積有機(jī)半導(dǎo)體層25，其中由于選擇性粘附層22對有機(jī)材料的抗粘附效應(yīng)，在部分層結(jié)構(gòu)20外不會發(fā)生有機(jī)材料的粘附沉積(參看圖3)。最后，(參看圖4)沉積另外的電絕緣層26和柵電極32以便制備垂直有機(jī)場效應(yīng)晶體管。圖5顯示了對于圖3所示配置的漏電流根據(jù)漏電壓變化的圖表。假設(shè)空間電荷限制(電流(i)正比于電壓(v)的平方)，在半導(dǎo)體材料中獲得了3x10-2cm2/vs的空穴遷移率。圖6和7顯示了圖4的垂直有機(jī)場效應(yīng)晶體管帶有選擇性粘附層29的晶體管(圖6中的連續(xù)曲線)和不帶有選擇性粘附層29的晶體管(虛線)的曲線圖。圖6顯示了漏極-源極電流根據(jù)柵極-源極電壓的變化。曲線60顯示了根據(jù)圖1中所示的現(xiàn)有技術(shù)的垂直有機(jī)場效應(yīng)晶體管的圖。曲線61和62顯示了圖4中所示的垂直有機(jī)場效應(yīng)晶體管的圖。溝道寬度w是40μm。圖7顯示了根據(jù)圖4的垂直有機(jī)場效應(yīng)晶體管在不同的柵極-源極電壓下漏極-源極電流根據(jù)漏極-源極電壓變化的曲線圖：曲線70-40v；曲線71-20v；曲線72-0v；曲線73--20v；曲線74--40v。與選擇性粘附層22對有機(jī)半導(dǎo)體材料的抗粘附效應(yīng)有關(guān)，在不同的實(shí)施例中研究了選擇性粘附層22與沉積在選擇性粘附層22上的有機(jī)半導(dǎo)體層之間的接觸角。表1顯示了這些實(shí)施例研究的結(jié)果。表1襯底處理接觸角層結(jié)構(gòu)uvocs處理的玻璃11°封閉、平滑層ito上的odpa19°封閉、平滑層玻璃上的mptms5°封閉、平滑層cytop52°無可檢測層nlof23°無可檢測層pmma12°封閉、平滑層發(fā)現(xiàn)如果接觸角大于21+/-1°的話，會提供抗粘附基極層。在表1給出的每個(gè)實(shí)施例中，材料沉積在涂覆或未涂覆的玻璃襯底上。用旋涂機(jī)以300rpm(100rpm/s)(rpm-“轉(zhuǎn)每分”)轉(zhuǎn)速涂布1ml甲苯中的2mg的6.13-雙(三-異丙基-甲硅烷基乙炔基)并五苯(6.13-bis(tri-isopropyl-silylethynyl)pentacene)(tips-并五苯(tips-pentacene))的溶液。然后將溶液在熱板上在130℃下加熱5分鐘。另外，也進(jìn)行了測量同樣的tips-并五苯-甲苯溶液在這些基極層上的接觸角。自表1的各種實(shí)施例中使用的處理玻璃襯底的過程如下：1)uvocs處理(在22mw/cm2uv-c輻照下10分鐘)。2)(銦錫氧化物涂覆的玻璃襯底)uvocs處理，然后移到50℃下的10ml異丙醇中的16mg十八烷基-磷酸溶液中處理1小時(shí)，接著用異丙醇徹底清洗并干燥。3)uvocs處理，然后移到10ml乙醇的0.2ml巰基丙基-三甲氧基硅烷(mptms)溶液和0.5ml去離子水中5分鐘，并接著在離心分離機(jī)(旋涂機(jī))中干燥，然后在25℃下存留10分鐘，接著用異丙醇清洗，并接著在熱板上在110℃下烘干，并接著冷卻至25℃。4)用旋涂機(jī)以1500rpm(500rpm/s)離心分離7mlct-solv180中的2mlcytopctl-809m(ct-solv180和cytopctl-809m均來自asahiglasschemicals)溶液60秒，接著在熱板上在120℃下烘干30分鐘。5)通過離心分離機(jī)以1500rpm(500rpm/s)施加5ml的aznlof2020光致抗蝕劑，然后在熱板上在120℃下烘干2分鐘，然后輻照170mj/cm2(-i-線，436nm波長)，然后在熱板上在120℃烘干1分鐘。6)通過離心分離機(jī)以1500rpm(500rpm/s)施加3ml的pmma：pgmea(5wt.％)，然后在熱板上在80℃烘干2分鐘，然后輻照90mj/cm2(-i-線，436nm波長？)。用硼硅酸鹽玻璃作為襯底。在烘干步驟(120℃，5分鐘)后，以1500rpm(500rpm/s)對襯底涂覆5mlaznlof2020光致抗蝕劑，并然后在熱板上在120℃烘干2分鐘。然后將試樣輻照170mj/cm2(-i-線，436nm)，然后在熱板上在120℃烘干1分鐘。此外，研究了溶劑對有機(jī)半導(dǎo)體層28的材料的粘附的影響。為了這個(gè)目的，研究了半導(dǎo)體溶液的不同溶劑，其例如可以用來形成有機(jī)半導(dǎo)體層28。作為半導(dǎo)體溶液，使用1ml溶劑中的2mg6.13-雙(三-異丙基-甲硅烷基乙炔基)并五苯(tips-并五苯)的溶液。使用不同偶極矩的溶劑(如在表2中列出的)。半導(dǎo)體溶液利用旋涂機(jī)以300rpm(100rpm/s)旋涂在襯底上。然后在熱板上在130℃下加熱溶液5分鐘。另外，研究了不同溶劑的半導(dǎo)體溶液與事先沉積在襯底上的選擇性粘附層22的接觸角。表2對于用nlof2020處理的玻璃襯底，發(fā)現(xiàn)隨著溶劑偶極矩的增加接觸角也增加。這意味著通過使用不同偶極矩的溶劑的混合物，可選擇性地調(diào)整選擇性粘附層22上的接觸角，這反過來也會引起半導(dǎo)體溶液的粘附或不粘附。對于大于21±2°的接觸角，襯底上沒有獲得溶解的半導(dǎo)體材料的粘附。在nlof的非極性表面情況下，可因此提供偶極矩＞0.375d的半導(dǎo)體溶液的溶劑以抑制對nlof的粘附。用接觸角測量設(shè)備(自kiüss公司的easydrop，das1.0分析軟件)進(jìn)行接觸角的測量。對應(yīng)半導(dǎo)體溶液的液滴體積在2-4μl之間變化，并且接觸角可在對應(yīng)襯底的至少2個(gè)位置上測試五種不同的液滴。測試值是對具體半導(dǎo)體溶液的單獨(dú)測量值的每個(gè)平均(算術(shù)平均值)。測量在22℃、1010hpa和35％相對濕度的空氣中進(jìn)行。在上面的描述中，使用了下面的縮寫：pgmea：1-甲氧基-2-丙基醋酸鹽；pmma：聚甲基甲基丙烯酸鹽；cytopctl-809m：asahiglass公司的商業(yè)產(chǎn)品；ct-solv180：asahiglass公司的商業(yè)產(chǎn)品；nlof2020：az電子材料的商業(yè)產(chǎn)品；odpa：十八烷基-磷酸；mptms：巰基-丙基-三甲氧基硅烷；tips-并五苯：6.13-雙(三-異丙基-甲硅烷基乙炔基)并五苯；l：溝道長度；osc：有機(jī)半導(dǎo)體；vd：漏極-源極電壓；vgs：柵極-源極電壓。本說明書、權(quán)利要求以及附圖中公開的特征可以單獨(dú)以及以任意組合與實(shí)施方式的實(shí)現(xiàn)相關(guān)。當(dāng)前第1頁12