光敏晶体管制造技术

一种对使用光的照射感光的薄膜晶体管（ＴＦＴ），所述薄膜晶体管可以提高所述晶体管的特性和所述晶体管态的控制参数。所述晶体管包含绝缘衬底；源极电极；漏极电极；第一半导体材料的半导体层，所述半导体层形成所述晶体管的沟道；栅极电极；和在所述栅极电极和所述半导体层之间的绝缘层。将第二半导体材料设置在所述半导体层与所述源极电极和所述漏极电极中的至少一个之间，并且与其电连接。所述第二半导体材料是光电导的。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光敏薄膜晶体管(TFT)和用于制造它们的方法。
技术介绍
由于它们在低成本的集成电路和大面积平板显示器中的潜在应用，有机薄膜晶体管(OTFT)赢得了大量兴趣。尽管在结合蒸发的小分子的膜的器件中观察到在场效应迁移率方面的最高器件性能，但是因为聚合物半导体在环境条件下与印刷技术固有地相容，对聚合物半导体的研究保持在高的活跃程度。OTFT的可能应用包括印刷的聚(3-己基噻吩)(P3HT)基印刷集成电路，如由如下文献公开的A.Knobloch，A.Manuelli，A.Bernds，W.Clemens，“Fully printed integrate circuits from solution processable polymer”，J.Appl.Phys.，第96卷，(2004)；与有机发光器件(OLED)集成的并五苯基OTFT，如由如下文献公开的T.N.Jackson，Y.Lin，D.J.Gundlach和H.Klauk，“Organic thin-film transistors for organic light-emitting flat-panel displaybackplanes”，IEEE J.Select.Topics Quantum Electron.，第4卷，100-104页(1998)；与有机发光器件(OLED)集成的聚(3-己基噻吩)(P3HT)基OTFT，如由如下文献公开的H.Sirringhaus，N.Tessler和R.H.Friend，“Integratedoptoelectronic devices based on conjugated polymers”，Science，第280卷，1741-1743页(1998)；和与电泳显示器集成的9，9-二辛基芴/联噻吩(bithiophene)共聚物(F8T2)基OTFT。有机基器件的另一个应用领域是它们作为光电检测器的应用。可以将这些光电检测器分为两个主要类别两端子光电二极管和三端子光电晶体管。在过去十年公开了各种有机材料基光电二极管结构，包括由P型共轭聚合物和受体部分如富勒烯衍生物制备的相分离的给体-受体共混物(Gao，F.Hide和H.Wang，“Efficient photodetectors and photovoltaic cells fromcomposites of fullerenes and conjugated polymersPhotoinduced electrontransfer”，Synth.Met.，第79卷，177-181页(1996))；或无机氧化物半导体(K.S.Narayan和T.B.Singh，“Nanocrystalline titanium dioxide-dispersedsemiconducting polymer photodetectors”，Appl.Phys.Lett.，第74卷，3456-3458页(1999))。与两端子光电二极管相比，三端子光电晶体管的一个显著优点是光电晶体管允许由照射器件产生的电流信号的内置放大(即，可以实现大于1的光子/电流增益)的事实。US 5,315,129公开了基于两种结晶平面有机芳族半导体的交替层的有机双极结晶体管结构，所述两种结晶平面有机芳族半导体分别具有n型和p型导电性。有机层是通过有机分子束沉积而沉积的，同时保持层厚度的严密控制(n型基极层的厚度可以低至10)。器件的光响应依赖于基极或集电极层中激子的形成。所述激子位移到界面，解离，得到的电子和空穴然后扫描跨过基极，分别进入发射极和集电极。通过光生电荷的存在调制基极势垒，从而通过从触点注入，引起在发射极和集电极之间的空间电荷电流的调制。如EP 0 638 941A中公开的，可以将双极结晶体管中的基极制造成包含薄的多层叠层以增加光效率和增益。特别是，该文件公开了一种长波长光电晶体管，所述光电晶体管具有作为发射极区和集电极区的n-掺杂硅，从而撑托具有由p掺杂硅锗和非掺杂硅的交替层组成的量子阱结构的基极区。基于共轭聚合物的薄膜晶体管(TFT)是以能够输出累积响应的辐射检测器和具有瞬态响应的照度传感器的形式实现的。WO 98/05072公开了包含聚合物基TFT的辐射传感器。电离辐射导致检测器的电性能的累积变化，并且所述电性能提供入射到检测器上的累计辐射剂量的指标。几份出版物描述了其中激子的形成在形成晶体管沟道的半导体材料中发生的聚合物基光敏TFT。Hamilton等研究了白光照度对9，9-二辛基芴/联噻吩共聚物(F8T2)基TFT的电性能的影响(参见M.C.Hamilton，S.Martin和J.Kanicki，“Thin-Film Organic Polymer Phototranssistors”，IEEETRANSACTIONS ON ELECTRON DEVICES，第51卷，877-885页(2004))。所述器件的断开状态的漏极电流显著增加，而在强累积态中观察到更小的相对效应。所述照度有效地降低所述器件的阈电压，并且增加表观次阈值摆幅，而在聚合物沟道中的载流子的场效应迁移率保持不变。根据激子的光生成，所述激子随后扩散并且解离成自由载流子，从而提高在沟道中的载流子密度，解释了这些观察结果。一些光生电子被捕获，并且中和对于在黑暗中的运行所观察到的大的负阈电压有贡献的正电荷态，从而降低阈电压。上述作者报导了对于在强累积态中加偏压的器件，宽带响应度约为0.7mA/W，并且对于处于断开状态中的器件，不依赖于栅极-至-源极电压的光敏度约为103。通过将稀释量的电子受体部分引入到p型半导体聚合物基体中，可以增加在照射聚合物基TFT之后形成的激子，从而增加晶体管的光敏度。US 6,992,322公开了将稀释量的巴基球C60或它的衍生物、紫罗碱、二氯-二氰基-苯醌、二氧化钛纳米颗粒和硫化镉纳米颗粒加入到聚烷基噻吩中，从而在光致激发之后能够从聚合物基体转移电子以在漏极电极和源极电极之间获得高的光感应电流。备选地，有机光电晶体管可以基于不对称螺桥连接的化合物，其中在UV照射之后，在联六苯/三聚芴-衍生物(受体)和双(二苯基氨基)联苯(给体)部分之间的分子内电荷转移导致载流子密度的增加，从而提供放大效应。这是在如下文献中公开的T.P.I Saragi，R.Pudzich，T.Fuhrmann，和J.Salbeck，“Organic Phototransistors based on intramolecular charge transfer in abifunctional spiro compound”，Appl.Phys.Lett.第84卷，2334-2336页(2004)。如由T.P.I Saragi等证明，在照射之后，漏极断开电流显著增加，而在累积态中的漏极电流相对未受影响，并且载流子迁移率保持恒定。与M.C.Hamilton，S.Martin和J.Kanicki，“Thin-Film Organic PolymerPhototransistors”，IEEE TRANSACTIONS ON ELECTRON DEVICES，第51卷，877-885页(本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光敏晶体管，其包含：源极电极；漏极电极；第一半导体材料的半导体层，所述半导体层形成所述晶体管的沟道；栅极电极；和在所述栅极电极和所述半导体层之间的绝缘层，其中将第二半导体材料设置在所述半导 体层与所述源极电极和所述漏极电极中的至少一个之间，并且与其电连接，所述第二半导体材料是光电导的。

【技术特征摘要】
GB 2006-5-3 0608730.81.一种光敏晶体管，其包含源极电极；漏极电极；第一半导体材料的半导体层，所述半导体层形成所述晶体管的沟道；栅极电极；和在所述栅极电极和所述半导体层之间的绝缘层，其中将第二半导体材料设置在所述半导体层与所述源极电极和所述漏极电极中的至少一个之间，并且与其电连接，所述第二半导体材料是光电导的。2.根据权利要求1的光敏晶体管，其中第一和第二半导体材料是导电性类型相反的半导体材料，其中在第一和第二半导体材料之间的每一个界面形成p-n结。3.根据权利要求2的光敏晶体管，其中第一半导体材料是p型并且第二半导体材料是n型。4.根据权利要求1的光敏晶体管，其中第二半导体材料在第一半导体层和所述源极电极之间形成，并且与它们电连接。5.根据权利要求1的光敏晶体管，其中第二半导体材料在第一半导体层和所述源极电极之间以及第一半导体层和所述漏极电极之间形成，并且与它们电连接。6.根据权利要求1的光敏晶体管，其中第二半导体材料的厚度等于或小于100nm。7.根据权利要求1的光敏晶体管，其中第一半导体材料具有等于或大于10-3cm2/Vs的场效应迁移率。8.根据权利要求1的光敏晶体管，其中第二半导体材料是无机的。9.根据权利要求1的光敏晶体管，其中通...

【专利技术属性】
技术研发人员：托马斯库格勒，
申请(专利权)人：精工爱普生株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]