[发明专利]有机半导体元件的接面结构及有机晶体管及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体元件及其制造方法，特别涉及一种有机半导体元件及其制造方法。

背景技术

由于有机半导体元件(organic semiconductor device)可以制作在软性塑料或薄金属基板上，因此其具有重量轻、成本低、可挠性(flexibility)等优点与特性。其中，有机薄膜晶体管(organic thin-film transistor，OTFT)已受到许多先进国家的学界及工业研究上的重视。

有机薄膜晶体管制作技术中，晶体管的源极/漏极等电极的材质通常是使用金属，例如金、钯或铂等，这些金属所形成的电极与有机半导体的接面通常是萧特基接面(Schottky contact)，因此具有较大的接面电阻。为解决有机薄膜晶体管接面电阻较大的问题，有多种方法被提出。例如在有机半导体与金属电极的接面进行掺杂(dope)就是其中的一种方法。然而，有机半导体经掺杂后，其稳定度通常会降低。此外，另一方法是有机半导体与金属电极的接面之间形成高载流子密度的缓冲层，此缓冲层的费米能级(Fermi Level)介于有机半导体与金属电极之间，以降低电荷由电极注入有机半导体的能障(energy barrier)，然而，此种方法会造成有机薄膜晶体管的开/关比(on-off ratio)的降低。

专利号为US 6,335,539 B1及US 6,569,707 B2的美国专利提出以长炼硫醇(thiol)有机物，在金属电极上形成自组式单层分子薄膜(self-assembledmonolayer)以降低有机薄膜晶体管的接面电阻。然而，此种方法仅适用于少数几种金属材料所形成的电极上。除此之外，上述自组式单层分子薄膜是以浸泡的方式形成于金属电极上，因此这种方法会受到有机薄膜晶体管的几何结构形态的限制。

发明内容

本发明的目的就是提供一种有机半导体元件的接面结构，以解决公知的有机半导体组件的接面电阻较大的问题。

本发明的另一目的就是提供一种有机薄膜晶体管，以解决公知的有机薄膜晶体管的接面电阻较大的问题。

本发明的再一目的就是提供一种有机薄膜晶体管的制造方法，以解决公知技术的应用范围受限的问题。

为达到上述的目的，本发明提出一种有机半导体元件的接面结构，其包括有机半导体层、导电层以及修饰层，其中修饰层设置于有机半导体层及导电层之间，此修饰层的材质包含无机物或有机络合物。

本发明之一实施例所述的有机半导体元件的接面结构，其中有机半导体层的材质包含半导体有机分子、半导体高分子或寡聚物。

本发明之一实施例所述的有机半导体元件的接面结构，其中导电层的材质包含金属、金属氧化物或导电高分子。

本发明之一实施例所述的有机半导体元件的接面结构，其中无机物包含LiF、CsF、LiO₂、LiBO₂、K₂SiO₃、Cs₂CO₃或Al₂O₃。

本发明之一实施例所述的有机半导体元件的接面结构，其中有机络合物包含CH₃COOLi、CH₃COONa、CH₃COOK、CH₃COORb、CH₃COOCs或酞菁铜(copper phthalocyanine，CuPC)。

本发明之一实施例所述的有机半导体元件的接面结构，其中无机物包含氧化钼(MoO₃)、氧化钒(V₂O₅)或是氧化钨(WO₃)。

本发明之一实施例所述的有机半导体元件的接面结构，其中无机物包含锗(Ge)。

本发明还提出一种有机薄膜晶体管，其包括：栅极、源极/漏极、介电层、有机半导体层以及至少一个修饰层。其中栅极与源极/漏极电绝缘，而介电层设置于栅极与源极/漏极之间，并且有机半导体层位于源极/漏极之间，此外，修饰层设置于有机半导体层与源极/漏极之间，此修饰层的材质包含无机物或有机络合物。

本发明之一实施例所述的有机薄膜晶体管，其中栅极的材质包含金属、金属氧化物、导电高分子或经掺杂的硅材料。

本发明之一实施例所述的有机薄膜晶体管，其中源极/漏极的材质包含金属、金属氧化物、导电高分子或经掺杂的硅材料。