專利名稱：有機半導(dǎo)體器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及有機半導(dǎo)體器件，其包含有機化合物的有機半導(dǎo)體層，其中使用了具有載流子遷移性的有機化合物。
背景技術(shù)：
對于用作二極管、信號處理用的開關(guān)器件和放大晶體管的半導(dǎo)體，需要具備多種功能，諸如高的載流子遷移率、低的暗電流、低的驅(qū)動電壓和復(fù)雜的器件結(jié)構(gòu)，所以，無機半導(dǎo)體，例如硅，在半導(dǎo)體器件中扮演了主要角色。
在有機半導(dǎo)體領(lǐng)域中，利用光電轉(zhuǎn)換特性的有機電致發(fā)光設(shè)備正在開發(fā)之中。此外，施加在有機半導(dǎo)體薄膜上的電壓增大了載流子密度，這使得電流在有機半導(dǎo)體薄膜上的電極對之間流動。例如，通過有機半導(dǎo)體薄膜上的源極和漏極，以及位于兩者之間用于在薄膜厚度方向上施加電壓的柵極，可以對有機半導(dǎo)體薄膜的方向上流動的電流進行開關(guān)。因此，對有機晶體管進行了很多研究，以在信息傳輸、處理、記錄及顯示等技術(shù)領(lǐng)域中逐步使用有機半導(dǎo)體。在這些技術(shù)領(lǐng)域中，使用電信號來控制位于金屬與有機半導(dǎo)體之間、或一個有機半導(dǎo)體與另一個有機半導(dǎo)體的連接界面處的有機半導(dǎo)體內(nèi)的電子載流子和空穴載流子。
通過如下觸式或上觸式MOS-TFT，可以提供一種使用有機半導(dǎo)體薄膜的有機MOS-TFT結(jié)構(gòu)。每個有機MOS-TFT包含在襯底上形成的柵極、柵絕緣層、源極和漏極，以及有機半導(dǎo)體層。用作柵極的材料是Ni、Cr或類似材料；用作柵絕緣層的是金屬氧化物(如SiO2或SiN)、無機材料(如氮化物)或樹脂(如PMMA)；用作有機半導(dǎo)體層的材料是并五苯或類似材料。含有基本金屬(如Pd或Au)的層用作源極和漏極。
然而，當含有基本金屬(如Pd和Au)的層用作源極和漏極時，有機半導(dǎo)體器件具有下述缺點，這阻止了該器件的實際應(yīng)用1)加工電極圖案非常困難，因為對Pd或Au進行濕蝕刻需要極強的酸(如王水)，在蝕刻過程中這種酸可以損壞基礎(chǔ)層(如柵極)；2)器件的可靠性低，因為Pd或Au的薄膜與基礎(chǔ)層薄膜的附著力??；3)Pd和Au具有小的Clarke數(shù)，因此它們很昂貴；以及4)與通常用作電極的材料(如Al)相比，Pd具有較高的電阻率。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一個目的在于提供一種有機半導(dǎo)體器件，該器件對電極具有更強的附著力、具有改進了的蝕刻特性和低的電阻。
根據(jù)本發(fā)明的有機半導(dǎo)體器件包含具有載流子遷移性的有機半導(dǎo)體層，其沉積在相向的電極對之間，其中，至少一個電極含有載流子傳送層和傳導(dǎo)層，該載流子傳送層與有機半導(dǎo)體層接觸，逸出功(workfunction)接近或等于有機半導(dǎo)體層的電離電勢，該傳導(dǎo)層位于載流子傳送層上，并具有比載流子傳送層低的電阻率。
根據(jù)本發(fā)明的有機半導(dǎo)體器件包含具有載流子遷移性的有機半導(dǎo)體層，其沉積在相向的電極對之間，其中，至少一個電極由與有機半導(dǎo)體層接觸的合金層制成，該合金層包含第一金屬和第二金屬，第一金屬的逸出功接近或等于有機半導(dǎo)體層的電離電勢，第二金屬的電阻率比第一金屬低。


圖1是截面圖，顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的有機晶體管；圖2是截面圖，顯示了根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的有機晶體管；圖3到圖5是曲線圖，分別顯示了根據(jù)本發(fā)明的有機晶體管的源極和漏極之間的電流/電壓特性；圖6是截面圖，顯示了根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的有機晶體管；圖7是截面圖，顯示了當根據(jù)本發(fā)明另一個實施例的有機晶體管用于TFT-LCD顯示設(shè)備中時，顯示設(shè)備的基板結(jié)構(gòu)；
圖8到圖12是截面圖，分別顯示了根據(jù)本發(fā)明另一個實施例的有機晶體管；圖13和圖14是曲線圖，分別顯示了根據(jù)本發(fā)明的有機晶體管的源極和漏極之間的電流/電壓特性；圖15是截面圖，顯示了當根據(jù)本發(fā)明另一個實施例的有機晶體管用于TFT-LCD顯示設(shè)備中時，顯示設(shè)備的基板結(jié)構(gòu)；圖16到圖18是截面圖，分別顯示了根據(jù)本發(fā)明另一個實施例的有機晶體管。
具體實施例方式
以下參照附圖描述作為本發(fā)明的有機半導(dǎo)體器件實例的有機晶體管的實施例。
圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明實施例的下觸式有機晶體管。該有機晶體管包含在襯底10上形成的柵極14，在其上形成的柵絕緣層12，在其上形成的由具有載流子遷移性的有機化合物(如并五苯)制成的有機半導(dǎo)體層13，以及源極11和漏極15，這兩個電極與有機半導(dǎo)體層13接觸。襯底10由具有絕緣性能的材料(如玻璃)制成。源極11和漏極15分別包含載流子傳送層11a和15a，以及在該載流子傳送層上沉積的傳導(dǎo)層11b和15b。柵極14向有機半導(dǎo)體層13施加電壓，該有機半導(dǎo)體層13位于相向的源極11和漏極15之間。
圖2顯示了根據(jù)本發(fā)明另一個實施例的上觸式有機晶體管。除形成順序外，該上觸式器件的結(jié)構(gòu)與圖1所示的下觸式器件相同，這里首先沉積有機半導(dǎo)體層13，然后在其上沉積源極11和漏極15，并且首先沉積載流子傳送層11a和15a，然后沉積傳導(dǎo)層11b和15b。
有機半導(dǎo)體層13由施加電壓時能夠傳輸空穴和電子的有機化合物制成。有機半導(dǎo)體層13也可以具有多層結(jié)構(gòu)，該多層結(jié)構(gòu)包含各具有載流子傳輸能力的多個有機化合物薄膜。除具有高載流子遷移率的并五苯之外，稠環(huán)(fused ring)(如并三苯或并四苯)也可用于有機半導(dǎo)體。
當柵極被設(shè)定為通過柵絕緣層12施加電壓時，柵極14使用常用的電極材料，如Al、Cu、Ni或Cr，或其合金。
為減少電極和有機半導(dǎo)體之間的電子注入障礙，用作源極11和漏極15的材料的逸出功要接近或等于有機半導(dǎo)體的電離電勢。例如，如圖1所示，薄片層11a和11b與薄片層15a和15b被配置為含有兩種和多種金屬層，且分別用作源極11和漏極15，從而提供接近或等于有機半導(dǎo)體的電離電勢的逸出功。更明確地說，源極11包含載流子傳送層11a和傳導(dǎo)層11b，載流子傳送層11a與有機半導(dǎo)體層13接觸，且其逸出功接近或等于有機半導(dǎo)體層的電離電勢，傳導(dǎo)層11b位于載流子傳送層11a上，且其電阻率小于載流子傳送層。與此相似，漏極15包含載流子傳送層15a和傳導(dǎo)層15b，載流子傳送層15a與有機半導(dǎo)體層13接觸，且其逸出功接近或等于有機半導(dǎo)體層的電離電勢，傳導(dǎo)層15b位于載流子傳送層15a上，且其電阻率小于載流子傳送層。
尤其重要的是，載流子傳送層11a和15a的逸出功具有接近或等于有機半導(dǎo)體層的電離電勢的特性，所以，載流子能夠穿過有機半導(dǎo)體而移動。因此，適于把金屬層作為載流子傳送層，該金屬層包含至少一種逸出功接近或等于有機半導(dǎo)體的電離電勢的材料，適于把能夠補償載流子傳送層尚未達到的特性的材料作為傳導(dǎo)層11b和15b。當含有兩種金屬層的分層結(jié)構(gòu)不足以改善這些特性時，該分層結(jié)構(gòu)可以包含三種或多種金屬層來進一步改善這些特性。雖然為了減少向有機半導(dǎo)體層的電子注入阻礙，把源極和漏極的載流子傳送層11a和15a布置在有機半導(dǎo)體層的傳導(dǎo)側(cè)，該電極對的至少一個電極可包含載流子傳送層和傳導(dǎo)層，該載流子傳送層與有機半導(dǎo)體層接觸，其逸出功接近或等于有機半導(dǎo)體層的電離電勢，該傳導(dǎo)層位于載流子傳送層上，其電阻率小于載流子傳送層。
載流子傳送層11a和15a使用金屬、合金，或類似材料，它們包含至少一種逸出功接近或等于有機半導(dǎo)體的電離電勢的材料。載流子傳送層所包含的材料的逸出功適于在以將要使用的有機半導(dǎo)體的電離電勢為中心的±1ev的范圍內(nèi)，更適于在±0.5ev的范圍內(nèi)。
例如，當把并五苯(一種電離電勢為5.06ev的典型有機半導(dǎo)體材料)用于有機半導(dǎo)體層時，載流子傳送層所包含的材料的逸出功適于在4.56到5.56ev的范圍內(nèi)。滿足上述性能的金屬的實例有Rh、Ir、Ni、Pd、Pt、Au、As、Se、Te等等。上述基本金屬或含有多種這些金屬的合金可用作載流子傳送層。
具有至少一種下述優(yōu)異特性的金屬可用于傳導(dǎo)層11b和15b，這些優(yōu)異特性包括比載流子傳送層低的電阻率，允許精密構(gòu)圖的良好蝕刻特性，或更強的粘著力。當以第二、第三、第四和第五金屬的順序在傳導(dǎo)層上布置金屬層時，對于各種金屬使用在下面至少一個方面具有優(yōu)異特性的金屬比載流子傳送層低的的電阻率，更好的蝕刻特性，或整個層對于基礎(chǔ)層(例如圖1中的柵絕緣層12)更強的粘著力。
具有低電阻率的金屬實例有Al、Cu、Ag、Mo、W、Mg、Zn等等。上述金屬中，具有特別低的電阻率的Al、Cu和Ag，及其合金，適于用作傳導(dǎo)層11b和15b。
能夠溶解在酸(主要包括磷酸)中的材料，諸如Al、Cu、Ag、Ni或Mo，或能夠溶解在溶液(主要包括硝酸鈰銨)中的材料，諸如Cr，表現(xiàn)出良好的濕蝕刻特性，這使得在這些材料上進行濕蝕刻很容易，從而這些材料適于用作傳導(dǎo)層11b和15b。表1顯示了電極材料和其電阻率以及可用的蝕刻劑。
表1

具有更高熔點的材料，諸如Cr、Mo、Ta、W或Ti，表現(xiàn)出強的粘著力，適于用作傳導(dǎo)層11b和15b。因此，上述基本金屬或其合金可用作傳導(dǎo)層11b和15b。
太厚的載流子傳送層11a和15a使低的電阻率和蝕刻特性受到消弱。因此，載流子傳送層的層厚度適于為1000?；蚋?，尤其適于為500?；蚋?。與此相反，若載流子傳送層太薄，則可以會削弱降低有機半導(dǎo)體層中注入障礙的效果。然而，即使層的厚度很小，通常也顯示出效果。因此，與有機半導(dǎo)體層接觸的載流子傳送層的層厚度適于為1或以上，尤其適于為10或以上。
源極和漏極的沉積方法可從氣相沉積、濺射、CVD(化學氣相沉積)等等中選擇。這些方法中，從材料易于使用和沉積設(shè)備簡單的觀點來看，濺射更可取。
沉積后在薄層上進行構(gòu)圖，以具有預(yù)定形狀。構(gòu)圖可采用任何方法，然而，光刻處理更可取。光刻處理中，首先在薄層上形成具有預(yù)定形狀的光刻膠，然后使用溶液進行濕蝕刻或使用氣體進行干蝕刻。因此，去處光刻膠后可以獲得具有預(yù)定圖案的薄層。
當載流子傳送層的蝕刻特性不同于傳導(dǎo)層時，通過為每個薄層使用合適的蝕刻溶液或合適的蝕刻氣體，分兩步執(zhí)行蝕刻處理。由于利用共同的蝕刻溶液或共同的蝕刻氣體可以在一個步驟中完成蝕刻處理，所以載流子傳送層和傳導(dǎo)層適于具有相同的蝕刻特性。
在實施本發(fā)明時，下觸式器件所選的傳導(dǎo)層和上觸式器件所選的傳導(dǎo)層稍有不同。但都需要低的電阻率和更好的蝕刻特性。
如圖1所示，當本發(fā)明用于下觸式器件時，以傳導(dǎo)層和載流子傳送層的順序布置源極和漏極。這種情況下，傳導(dǎo)層對柵絕緣層12的粘著力非常重要。另一方面，如圖2所示，當本發(fā)明用于上觸式器件時，以載流子傳送層和傳導(dǎo)層的順序布置源極和漏極。因此，傳導(dǎo)層對柵絕緣層12的粘著力并不重要，但載流子傳送層對柵絕緣層12的粘著力非常重要。
用于有機半導(dǎo)體層的并五苯是載流子傳輸材料，其具有高的空穴遷移率。當通過把并五苯用作有機半導(dǎo)體層而制作如圖1所示的下觸式器件時，可以實現(xiàn)具有空穴傳輸性能的P型器件。
在有機半導(dǎo)體層中的載流子是空穴的情況下，有機半導(dǎo)體需要具有空穴傳輸性能或雙極性傳輸性能的材料以至少傳輸空穴，從而空穴可以在其中通過。在載流子是電子的情況下，需要具有電子傳輸性能或雙極性傳輸性能的材料以至少傳輸電子，從而電子可以在其中通過。具有空穴傳輸性能或雙極性傳輸性能的材料的實例是銅酞菁或類似材料，電子傳輸材料的實例是三-8-羥基喹啉鋁或類似材料。
選擇位于每層電極中并與有機半導(dǎo)體層接觸的用作載流子傳送層的金屬，使其逸出功與具有載流子傳輸性能的有機薄膜的電離電勢基本相同。原因在于為了減小由相互接觸的材料之間的能量勢壘(energybarrier)而導(dǎo)致的能量差別，需要施加電壓來實現(xiàn)載流子遷移性。更明確的說，低的能量勢壘易于使載流子無阻力地移動。電離電勢表示在真空能級和對應(yīng)于最高能級價帶的最高被占用分子軌道(HOMO)能級之間測量到的能量。金屬或金屬氧化物可用作載流子傳送層的材料。這些材料的逸出功表示在Oev的真空能級和Fermi能級之間測量到的能量。需要注意的是，電離電勢能量表示在具有空穴傳輸性能的材料上施加電壓而陽離子化所需的功，電子親和能表示在具有電子傳輸性能的材料上施加電壓而陰離子化所需的功。
在根據(jù)本實施例的有機晶體管中，用作載流子傳送層的具有更高逸出功的材料的實例是金屬，諸如逸出功超過4.51ev的金，鉑，鈀，硒或鎳，氧化銦錫(此后稱為ITO)，氧化銥鋅，氧化鋅及其合金，氧化錫，碘化銅等等。
另一方面，用作載流子傳送層的具有低的逸出功的材料的實例是金屬，諸如逸出功為4.51ev或更低的銀，鉛，錫，鋁，鈣，銦或鉻，堿金屬如鋰，堿土金屬如鎂，其合金，堿金屬化合物，堿土金屬化合物，或類似材料。表2顯示了待用材料的逸出功的實例。元素符號位于表2的每個格的上部，逸出功位于下部。
表2

制造了下觸式器件和用于比較的對比器件。所有實施例和所有對比例中，柵極和漏極的薄層的總厚度統(tǒng)一為2000。
——采用下述程序制造如圖1所示的下觸式有機MOS-TFT。
(1)[形成柵極]——通過濺射方法在玻璃襯底上沉積一層厚度為1000的Cr。然后在Cr層上對Tokyo Ohka Kogyo有限公司制造的光刻膠掩膜AZ6112進行構(gòu)圖。把襯底浸泡在含有硝酸鈰銨和過氯酸的水溶液中，以溶解并去除沒有被光刻膠掩膜覆蓋的不需要的Cr部分。最后把襯底浸泡在丙酮中，以去除光刻膠掩膜，從而在襯底上獲得具有預(yù)定圖案的柵極。
(2)[形成柵絕緣層]——通過濺射方法在襯底上已經(jīng)形成的柵極圖案上沉積一層厚度為1000的SiO2。然后在SiO2層上對Tokyo Ohka Kogyo有限公司制造的光刻膠掩膜AZ6112進行構(gòu)圖。在襯底上使用CF4氣體，以干蝕刻方式去除沒有被光刻膠掩膜覆蓋的不需要的SiO2部分。最后在O2等離子中去除光刻膠掩膜，從而在襯底上獲得具有預(yù)定圖案的SiO2柵絕緣層。
(3)[形成源極和漏極]——在襯底上已經(jīng)形成的柵絕緣層圖案上，對Nippon Zeon有限公司制造的光刻膠掩膜ZPN1100進行構(gòu)圖。然后沉積層厚1500的Al作為傳導(dǎo)層，隨后通過濺射方法沉積層厚500的Pd作為載流子傳送層。然后使用丙酮，通過剝離(lift-off)技術(shù)去除掩膜和掩膜上的金屬層，從而獲得各有預(yù)定圖案的源極和漏極。由源極和漏極的圖案確定的溝道長度和溝道寬度分別為20μm和100μm。
(4)[形成有機半導(dǎo)體層]——利用具有預(yù)定圖案的掩膜，采用電阻加熱沉積方法，把襯底加熱到60攝氏度，在襯底上已經(jīng)形成的電極圖案上沉積一層厚度為500的并五苯，從而形成有機半導(dǎo)體層。相應(yīng)的，完成了有機MOS-TFT器件。
——在第一實施例的第3段描述的厚度處，用作傳導(dǎo)層的Al和用作載流子傳送層的Pd分別為1800和200，除此之外，與第一實施例完全相同地完成有機MOS-TFT器件。
——在第一實施例的第3段描述的形成源極和漏極處，通過濺射方法，沉積一層厚度為500的Cr作為第三金屬層，以提高粘著力，接著沉積一層厚度為1300的Al作為傳導(dǎo)層，接下來沉積一層厚度為200的Pd作為載流子傳送層，從而形成具有三層結(jié)構(gòu)的源極和漏極，除此之外，與第一實施例完全相同地完成有機MOS-TFT器件。
——在第一實施例的第3段描述的形成源極和漏極處，使用了含有基本金屬層的源極和漏極，通過濺射方法沉積一層厚度為2000的Pd而形成基本金屬層，除此之外，與第一實施例完全相同地完成有機MOS-TFT器件。
——通過沉積一層厚度為1800的Al作為傳導(dǎo)層，接著沉積一層厚度為200的Ni作為載流子傳送層，從而制造器件。由于Al和Ni表現(xiàn)出共同的蝕刻特性，這些層上的構(gòu)圖都是通過光刻工藝進行的。更明確地說，除了由以下步驟代替第一實施例的第3段所描述的步驟外，完成有機MOS-TFT器件的方式與第一實施例完全相同(3)[形成源極和漏極]——通過濺射方法，在襯底上已經(jīng)形成的柵絕緣層圖案上，沉積一層厚度為1800的Al作為傳導(dǎo)層，此后沉積一層厚度為200的Ni作為載流子傳送層。在Al/Ni層上，在Tokyo Ohka Kogyo有限公司制造的光刻膠掩膜AZ6112上進行構(gòu)圖。然后把襯底浸泡在含有磷酸和硝酸的混合酸中，以溶解并去除沒有被光刻膠掩膜覆蓋的不需要的Al/Ni部分。最后把襯底浸泡在丙酮中，以去除光刻膠掩膜，從而獲得具有預(yù)定圖案的源極和漏極。由源極和漏極的圖案確定的溝道長度和溝道寬度分別為20μm和100μm。
——利用具有基本金屬層的源極和漏極代替第一實施例的第3段所描述的源極和漏極，通過濺射方法沉積一層厚度為2000的Ni而形成所述的基本金屬層，除此之外，與第一實施例完全相同地完成有機MOS-TFT器件。
——采用下述程序制造如圖2所示的上觸式有機MOS-TFT。
(1)[形成柵極]——通過濺射方法在玻璃襯底上沉積一層厚度為1000的Cr。然后在Cr層上在Tokyo Ohka Kogyo有限公司制造的光刻膠掩膜AZ6112上進行構(gòu)圖。把襯底浸泡在含有硝酸鈰銨和過氯酸的水溶液中，以溶解并去除沒有被光刻膠掩膜覆蓋的不需要的Cr部分。最后把襯底浸泡在丙酮中，以去除光刻膠掩膜，從而獲得具有預(yù)定圖案的柵極。
(2)[形成柵絕緣層]——通過濺射方法在襯底上已經(jīng)形成的柵極圖案上沉積一層厚度為1000的SiO2。然后在SiO2層上在Tokyo Ohka Kogyo有限公司制造的光刻膠掩膜AZ6112上進行構(gòu)圖。在襯底上使用CF4氣體，以干蝕刻方式去除沒有被光刻膠掩膜覆蓋的不需要的SiO2部分。最后在O2等離子中去除光刻膠掩膜，從而獲得具有預(yù)定圖案的SiO2柵絕緣層。
(3)[形成有機半導(dǎo)體層]——利用掩膜，采用電阻加熱沉積方法，把襯底加熱到60攝氏度，在襯底上已經(jīng)形成的柵絕緣層圖案上沉積一層厚度為500的并五苯，從而形成有機半導(dǎo)體層。
(4)[形成源極和漏極]——利用掩膜，利用電阻加熱沉積方法，沉積一層厚度為200的Pd作為載流子傳送層，然后沉積一層厚度為1800的Al作為傳導(dǎo)層，從而在襯底上已經(jīng)形成的有機半導(dǎo)體層圖案上形成預(yù)定的源極和漏極圖案。由源極和漏極圖案確定的溝道長度和溝道寬度分別為20μm和100μm。相應(yīng)的，完成了有機MOS-TFT器件。
——對應(yīng)于第五實施例的第4段所描述的厚度，用作載流子傳送層的Pd和用作傳導(dǎo)層的Al分別為10和1990，除此之外，與第五實施例完全相同地完成有機MOS-TFT器件。
——對應(yīng)于第五實施例的第4段所描述的源極和漏極，使用了含有基本金屬層的源極和漏極，通過掩膜氣相沉積方式，沉積一層厚度為2000的Pd而形成基本金屬層，除此之外，與第五實施例完全相同地完成有機MOS-TFT器件。
——當形成第一到第四實施例和第一到第二對比例的器件時，同時制造樣本器件，通過濺射方法在樣本器件上沉積SiO2柵絕緣層和源極及漏極，以評估各層對作為基礎(chǔ)層的SiO2柵絕緣層的粘著力。通過以下步驟評估粘著力使用工具刀在SiO2層的水平和豎直方向上都以1mm的間距切11次，以形成含有10行×10列的100個單元格的柵格。
在柵格上貼上膠帶并壓緊。
用力去除膠帶，記數(shù)剩余的單元數(shù)目。表3顯示了粘著力的評估結(jié)果。表3中需要注意的是，在電極材料的列中，按照所示的順序顯示了第二金屬和第一金屬的材料，數(shù)值表示材料的含量，在粘著力的列中，高的數(shù)值表示更強的粘著力，最大值為100。
表3

已經(jīng)證實，所有實施例的粘著力等于或強于那些對比例。與第一對比例中顯示的Pd基本金屬層的情況相比，第一到第三實施例中顯示的粘著力有明顯改善。
——形成實施例和對比例的器件時，同時制造多個樣本器件，通過濺射方法在樣本器件上沉積SiO2柵絕緣層、源極和漏極，以評估各層的電阻率。通過四探針方法測量的厚度為2000的薄膜電阻作為比電阻。比電阻的測量結(jié)果見表3。可以肯定的是根據(jù)本發(fā)明的所有薄層具有比基本金屬層更低的電阻。
——對于根據(jù)實施例和對比例制造的有機MOS-TFT，固定柵極上的電壓，改變源極和漏極之間的電壓，測量源極和漏極之間的電流。測量結(jié)果見表3、圖3、圖4和圖5。
由表3、圖3、圖4和圖5可見，使用Al/Pd薄層和Cr/Al/Pd薄層用作源極和漏極的器件表現(xiàn)出的特性與使用Pd基本金屬層的器件基本上相同。同樣也證實了源極和漏極使用Al/Ni薄層的器件與使用Ni基本金屬層的器件具有基本上相同的特性。
因此證實了雖然電特性與源極和漏極使用逸出功接近或等于傳統(tǒng)有機半導(dǎo)體的基本金屬的器件大致相同，根據(jù)本發(fā)明的器件改善了源極和漏極的低電阻率和粘著力中的至少一種特性。
圖6顯示了根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的下觸式有機晶體管。當把本發(fā)明應(yīng)用于下觸式器件時，源極11和漏極15的載流子傳送層11a和15a可配置為非常薄的島狀，如圖6所示，傳導(dǎo)層11b和15b也配置為具有更好的蝕刻特性，從而可以在源極和漏極上容易地進行構(gòu)圖。但是，島狀的載流子傳送層11a和15a的厚度取決于材料和沉積方法，200?；蚋〉暮穸雀线m。
當載流子傳送層11a和15a被配置為具有島狀結(jié)構(gòu)時，使用蝕刻溶液或蝕刻氣體，僅蝕刻傳導(dǎo)層，就能夠完成對各包含傳導(dǎo)層和載流子傳送層的源極11和漏極15的蝕刻處理。這是因為載流子傳送層的島狀結(jié)構(gòu)使得可以通過島狀載流子傳送層的開口浸入蝕刻溶液或蝕刻氣體，從而蝕刻傳導(dǎo)層。所以，載流子傳送層在基礎(chǔ)層上處于漂浮狀態(tài)，然后被去除。通過這種方式，可以一步完成蝕刻。
雖然本發(fā)明在上述實施例中已經(jīng)適用于兩種電極，即源極和漏極，但本發(fā)明可僅應(yīng)用于一種電極，源極或漏極，或者可適用于除三極有機晶體管之外的雙極有機晶體管的電極。此外，除了圖1和圖2所示的實施例之外，本發(fā)明還可適用于能夠提供溝道使電流以源極、有機半導(dǎo)體和漏極的順序流動的任意結(jié)構(gòu)的有機半導(dǎo)體器件。
雖然上述實施例描述了單個TFT的制造，但可以使用根據(jù)本發(fā)明的TFT，例如，用來驅(qū)動如LCD或EL的顯示設(shè)備的像素。更明確地說，通過在公共基板上形成至少一個根據(jù)本發(fā)明的有機晶體管，和其它必需器件，如電容器，像素電極等等，可以提供一種使用根據(jù)本發(fā)明的有機MOS-TFT的有源驅(qū)動顯示設(shè)備。例如，圖7顯示了把本發(fā)明的特征應(yīng)用于TFT-LCD顯示設(shè)備的一種顯示設(shè)備的基板結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)中，包含載流子傳送層11a和傳導(dǎo)層11b的源極11連接到LCD的像素電極20，有機半導(dǎo)體層13被保護層21所覆蓋。
此外，本發(fā)明的特征可應(yīng)用于SIT(靜電感應(yīng)晶體管)以作為具有如圖8所示垂直結(jié)構(gòu)的有機晶體管。SIT具有可以對在薄層的厚度方向上流動的電流進行開關(guān)的功能。SIT具有三端結(jié)構(gòu)，在該結(jié)構(gòu)中有機半導(dǎo)體層13夾在載流子傳送層11a和15a之間，載流子傳送層11a和15a分別包含在源極11和漏極15內(nèi)，而源極11和漏極15都具有包含載流子傳送層和傳導(dǎo)層的薄層結(jié)構(gòu)。SIT還包括在厚度方向置于有機半導(dǎo)體層13中間的多孔柵極14?？梢酝ㄟ^在包圍柵極的有機半導(dǎo)體內(nèi)生成的耗盡層來控制漏極和源極之間的電流。向柵極14施加電壓時生成耗盡層。
或者，如圖9所示，有機晶體管可以可以具有由柵極14、源極11和漏極15相互層疊而組成的結(jié)構(gòu)。源極11和漏極15各自包含傳導(dǎo)層11b和15b，且載流子傳送層11a和15a形成于襯底10上，而后，有機半導(dǎo)體層13、柵絕緣層12和柵極14以述的順序形成，該順序與圖1所示的配置相反。
與此類似，如圖10所示，有機晶體管可以可以具有源極11和漏極15分別包含傳導(dǎo)層11b和15b的結(jié)構(gòu)，且載流子傳送層11a和15a將有機半導(dǎo)體層13夾在中間，柵極14通過柵絕緣層12隔離開。
如上所述，在根據(jù)本實施例的有機半導(dǎo)體器件中，與載流子遷移性有關(guān)的電極被配置為包含載流子傳送層和傳導(dǎo)層的層狀結(jié)構(gòu)，載流子傳送層的逸出功接近或等于有機半導(dǎo)體層的電離電勢，且傳導(dǎo)層在粘著力、蝕刻特性和低電阻中的至少一個方面具有比載流子層更好的特性。因此，電子通過具有低障礙特性的載流子傳送層注入有機半導(dǎo)體，從而實現(xiàn)了與使用基本金屬層時相似的優(yōu)異電特性。此外，在粘著力、蝕刻特性和低電阻中的至少一個方面，也實現(xiàn)了一種比使用由基本金屬層構(gòu)成的電極時更優(yōu)異有機半導(dǎo)體。從而改進了電極材料組合的多樣化。
圖11示出了根據(jù)另一個實施例的下觸式有機晶體管。這種有機晶體管包括在襯底10上形成的柵極14、在柵極14上形成的柵絕緣層12、在柵絕緣層12上形成的一個由具有載流子遷移性的有機化合物(如并五苯)制成的有機半導(dǎo)體層13，以及與有機半導(dǎo)體層13接觸的源極11和漏極15。襯底10由具有絕緣特性的材料(如玻璃)制成。柵極14向位于相向的源極11和漏極15之間的有機半導(dǎo)體層13施加電壓。
圖12示出了根據(jù)另一個實施例的一種上觸式有機晶體管。除形成順序外，該上觸式器件的結(jié)構(gòu)與圖11所示的下觸式器件相同，這里首先沉積有機半導(dǎo)體層13，然后在其上沉積源極11和漏極15。
有機半導(dǎo)體層13和柵極14所使用的材料與前述實施例中的相同。
源極11和漏極15所用材料的逸出功要求接近或等于有機半導(dǎo)體的電離電勢，以減小電極和半導(dǎo)體之間的電子注入障礙。例如，如圖11所示，源極11和漏極15各使用了由兩種或更多類型金屬組成的合金層，從而具有逸出功接近或等于有機半導(dǎo)體的電離電勢的特征。特別地，每一種合金層都由逸出功接近或等于有機半導(dǎo)體層13的第一金屬和比第一金屬具有更低電阻率的第二金屬組成。
特別重要的是第一金屬的逸出功接近或等于有機半導(dǎo)體的電離電勢，從而載流子可以通過有機半導(dǎo)體。因此，優(yōu)選地通過以下方式來提供合金層使用微量的金屬層作為第一金屬，其中第一金屬包含至少一種逸出功接近或等于有機半導(dǎo)體電離電勢的材料，并選擇可以彌補第一金屬所不具備的特性的金屬作為第二金屬。這些特性是低的電阻率以實現(xiàn)充分的電流，對于微小圖案更好的蝕刻特性，以及整個層對于基礎(chǔ)層更強的粘著力。當含有兩種類型金屬的合金層不足以改善這些特性時，合金層可以使用三種或更多種的金屬來進一步改善其特性。
將包含至少一種逸出功接近或等于有機半導(dǎo)體電離電勢的材料的金屬、合金或者類似材料作為第一金屬。優(yōu)選的，第一金屬中包含的材料的逸出功在以所使用的有機半導(dǎo)體的電離電勢為中心的±1eV范圍之內(nèi)，更為優(yōu)選的是在±0.5eV的范圍之內(nèi)。
例如，當使用并五苯(一種電離電勢為5.06eV的典型有機半導(dǎo)體材料)作為有機半導(dǎo)體時，第一金屬中包含的材料的逸出功優(yōu)選在4.56至5.56eV之間。滿足上述特性的金屬實例是Rh、Ir、Ni、Pd、Pt、Au、As、Se、Te等等。可以使用上述的一種基本金屬或幾種這些金屬作為第一金屬。
在如下方面具有至少一種優(yōu)異特性的金屬可以用作為第二金屬，即比第一金屬更低的電阻率、可以實現(xiàn)精細構(gòu)圖的更好的蝕刻特性，以及整個層對于第一金屬下的基礎(chǔ)層(即圖11中的柵絕緣層12)更強的粘著力。
在主要包含磷酸的酸中能被融解的材料，如Al、Cu、Ag、Ni或Mo，或者在主要包含硝酸鈰銨的溶液中能被融解的金屬，如Cr，都具有優(yōu)異的濕蝕刻特性，可以容易地進行濕蝕刻，因此這些材料優(yōu)選作為第二金屬?？梢允褂蒙鲜霰?中所示的電極材料、其電阻率以及可用的蝕刻劑。
具有更高熔點的材料，如Cr、Mo、Ta、W或Ti，具有很強的粘著力，適合作為第二金屬。因此，上述的基本金屬或其合金可用作為第二金屬。
混在該合金層中的第一金屬含量太大會削弱合金層的電阻性能、蝕刻特性和粘著力。因此，該合金中的第一金屬的含量優(yōu)選為50％原子百分比或更低，更為優(yōu)選的是20％原子百分比或更低，最為優(yōu)選的是5％原子百分比或更低。相反，第一金屬的含量太少會降低減小有機半導(dǎo)體層注入障礙的效果。然而，即使是微小的量該合金通常也會顯示出效果。因此，在合金層中第一金屬的含量優(yōu)選為0.01％原子百分比或更高，更為優(yōu)選的是0.1％原子百分比或更高，最為優(yōu)選的是0.5％原子百分比或更高。
這種合金以一種薄膜合金層的形式用于源極和漏極。
當合金層太厚時，蝕刻特性被削弱。因此，合金層的層厚范圍優(yōu)選為100至1μm，更為優(yōu)選是100至3000。
源極和漏極的沉積方法可從利用多個蒸汽源的同時沉積(co-deposition)、濺射、CVD等等中選擇。在這些方法中，從材料易于使用、合金成分的穩(wěn)定性和沉積設(shè)備簡單的觀點來看，濺射更可取。沉積后在合金層上進行構(gòu)圖，以具有預(yù)定形狀。進行構(gòu)圖可采用任何方法來進行構(gòu)圖，然而，優(yōu)選使用光刻處理。在光刻處理中，首先在合金層上形成具有預(yù)定形狀的光刻膠掩膜，然后使用溶液進行濕蝕刻或使用氣體進行干蝕刻。因此，去除光刻膠掩膜后可以獲得具有預(yù)定圖案的合金層。
選擇逸出功與具有載流子傳輸性能的有機薄膜的電離電勢基本上相同的金屬用作合金層中與有機半導(dǎo)體接觸的第一金屬。原因在于為了減少由相互接觸的材料之間的能量勢壘而導(dǎo)致的能量差別，需要施加電壓來實現(xiàn)載流子遷移性。更明確的說，低的能量勢壘易于使載流子無阻力地移動。
在根據(jù)本實施例的有機晶體管中用作第一金屬的具有更高逸出功的材料的實例是金這樣的逸出功超過4.51ev的金屬、鉑、鈀、硒或鎳。
另一方面，用作第一金屬的具有低的逸出功的材料的實例是銀這樣的逸出功為4.51ev或更低的金屬，鉛、錫、鋁、鈣、銦、鉻，堿金屬如鋰，堿土金屬如鎂，等等?？梢允褂蒙鲜霰?中顯示的材料。
器件的制造——制造了下觸式器件和用于比較的對比器件。
——采用下述程序制造如圖11所示的下觸式有機MOS-TFT。
(1)[形成柵極]——通過濺射方法在玻璃襯底上沉積一層厚度為1000的Cr。然后在Cr層上對Tokyo Ohka Kogyo有限公司制造的光刻膠掩膜AZ6112進行構(gòu)圖。把襯底浸泡在含有硝酸鈰銨和過氯酸的水溶液中，以溶解并去除沒有被光刻膠掩膜覆蓋的不需要的Cr部分。最后把襯底浸泡在丙酮中，以去除光刻膠掩膜，從而在襯底上獲得具有預(yù)定圖案的柵極。
(2)[形成柵絕緣層]——通過濺射方法在襯底上已經(jīng)形成的柵極圖案上沉積一層厚度為1000的SiO2。然后在SiO2層上對Tokyo Ohka Kogyo有限公司制造的光刻膠掩膜AZ6112進行構(gòu)圖。在襯底上使用CF4氣體，以干蝕刻方式去除沒有被光刻膠掩膜覆蓋的不需要的SiO2部分。最后在O2等離子中去除光刻膠掩膜，從而在襯底上獲得具有預(yù)定圖案的SiO2柵絕緣層。
(3)[形成源極和漏極]——通過濺射方法，在襯底上已經(jīng)形成的柵極圖案上，使用包含Pd作為第一金屬且含量為0.1％原子百分比的Ag-Pd合金靶，沉積一層厚度為1000的Ag-Pd合金層。然后在Ag-Pd層上對TokyoOhka Kogyo有限公司制造的光刻膠掩膜AZ6112進行構(gòu)圖。把襯底浸泡在含有磷酸、硝酸和醋酸的混合酸中，以溶解并去除沒有被光刻膠掩膜覆蓋的不需要的Ag-Pd部分。最后把襯底浸泡在丙酮中，以去除光刻膠掩膜，從而獲得各具有預(yù)定圖案的源極和漏極。由源極和漏極的圖案確定的溝道長度和溝道寬度分別為20μm和100μm。
(4)[形成有機半導(dǎo)體層]——通過使用具有預(yù)定圖案的掩膜，采用電阻加熱沉積方法，把襯底加熱到60攝氏度，在襯底上已經(jīng)形成的電極圖案上沉積一層厚度為500的并五苯，從而形成有機半導(dǎo)體層。相應(yīng)的，完成了有機MOS-TFT器件。
——用含有1％原子百分比的Pd的Ag-Pd合金層代替第七實施例的第(3)段中描述的合金來形成源極和漏極，除此之外，以與第七實施例完全相同的方式完成有機MOS-TFT器件。
——用含有5.0％原子百分比的Pd的Ag-Pd合金層代替第七實施例的第(3)段中描述的合金來形成源極和漏極，除此之外，以與第七實施例完全相同的方式完成有機MOS-TFT器件。
——用含有1.0％原子百分比的Pd和0.5％原子百分比的Cu的Ag-Pd-Cu合金層代替第七實施例的第(3)段中描述的合金來形成源極和漏極，除此之外，以與第七實施例完全相同的方式完成有機MOS-TFT器件。
——用Pd形成源極和漏極，從而制造了對比器件。因為在Pd上很難進行有選擇的蝕刻而不損壞位于Pd層下的Cr層，因此使用剝離方法在Cr上進行構(gòu)圖。特別地，除了用以下的步驟代替第七實施例的第(3)段中描述的步驟外，以與第七實施例完全相同的方式完成有機MOS-TFT器件(3)[形成源極和漏極]——在襯底上已經(jīng)形成的柵絕緣層圖案上對Nippon Zeon有限公司制造的光刻膠掩膜ZPN1100進行構(gòu)圖。隨后通過濺射方法沉積一層厚度為1000的Pd作為源極和漏極。源極和漏極各自具有通過使用丙酮的剝離技術(shù)而獲得的預(yù)定圖案。由源極和漏極的圖案確定的溝道長度和溝道寬度分別為20μm和100μm。
——用Ag代替第七實施例的第(3)段中描述的材料來形成源極和漏極，除此之外，以與第七實施例完全相同的方式完成有機MOS-TFT器件。
——用含有2％原子百分比的Ni作為第一金屬的Al-Ni合金層代替第七實施例的第(3)段中描述的合金來形成源極和漏極，除此之外，以與第七實施例完全相同的方式完成有機MOS-TFT器件。
——用含有5％原子百分比的Ni的Al-Ni合金層代替第七實施例的第(3)段中描述的合金來形成源極和漏極，除此之外，以與第七實施例完全相同的方式完成有機MOS-TFT器件。
——用Ni代替第七實施例的第(3)段中描述的材料來形成源極和漏極，除此之外，以與第七實施例完全相同的方式完成有機MOS-TFT器件。
——用Al代替第七實施例的第(3)段中描述的材料來形成源極和漏極，除此之外，以與第七實施例完全相同的方式完成有機MOS-TFT器件。
——當形成實施例和對比例的器件時，同時制造樣本器件，通過濺射方法在樣本器件上沉積SiO2柵絕緣層和源極及漏極，以評估各層對SiO2柵絕緣層(基礎(chǔ)層)的粘著力。通過以下步驟來評估粘著力
使用工具刀在SiO2層的水平和豎直方向上以1mm的間距切11次，以形成含有10行×10列的100個單元格的柵格。
在柵格上貼上膠帶并壓緊。
用力去除膠帶，記數(shù)剩余的單元數(shù)目。表4顯示了粘著力的評估結(jié)果。表4中需要注意的是，在電極材料的列中，按照所示的順序顯示了第二金屬和第一金屬的材料，數(shù)值表示材料的含量，在粘著力的列中，高的數(shù)值表示更強的粘著力，最大值為100。
表4

已經(jīng)證實，所有實施例的粘著力等于或強于那些對比例。對諸如Pd之類的貴金屬的合金，粘著力有明顯改善。
——形成實施例和對比例的器件時，同時制造樣本器件，通過濺射方法在樣本器件上沉積SiO2柵絕緣層、源極和漏極，以評估各層的電阻率。通過四探針方法(four-probe method)測量的厚度為1000的薄膜電阻作為比電阻。比電阻的測量結(jié)果見表4。已經(jīng)證實，根據(jù)本發(fā)明的所有合金層具有比包含第一金屬的基本金屬層更低的電阻。
——對于根據(jù)實施例和對比例而制造的有機MOS-TFT，固定柵極電壓，改變源極和漏極之間的電壓，測量源極和漏極之間的電流。測量結(jié)果見表4、圖13和圖14。
已經(jīng)證實，使用Ag-Pd合金層和Ag-Pd-Cu合金層作為源極和漏極的器件表現(xiàn)出的特性與使用基本金屬Pd層的器件基本上相同，且其特性優(yōu)于使用Ag的器件。同樣也證實了源極和漏極使用Al-Ni合金層的器件與使用Ni基本金屬層的器件具有基本上相同的特性，且其特性優(yōu)于使用Al的器件。
因此證實了，根據(jù)本發(fā)明的器件改善了下面的至少一種特性，即源極和漏極的低電阻率、蝕刻特性和粘著力，雖然電特性與源極和漏極使用逸出功接近或等于傳統(tǒng)有機半導(dǎo)體的基本金屬的器件基本上相同。同樣也證實了，與源極和漏極使用諸如Ag或Al的基本金屬的情況相比，根據(jù)實施例的器件具有更好的電特性。
雖然在上述實施例中該合金層用于兩個電極，即源極和漏極，但該合金層可僅用于一個電極，即源極或漏極，或者可適用于除三極有機晶體管之外的雙極有機晶體管的電極。此外，除了圖11和圖12所示的實施例之外，該合金層可適用于任何結(jié)構(gòu)的提供溝道使電流以源極、有機半導(dǎo)體和漏極的順序流動的有機半導(dǎo)體器件。
雖然上述實施例描述了單個TFT的制造，但可以使用根據(jù)本發(fā)明的TFT，例如，用來驅(qū)動如LCD或EL的顯示設(shè)備的像素。更明確地說，通過在公共基板上形成根據(jù)本發(fā)明的至少一個有機晶體管，和其它必需器件，如電容器，像素電極等等，從而可以提供一種使用根據(jù)本發(fā)明的有機MOS-TFT的有源顯示設(shè)備。例如，圖15顯示了把本發(fā)明的特征應(yīng)用于TFT-LCD顯示設(shè)備的一種顯示設(shè)備的基板結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)中，包含第一金屬和第二金屬合金層的源極11連接到LCD的像素電極20，有機半導(dǎo)體層13被保護膜21覆蓋。
此外，本發(fā)明的特征可適用于SIT(靜電感應(yīng)晶體管)以作為具有如圖16所示垂直結(jié)構(gòu)的有機晶體管。SIT具有對在合金層的厚度方向上流動的電流進行開關(guān)的功能。SIT具有三端結(jié)構(gòu)，在該結(jié)構(gòu)中有機半導(dǎo)體層13夾在源極11和漏極15之間，源極11和漏極15各自包含第一金屬和第二金屬的合金層。SIT還具有在厚度方向上置于有機半導(dǎo)體層13中間的多孔柵極14?？梢酝ㄟ^在包圍柵極的有機半導(dǎo)體內(nèi)生成的耗盡層來控制漏極和源極之間的電流。當向柵極14施加電壓時生成耗盡層。
或者，如圖17所示，有機晶體管可以具有由柵極14、源極11和漏極15相互層疊而組成的結(jié)構(gòu)。在襯底10上形成各自包含第一金屬和第二金屬合金層的源極11和漏極15，其后，以所述的順序形成有機半導(dǎo)體層13、柵絕緣層12和柵極14，該順序與圖11所示的結(jié)構(gòu)次序相反。
與此類似，如圖18所示，有機晶體管可以具有這樣的結(jié)構(gòu)分別包含第一金屬和第二金屬合金層的源極11和漏極15將有機半導(dǎo)體層13夾在中間，柵極14通過柵絕緣層12與它們隔開。
如上所述，在根據(jù)本實施例的有機半導(dǎo)體器件中，具有載流子遷移功能的電極具有由第一金屬和第二金屬組成的合金層，其中第一金屬的逸出功接近或等于有機半導(dǎo)體層的電離電勢，第二金屬在粘著力、蝕刻特性和低阻值中的至少一個方面與第一金屬存在區(qū)別。因此，電子通過具有低障礙特性的第一金屬注入到有機半導(dǎo)體中，從而實現(xiàn)了與在使用第一金屬的基本金屬層情況下相似的優(yōu)異電特性。此外，也實現(xiàn)了一種至少在粘著力、蝕刻特性和低電阻之中一方面與使用由第一金屬的基本金屬層構(gòu)成的電極具有不同特性的半導(dǎo)體。從而，可以改善電極材料組合的多樣化。
應(yīng)該理解，前面的說明和附圖只是提出了當前本發(fā)明的優(yōu)選實施例。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解，依照上述示教，在所公布的本發(fā)明范圍內(nèi)可以有多種形式的修改、補充及替代。因此，應(yīng)該理解，本發(fā)明并不局限于所公開的實施例，而是可以在所附權(quán)利要求的完全范圍內(nèi)實施。
權(quán)利要求
1.一種有機半導(dǎo)體器件，其包含位于一對相互面對的電極對之間的具有載流子遷移性的有機半導(dǎo)體層，其中，至少一個所述的電極含有載流子傳送層和傳導(dǎo)層，該載流子傳送層與有機半導(dǎo)體層接觸，其逸出功接近或等于有機半導(dǎo)體層的電離電勢，該傳導(dǎo)層位于載流子傳送層上，并具有比載流子傳送層低的電阻率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機半導(dǎo)體器件，其中，載流子傳送層的逸出功在以有機半導(dǎo)體的電離電勢為中心的±1eV的范圍內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的有機半導(dǎo)體器件，其中，載流子傳送層的逸出功在以有機半導(dǎo)體的電離電勢為中心的±0.5eV的范圍內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機半導(dǎo)體器件，其中，載流子傳送層的最大層厚為1000。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的有機半導(dǎo)體器件，其中，載流子傳送層的最大層厚為500。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機半導(dǎo)體器件，其中，載流子傳送層配置為相互隔開的多個島。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機半導(dǎo)體器件，其中，所述的電極對為源極和漏極，有機半導(dǎo)體層沉積在源極和漏極之間以形成溝道，且該有機半導(dǎo)體器件還包括一個柵極，該柵極向源極和漏極之間的有機半導(dǎo)體層施加電壓。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的有機半導(dǎo)體器件，還包括柵絕緣層，該柵絕緣層使柵極與源極和漏極電絕緣。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的有機半導(dǎo)體器件，其中，源極和漏極均位于該有機半導(dǎo)體層的一側(cè)。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的有機半導(dǎo)體器件，其中，源極和漏極分別位于有機半導(dǎo)體層的相對側(cè)，將有機半導(dǎo)體層夾在中間。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的有機半導(dǎo)體器件，其中，當柵絕緣層與傳導(dǎo)層接觸時，傳導(dǎo)層由較載流子傳送層具有更強的對柵絕緣層的粘著力的材料制成。
12.根據(jù)權(quán)利要求7所述的有機半導(dǎo)體器件，其中，所述的電極對為源極和漏極，有機半導(dǎo)體層在層的厚度方向上夾在源極和漏極之間，該有機半導(dǎo)體器件還包括置于該有機半導(dǎo)體層之內(nèi)的柵極。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的有機半導(dǎo)體器件，其中，置于有機半導(dǎo)體層內(nèi)的柵極具有柵格、梳狀或條格狀中的一種形狀。
14.一種有機半導(dǎo)體器件，其包含位于一對相互面對的電極對之間的具有載流子遷移性的有機半導(dǎo)體層，其中，至少一個電極是與有機半導(dǎo)體層接觸的合金層，該合金層包含逸出功接近或等于有機半導(dǎo)體層的電離電勢的第一金屬，以及電阻率比第一金屬低的第二金屬。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的有機半導(dǎo)體器件，其中，第一金屬的逸出功在以有機半導(dǎo)體的電離電勢為中心的±1eV的范圍內(nèi)。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的有機半導(dǎo)體器件，其中，第一金屬的逸出功在以有機半導(dǎo)體的電離電勢為中心的±0.5eV的范圍內(nèi)。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的有機半導(dǎo)體器件，其中，合金層的層厚范圍是100至1μm。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的有機半導(dǎo)體器件，其中，合金層的層厚范圍是100至3000。
19.根據(jù)權(quán)利要求14所述的有機半導(dǎo)體器件，其中，合金層中第一金屬的含量為至少0.01％原子百分比，優(yōu)選的為至少0.1％原子百分比，更優(yōu)選的為至少0.5％原子百分比，最大含量為50％原子百分比，優(yōu)選的最大含量為20％原子百分比，更優(yōu)選的最大含量為5％原子百分比。
20.根據(jù)權(quán)利要求14所述的有機半導(dǎo)體器件，其中，所述的電極對為源極和漏極，有機半導(dǎo)體層位于源極和漏極之間形成溝道，該有機半導(dǎo)體器件還包括一個柵極，該柵極向源極和漏極之間的有機半導(dǎo)體層施加電壓。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的有機半導(dǎo)體器件，還包括一個柵絕緣層，該層使柵極與源極和漏極絕緣。
22.根據(jù)權(quán)利要求20所述的有機半導(dǎo)體器件，其中，源極和漏極都位于有機半導(dǎo)體層的一邊。
23.根據(jù)權(quán)利要求20所述的有機半導(dǎo)體器件，其中，源極和漏極分別位于有機傳導(dǎo)層的相對側(cè)，將該層夾在中間。
24.根據(jù)權(quán)利要求21所述的有機半導(dǎo)體器件，其中，當柵絕緣層與合金層接觸時，第二金屬由比第一金屬具有更強的對柵絕緣層的粘著力的材料構(gòu)成。
25.根據(jù)權(quán)利要求14所述的有機半導(dǎo)體器件，其中，所述的電極對為源極和漏極，有機半導(dǎo)體層在層厚方向上夾在該電極對之間，且該有機半導(dǎo)體器件還包括插入在有機半導(dǎo)體層中的柵極。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的有機半導(dǎo)體器件，其中，插入在有機半導(dǎo)體層中的柵極具有柵格、梳狀或條格狀中的一種形狀。
全文摘要
一種有機半導(dǎo)體器件，其包含位于一對相互面對的電極對之間的具有載流子遷移性的有機半導(dǎo)體層。至少一個所述的電極含有載流子傳送層和傳導(dǎo)層，該載流子傳送層與有機半導(dǎo)體層接觸，其逸出功接近或等于有機半導(dǎo)體層的電離電勢，該傳導(dǎo)層位于載流子傳送層上，并具有比載流子傳送層低的電阻率。
文檔編號H01L51/40GK1476111SQ03146488
公開日2004年2月18日 申請日期2003年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月17日
發(fā)明者永山健一 申請人:先鋒株式會社