光电半导体的结构制造技术

本发明专利技术为一种光电半导体的结构，其包含一基板、一第一电极、一电极接点、一半导体层以及一第二电极，其中，当半导体层内的光活性层吸收光源产生激子后，激子分离为第一载子跟第二载子，第一载子透过半导体层内的第一界面层传递至第一电极，且第二载子透过穿隧效应直接由第二电极传递至电极接点。第二电极传递至电极接点。第二电极传递至电极接点。

【技术实现步骤摘要】
光电半导体的结构


[0001]本专利技术是关于一种结构，特别是一种光电半导体的结构。

技术介绍

[0002]影像传感器以技术分类可分为CMOS Image Sensors(CIS)与TFT
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based image Sensors。原理均为利用光传感器Photodetector(PD)，搭配下层CMOS或TFT作为读出电路(ROIC)，光传感器Photodetector(PD)主体多为一光二极管(Photodiode)，传统以硅(Silicon)为主流使用的材料。
[0003]随着近年来，在应用上的诸多需求增加(更高灵敏度、更长的感应波长范围、更具性价比的制造成本，许多新世代材料系统所衍生的光二极管组件亦崭露头角，如有机光传感器(organic photodetector)、量子点光传感器(quantum dot photodetector)、钙钛矿光测器(Perovskite photodetector)等，而在组件结构上，新世代材料的光传感器也有别于传统Silicon的PD，制程上主要均为由下而上层层堆栈而成。
[0004]而上述以层层堆栈方式制成的光传感器，为了构成完整的电路特性，因此光传感器中的第一电极以及第二电极不能相互接触，否则会因此造成短路的现象，但此种光传感器无法采用像素图案定义方式所形成，其中，前述的像素定义方式如屏蔽蒸镀或直接印刷的方式。
[0005]因此，光传感器于透过全基材涂布的材料沉积后，需要将外接导线连接部分移除，才能使的光传感器的电极与外接导线形成良好的奥姆接触，否则会因为光传感器与TFT数组面板或CMOS数组面板整合后，使光传感器串联电阻过高而影响光电流的生成。
[0006]但是在全基材涂布材料沉积后，必须藉由制程产生孔洞(via hole)的结构，随后再将第二电极与与读取电路上的连接点(contact pad)相连接，形成完整二极管回路。
[0007]一般为了在全基材涂布材料沉积后的表层产生via hole，于光活性材料与界面层材料涂布后，传统上必须藉由光微影制程进行制作。
[0008]前述的光微影制程，是于基材上覆上一层光阻后(光阻可使用正光阻或负光阻)，光阻于曝光(一般是紫外线波长的准分子雷射)后可以被显影液所溶解，使特定的光波穿过光罩同时照射在光阻上，就可以对光阻进行选择性照射，使用显影液溶解掉被照射的区域。
[0009]最后，光罩上的图形就呈现在光阻上，上述步骤完成后，将进行微影的最后一步，就是将光阻去除的步骤后，方能接续第二电极的沉积。
[0010]其中，更不论光阻材料与光活性材料与界面材料的兼容性问题(互溶、化学反应、光阻残留等)，或针对各层材料干蚀刻的参数调整与蚀刻电浆种类选择，致使整体制程复杂化。
[0011]再者，透过上述的光微影制程进行的涂布、沉积、产生孔洞以及接续第二电极的沉积步骤，加工方式十分的麻烦且费时，成本也较高昂，因此，对于无法采用直接图案定义方法(如屏蔽蒸镀或直接印刷)对光活性层与界面层进行成膜的二极管组件而言，以此方式制作有其难度。
[0012]为此，如何制作无须进行光阻涂布、软烤、曝光、硬烤、显影、干蚀刻、去光阻的步骤，不需产生孔洞即可形成完整二极管回路的光电半导体结构，为本领域技术人员所欲解决的问题。

技术实现思路

[0013]本专利技术的一目的，在于提供一种光电半导体的结构，当材料特性、厚度等规格达到特定条件时，由电极注入二极管的电流即便在中间光活性层与界面层存在下(无via hole)，电流可藉由穿隧进入二极管中，使组件运作正常，并且不至于造成电性损失。
[0014]针对上述的目的，本专利技术提供一种光电半导体的结构，其包含：一基板；一第一电极，其设置于该基板上；一电极接点，其设置于该基板上，并设于该第一电极的一侧；一半导体层，其设置于该第一电极及该电极接点的上方，该半导体层包含一第一界面层以及一光活性层，该光活性层覆设于第一界面层之上，该第一界面层一侧覆设于该第一电极及该电极接点；以及一第二电极，其覆设于该半导体层上；其中，当该光活性层吸收一光源产生一激子后，由该激子所分离的一第一载子跟一第二载子，该第一载子透过该第一界面层传递至该第一电极，进一步，该第二载子透过一穿隧效应直接由该第二电极传递至该电极接点。
[0015]本专利技术提供一实施例，其中该基板为硅基板、聚酰亚胺基版、玻璃基板、聚苯二甲酸乙二酯基板、聚对苯二甲酸乙二醇酯基板、蓝宝石基板、石英基板或陶瓷基板，该第一电极为金属氧化物、金属或合金。
[0016]本专利技术提供一实施例，其中该电极接点为金属氧化物、金属或合金。
[0017]本专利技术提供一实施例，其中该半导体层布满(Surround)于该第一电极及该电极接点的周围。
[0018]本专利技术提供一实施例，其中该第一界面层为金属氧化物，金属化合物、无机半导体薄膜、碳基薄膜、有机半导体、有机绝缘体材料，该第一界面层具有一第一厚度，该第一厚度为1nm至99nm。
[0019]本专利技术提供一实施例，其中该光活性层的能隙1.1至2eV。
[0020]本专利技术提供一实施例，其中该光活性层具有一第二厚度，该第二厚度介于1nm至2000nm之间。
[0021]本专利技术提供一实施例，其中该第二电极为金属氧化物、金属、导电高分子、碳基导体、金属化合物，或由上述材料交替组成的导电薄膜。
[0022]本专利技术提供一实施例，其中该半导体层更包含一第二界面层，其设置于该光活性层的上方，该光活性层夹设于该第一界面层及该第二界面层之间。
[0023]本专利技术提供一实施例，其中该第二界面层为金属氧化物，金属化合物、无机半导体薄膜、碳基薄膜、有机半导体、有机绝缘体材料，该第二界面层具有一第三厚度，该第三厚度为1nm至99nm。
附图说明
图1A：其为本专利技术的一实施例的结构示意图；图1B：其为习知的结构示意图；图2：其为本专利技术的一实施例的电流的穿隧效应的示意图；
图3：其为本专利技术的一另一实施例的结构示意图；图4：其为本专利技术的一另一实施例的第二厚度变化对于暗电流变化的示意图；图5：其为本专利技术的一另一实施例的第二厚度变化对于光电流变化的示意图；图6：其为本专利技术的一另一实施例的第二厚度变化对于外部量子效率的示意图；图7：其为本专利技术的一另一实施例的第二厚度变化对于外部量子效率的示意图；以及图8：其为本专利技术的一另一实施例的第二厚度变化对于外部量子效率的示意图。【图号对照说明】10
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基板20
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第一电极30
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电极接点40
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种光电半导体的结构，其特征在于，其包含：一基板；一第一电极，其设置于该基板上；一电极接点，其设置于该基板上，并设于该第一电极的一侧；一半导体层，其设置于该第一电极及该电极接点的上方，该半导体层包含一第一界面层以及一光活性层，该光活性层覆设于第一界面层上，该第一界面层一侧覆设于该第一电极及该电极接点上；以及一第二电极，其覆设于该半导体层上；其中，当该光活性层吸收一光源产生一激子后，该激子分离为一第一载子跟一第二载子，该第一载子透过该第一界面层传递至该第一电极，进一步，该第二载子透过一穿隧效应直接由该第二电极传递至该电极接点。2.如权利要求1所述的光电半导体的结构，其特征在于，其中该基板为硅基板、聚酰亚胺基版、玻璃基板、聚苯二甲酸乙二酯基板、聚对苯二甲酸乙二醇酯基板、蓝宝石基板、石英基板或陶瓷基板，该第一电极为金属氧化物、金属或合金。3.如权利要求1所述的光电半导体的结构，其特征在于，其中该电极接点为金属氧化物、金属或合金。4.如权利要求1所述的光电半导体的结构，其特征在于，其中该半导体层布满于该第一电极及该电极接点的周围。5.如权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：张怡鸣，吴昭霖，孙梓菀，
申请(专利权)人：天光材料科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：