專利名稱：制造納米碳管場效晶體管的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制造納米碳管場效晶體管(carbon nano-tubefield-effect transistor，CNT-FET)的方法，尤其涉及一種在納米碳管形成之后通過對于納米碳管進(jìn)行處理(treatment)以將金屬型(metallic)納米碳管轉(zhuǎn)換成半導(dǎo)體型(semiconducting)納米碳管的制造納米碳管晶體管的方法。
背景技術(shù)：
由于納米碳管有許多優(yōu)于硅的特性，諸如可撓性、導(dǎo)熱性、導(dǎo)電性、發(fā)光性、自我組成等，已被視為下世代光電元件的明日之星。然而，納米碳管會根據(jù)其螺旋性(chirality)而呈現(xiàn)出金屬型與半導(dǎo)體型的差異，而且不論是用任何方式所成長出的納米碳管都同時混合有金屬型納米碳管與半導(dǎo)體型的納米碳管。
場效晶體管是目前電子產(chǎn)業(yè)最重要的元件。然而，在場效晶體管的研發(fā)上，金屬型的納米碳管會導(dǎo)致通道失去導(dǎo)通/截止的切換作用。因此，如何獲得高純度的半導(dǎo)體型納米碳管即成為本領(lǐng)域中最難以突破的瓶頸。
在Collins等人于Science，292，706(2001)所發(fā)表的論文中，嘗試以電氣崩潰的方式將多壁納米碳管(multi-walled CNT，MWNT)的管壁一層一層燒毀，并且測定其性質(zhì)，進(jìn)而獲得高純度的半導(dǎo)體型單壁納米碳管(single-walled CNT，SWNT)。其理論基礎(chǔ)為多壁納米碳管中的電流主要是從與電極接觸的最外層通過，故其內(nèi)部電流較小，因而使得外層管壁率先由于電流所誘發(fā)的電氣崩潰而燒毀。
然而，此方式的最大缺點(diǎn)在于所施加的電流必須能夠精準(zhǔn)控制，否則不論是金屬型或半導(dǎo)體型的納米碳管都將會被燒毀殆盡，而且此法非常耗時。
另外，在Balasubramanian等人于Nano Letters，4，827(2004)所發(fā)表的論文中，以電化學(xué)的方式接上一種苯基原子團(tuán)，使其等效電阻升高，以抑制納米碳管的金屬性，進(jìn)而提高場效晶體管的導(dǎo)通/截止特性。在此方法中，先制造出納米碳管場效晶體管，然后通過柵極(gate)電壓來控制信道的導(dǎo)通/截止?fàn)顟B(tài)。因?yàn)榻饘傩图{米碳管場效晶體管總是導(dǎo)通的，所以當(dāng)施加?xùn)艠O電壓來控制半導(dǎo)體性納米碳管場效晶體管呈截止?fàn)顟B(tài)時，就利用電化學(xué)的原理在金屬性的納米碳管外層接上苯基原子團(tuán)使其等效電阻提高。
然而，此方式的最大問題在于若是一開始的金屬型納米碳管比率就很高，則電化學(xué)的方式也僅僅能使另外一小部份的半導(dǎo)體型的納米碳管場效晶體管的電性變佳，而不能有效提升半導(dǎo)體型的納米碳管場效晶體管的比例。而且，此法必須要將芯片浸泡在化學(xué)溶液中，會降低良率，而且產(chǎn)能很低。另外，苯基原子團(tuán)也有可能與半導(dǎo)體性納米碳管形成共價鍵，而影響元件的電特性，并且妨害該元件在如感應(yīng)器方面的運(yùn)用。因此，亟需一種制造納米碳管場效晶體管的方法，在納米碳管形成之后通過對于納米碳管進(jìn)行處理以將金屬型納米碳管轉(zhuǎn)換成半導(dǎo)體型納米碳管，而應(yīng)用于場效晶體管、感應(yīng)器與有機(jī)晶體管等領(lǐng)域，以確保芯片的質(zhì)量并且提高產(chǎn)能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種制造納米碳管晶體管的方法，在納米碳管形成之后通過對于納米碳管進(jìn)行處理以將金屬型納米碳管轉(zhuǎn)換成半導(dǎo)體型納米碳管，而應(yīng)用于場效晶體管、傳感器與有機(jī)晶體管等領(lǐng)域。
本發(fā)明的另一目的在于提供一種制造納米碳管晶體管的方法，在納米碳管形成之后通過對于納米碳管進(jìn)行處理以將金屬型納米碳管轉(zhuǎn)換成半導(dǎo)體型納米碳管，以確保芯片的質(zhì)量并且提高產(chǎn)能。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，在一第一具體實(shí)施例中，本發(fā)明提供一種制造納米碳管場效晶體管的方法，包括以下步驟形成一圖案化(patterned)導(dǎo)電層于一基板上；形成一介電層以覆蓋該導(dǎo)電層以及該基板；在該介電層上，形成一納米碳管層于一對電極之間；以及對該納米碳管層進(jìn)行一處理程序，使得該納米碳管層為半導(dǎo)體型。
在一第二具體實(shí)施例中，本發(fā)明提供一種制造納米碳管場效晶體管的方法，包括以下步驟形成一圖案化導(dǎo)電層于一基板上；形成一介電層以覆蓋該導(dǎo)電層以及該基板；以及在該介電層上形成一有機(jī)半導(dǎo)體層于一對電極之間，其中該有機(jī)半導(dǎo)體層摻雜有多根半導(dǎo)體型納米碳管。
在一第三具體實(shí)施例中，本發(fā)明提供一種制造納米碳管場效晶體管的方法，包括以下步驟形成一圖案化導(dǎo)電層于一基板上；形成一介電層以覆蓋該導(dǎo)電層以及該基板；形成一對含有觸媒的島嶼(island)于該介電層上，并且在該對島嶼之間形成一納米碳管層；形成一對電極于該介電層上，以覆蓋該對島嶼并且與該納米碳管層電性連接；以及對該納米碳管層進(jìn)行一處理程序，使得該納米碳管層為半導(dǎo)體型。
在一第四具體實(shí)施例中，本發(fā)明提供一種制造納米碳管場效晶體管的方法，包括以下步驟在一基板上，形成一納米碳管層于一對電極之間；對該納米碳管層進(jìn)行一處理程序，使得該納米碳管層為半導(dǎo)體型；形成一介電層于該納米碳管層與該對電極上；以及形成有一圖案化導(dǎo)電層。
在一第五具體實(shí)施例中，本發(fā)明提供一種制造納米碳管場效晶體管的方法，包括以下步驟在一基板上，形成一有機(jī)半導(dǎo)體層于一對電極之間；形成一介電層于該有機(jī)半導(dǎo)體層上；以及形成一圖案化導(dǎo)電層于該介電層上，其中該有機(jī)半導(dǎo)體層摻雜有多根半導(dǎo)體型納米碳管。
在一第六具體實(shí)施例中，本發(fā)明提供一種制造納米碳管場效晶體管的方法，包括以下步驟在一基板上，形成一對含有觸媒的島嶼，并且在該對島嶼之間形成一納米碳管層；形成一對電極于該基板上，以覆蓋該對島嶼并且與該納米碳管層電性連接；對該納米碳管層進(jìn)行一處理程序，使得該納米碳管層為半導(dǎo)體型；形成一介電層于該納米碳管層與該對電極上；以及形成一圖案化導(dǎo)電層于該介電層上。
本發(fā)明提供一種制造納米碳管場效晶體管的方法，在納米碳管形成之后通過對于納米碳管進(jìn)行處理以將金屬型納米碳管轉(zhuǎn)換成半導(dǎo)體型納米碳管，而應(yīng)用于場效晶體管、傳感器與有機(jī)晶體管等領(lǐng)域，以確保芯片的質(zhì)量并且提高產(chǎn)能。


圖1A至圖1E為根據(jù)本發(fā)明第一具體實(shí)施例的制造納米碳管場效晶體管的方法的橫截面示意圖；圖2A至圖2C為根據(jù)本發(fā)明第二具體實(shí)施例的制造納米碳管場效晶體管的方法的橫截面示意圖；圖3A至圖3F為根據(jù)本發(fā)明第三具體實(shí)施例的制造納米碳管場效晶體管的方法的橫截面示意圖；圖4A至圖4D為根據(jù)本發(fā)明第四具體實(shí)施例的制造納米碳管場效晶體管的方法的橫截面示意圖；圖5A至圖5B為根據(jù)本發(fā)明第五具體實(shí)施例的制造納米碳管場效晶體管的方法的橫截面示意圖；以及圖6A至圖6E為根據(jù)本發(fā)明第六具體實(shí)施例的制造納米碳管場效晶體管的方法的橫截面示意圖。
100基板 110圖案化導(dǎo)電層120介電層 130電極140納米碳管層 150微粒子160有機(jī)半導(dǎo)體層 200基板210圖案化導(dǎo)電層 220介電層230電極 260有機(jī)半導(dǎo)體層300基板 310圖案化導(dǎo)電層320介電層 330電極335島嶼 340納米碳管層350微粒子 360有機(jī)半導(dǎo)體層400基板 410圖案化導(dǎo)電層420介電層 430電極440納米碳管層 450微粒子460有機(jī)半導(dǎo)體層 500基板510圖案化導(dǎo)電層 520介電層530電極 560有機(jī)半導(dǎo)體層600基板 610圖案化導(dǎo)電層620介電層 630電極635島嶼 640納米碳管層650微粒子 660有機(jī)半導(dǎo)體層
具體實(shí)施例方式
為使貴審查委員能對本發(fā)明的特征、目的及功能有更進(jìn)一步的認(rèn)知與了解，配合圖式詳細(xì)說明如后。
圖1A至圖1E為根據(jù)本發(fā)明第一具體實(shí)施例的制造納米碳管場效晶體管的方法的橫截面示意圖。在圖1A中，首先提供一基板100，其上方形成有一圖案化(patterned)導(dǎo)電層110。在本具體實(shí)施例中，基板100可為一玻璃基板、一可撓式基板或是上方形成有一絕緣層的一導(dǎo)電基板；而且圖案化導(dǎo)電層110包括金屬、多晶硅、導(dǎo)電聚合物或其組合。在一般應(yīng)用中，圖案化導(dǎo)電層110用以作為晶體管之下柵極(bottom gate)。
在圖1B中，形成一介電層120以覆蓋該導(dǎo)電層110以及該基板100。在本具體實(shí)施例中，介電層120包括氧化物、氮化物、絕緣聚合物或其組合。
接著，在該介電層120上，形成一納米碳管層140于一對電極130之間，如圖1C所示。在本具體實(shí)施例中，該對電極130包括金屬、導(dǎo)電聚合物層或其組合；而且該納米碳管層140以旋轉(zhuǎn)涂布(spin coating)、噴墨印刷(ink-jetprinting)、網(wǎng)印(screen printing)、熱轉(zhuǎn)印(thermal transfer printing)、壓印(imprinting)、電弧放電法(electric arc discharge)、激光蒸發(fā)法(laser ablation)或化學(xué)氣相沉積法(chemical vapor-phase deposition)等方式形成。在一般應(yīng)用中，該對電極130即為一漏極(drain)電極與一源極(source)電極；而且納米碳管層140即為通道層。
至此，已形成一納米碳管場效晶體管。然而，一般所形成的納米碳管層中，混合著金屬型納米碳管與半導(dǎo)體型納米碳管。其中，金屬型納米碳管不利于場效晶體管的導(dǎo)通/截止的切換作用。因此，接著對該納米碳管層140進(jìn)行一道處理程序，使得該納米碳管層140為半導(dǎo)體型。在本具體實(shí)施例中，該處理程序包括一物理處理程序、一化學(xué)處理程序以及其組合之一。較佳者，該物理處理程序以微粒子150撞擊該納米碳管層，如圖1D所示。
其中，該微粒子150由一電漿產(chǎn)生器、一離子布植機(jī)、一離子云式植入機(jī)(ion shower)以及一電子槍的至少其一所提供。通過微粒子150的撞擊，使得納米碳管的結(jié)構(gòu)對稱性遭到破壞，而呈現(xiàn)半導(dǎo)體型的特性?？商娲兀撐锢硖幚沓绦蛞部蔀樵谠摷{米碳管層140內(nèi)感應(yīng)渦流電流，進(jìn)而燒毀金屬性納米碳管，而提高半導(dǎo)體型納米碳管的比例?？商娲?，該化學(xué)處理程序包括提供反應(yīng)離子(reactive ions)以與該納米碳管層起反應(yīng)。
較佳者，在本具體實(shí)施例中，該處理程序之后，還可形成一有機(jī)半導(dǎo)體層160，覆蓋該納米碳管層140與該對電極130，以形成一有機(jī)場效晶體管，如圖1E所示。在本具體實(shí)施例中，有機(jī)半導(dǎo)體層160為以旋轉(zhuǎn)涂布法(spincoating)、噴墨印刷法(ink-jet printing)、網(wǎng)印法(screen printing)、熱轉(zhuǎn)印法(thermal transfer printing)、壓印法(imprinting)的一者所形成的一高分子聚合材料(polymeric material)，或是以蒸鍍法(evaporation)所形成的一小分子材料(small molecular material)。
較佳者，在有機(jī)半導(dǎo)體層160上還可形成一鈍化層(passivation layer，圖中未示)，以避免水氣或氧氣進(jìn)入有機(jī)半導(dǎo)體層160。鈍化層可以使用氧化物、氮化物、絕緣聚合物或其組合者所形成。
圖2A至圖2C為根據(jù)本發(fā)明第二具體實(shí)施例的制造納米碳管場效晶體管的方法的橫截面示意圖。在圖2A中，首先提供一基板200，其上方形成有一圖案化導(dǎo)電層210。在本具體實(shí)施例中，基板200可為一玻璃基板、一可撓式基板或是上方形成有一絕緣層的一導(dǎo)電基板；而且圖案化導(dǎo)電層210包括金屬、多晶硅、導(dǎo)電聚合物或其組合。在一般應(yīng)用中，圖案化導(dǎo)電層210用以作為晶體管之下柵極。
在圖2B中，形成一介電層220以覆蓋該導(dǎo)電層210以及該基板200。在本具體實(shí)施例中，介電層220包括氧化物、氮化物、絕緣聚合物或其組合。
接著，在該介電層220上，形成一有機(jī)半導(dǎo)體層260于一對電極230之間，如圖2C所示，其中該有機(jī)半導(dǎo)體層260摻雜有多根半導(dǎo)體型納米碳管(圖中未示)，以提升有機(jī)納米碳管場效晶體管的電氣特性。
在本具體實(shí)施例中，該對電極230包括金屬、導(dǎo)電聚合物層或其組合。在一般應(yīng)用中，該對電極230即為一漏極電極與一源極電極；而且部分的有機(jī)半導(dǎo)體層260即為通道層。在本具體實(shí)施例中，有機(jī)半導(dǎo)體層260為以旋轉(zhuǎn)涂布法、噴墨印刷法、網(wǎng)印法、熱轉(zhuǎn)印法、壓印法的一者所形成的一高分子聚合材料，或是以蒸鍍法所形成的一小分子材料。
較佳者，在有機(jī)半導(dǎo)體層260上更可形成一鈍化層(圖中未示)，以避免水氣或氧氣進(jìn)入有機(jī)半導(dǎo)體層260。鈍化層可以使用氧化物、氮化物、絕緣聚合物或其組合者所形成。
圖3A至圖3F為根據(jù)本發(fā)明第三具體實(shí)施例的制造納米碳管場效晶體管的方法的橫截面示意圖。在圖3A中，首先提供一基板300，其上方形成有一圖案化導(dǎo)電層310。在本具體實(shí)施例中，基板300可為一玻璃基板、一可撓式基板或是上方形成有一絕緣層的一導(dǎo)電基板；而且圖案化導(dǎo)電層310包括金屬、多晶硅、導(dǎo)電聚合物或其組合。在一般應(yīng)用中，圖案化導(dǎo)電層310用以作為晶體管之下柵極。
在圖3B中，形成一介電層320以覆蓋該導(dǎo)電層310以及該基板300。在本具體實(shí)施例中，介電層320包括氧化物、氮化物、絕緣聚合物或其組合。
接著，形成一對含有觸媒的島嶼(island)335于該介電層320上，并且在該對島嶼335之間形成一納米碳管層340，如圖3C所示。在本具體實(shí)施例中，該觸媒包括鐵、鈷、鎳、其它過渡元素或其組合；而且該納米碳管層340以化學(xué)氣相沉積法所形成。在一般應(yīng)用中，納米碳管層340即為通道層。
在圖3D中，形成一對電極330于該介電層320上，以覆蓋該對島嶼335并且與該納米碳管層340電性連接。在本具體實(shí)施例中，該對電極330包括金屬、導(dǎo)電聚合物層或其組合。在一般應(yīng)用中，該對電極330即為一漏極電極與一源極電極。
至此，已形成一納米碳管場效晶體管。然而，一般所形成的納米碳管層中，混合著金屬型納米碳管與半導(dǎo)體型納米碳管。其中，金屬型納米碳管不利于場效晶體管的導(dǎo)通/截止的切換作用。因此，接著對該納米碳管層340進(jìn)行一道處理程序，使得該納米碳管層340為半導(dǎo)體型。在本具體實(shí)施例中，該處理程序包括一物理處理程序、一化學(xué)處理程序以及其組合的一者。較佳者，該物理處理程序以微粒子350撞擊該納米碳管層，如圖3E所示。
其中，該微粒子350由一電漿產(chǎn)生器、一離子布植機(jī)、一離子云式植入機(jī)(ion shower)以及一電子槍的至少一者所提供。通過微粒子350的撞擊，使得納米碳管的結(jié)構(gòu)對稱性遭到破壞，而呈現(xiàn)半導(dǎo)體型的特性?？商娲?，該物理處理程序也可為在該納米碳管層340內(nèi)感應(yīng)渦流電流，進(jìn)而燒毀金屬性納米碳管，而提高半導(dǎo)體型納米碳管的比例?？商娲?，該化學(xué)處理程序包括提供反應(yīng)離子(reactive ions)以與該納米碳管層起反應(yīng)。
較佳者，在本具體實(shí)施例中，該處理程序之后，還可形成一有機(jī)半導(dǎo)體層360，覆蓋該納米碳管層340與該對電極330，以形成一有機(jī)場效晶體管，如圖3F所示。在本具體實(shí)施例中，有機(jī)半導(dǎo)體層360為以旋轉(zhuǎn)涂布法、噴墨印刷法、網(wǎng)印法、熱轉(zhuǎn)印法、壓印法的一者所形成的一高分子聚合材料，或是以蒸鍍法所形成的一小分子材料。
較佳者，在有機(jī)半導(dǎo)體層360上還可形成一鈍化層(圖中未示)，以避免水氣或氧氣進(jìn)入有機(jī)半導(dǎo)體層360。鈍化層可以使用氧化物、氮化物、絕緣聚合物或其組合者所形成。
圖4A至圖4D為根據(jù)本發(fā)明第四具體實(shí)施例的制造納米碳管場效晶體管的方法的橫截面示意圖。在圖4A中，首先提供一基板400，其上方形成一納米碳管層440于一對電極430之間。在本具體實(shí)施例中，基板400可為一玻璃基板、一可撓式基板或是上方形成有一絕緣層的一導(dǎo)電基板；該對電極430包括金屬、導(dǎo)電聚合物層或其組合；而且該納米碳管層440以旋轉(zhuǎn)涂布、噴墨印刷、網(wǎng)印、熱轉(zhuǎn)印、壓印、電弧放電法、激光蒸發(fā)法或化學(xué)氣相沉積法等方式形成。在一般應(yīng)用中，該對電極430即為一漏極電極與一源極電極；而且納米碳管層440即為通道層。
然而，一般所形成的納米碳管層中，混合著金屬型納米碳管與半導(dǎo)體型納米碳管。其中，金屬型納米碳管不利于場效晶體管的導(dǎo)通/截止的切換作用。因此，接著對該納米碳管層440進(jìn)行一道處理程序，使得該納米碳管層440為半導(dǎo)體型。在本具體實(shí)施例中，該處理程序包括一物理處理程序、一化學(xué)處理程序以及其組合的一者。較佳者，該物理處理程序以微粒子450撞擊該納米碳管層，如圖4B所示。
其中，該微粒子450由一電漿產(chǎn)生器、一離子布植機(jī)、一離子云式植入機(jī)(ion shower)以及一電子槍的至少一者所提供。通過微粒子450的撞擊，使得納米碳管的結(jié)構(gòu)對稱性遭到破壞，而呈現(xiàn)半導(dǎo)體型的特性。可替代地，該物理處理程序也可為在該納米碳管層440內(nèi)感應(yīng)渦流電流，進(jìn)而燒毀金屬性納米碳管，而提高半導(dǎo)體型納米碳管的比例?？商娲?，該化學(xué)處理程序包括提供反應(yīng)離子(reactive ions)以與該納米碳管層起反應(yīng)。
接著，在處理程序之后，形成一有機(jī)半導(dǎo)體層460，覆蓋該納米碳管層440與該對電極430，如圖4C所示。在本具體實(shí)施例中，有機(jī)半導(dǎo)體層460為以旋轉(zhuǎn)涂布法、噴墨印刷法、網(wǎng)印法、熱轉(zhuǎn)印法、壓印法的一者所形成的一高分子聚合材料，或是以蒸鍍法所形成的一小分子材料。
最后，形成一介電層420于該有機(jī)半導(dǎo)體層460上，并且在該介電層420上形成一圖案化導(dǎo)電層410，以形成一有機(jī)場效晶體管，如圖4D所示。在本具體實(shí)施例中，介電層420包括氧化物、氮化物、絕緣聚合物或其組合；而且圖案化導(dǎo)電層410包括金屬、多晶硅、導(dǎo)電聚合物或其組合。在一般應(yīng)用中，圖案化導(dǎo)電層410用以作為晶體管之上柵極(top gate)。
然而，在本具體實(shí)施例中，也可省略形成有機(jī)半導(dǎo)體層460的步驟，而直接在處理程序之后，形成介電層420以覆蓋該納米碳管層440與該對電極430，并且在該介電層420上形成一圖案化導(dǎo)電層410，以形成一納米碳管場效晶體管。
圖5A至圖5B為根據(jù)本發(fā)明第五具體實(shí)施例的制造納米碳管場效晶體管的方法的橫截面示意圖。在圖5A中，首先提供一基板500，其上方形成一有機(jī)半導(dǎo)體層560于一對電極530之間，其中該有機(jī)半導(dǎo)體層560摻雜有多根半導(dǎo)體型納米碳管(圖中未示)，以提升有機(jī)納米碳管場效晶體管的電氣特性。
在本具體實(shí)施例中，基板500可為一玻璃基板、一可撓式基板或是上方形成有一絕緣層的一導(dǎo)電基板；而且該對電極530包括金屬、導(dǎo)電聚合物層或其組合。在一般應(yīng)用中，該對電極530即為一漏極電極與一源極電極；而且部分的有機(jī)半導(dǎo)體層560即為通道層。在本具體實(shí)施例中，有機(jī)半導(dǎo)體層560為以旋轉(zhuǎn)涂布法、噴墨印刷法、網(wǎng)印法、熱轉(zhuǎn)印法、壓印法的一者所形成的一高分子聚合材料，或是以蒸鍍法所形成的一小分子材料。
在圖5B中，形成一介電層520于該有機(jī)半導(dǎo)體層560上，并且形成一圖案化導(dǎo)電層510于該介電層520上。在本具體實(shí)施例中，介電層520包括氧化物、氮化物、絕緣聚合物或其組合。圖案化導(dǎo)電層510包括金屬、多晶硅、導(dǎo)電聚合物或其組合。在一般應(yīng)用中，圖案化導(dǎo)電層510用以作為晶體管之上柵極。

圖6A至圖6E為根據(jù)本發(fā)明第六具體實(shí)施例的制造納米碳管場效晶體管的方法的橫截面示意圖。在圖6A中，首先提供一基板600，其上方形成一對含有觸媒的島嶼635于該基板600上，并且在該對島嶼635之間形成一納米碳管層640。在本具體實(shí)施例中，基板600可為一玻璃基板、一可撓式基板或是上方形成有一絕緣層的一導(dǎo)電基板；該觸媒包括鐵、鈷、鎳、其它過渡元素或其組合；而且該納米碳管層640以化學(xué)氣相沉積法所形成。在一般應(yīng)用中，納米碳管層640即為通道層。
在圖6B中，形成一對電極630于該基板600上，以覆蓋該對島嶼635并且與該納米碳管層640電性連接。在本具體實(shí)施例中，該對電極630包括金屬、導(dǎo)電聚合物層或其組合。在一般應(yīng)用中，該對電極630即為一漏極電極與一源極電極。
然而，一般所形成的納米碳管層中，混合著金屬型納米碳管與半導(dǎo)體型納米碳管。其中，金屬型納米碳管不利于場效晶體管的導(dǎo)通/截止的切換作用。因此，接著對該納米碳管層640進(jìn)行一道處理程序，使得該納米碳管層640為半導(dǎo)體型。在本具體實(shí)施例中，該處理程序包括一物理處理程序、一化學(xué)處理程序以及其組合的一者。較佳者，該物理處理程序以微粒子650撞擊該納米碳管層，如圖6C所示。
其中，該微粒子650由一電漿產(chǎn)生器、一離子布植機(jī)、一離子云式植入機(jī)(ion shower)以及一電子槍的至少一者所提供。通過微粒子650的撞擊，使得納米碳管的結(jié)構(gòu)對稱性遭到破壞，而呈現(xiàn)半導(dǎo)體型的特性。可替代地，該物理處理程序也可為在該納米碳管層640內(nèi)感應(yīng)渦流電流，進(jìn)而燒毀金屬性納米碳管，而提高半導(dǎo)體型納米碳管的比例?？商娲?，該化學(xué)處理程序包括提供反應(yīng)離子(reactive ions)以與該納米碳管層起反應(yīng)。
接著，在處理程序之后，形成一有機(jī)半導(dǎo)體層660，覆蓋該納米碳管層640與該對電極630，如圖6D所示。在本具體實(shí)施例中，有機(jī)半導(dǎo)體層660為以旋轉(zhuǎn)涂布法、噴墨印刷法、網(wǎng)印法、熱轉(zhuǎn)印法、壓印法的一者所形成的一高分子聚合材料，或是以蒸鍍法所形成的一小分子材料。
最后，形成一介電層620于該有機(jī)半導(dǎo)體層660上，并且在該介電層620上形成一圖案化導(dǎo)電層610，以形成一有機(jī)場效晶體管，如圖6E所示。在本具體實(shí)施例中，介電層620包括氧化物、氮化物、絕緣聚合物或其組合；而且圖案化導(dǎo)電層610包括金屬、多晶硅、導(dǎo)電聚合物或其組合。在一般應(yīng)用中，圖案化導(dǎo)電層610用以作為晶體管之上柵極。
可替代地，在本具體實(shí)施例中，也可省略形成有機(jī)半導(dǎo)體層660的步驟，而直接在處理程序之后，形成介電層620以覆蓋該納米碳管層640與該對電極630，并且在該介電層620上形成圖案化導(dǎo)電層610，以形成一納米碳管場效晶體管。
綜上所述，當(dāng)知本發(fā)明提供一種制造納米碳管場效晶體管的方法，在納米碳管形成之后通過對于納米碳管進(jìn)行處理以將金屬型納米碳管轉(zhuǎn)換成半導(dǎo)體型納米碳管，而應(yīng)用于場效晶體管、傳感器與有機(jī)晶體管等領(lǐng)域，以確保芯片的質(zhì)量并且提高產(chǎn)能。
當(dāng)然，本發(fā)明還可有其它多種實(shí)施例，在不背離本發(fā)明精神及其實(shí)質(zhì)的情況下，熟悉本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員當(dāng)可根據(jù)本發(fā)明做出各種相應(yīng)的改變和變形，但這些相應(yīng)的改變和變形都應(yīng)屬于本發(fā)明所附的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種納米碳管場效晶體管的制造方法，其特征在于，包括以下步驟形成一圖案化導(dǎo)電層于一基板上；形成一介電層以覆蓋該導(dǎo)電層以及該基板；在該介電層上，形成一納米碳管層于一對電極之間；以及對該納米碳管層進(jìn)行一處理程序，使得該納米碳管層為半導(dǎo)體型。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造納米碳管場效晶體管的方法，其特征在于，還包括一步驟在該處理程序之后，形成一有機(jī)半導(dǎo)體層，覆蓋該納米碳管層與該對電極。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造納米碳管場效晶體管的方法，其特征在于，該處理程序包括至少一物理處理程序、一化學(xué)處理程序以及其組合的一者。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制造納米碳管場效晶體管的方法，其特征在于，該物理處理程序還包括一步驟以微粒子撞擊該納米碳管層。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制造納米碳管場效晶體管的方法，其特征在于，該物理處理程序還包括一步驟在該納米碳管層內(nèi)感應(yīng)渦流電流。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制造納米碳管場效晶體管的方法，其特征在于，該微粒子由一電漿產(chǎn)生器、一離子布植機(jī)、一離子云式植入機(jī)以及一電子槍的至少一者所提供。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的制造納米碳管場效晶體管的方法，其特征在于，該化學(xué)處理程序還包括一步驟提供反應(yīng)離子以與該納米碳管層起反應(yīng)。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制造納米碳管場效晶體管的方法，其特征在于，該有機(jī)半導(dǎo)體層為一高分子聚合材料，而以旋轉(zhuǎn)涂布法、噴墨印刷法、網(wǎng)印法、熱轉(zhuǎn)印法、壓印法的一者形成。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制造納米碳管場效晶體管的方法，其特征在于，該有機(jī)半導(dǎo)體層為一小分子材料，而以蒸鍍法形成。
10.一種納米碳管場效晶體管的制造方法，其特征在于，包括以下步驟形成一圖案化導(dǎo)電層于一基板上；形成一介電層以覆蓋該導(dǎo)電層以及該基板；以及在該介電層上形成一有機(jī)半導(dǎo)體層于一對電極之間，該有機(jī)半導(dǎo)體層摻雜有多根半導(dǎo)體型納米碳管。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的制造納米碳管場效晶體管的方法，其特征在于，該有機(jī)半導(dǎo)體層為一高分子聚合材料，而以旋轉(zhuǎn)涂布法、噴墨印刷法、網(wǎng)印法、熱轉(zhuǎn)印法、壓印法的一者形成。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的制造納米碳管場效晶體管的方法，其特征在于，該有機(jī)半導(dǎo)體層為一小分子材料，而以蒸鍍法形成。
13.一種納米碳管場效晶體管的制造方法，其特征在于，包括以下步驟形成一圖案化導(dǎo)電層于一基板上；形成一介電層以覆蓋該導(dǎo)電層以及該基板；形成一對含有觸媒的島嶼于該介電層上，并且在該對島嶼之間形成一納米碳管層；形成一對電極于該介電層上，以覆蓋該對島嶼并且與該納米碳管層電性連接；以及對該納米碳管層進(jìn)行一處理程序，使得該納米碳管層為半導(dǎo)體型。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的制造納米碳管場效晶體管的方法，其特征在于，還包括一步驟在該處理程序之后，形成一有機(jī)半導(dǎo)體層，覆蓋該納米碳管層與該對電極。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的制造納米碳管場效晶體管的方法，其特征在于，該觸媒包括鐵、鈷、鎳、其它過渡元素及其組合的一者。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的制造納米碳管場效晶體管的方法，其特征在于，該處理程序包括至少一物理處理程序、一化學(xué)處理程序以及其組合的一者。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的制造納米碳管場效晶體管的方法，其特征在于，該物理處理程序還包括一步驟以微粒子撞擊該納米碳管層。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的制造納米碳管場效晶體管的方法，其特征在于，該物理處理程序還包括一步驟在該納米碳管層內(nèi)感應(yīng)渦流電流。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的制造納米碳管場效晶體管的方法，其特征在于，該微粒子由一電漿產(chǎn)生器、一離子布植機(jī)、一離子云式植入機(jī)以及一電子槍的至少一者所提供。
20.根據(jù)權(quán)利要求16所述的制造納米碳管場效晶體管的方法，其特征在于，該化學(xué)處理程序還包括一步驟提供反應(yīng)離子以與該納米碳管層起反應(yīng)。
21.根據(jù)權(quán)利要求14所述的制造納米碳管場效晶體管的方法，其特征在于，該有機(jī)半導(dǎo)體層為一高分子聚合材料，而以旋轉(zhuǎn)涂布法、噴墨印刷法、網(wǎng)印法、熱轉(zhuǎn)印法、壓印法的一者形成。
22.根據(jù)權(quán)利要求14所述的制造納米碳管場效晶體管的方法，其特征在于，該有機(jī)半導(dǎo)體層為一小分子材料，而以蒸鍍法形成。
23.一種納米碳管場效晶體管的制造方法，其特征在于，包括以下步驟在一基板上，形成一納米碳管層于一對電極之間；對該納米碳管層進(jìn)行一處理程序，使得該納米碳管層為半導(dǎo)體型；形成一介電層于該納米碳管層與該對電極上；以及形成有一圖案化導(dǎo)電層。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的制造納米碳管場效晶體管的方法，其特征在于，還包括一步驟在該處理程序之后，形成一有機(jī)半導(dǎo)體層，覆蓋該納米碳管層與該對電極。
25.根據(jù)權(quán)利要求23所述的制造納米碳管場效晶體管的方法，其特征在于，該處理程序包括至少一物理處理程序、一化學(xué)處理程序以及其組合的一者。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的制造納米碳管場效晶體管的方法，其特征在于，該物理處理程序還包括一步驟以微粒子撞擊該納米碳管層。
27.根據(jù)權(quán)利要求25所述的制造納米碳管場效晶體管的方法，其特征在于，該物理處理程序還包括一步驟在該納米碳管層內(nèi)感應(yīng)渦流電流。
28.根據(jù)權(quán)利要求26所述的制造納米碳管場效晶體管的方法，其特征在于，該微粒子由一電漿產(chǎn)生器、一離子布植機(jī)、一離子云式植入機(jī)以及一電子槍的至少一者所提供。
29.根據(jù)權(quán)利要求25所述的制造納米碳管場效晶體管的方法，其特征在于，該化學(xué)處理程序還包括一步驟提供反應(yīng)離子以與該納米碳管層起反應(yīng)。
30.根據(jù)權(quán)利要求24所述的制造納米碳管場效晶體管的方法，其特征在于，該有機(jī)半導(dǎo)體層為一高分子聚合材料，而以旋轉(zhuǎn)涂布法、噴墨印刷法、網(wǎng)印法、熱轉(zhuǎn)印法、壓印法的一者形成。
31.根據(jù)權(quán)利要求24所述的制造納米碳管場效晶體管的方法，其特征在于，該有機(jī)半導(dǎo)體層為一小分子材料，而以蒸鍍法形成。
32.一種納米碳管場效晶體管的制造方法，其特征在于，包括以下步驟在一基板上，形成一有機(jī)半導(dǎo)體層于一對電極之間；形成一介電層于該有機(jī)半導(dǎo)體層上；以及形成一圖案化導(dǎo)電層于該介電層上，該有機(jī)半導(dǎo)體層摻雜有多根半導(dǎo)體型納米碳管。
33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的制造納米碳管場效晶體管的方法，其特征在于，該有機(jī)半導(dǎo)體層為一高分子聚合材料，而以旋轉(zhuǎn)涂布法、噴墨印刷法、網(wǎng)印法、熱轉(zhuǎn)印法、壓印法的一者形成。
34.根據(jù)權(quán)利要求32所述的制造納米碳管場效晶體管的方法，其特征在于，該有機(jī)半導(dǎo)體層為一小分子材料，而以蒸鍍法形成。
35.一種納米碳管場效晶體管的制造方法，其特征在于，包括以下步驟在一基板上，形成一對含有觸媒的島嶼，并且在該對島嶼之間形成一納米碳管層；形成一對電極于該基板上，以覆蓋該對島嶼并且與該納米碳管層電性連接；對該納米碳管層進(jìn)行一處理程序，使得該納米碳管層為半導(dǎo)體型；形成一介電層于該納米碳管層與該對電極上；以及形成一圖案化導(dǎo)電層于該介電層上。
36.根據(jù)權(quán)利要求35所述的制造納米碳管場效晶體管的方法，其特征在于，還包括一步驟在該處理程序之后，形成一有機(jī)半導(dǎo)體層，覆蓋該納米碳管層與該對電極。
37.根據(jù)權(quán)利要求35所述的制造納米碳管場效晶體管的方法，其特征在于，該觸媒包括鐵、鈷、鎳、其它過渡元素及其組合的一者。
38.根據(jù)權(quán)利要求35所述的制造納米碳管場效晶體管的方法，其特征在于，該處理程序包括至少一物理處理程序、一化學(xué)處理程序以及其組合的一者。
39.根據(jù)權(quán)利要求38所述的制造納米碳管場效晶體管的方法，其特征在于，該物理處理程序還包括一步驟以微粒子撞擊該納米碳管層。
40.根據(jù)權(quán)利要求38所述的制造納米碳管場效晶體管的方法，其特征在于，該物理處理程序還包括一步驟在該納米碳管層內(nèi)感應(yīng)渦流電流。
41.根據(jù)權(quán)利要求39所述的制造納米碳管場效晶體管的方法，其特征在于，該微粒子由一電漿產(chǎn)生器、一離子布植機(jī)、一離子云式植入機(jī)以及一電子槍的至少一者所提供。
42.根據(jù)權(quán)利要求38所述的制造納米碳管場效晶體管的方法，其特征在于，該化學(xué)處理程序還包括一步驟提供反應(yīng)離子以與該納米碳管層起反應(yīng)。
43.根據(jù)權(quán)利要求36所述的制造納米碳管場效晶體管的方法，其特征在于，該有機(jī)半導(dǎo)體層為一高分子聚合材料，而以旋轉(zhuǎn)涂布法、噴墨印刷法、網(wǎng)印法、熱轉(zhuǎn)印法、壓印法的一者形成。
44.根據(jù)權(quán)利要求36所述的制造納米碳管場效晶體管的方法，其特征在于，該有機(jī)半導(dǎo)體層為一小分子材料，而以蒸鍍法形成。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種制造納米碳管場效晶體管的方法，包括以下步驟形成一圖案化導(dǎo)電層于一基板上；形成一介電層以覆蓋該導(dǎo)電層以及該基板；在該介電層上，形成一納米碳管層于一對電極之間；以及對該納米碳管層進(jìn)行一處理程序，使得該納米碳管層為半導(dǎo)體型。本發(fā)明提供一種制造納米碳管場效晶體管的方法，在納米碳管形成之后通過對于納米碳管進(jìn)行處理以將金屬型納米碳管轉(zhuǎn)換成半導(dǎo)體型納米碳管，而應(yīng)用于場效晶體管、傳感器與有機(jī)晶體管等領(lǐng)域，以確保芯片的質(zhì)量并且提高產(chǎn)能。
文檔編號H01L51/40GK101017784SQ20061016173
公開日2007年8月15日 申請日期2006年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月8日
發(fā)明者陳百宏, 魏拯華, 駱伯遠(yuǎn), 斐靜偉 申請人:財團(tuán)法人工業(yè)技術(shù)研究院