具有半導體路徑的半導體裝置及其製造方法
2023-06-20 00:19:56 2
專利名稱：具有半導體路徑的半導體裝置及其製造方法
技術領域：
本發明系相關於一種具有一半導體路徑的半導體裝置，系包括一有機半導體材質，一第一接觸，以用於將電荷載體注入該半導體路徑之中，以及一第二接觸，以用於自該半導體路徑擷取電荷載體，並且，本發明亦相關於一種製造此型態之半導體裝置的方法。
背景技術：
半導體晶片已經於一廣泛的技術領域範圍中獲得普遍的接收度，然而，它們卻仍然對生產而言是高度的複雜且昂貴，雖然矽基板系可以被薄化至非常低的層厚度而使得它們會因此而變得具有彈性，不過，這些程序卻同樣非常的昂貴，表示，有彈性或彎曲的微晶片僅適用於可以接受高成本的高要求應用，而有機半導體的使用則提供了微電子半導體電路在可撓性基板上的不昂貴製造選擇，一可能應用的一個實例係為具有用於液晶顯示之集成控制組件的一薄膜，而一另一個可能的應用則是收發報機技術，其中，舉例而言，有關一產品的信息系會被儲存在已知的卷標之上。
場效電晶體繫於電子電路中被使用作為開關，在此例子中，當該電晶體處於關閉狀態時，在每一個例子中被配置於皆由一導電材質所組成的一源極電極以及一漏極電極之間的一半導體乃會作用為一絕緣體，而同時，在一柵極電極之電場的影響下，一電荷載體溝道乃會被形成為處於該電晶體的開啟狀態，在此例子中，電荷載體系會被注入位在該源極接觸的該半導體層，並系會擷取自位在該漏極接觸的該半導體層，因此，一電流乃會透過該半導體層、或是透過在該半導體層中所產生的電荷溝道而自源極流向漏極。
由於半導體材質以及接觸材質的不同費爾米能級(Fermilevels)，因此，一不對稱的電荷載體擴散即會發生在該兩種材質的接觸表面之間，再者，由於該兩種材質之該等費米爾能級的不同能量，因此，即會具有藉由電荷載體之傳遞而加以補償的一能量差異，如此的結果是，一接口電位乃會被建立，而其在被供給以一外部電位差異時，乃會抵消在該兩層之間之該等電荷載體的一傳遞，因此，結果係為一電位阻障，而其則是必須在自該導電接觸進入半導體材質時、或是離開該半導體材質以傳送進入該導電接觸時，藉由該等電荷載體而加以克服，該電位阻障越高、或越寬，則由於該等電荷載體穿隧通過該電位阻障所造成的穿隧電流即會越低，而一低的穿隧電流則是會對應於一高的接觸電阻，例如，在半導體構件以無機半導體作為基礎的例子中，於該接觸表面中的增加即可以藉由在朝向該接觸表面之一邊界層中摻雜該無機半導體而獲得對抗，其中，該等摻雜系改變了在該無機半導體中之費米爾能級的能量，亦即，在接觸材質以及半導體材質之該等費米爾能級間的差異系會被降低，而這樣的結果是在該電位阻障的降低，以允許一相當大量的電荷載體能夠克服該電位阻障以及能夠清除(swamp)該相反的材質、或者，這樣結果會是該電位阻障的窄化，以增加電荷載體穿隧通過該電位阻障的可能性，而在這兩個例子中，該接觸電阻皆會被降低。
為了以非晶形、或多晶形矽層作為基礎而製造場效電晶體，該等接觸區域系會藉由將磷、或硼導入靠近源極以及漏極接觸的該矽層之中而受到摻雜，其中，該等磷、或硼原子乃會被併入矽網絡之中，並且，系作用為電荷提供者、或是電荷接收者，而所得到的結果則是，自由電荷載體的密度以及因此該矽的導電度系會在該已摻雜區域中獲得增加，這將會降低在接觸材質以及已摻雜半導體材質之該等費米爾能級之間的該差異，在此例子中，該摻雜材質僅會被導入該矽中的該源極以及漏極接觸，而不是被導入一電荷載體溝道在該柵極電極之電場影響下而於其中加以形成的溝道區域，由於磷以及硼系會與矽形成共價鍵，因此，並不會有這些原子擴散進入該溝道區域的危險，以及因此，即可以在該溝道區域中記憶確保一低導電度。
若是該等接觸區域系進行足夠高的摻雜時，則即使是在靜止狀態，該穿隧可能性也依然會非常的高，因而會使得在該接觸材質以及該無機半導體材質之間接面會損失其阻礙電阻(blockingcapacity)，並會於兩個方向上實施一良好的傳導性。
以有機半導體作為基礎的場效電晶體，系會對於需要極度低之製造成本，具可撓性、或不會破之基板，或是需要電晶體以及集成電路被製造為覆蓋大的有源表面的寬廣範圍電子應用特別有利，舉例而言，有機場效電晶體系適合作為在有源矩陣顯示器中的像素控制組件，而此型態的顯示器則通常會利用以非晶形、或多晶形矽層作為基礎的場效電晶體而加以產生，所以，製造以非晶形、或多晶形矽層作為基礎之高品質電晶體所需要的溫度，通常會大於250℃，則是會需要使用堅硬以及易碎的玻璃、或石英基板，由於以有機半導體作為基礎之電晶體在製造時相對而言較低的溫度，通常會少於100℃，因此，有機電晶體即使得有可能利用較不昂貴、有可撓性、透明的、不會破的聚合物而產生有源矩陣顯示器，相較於玻璃、或石英基板，此系相對而言較具有優勢。
有機場效電晶體之一更進一步應用領域則是在於非常不昂貴之集成電路的製造，正如，舉例而言，被使用於貨品以及產品的主動標記(labeling)以及辨識時，而這些收發報器，正如它們所被熟知的，系通常會利用以在建構以及連接技術中承擔相當多成本之單晶矽作為基礎的集成電路而加以產生，以有機電晶體作為基礎之收發報器的生產將會導致巨大的成本降低，以及將會幫助收發報器技術達到一全面的突破。
利用有機場效電晶體之主要問題的其中之一係為，該等源極以及漏極接觸之相對而言較差的電性特質，亦即，它們的高接觸電阻，一般而言，有機電晶體的源極以及漏極接觸乃是利用無機金屬、或是在導通聚合物的幫助下而加以產生，以在此方法中確保該等接觸的最高可能導電度，而大多數適合用於有機場效電晶體中的有機半導體系會具有非常低的導電性，舉例而言，通常會被用以製造有機場效電晶體的五苯(pentacene)及具有一非常低的導電性10-14Ω-1cm-1，若是該有機半導體具有一導電性時，則因此，在該接觸表面處、導電接觸材質以及有機半導體材質之該等費米爾能級之間，即會具有一相當大的差異，而此則是會導致形成一高電位阻障，並伴隨著電荷載體通行的一低穿隧可能性，所以，源極以及漏極接觸通常會具有高接觸電阻，以及因此，在待注入以及擷取之電荷載體的接觸處，乃會需要高電場強度，所以，並不是該接觸本身的導電性，而是毗鄰該等接觸、且該等電荷載體會被注入其中並會自其進行擷取的該等半導體區域的低導電性，此則是建構了一個限制。
為了改善該等源極以及漏極接觸的該等電性特質，因此，其系需要達成該有機半導體毗鄰該等接觸之區域的一高導電性，已降低在有機半導體以及接觸材質之間之費米爾能級的差異，並藉此降低該等接觸電阻，換言之，在該溝道區域中之該有機半導體的一高導電性乃會對該電晶體的特性具有一不利的影響，在該溝道區域中的一顯著導電性系會不可避免地導致高漏電流，亦即，在該場效電晶體之關閉狀態中導致一相對而言較高的電流強度，然而，對許多應用來說，在該區域中10-12A、或更低的低漏電流卻是必須的，另外，一高導電性系會導致在最大開啟電流以及最小關閉電流之間的比例變得太低，不過，許多應用卻是需要在最大開啟電流以及最小關閉電流之間的該比例儘可能的高，在107、或更高的範圍內，這是因為此比例系反應了該電晶體的調變行為以及增益，因此，在該溝道區域中系需要該有機半導體的一低導電性，且同時，在該等源極以及漏極接觸的區域中則是需要一高導電性，以改善在有機半導體以及該等接觸之材質之間的接觸特質。
正如無機半導體一樣，許多有機半導體的導電性系可以藉由導入適當的摻雜基質而獲得增加，然而，在摻雜期間卻會具有關於位置選擇性之獲得的問題，該等摻雜基質並不會在該等有機半導體中被束縛於一特性的位置，並且系可以在該材質範圍內自由地移動，即使該摻雜程序可以於一開始被限制在一特性的區域，舉例而言，在該等源極以及漏極接觸附近的區域，但是，該等摻雜基質卻會接續地遷移通過整個半導體層，特別是在被施加於該源極接觸以及該漏極接觸之間、以操作該電晶體之該電場的影響之下，而在該有機半導體層範圍內之該摻雜基質的擴散則是會不可避免地增加在該溝道區域中的導電性。
I.Kymissis，C.D.Dimitrakopoulos and S.Purushothaman，「High-Performance Bottom Electrode Organic Thin-FilmTransistors」IEEE Transactions on Electron Devices，Vol.48，No.6，June 2001，pp.1060-1061系揭示了具有一以降低接觸電阻的一半導體裝置，其中，首先，一1-十六(烷)基硫醇(1-hexadecanethiol)的單分子層系會被施加在鉻/金電極之上，然後，接著一五苯層乃會作為有機半導體材質而被施加至該1-十六(烷)基硫醇單分子層之上，此配置系使得有可能降低對在電極以及半導體路徑之間之該等電荷載體之電荷傳遞的該接觸電阻，被配置在接觸以及有機半導體之間之接口的1-十六(烷)基硫醇分子系作用為電荷傳遞分子，而它們乃會直接地與該接觸材質以及該有機半導體層兩者接觸，並且，由於它們的分子結構，該等電荷傳遞分子系可以強迫在電荷載體於其中係為過量之該接觸材質以及電荷載體於其中係為不足之該有機半導體層之間之電荷載體的一傳遞，在此方法中，於該等源極以及漏極接觸的區域之中，一電荷載體的過量系可以被產生在該有機半導體層之中，而造成該接觸電阻被顯著降低的結果，其中，該1-十六(烷)基硫醇分子的硫醇基系會與該等金接觸的表面形成一共價鍵，造成該等分子的局部固定，因此，即使是在被施加於源極以及漏極電極之間之一電場的作用之下，該電荷傳遞分子也不會在該溝道區域於其中形成之該有機半導體路徑的該些驅動中進行遷移。
然而，金所具有缺點卻是，其通常對於無機層，例如，舉例而言，對二氧化矽，的鍵結非常貧乏，所以，為了改善該等金接觸的鍵結，通常，一鉻、或鈦的薄膜乃會作為一結合劑而在該金層沉澱之前立即地進行施加，然而，此所具有的缺點是，其系讓為了產生該等接觸結構所需要之該金屬層的圖案化變得更加困難，再者，硫醇基系亦僅適合作為某些金屬，例如，金，的電荷傳遞分子，因為其系不可能對所有適合產生接觸之金屬皆達成一足夠高的鍵結強度，以避免自接觸以及半導體材質間之該邊界層擴散出來的硫醇。
發明內容
本發明的一個目的即在於提供一種具有一半導體路徑的半導體裝置，包括一有機半導體材質，一第一接觸，以用於將電荷載體注入該半導體路徑之中，以及一第二接觸，以用於自該半導體路徑擷取電荷載體，且該半導體路徑系具有用於接觸以及半導體路徑間之電荷載體之傳輸的一低接觸電阻。
在上述型態之一半導體裝置中，該目的乃是藉由被配置於該第一接觸以及該半導體路徑之間，及/或該第二接觸以及該半導體路徑之間的一磷化氫單層而加以達成。
磷化氫系可以與被使用作為用於上述半導體裝置中之接觸之材質的大量金屬形成穩定的複合物，若是該磷化氫被施加於接續地會形成相關於該半導體路徑之該接觸表面的該等接觸之表面時，則因此，該等分子乃會與該表面相調和，以形成一複合物，所以，一方面，此系可以確保與該等接觸之該材質的良好接觸，以及另一方面，系亦可以確保該等磷化氫分子會被固定於該接觸表面，因此，它們並不會擴散到該半導體路徑中、該傳導溝道在施加於源極以及漏極電極間之一電場的作用下而加以形成的該等區段。
該名詞半導體路徑系代表在兩個接觸之間、由一有機半導體材質所構成的傳導路徑，其中，該等電荷載體、電子、或空穴乃會於該第一接觸處被注入該半導體路徑之中，通過該半導體路徑，並再次地於該第二接觸處進行擷取，固有地，而所使用的該有機半導體材質則是可以為任何的具有半導體特質的有機半導體材質，適合化合物的例子係為濃縮的芳香族，例如，蒽(anthracene)、四苯(tetracene)或五苯，聚合芳香化合物，例如，聚二丁烯(polyvinylenes)或聚萘衍生物(poly naphthalene derivatives)，以聚噻吩(polythiophene)作為基礎的半導電性化合物，例如，聚-3-已基噻吩-2，5-二基(poly-3-hexylthiopen-2，5-diyl)，或是以聚二丁烯噻吩(polyvinylthiophene)或聚苯胺(polyaniline)作為基礎的半導電性化合物，除了該等所提及的化合物之外，其系亦有可能使用其它的有機半導體化合物，且該有機半導體材質也可以進行摻雜，然而，在此例子中，其應該要確保的是，該摻雜不會在該半導體材質中遷移、或擴散，再者，該半導體路徑系可以同質地僅由一個單一的有機半導體材質所構成，不過，其亦有可能提供包括各種區段、且每一區段皆由不同之有機半導體材質所構成的一半導體路徑。
用以生產根據本發明之該半導體裝置之該半導體路徑的材質系可以輕易地獲得，並且，在某些例子中，系可以由商業供貨商處購得，一般而言，有機半導體材質或用以產生該有機半導體材質的前驅物系可以輕易溶解於有機溶劑之中，並因此可以利用液體的形式而被供給於一基板之上，在此方法中，根據本發明之該半導體裝置的該半導體路徑系可以，舉例而言，藉由簡單的印刷程序，而加以產生，以使得該等半導體組件可以顯著更簡單地且更不昂貴地進行製造，不過，該有機半導體材質的沉積也是可以利用其它方法而加以實行，舉例而言，藉由該半導體材質之氣相的升華沉積。
所有具有一足夠高之導電性的材質都適合被使用作為用於該等接觸的材質，原則上，所有的金屬皆適合，較佳地是，鈀，金，鉑，鎳，銅，鋁，以及導電氧化物，例如，舉例而言，氧化釕以及氧化銦錫(indiumtin oxide)，以及導電聚合物，例如，聚乙炔(polyacetylene)、或聚苯胺(polyaniline)，再者，用於該等接觸的材質系應該能夠與該磷化氫形成一穩定的鍵結，以將該磷化氫鍵結到該表面，一般而言，金屬會與磷化氫形成穩定的複合物，並因此，該等接觸系較佳地包含金屬。
較佳地是，該半導體裝置的該第一，及/或第二接觸系包含鈀。類似於金，鈀乃是由於對氧化物的絕佳電阻而出名，並且，同樣地，系容易沉積以及進行圖案化，不過，相較於金，鈀鍵結對於所有型態的基板而言都穩定上許多，並因此，不需要額外地使用一鍵結劑(bondingagent)，例如，鉻或鈦，此外，磷化氫系可以非常成功地鍵結至鈀表面，也因此，在電場之下，這些化合物不會有遷移的現象，若是磷化氫被施加於鈀之上時，則會形成一穩定的複合物，因此，該等分子乃會藉由複合化而被固定在該鈀表面之上，不過，硫醇並不適合於固定鈀，因為鈀-硫鍵結比起金-硫鍵結要弱上許多，也因此該等分子不會有在該接觸表面上的局部固定。
為了達成用於傳遞在接觸以及半導體路徑之間之該等電荷載體的最低可能接觸電阻，該磷化氫層系應該加以設計為儘可能的薄，且較佳地是，該磷化氫層被形成為一自行組織的(self-organizing)單分子層，在此例子中，該接觸的表面系會被一單分子層所覆蓋，且該磷化氫則是會藉由磷而被調和至該接觸的該表面，若是該接觸的該表面已完成被覆蓋時，就不會再吸收更多的化合物，至於過量的磷化氫則是可以被清洗移除，舉例而言，利用一適當的溶劑。
適合於根據本發明之該半導體裝置的該等磷化氫系可以具有一非常寬廣範圍的結構，其中，相關於在接觸以及半導體路徑間之電荷載體傳遞而呈現的接觸電阻系可以藉由變化該磷化氫的結構而在寬廣的邊界範圍內進行改變，並且，在此方法中，系可以匹配於，舉例而言，半導體路徑的，該等材質，即使是磷化氫的較簡單結構，例如，PH3或PF3，也都是適合的，再者，烷基磷化氫系亦適合，而在其中，鍵結至烷基的磷化氫可以是相同、或不同，並較佳地是，包括1至20個，特別較佳地是，1至8個，碳原子，適合之烷基的例子為，甲烷基，乙烷基，丙烷基，丁烷基，戊烷基，己烷基，庚烷基，以及辛烷基，而其系可以為直鏈或是有分支，另外，環烷基也是適合的，舉例而言，環戊基或環己基，再者，烷基系亦可以包括一、或多個碳-碳雙鍵，而其則是可以配置為彼此隔離、或相結合，至於一適當之未飽和烷基(烯基)的例子則是乙烯基，不過，其系亦有可能在前述的基團中，以滷素原子，例如，氟，或假滷化物(pseudo-halides)，例如，亞硝酸基，來取代一或多個氫原子，另外，也有其它適合的基團，舉例而言，一氨基，其中，適合之磷化氫的例子係為，三(2-氰乙基)磷化氫、或三(二乙氨基)磷化氫，或者，芳香基磷化氫系亦適合，而該芳香基則是可以選擇自，舉例而言，包括苯基，p-茴香基(anisyl)，甲苯基(p-methylphenyl)，p-磺酸苯基(p-sulfophenyl)的群組，鍵結至磷的芳香基可是相同、或是不同，其中，一適合之芳香基磷化氫的例子係為，二苯基苯甲酸(diphenylphosphinobenzoic acid)，再者，其系亦有可能以滷素原子、或假滷化物來取代該等芳香基中的一、或多個氫原子，而此種型態之芳香基的例子則是有，氟苯基(fluorophenyl)或全氟苯基(perfluorophenyl)，另外，與二、或多個磷化取代機進行獒合的磷化物也是適合的，舉例而言，1，2-雙(二苯基膦基)乙烷(1，2，bis-(diphenylphosphino)-ethane)，順-1，2-雙(二苯基膦基)乙烯(cis-1，2-bis-(diphenylphosphino)ethylene)，雙(二苯基膦基)甲烷(bis-(diphenylphospho)methane)，1，1，1-三(二苯基膦基)乙烷(1，1，1-tris(diphenylphosphino-methyl)ethane)，雙(二甲基膦基)甲烷(bis(dimethylphosphino)methane)，此外，其系亦有可能使用包括烷基以及芳香基團兩者的磷化氫。
磷化氫系會與金屬形成非常穩定的複合物，特別是鈀以及鉑，在溶液中，一可逆方程式系會加以建立Pd(PPh3)4Pd(PPh3)3+PPh3Pd(PPh3)2+2PPh3此方程式系使得形成一金屬-金屬鍵結成為可能，例如Pd(PPh3)4或Pd(CO)(PPh3)3的複合物即適合於此反應，然而，此方法也允許除了該接觸之金屬之外亦包含金屬之複合物的目標應用，舉例而言，鈀、或鎳的複合物係為適合的，適合之複合物的例子係為，Pt(PPh3)4、或Pt(CO)(PPh3)3、或NiCl2(dppe)2，在此方法中，其系亦有可能將外來的金屬導入接觸以及半導體路徑之間的該接觸表面之中。
根據本發明的該半導體配置系可非常簡單地被整合於更複雜的構件之中，舉例而言，在一特別較佳的實施例中，上述的該半導體裝置系會被補充一柵極電極以及一柵極介電質，以形成一電晶體，接著，該半導體裝置的該第一接觸會形成該源極接觸，同時，該第二接觸會形成該漏極電極，然後，在該柵極電極所產生之電場的影響之下，電荷載體傳遞會於其中舉行的一電荷溝道系會被形成在源極以及漏極電極之間，如上述已提及之用於該第一以及第二接觸的相同材質系亦可以被使用於該柵極電極，標準材質系可以被用以絕緣該柵極電極，例如，二氧化矽，氧化鋁，或一絕緣聚合物，例如，聚苯乙烯(polystyrene)，聚乙烯(polyethylene)，聚酯(polyester)，聚氨酯(polyurethane)，聚碳酸酯(polycarbonate)，聚丙烯酸(polyacrylate)，聚亞氨(polyimide)，聚醚(polyether)，聚苯噁唑(polybenzoxazoles)，或這些化合物的混合物。
根據本發明之該半導體組件系可以自容易取得的材質、且以非常低的成本而進行製造，並因此系適合，特別是，被用於遭受高成本壓力的裝置，例如，舉例而言，用於標記(labeling)產品RF-ID卷標(RF-ID tags)、或。
因此，本發明系亦相關於一種用於製造上述該半導體裝置的方法，其中，具有一未覆蓋接觸表面的一第一，及/或第二接觸乃會被提供於一基板之上，且一磷化氫、或一含金屬磷化氫衍生物系會被施加於該未覆蓋接觸表面之上，因此，會在該接觸表面上獲得一磷化氫層，最後，一有機半導體材質系會利用包括該有機半導體材質的一半導體路徑可以在該第一接觸以及該第二接觸之間獲得的方式，而進行沉積。
被用於製造根據本發明之該半導體裝置的的基板系亦可以為不具可撓性的基板，例如，舉例而言，由玻璃、或石英、或可選擇之矽晶圓作為支持，然而，其系較佳地是使用可撓性基板，例如，舉例而言，由，舉例而言，聚苯乙烯(polystyrene)，聚乙烯(polyethylene)，聚酯(polyester)，聚氨酯(polyurethane)，聚碳酸酯(polycarbonate)，聚丙烯酸(polyacrylate)，聚亞氨(polyimide)，聚醚(polyether)，或聚苯噁唑(polybenzoxazoles)、或是紙，所製成的塑料膜，並且，該半導體裝置的構件，例如，舉例而言，由一相對應柵極介電質而加以絕緣的一柵極電極，系亦可以已經被定義在該基板之上，接著，該第一以及第二接觸系會被定義於該基板之上，其中，標準方法系被用於沉積以及圖案化，並且，被用以形成該等接觸的金屬系可以，舉例而言，藉由電子束氣相沉積、或是藉由陰極濺鍍，而進行沉積，不過，其系亦有可能使用其它的方法，接著，該金屬層乃會進行圖案化，舉例而言，藉由光刻程序，然後，該磷化氫會被施加至該等接觸之上，且如此的一步驟系有可能使用其所固有的任何所需程序，舉例而言，該磷化氫系可以藉由使得一磷化氫飽和氣流通過整個該等接觸的表面，而自氣相進行施加，因此，該磷化氫分子即會被鍵結至該接觸的該表面，然而，其系較佳地是，該磷化氫以一溶液的形式被施加於該等接觸之上，且在該磷化氫若是具有一非常低之蒸氣壓時，這個方法將會特別地具有優勢，所以，為了這個目的，首先，一磷化氫溶液乃會被產生於一適當的溶劑之中，並且，此溶液接著會被施加於該等接觸之上，然後，由於擴散的結果，該等分子乃會遷移出該溶液而到達該等接觸的表面，並且，在此，該等分子乃會經由磷而與該接觸的金屬進行鍵結，並形成一金屬複合物，至於過量的溶劑以及磷化氫則是可以接著被移除，舉例而言，藉由清洗、或是藉由旋轉移除，其中，該磷化氫溶液系可以利用標準的方法而被施加於該接觸之上，舉例而言，噴鍍(spraying)、或浸泡(dipping)方法都是適合的，再者，其系亦有可能讓該磷化氫溶液旋塗至該基板以及該等接觸的該等表面之上，而該等磷化氫分子則是會選擇性地結合至該等金屬接觸，最後，該磷化氫系亦有可能藉由一印刷程序而被施加至該等接觸，而在該磷化氫溶液已經被印刷到該等接觸之上以後，過量的溶劑乃會接著被移除，舉例而言，藉由蒸發，此外，為了確保該磷化氫層不會太厚，其系需要利用適當的稀釋溶液，在此上下文中，該名詞「溶液」系被了解為廣義的意義，不過，並不需要該磷化氫如一清澈溶液(clear solution)一樣的為完全溶解的形式，再者，其系亦有可能將該溶液提供為糊狀的形式，至於被附加於該溶液之濃稠度的需求則是實質上由源自用以施加該溶液至該等接觸之表面的程序的需要而加以決定，最終，該有機半導體系會進行沉積，因此，會獲得在該第一以及第二接觸之間的一半導體路徑，再次地，標準程序系會在此步驟中使用，舉例而言，五苯系可以藉由真空中的升華而進行沉積，不過，該有機半導體系亦有可能以解離的形式進行施加，舉例而言，一R，R-聚3-己基噻吩(R，R-poly-3-hexylthiophene)於氯仿中的溶液，所以，為了這個目的，該有機半導體溶液系可以利用，舉例而言，噴鍍、旋塗，不過，其系亦有可能藉由印刷技術而施加該有機半導體。
在上述製造根據本發明之該半導體裝置的方法中，該磷化氫其本身系可以被施加至該接觸，舉例而言，由鈀所構成者，的該已清洗表面，然而，該被施加至該接觸之該表面的該磷化氫系亦有可能是結合在一金屬複合物之中，正如已經敘述的，在溶液中，與金屬原子相結合的該等磷化氫配體(ligands)可以藉以分解的一平衡系會被建立於溶液之中，而此系使得該等磷化氫配體不是可以直接形成與該接觸之該等金屬原子的一複合物，就是，舉例而言，可以允許剩餘的金屬複合物形成與被配置在該接觸之該表面之一金屬原子的一金屬-金屬鍵結，在該等金屬複合物中，該等磷化氫系可以僅與該中心金屬鍵結、或是可以具有一橋接作用(bridging action)，而適合之金屬複合物的例子則顯示如下。
在上述之該方法的實施例中，首先，該等接觸系會進行沉積，緊接著進行一磷化氫處理，該有機半導體材質層系會被施加於該等接觸 之上，其中，固有地，其系有可能該有機半導體材質層先行沉積，然後該等接觸再行定義於此層之上，然而，一般而言，若是該等接觸被配置於該有機半導體材質層之上時，則對其進行圖案化將會有所困難，而此則是對該有機半導體層之傳導性、或電荷載體移動性，同時也對該所舉例之半導體裝置之該等特質的再現性皆具有不利的影響，因此，較佳地是，該等接觸先行產生，然後，該有機半導體材質僅再行沉積於該等接觸之上，以於此方法中定義該有機半導體路徑。
本發明系以一所附圖式作為參考而於之後進行更詳盡的解釋，在整個圖式中，相同的部分系標示以相同的參考符號，其中圖1其系顯示牽涉到包括根據本發明之半導體裝置的一場效電晶體之製造的方法步驟。
具體實施例方式
圖1系顯示牽涉到包括根據本發明之半導體裝置的一場效電晶體，其製造之方法步驟的順序，首先，正如圖1A所示，一柵極電極2系被定義於一基板1之上，而為了這個目的，一，舉例而言，鈀層乃會被沉積在該基板1之上，舉例而言，一聚合物膜，並且，此層系接著會藉由光刻技術而進行圖案化，再者，該柵極電極2乃會藉被施加作為柵極介電質3的由一，舉例而言，二氧化矽層而進行隔離，此則是會造成在圖1B中所舉例說明的配置。接著，源極電極4以漏極及電極5系會被定義在該柵極介電質3之上，而為了這個目的，正如在生產該柵極電極2時所敘述的，首先，一，舉例而言，鈀層乃會進行沉積，並且，此層系接著會藉由光刻技術而進行圖案化，以獲得，如圖1C所示，相對應於該源極電極以及該漏極電極5的鈀區段，接著，一磷化氫溶於一適當溶劑中的溶液乃會被施加至該源極電極、該漏極電極5、以及該柵極電極3所形成的表面，並且，此溶液系會於該處停留一段時間，因此，源自該溶液的磷化氫分子即可以擴散至該源極電極以及該漏極電極5所未被覆蓋的表面，它們會適當鍵結的地方，最終，過量個溶劑以及為鍵結的磷化氫乃會被移除，舉例而言，藉由清洗，並緊接著利用一適當溶劑的乾燥，舉例而言，利用一氮氣流，這樣所得的結果是，如圖1D所示，形成一單分子層之磷化氫分子會於其中鍵結至該源極電極以及該漏極電極5之表面的一配置，最後，正如圖1E所示，一有機半導體層7系會進行施加，以覆蓋已被提供以該單分子層6的該等源極以及漏極電極(4，5)，以及該柵極介電質3被配置於這些電極之間的區段。
實例1一具彈性的聚二酸二乙酯(polyethylene naphthalate)膜系利用丙酮以及異丙醇而加以清洗，接著，一鈦薄膜系被沉積於該膜之上，該鈦層系藉由光刻以及稀氟氫酸的溼化學蝕刻而進行圖案化，以定義該等電晶體的該等柵極電極，然後，作為該等電晶體之柵極介電質的一二氧化矽薄膜系藉由陰極濺鍍(cathode sputtering)而進行沉積，以及藉由光刻以及溼化學蝕刻而進行圖案化，再者，鈀則是藉由加熱蒸氣塗覆(thermal evaporation coating)、或是藉由陰極濺鍍而進行沉積，並且，系類似地藉由光刻以及利用氟氫酸以及硝酸之非常稀薄混合的溼化學蝕刻而進行蝕刻，以定義該等電晶體的該等源極以及漏極接觸，在此方法中已經準備完成的該基板系會被浸入一5％強度的三苯基膦二甲苯(triphenylphosphine xylene)溶液中5分鐘，以將該等鈀表面覆蓋以一三苯基膦單層，過量的三苯基膦則是會在利用己烷的一清洗步驟中被洗去，然後，在該基板已經乾燥之後，則作為有機半導體層的一五苯薄膜乃會藉由加熱蒸氣塗覆而進行沉積。
實例2實例1系加以重複，除了使用三苯基膦於甲苯中的一商業可獲得溶液來取代三苯基膦於二甲苯中的溶液之外。
實例3實例1系加以重複，除了使用四三苯基磷(tetrakis(tri-phenylphosphino)palladium(0))來取代三苯基膦之外。
實例4實例1系加以重複，除了使用四三苯基磷(tetrakis(tri-phenylphosphino)palladium(0))來取代三苯基膦之外。
權利要求
1.一種具有一半導體路徑的半導體裝置，其包括一有機半導體材質，用於將電荷載體注入該半導體路徑中的第一接觸，以及用於自該半導體路徑擷取電荷載體的第二接觸，其中，一磷化氫層乃會被配置於該第一接觸以及該半導體路徑間，及/或，在該第二接觸以及該半導體路徑間。
2.根據權利要求1所述之半導體裝置，其中，該第一及/或第二接觸乃是由鈀所構成。
3.根據權利要求1或2所述之半導體裝置，其中，該鈀層形成一自行組織(self-organizing)單分子層。
4.根據前述權利要求其中之一所述之半導體裝置，其中，該磷化氫乃是以一金屬複合物的形式呈現在該磷化氫層中。
5.根據權利要求4所述之半導體裝置，其中，該金屬複合物包含作為金屬的鉑(0)、或鈀(0)。
6.根據前述權利要求其中之一所述之半導體裝置，其藉由補充一柵極電極以及一柵極介電質而形成一場效電晶體。
7.一種製造如權利要求1至6其一所述的半導體裝置的方法，其中，具有一未覆蓋接觸表面的一第一及/或第二接觸乃設於一基板上，且一磷化氫、或一含金屬磷化氫衍生物會被施加於該未覆蓋接觸表面上，因此，在該接觸表面上乃會獲得一磷化氫層，以及一有機半導體材質會進行沉積，因而可以在該第一接觸以及該第二接觸間獲得包括一有機半導體材質的一半導體路徑。
8.根據權利要求7所述之方法，其中，該磷化氫乃是以一溶液的形式而施加至該第一及/或第二接觸的接觸表面。
9.根據權利要求7以及8其一所述的方法，其中，該磷化氫乃是以一金屬複合物的形式進行施加。
全文摘要
本發明乃涉及一種具有一半導體路徑的半導體裝置，其包括一有機半導體材質，一用於將電荷載體注入該半導體路徑之中的第一接觸，以及用於自該半導體路徑擷取電荷載體的第二接觸，其中，一磷化氫層乃會被配置於該第一接觸以及該半導體路徑間，及/或，在該第二接觸以及該半導體路徑間。此外，該磷化氫乃是作用為一電荷傳遞分子，以使得可以更容易地在接觸以及有機半導體材質間傳遞電荷載體。因此，在接觸以及有機半導體材質之間的接觸電阻可以被顯著地降低。
文檔編號H01L51/30GK1672273SQ03818432
公開日2005年9月21日 申請日期2003年7月15日 優先權日2002年7月31日
發明者H·克勞克, G·施米德, U·茨施尚, M·哈裡克, E·特佐格魯 申請人:因芬尼昂技術股份公司