一种基于有机薄膜晶体管反相器的传感器的制作方法

本发明涉及一种电子器件，具体涉及一种只有敏感膜暴露在外面的基于有机薄膜晶体管反相器的传感器，属于有机电子器件技术领域。

背景技术：

有机薄膜晶体管(Organic thin-film transistor)相对于传统的无机晶体管而言，器件的机械柔韧性更加优异，加工成本更加低廉，对低成本、便携式传感器的应用具有十足的吸引力，有望成为物联网时代十分重要的器件技术之一。近年来，基于有机薄膜晶体管的传感器相继被开发出来，用以实现温度、化学离子、生物分子、人体生命特征信息等多种检测用途。为满足传感器对外界目标检测物的检测需要将有机半导体暴露出来，这使得其他功能电路(如负载电路、信号放大电路、转换电路等)的有机半导体在工艺制作过程中同样被暴露出来。但是，一方面，由于有机半导体材料的性能受环境干扰大，导致这些配套的功能电路因有机半导体暴露而具有较差的稳定性；另一方面，基于单一有机薄膜晶体管器件的传感器在正常工作时需要保持在常开的状态，因而不可避免的带来过高的功耗。因此，为了提高基于有机薄膜晶体管的传感器的工作稳定性以及降低器件过高的功耗，有必要提出一种新的器件结构解决方案。

技术实现要素：

为克服现有的基于有机薄膜晶体管的传感器工作稳定性较差以及功耗较高的不足，本发明提供一种基于有机薄膜晶体管反相器的传感器，其不仅能用来实现多种传感功能，而且具有非常低的功耗和优异的稳定性。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种基于有机薄膜晶体管反相器的传感器，包括电接触端子以及设置于衬底之上的第一有机薄膜晶体管和第二有机薄膜晶体管，所述第一有机薄膜晶体管作为负载元件，采用顶栅底接触型结构，所述第二有机薄膜晶体管作为传感元件，采用底栅底接触型结构，该第一有机薄膜晶体管和第二有机薄膜晶体管公用同一栅绝缘层，组成互补反相器，所述电接触端子与所述第一有机薄膜晶体管连接。

进一步地，所述的第一有机薄膜晶体管由下而上依次为第一有机薄膜晶体管源极/第二有机薄膜晶体管漏极、第一有机薄膜晶体管有机半导体、栅绝缘层和第一有机薄膜晶体管栅极；所述第二有机薄膜晶体管由下而上依次为第二有机薄膜晶体管栅极、栅绝缘层、第二有机薄膜晶体管源极/第二有机薄膜晶体管漏极和第二有机薄膜晶体管有机半导体；所述第一有机薄膜晶体管的源极与所述电接触端子连接。

进一步地，所述第二有机薄膜晶体管有机半导体经过修饰作为敏感膜，暴露在外面，以实现不同的传感应用。

进一步地，所述第一有机薄膜晶体管源极、第一有机薄膜晶体管漏极和第二有机薄膜晶体管栅极处于结构的同一层，所述第一有机薄膜晶体管栅极、第二有机薄膜晶体管源极和第二有机薄膜晶体管漏极处于结构的同一层。

进一步地，所述第一有机薄膜晶体管漏极与第二有机薄膜晶体管漏极相连，所述第一有机薄膜晶体管栅极与第二有机薄膜晶体管栅极相连，构成互补反相器结构。

进一步地，所述第一有机薄膜晶体管有机半导体采用p型有机半导体，所述第二薄膜晶体管有机半导体采用n型有机半导体，所述电接触端子作为电源端，所述第二有机薄膜晶体管源极作为接地端，所述第一有机薄膜晶体管栅极作为输入端，所述第二有机薄膜晶体管漏极作为输出端。

进一步地，所述第一有机薄膜晶体管有机半导体采用n型有机半导体，所述第二薄膜晶体管有机半导体采用p型有机半导体，所述电接触端子作为接地端，所述第二有机薄膜晶体管源极作为电源端，所述第一有机薄膜晶体管栅极作为输入端，所述第二有机薄膜晶体管漏极作为输出端。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：器件工作稳定好，功耗低；器件结构简单，加工工序简化，制造成本低。所述第一有机薄膜晶体管和第二有机薄膜晶体管构成互补型结构的反相器，其静态功耗几乎为零，从而大大降低了传感器的功耗；此外仅有作为传感元件的第二有机薄膜晶体管有机半导体被暴露在外面，并且被设计和修饰实现各类传感功能，而作为负载元件的第一有机薄膜晶体管有机半导体被结构保护而避免与外界环境接触，从而提高了传感器的稳定性。

附图说明

图1是本发明的器件结构示意图。

图2是图1的A-A剖视图。

图3是图1的B-B剖视图。

图中，001-衬底，002-栅绝缘层，101-第一有机薄膜晶体管栅极，102-第一有机薄膜晶体管源极，103-第一有机薄膜晶体管漏极，104-第一有机薄膜晶体管有机半导体，201-第二有机薄膜晶体管栅极，202-第二有机薄膜晶体管源极，203-第二有机薄膜晶体管漏极，204-第二有机薄膜晶体管有机半导体，301-第一通孔，302-第二通孔，303-第三通孔，401-电接触端子。

具体实施方式

为更好地理解本发明中的技术方案，下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。由于所述实施例为较佳实施方式，下面的描述仅以说明本发明的一般原则为目的，而不是用以限定本发明的范围。

本发明由一个p型有机薄膜晶体管和一个n型有机薄膜晶体管构成一个有机互补反相器，其中一个有机薄膜晶体管采用有机半导体层暴露在外面的底栅底接触型结构，以作为传感元件，另外一个有机薄膜晶体管采用有机半导体层埋在栅绝缘层下面的顶栅底接触型结构，以作为负载元件，两有机薄膜晶体管公用同一栅绝缘层。这种有机薄膜晶体管差异化的结构，使得传感元件的半导体被暴露在外面，从而被设计和修饰实现各类传感功能，而负载元件的半导体被保护，而避免了与外界环境接触，从而提高了传感器的稳定性。此外，两个有机薄膜晶体管恰好构成互补型结构的反相器，其静态功耗几乎为零，从而大大降低了传感器的功耗。

参照图1所示，图示基于有机薄膜晶体管反相器的传感器包括电接触端子401以及设置于衬底001之上的第一有机薄膜晶体管和第二有机薄膜晶体管。

请参阅图2，所述第一有机薄膜晶体管由依次由下而上堆叠的第一有机薄膜晶体管源极102和第一有机薄膜晶体管漏极103(处于同一层)、第一有机薄膜晶体管有机半导体104、栅绝缘层002以及第一有机薄膜晶体管栅极101构成，形成顶栅底接触型有机薄膜晶体管结构，作为负载元件。

所述第二有机薄膜晶体管由依次由下而上堆叠的第二有机薄膜晶体管栅极201、栅绝缘层002、第二有机薄膜晶体管源极202和第二有机薄膜晶体管漏极203(处于同一层)以及第二有机薄膜晶体管有机半导体204构成，形成底栅底接触型有机薄膜晶体管结构，作为传感元件。该第二有机薄膜晶体管有机半导体204作为敏感膜暴露在外面，通过对它的设计和修饰实现不同的传感应用。

所述第一有机薄膜晶体管漏极103与第二有机薄膜晶体管漏极203通过通孔301相连，所述第一有机薄膜晶体管源极102通过通孔302与所述电接触端子401相连，请参阅图,3，所述第一有机薄膜晶体管栅极101与第二有机薄膜晶体管栅极201通过通孔303相连，所述负载元件和传感元件采用同一栅绝缘层002，即所述第一有机薄膜晶体管和第二有机薄膜晶体管公用同一栅绝缘层002，从而所述负载元件和传感元件组成互补型反相器。所述通孔301、通孔302和通孔303均穿过所述栅绝缘层002。

请参照图2，所述第一有机薄膜晶体管源极102、第一有机薄膜晶体管漏极103和第二有机薄膜晶体管栅极201在器件结构中处于同一层，因而可采用同一制作工艺；所述第一有机薄膜晶体管栅极101、第二有机薄膜晶体管源极202和第二有机薄膜晶体管漏极203在器件结构中处于同一层，因而可采用同一制作工艺。因此简化了加工工序，降低了制造成本。

在一个实施例中，所述第一有机薄膜晶体管有机半导体104采用p型有机半导体，所述第二薄膜晶体管有机半导体204采用n型有机半导体，所述电接触端子401作为电源端，所述第二有机薄膜晶体管源极202作为接地端，所述第一有机薄膜晶体管栅极101作为输入端，所述第二有机薄膜晶体管漏极203作为输出端。

在另外一个实施例中，所述第一有机薄膜晶体管有机半导体104采用n型有机半导体，所述第二薄膜晶体管有机半导体204采用p型有机半导体，所述电接触端子401作为接地端，所述第二有机薄膜晶体管源极202作为电源端，所述第一有机薄膜晶体管栅极101作为输入端，所述第二有机薄膜晶体管漏极203作为输出端。