[发明专利]半导体结构体及其生产方法

说明书

本发明涉及有机半导体结构体领域，尤其是基于二酮基吡咯并吡咯(DPP)聚合物的纵向半导体结构体领域。特别地，本发明涉及一种半导体结构体及其生产方法，所述半导体结构体包括至少一个导体区域和至少两个半导体区域，所述半导体区域被至少一个导体区域部分隔开，其中所述至少一个导体区域包括在被各导体区域部分隔开的半导体区域之间延伸的开孔，其中所述半导体区域包含至少一种具有特殊HOMO(最高占据分子轨道)能级的有机半导体材料，尤其是DPP(二酮基吡咯并吡咯)聚合物，且其中所述导体区域包含具有特殊功函数的导电材料。

在WO2010/049321和WO2008/000664中描述了有机半导体结构体，其中半导体材料为二酮基吡咯并吡咯(DPP)聚合物。此外，一般性公开了在该结构体中使用由栅介质隔离的栅极。然而，这些现有技术文献没有公开栅极的形式或结构。

在US2006/0086933A1中描述了具有梳状电极或网状电极的有机半导体结构体。栅电极基于光刻法图案化。

在US2009/0001362A1中描述了具有通过电子束直接光刻图案化的梳状电极的有机半导体结构体。

现有技术的这些图案化方法需要大量时间且不适用于高生产率加工。

此外，在Yu-Chiang Chao等的“High-performance solution-processed polymer space-charge-limited transistor”，Organic Electronics9(2008)，第310–316页中描述了使用具有直径为200nm的开孔的导电Al层。由于其尺寸，开孔通过沉积Al和随后除去的聚苯乙烯球形成。作为半导体，使用诸如聚(3-己基噻吩)的材料。关于该技术，应注意的是聚苯乙烯球的除去在自动化的高生产率工艺中不能可靠地实现。此外，所得图案基于统计排列的球。特别地，球的堵塞导致开孔尺寸取决于每个堵塞的簇中的球数量，其可在很大范围内变化。因此，不能可靠地确定图案且不能不排除不适当的大开孔尺寸。

US2009/0181513A1和Chao等的Applied Physics Letters88(2006)223510在导电Al层中引入尺寸为200-500nm的开孔。200nm，尤其是500nm的大开孔在晶体管中显示出大的关态电流(off-current)，这是因为Al和聚己基噻吩之间的小耗尽宽度不足以防止电荷传输，由此导致大的关态电流和不良晶体管性能。

在Yasuyuki Watanabe等的“Characteristics of organic inverters using vertical-and lateral-type organic transistors”，Thin Solid Films516(2008)，第2731-2734页中显示了基于作为半导体的并五苯的晶体管结构体，其中并五苯中的栅极呈狭缝状。然而，狭缝仅在一个方向上，即垂直于狭缝的方向上提供栅极材料的周期序列和间距。沿着狭缝，不能以交替方式提供栅极材料和间距，从而使得在同一区域不能提供由栅极材料所导致的高栅极电压敏感度和由所述间距所导致的高源极-漏极电流。这导致所述晶体管的不良电性能。

在US2005/0196895A1和US2009/0042142A1中显示了具有多孔导电材料中间层(称为格栅)的有机半导体器件。所述格栅的开孔由具有50-200nm抬高部分的图案化模具提供。相对于有机半导体材料而言，所述格栅是隔离的。作为p型半导体材料，提出了有机半导体材料如PTCDA、CuPc和α-NPD。所述图案化模具将图案机械转移至半导体材料。然而，由于所述图案化模具的显著容差以及由于所述抬高部分的磨损和形变，不能以可靠方式提供这些尺寸，即50-200nm的抬高部分。因此，由该开孔尺寸所导致的半导体器件的电性能(增益、漏极-源极电流等)也不能以可靠方式再现。

因此，本发明的目的是提供一种半导体结构体以及一种以高生产率生产具有可靠电性能的该半导体结构体的方法。