專利名稱：場(chǎng)效應(yīng)晶體管、有機(jī)薄膜晶體管及有機(jī)晶體管的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及場(chǎng)效應(yīng)晶體管、有機(jī)薄膜晶體管及有機(jī)晶體管的制造方法，
特別涉及在溝道中使用了有機(jī)半導(dǎo)體的薄膜晶體管(TFT)，特別涉及將在溝 道中傳導(dǎo)的載流子為電子(n型溝道TFT)和空穴(p型溝道TFT)的2種 FET進(jìn)行串連的的所謂CTFT (互補(bǔ)TFT)晶體管及其制造方法。
背景技術(shù)：
使用了有機(jī)EL (ElectroLuminescence,電致發(fā)光)元件或液晶的薄型顯 示裝置中，作為驅(qū)動(dòng)像素點(diǎn)的元件，使用的是在溝道中使用了非晶硅或多晶 硅的薄膜晶體管(TFT)。實(shí)際中，使用了非晶硅或多晶硅的TFT，使其難以 具有可塑性，另外，由于制造過(guò)程中使用了真空設(shè)備，通常也使制造成本增 高。因此，這些顯示裝置中，為了實(shí)現(xiàn)撓性的顯示裝置或降低制造成本，以 用有機(jī)材料形成驅(qū)動(dòng)回路中所用的TFT為目的而進(jìn)行了廣泛研究。有機(jī)薄膜 晶體管(有機(jī)TFT)中，利用印刷法、濺射法、噴墨法等簡(jiǎn)便的工藝就可以 形成構(gòu)成溝道的半導(dǎo)體層，與使用無(wú)機(jī)半導(dǎo)體的TFT相比，期望能夠非常廉 價(jià)地進(jìn)行制造。另外，能夠很容易地制造大面積且輕量、薄型的顯示、集成 電路，期望應(yīng)用于液晶面板、有機(jī)EL面板、IC卡等。
為了實(shí)現(xiàn)撓性顯示裝置，需要包括驅(qū)動(dòng)像素點(diǎn)的周邊回路在內(nèi)都是具有 撓性的。驅(qū)動(dòng)像素點(diǎn)的回路中使用的TFT要求具有10 cm/V *s左右以上的載 流子遷移率，證實(shí)在溝道中使用了小分子量有機(jī)分子的TFT滿足該要求。非 專利文獻(xiàn)1中，使用在溝道中使用了紅熒烯(rubrene)分子的單晶的有機(jī)TFT 可以得到15 (cm/V*s)的載流子遷移率。另外，非專利文獻(xiàn)2中，對(duì)于高 純度的并五苯(pentacene)分子的單晶，報(bào)道了室溫下35 (cm/V s)的載 流子遷移率。但是，由容易提高性能的低分子構(gòu)成的有機(jī)TFT中，通常在制 造中使用真空蒸鍍，這在制造方面是不利的。另一方面，由高分子構(gòu)成的有 機(jī)TFT容易控制制造成本，但其性能顯著降低，僅適用于有限的用途。
作為解決這些問(wèn)題的手段，有將低分子溶解于溶劑中，通過(guò)涂布而形成
溝道的半導(dǎo)體層的方法。關(guān)于作為低分子TFT應(yīng)用例而最具代表性的有機(jī)分 子并五苯，例如，非專利文獻(xiàn)3和非專利文獻(xiàn)4中，報(bào)道了合成并五苯分子 的衍生物，使用提高對(duì)溶劑溶解性的溶液來(lái)形成薄膜的技術(shù)。另外，非專利 文獻(xiàn)5中，記載了將并五苯分子直接溶解于溶劑中，通過(guò)涂布而形成薄膜的 技術(shù)。進(jìn)而，非專利文獻(xiàn)2和非專利文獻(xiàn)6中對(duì)于將并五苯分子溶解于有機(jī) 溶劑的順序也進(jìn)行了記載。
進(jìn)一步，為了通過(guò)涂布而廉價(jià)地制造有機(jī)FET，不僅是有機(jī)半導(dǎo)體，而 且希望金屬線的配線和電極也通過(guò)涂布而制成。因此，有的方法是使金屬成 為微粒，通過(guò)被有機(jī)物包覆而具有對(duì)溶劑的溶解性，將溶解了這樣微粒的金 屬油墨或糊通過(guò)印刷而分配于規(guī)定的部位，然后通過(guò)規(guī)定溫度下的處理除去 有機(jī)物，而形成金屬配線或電極。目前，確立了使用銀或金的糊通過(guò)印刷而 進(jìn)行配線的方法。
另一方面，使用硅的FFT中，集成化的必要條件是互補(bǔ)型TFT (CTFT) 晶體管，其特征為，使溝道中傳導(dǎo)的載流子為電子(n型溝道TFT)和空穴 (p型溝道TFT)的2種FET串聯(lián)，電力消耗小。
但是，有機(jī)TFT中，就是到最近，已知幾乎都是僅作為p型FET進(jìn)行動(dòng) 作的。其原因有幾種說(shuō)法，但仍在爭(zhēng)論中。例如，非專利文獻(xiàn)7中，舉出了 n型溝道和p型溝道有機(jī)FET的例子，但n型和p型TFT是通過(guò)使用各自的 有機(jī)半導(dǎo)體來(lái)實(shí)現(xiàn)的，沒(méi)有提及在經(jīng)濟(jì)上有利的工藝。另外，沒(méi)有指明構(gòu)成 n型和p型TFT的原理方針。
專利文獻(xiàn)1中公開了有機(jī)半導(dǎo)體元件，其特征是，作為源極和漏極，由 具有相互不同的功函數(shù)的材料構(gòu)成。例如，作為p型有機(jī)半導(dǎo)體元件中使用 的源極的材料，功函數(shù)盡量大的物質(zhì)(金、鉑、鈀、鉻、硒、鎳等金屬，氧 化銦錫(所謂ITO)、氧化銦鋅(所謂IZO)、氧化鋅或它們的合金，或者氧 化錫、碘化銅等)是適宜的。作為漏極的材料，功函數(shù)小于源極功函數(shù)的金 屬或化合物(銀、鉛、錫、鋁、鈣、銦等金屬，鋰等堿金屬，鎂等堿土金屬， 或它們的合金，或者堿金屬化合物，堿土金屬化合物等)是適宜的。但是， 在有機(jī)半導(dǎo)體材料與電極材料接觸時(shí)，電極-有機(jī)半導(dǎo)體界面上，通常，由于
發(fā)生電荷的交換和電荷的屏蔽，因此n型/p型不僅僅是由電極的功函數(shù)確定 的。
專利文獻(xiàn)2中，通過(guò)向高分子主鏈中引入具有p型半導(dǎo)體特性的單元(例 如噻吩單元)和具有n型半導(dǎo)體特性的單元(例如噻唑)，提供了同時(shí)表現(xiàn)出 電氣上p型特性和n型特性的有機(jī)半導(dǎo)體高分子，利用其表現(xiàn)出低反向電流， 另外，公開了同時(shí)表現(xiàn)兩種特性的有機(jī)薄膜晶體管用的有機(jī)半導(dǎo)體高分子。 但是，即使能夠規(guī)定主體的性質(zhì)，也不能確定FET中所使用的電極-有機(jī)半導(dǎo) 體界面和絕緣體-有機(jī)半導(dǎo)體界面中的半導(dǎo)體的電子結(jié)構(gòu)，因而不能確定有機(jī) TFT的特性。
專利文獻(xiàn)3中公開了有機(jī)FET，作為半導(dǎo)體層其使用了由于偏離化學(xué)當(dāng) 量，產(chǎn)生氧空穴或晶格間金屬?gòu)亩憩F(xiàn)高導(dǎo)電率的金屬氧化物(氧化錫、氧 化鈦、氧化鍺、氧化銅、氧化銀、氧化銦、氧化鉈、鈦酸鋇、鈦酸鍶、鉻酸 鑭、氧化鎢、氧化銪、氧化鋁、鉻酸鉛)，化學(xué)當(dāng)量比的情況下，導(dǎo)電率最高 的金屬氧化物(氧化錸、氧化鈦、鈦酸鑭、鎳酸鑭、氧化銅鑭、氧化釕銅、 銥酸鍶、鉻酸鍶、鈦酸鋰、氧化銥、氧化鉬)，導(dǎo)電性金屬氧化物(氧化釩、 氧化鉻、鐵氧化鈣、鐵氧化鍶、鈷酸鍶、釩酸鍶、釕酸鍶、鈷酸鑭、氧化鎳)、 導(dǎo)電性金屬氧化物青銅(oxidebronze)(氧化鉤、氧化鉬、氧化錸的鈣鈦礦結(jié) 構(gòu)沒(méi)有A位置原子時(shí)，加入氫原子、堿金屬、堿土金屬或稀土金屬的鎢青銅 (MxW03)、 MxM03、 MxRe03)等金屬氧化物。這時(shí)，這些金屬氧化物僅作 為半導(dǎo)體材料使用，而沒(méi)有作為電極使用。
另一方面，非專利文獻(xiàn)8中，對(duì)于通常從半導(dǎo)體構(gòu)成元素的物理常數(shù)推 導(dǎo)出電極-無(wú)機(jī)半導(dǎo)體界面上真空能級(jí)位移A的方法進(jìn)行了討論。使用該真空 能級(jí)位移A時(shí)，可以計(jì)算電極-無(wú)機(jī)半導(dǎo)體界面中與載流子(電子和空穴)注 入有關(guān)的肖特基勢(shì)壘①，使用熱離子發(fā)射模型等適當(dāng)?shù)妮d流子注入機(jī)理，可 以計(jì)算載流子注入速度(一秒內(nèi)注入的電荷數(shù))。即，載流子是電子的情況下， 肖特基勢(shì)壘O可以由(數(shù)l)
<formula>formula see original document page 5</formula> (數(shù)l)
求得。這時(shí)，真空能級(jí)位移A，在電子從電極注入半導(dǎo)體的情況下，肖
特基勢(shì)壘O變大時(shí)記為正號(hào)，(PM為電極的功函數(shù)，Xs為半導(dǎo)體的電子親和力
(真空能級(jí)和導(dǎo)帶下端能量的差)。進(jìn)而，根據(jù)非專利文獻(xiàn)8，肖特基勢(shì)壘O 由(數(shù)2)
其中，Eg:半導(dǎo)體的帶隙能量，e:電子的元電荷量，dMS:構(gòu)成電極-半
導(dǎo)體界面的電極和半導(dǎo)體的原子間距，NB:電極-半導(dǎo)體界面的每單位面積的 鍵(原子鍵)的個(gè)數(shù)，a:電極-半導(dǎo)體界面的界面方向的構(gòu)成原子的最鄰近 原子數(shù)，ss:半導(dǎo)體的電容率，dB:電極-半導(dǎo)體界面上的界面方向的構(gòu)成原
子間的間距，SM:電極的電容率。電極是金屬時(shí)，因?yàn)镾M 無(wú)限大，所以
(數(shù)5)使用Sit 2ss (數(shù)6)。電極不是金屬時(shí)，可以原樣使用(式5)。
但是，非專利文獻(xiàn)8的討論是只適用于界面的原子鍵主要是化學(xué)鍵的電 極-無(wú)機(jī)半導(dǎo)體界面，通常，不適用于鍵比較弱的電極-有機(jī)半導(dǎo)體界面。 [專利文獻(xiàn)1]特開2004-55654號(hào)公報(bào) [專利文獻(xiàn)2]特開2004-211091號(hào)公報(bào) [專利文獻(xiàn)3]特開2004-128028號(hào)公報(bào) [非專利文獻(xiàn)1] Science, 303， 1644(2004) [非專利文獻(xiàn)2] Applied Physics Letters, 84， 3061(2004) [非專利文獻(xiàn)3] Journal of Applied Physics, 79， 2136(1996) [非專利文獻(xiàn)4] Journal of American Chemical Society, 124, 8812(2002) [非專利文獻(xiàn)5] Synthetic Metals， 153, 1(2005) [非專利文獻(xiàn)6] Japanese Journal of Applied Physics, 43, L315(2004) [非專利文獻(xiàn)7]応用物理，第74巻，第9號(hào)，第1196頁(yè)(2005) [非專利文獻(xiàn)8] Physical Review Letters, 84(26),6078(2000)
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實(shí)施例中，提供了對(duì)有機(jī)TFT中，電子注入效率和空穴注入效 率得以改善的電極和有機(jī)半導(dǎo)體組合分別進(jìn)行判別的方法，另外，實(shí)現(xiàn)了 n
<formula>formula see original document page 6</formula>
(數(shù)2)
給出。這里，(數(shù)3) (數(shù)5)如下所示。
<formula>formula see original document page 6</formula>
(數(shù)3) (數(shù)4) (數(shù)5)
型溝道FET和p型溝道FET兩種FET，進(jìn)而提供了互補(bǔ)型TFT (CTFT)晶 體管。進(jìn)一步，提供了即使使用相同的有機(jī)半導(dǎo)體也可以實(shí)現(xiàn)n型和p型TFT， 在經(jīng)濟(jì)上有利的制造方法。
首先，使用幾個(gè)電極金屬-有機(jī)半導(dǎo)體界面的電子狀態(tài)的評(píng)價(jià)結(jié)果，推導(dǎo) 出通常從電極和有機(jī)半導(dǎo)體構(gòu)成元素的物理常數(shù)推導(dǎo)出電極金屬-有機(jī)半導(dǎo) 體界面中真空能級(jí)位移A的方法。利用該真空能級(jí)位移A，通過(guò)電化學(xué)手段使 幾個(gè)電極金屬和這些金屬變化，制成可以控制電子注入和空穴注入的電極。 通過(guò)這些電極來(lái)實(shí)現(xiàn)n型溝道FET和p型溝道FET兩種FET，進(jìn)而，提供了 互補(bǔ)型TFT (CTFT)晶體管。進(jìn)而，作為制作n型溝道FET和p型溝道FET 的方法，公開了將形成了電極的撓性基板連續(xù)地導(dǎo)入電化學(xué)槽，使電極表面 發(fā)生電化學(xué)變化的方法。
根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，能夠制造使用了有機(jī)TFT的低耗電型CTFT晶體 管，可以容易地制造使用了有機(jī)TFT的大面積且輕量、薄型的集成電路，另 外:，能夠應(yīng)用于有機(jī)TFT或有機(jī)薄膜元件整體的液晶面板、有機(jī)EL面板、 IC卡、標(biāo)簽(tag)等。
圖1是表示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例形成的CTFT晶體管的結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子 的截面圖。
圖2是表示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例形成的CTFT晶體管的制造方法的一個(gè) 例子的截面圖。
圖3是實(shí)現(xiàn)本發(fā)明實(shí)施例的CTFT晶體管用電極的表面處理連續(xù)加工的 制造裝置的一部分的模式圖例。 符號(hào)說(shuō)明
11 基板
12 門極
13 絕緣膜護(hù)套 14、 15 源極
16 漏極
17 有機(jī)半導(dǎo)體薄膜
18防液區(qū)域
20n型溝道FET
21p型溝道FET
31基板
32、33基板導(dǎo)向輥
34溶液容器
35恒電位儀(2輸出)
36參比電極
37工作電極
38、39氧化還原用電極
40容器
41氧化還原用溶液
61基板
62門極
63門絕緣膜
64感光性薄膜
65防液膜
67防液膜
68、69源極
70漏極
71有機(jī)半導(dǎo)體薄膜
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1
本實(shí)施例中，對(duì)非專利文獻(xiàn)8的討論進(jìn)行了擴(kuò)充，推導(dǎo)出在電極-有機(jī)半 導(dǎo)體界面中，從電極和半導(dǎo)體的構(gòu)成元素的物理常數(shù)推導(dǎo)出肖特基勢(shì)壘O)的 方法。通過(guò)利用第一原理計(jì)算的理論計(jì)算和利用掃描隧道顯微鏡的電子狀態(tài) 測(cè)定，對(duì)于作為電極-有機(jī)半導(dǎo)體的組合，氫末端硅表面-聚噻吩高分子、金-并五苯晶體、銀-并五苯晶體、金-各種硫醇單分子膜、銀-各種硫醇單分子膜 等的電子狀態(tài)進(jìn)行研究后，使用(數(shù)7)至(數(shù)ll)，可以一般性地估計(jì)肖特
200710084820.3
說(shuō)明書第7/ll頁(yè)
基勢(shì)壘O。 g卩，載流子是電子時(shí)，肖特基勢(shì)壘O)由(數(shù)7)給出。
<E> = Yb((Pm — Xs) + (1一 YB)Eg/2 (數(shù)7)
這里，(數(shù)8) (數(shù)IO)如下。
Yb = 1 —aMS e2 dMS NB /sit (Eg+ k ) (數(shù)8)
K = aaBe2/(ssdB) —2aMS e2/(sit dMS) (數(shù)9)
sit=l/(l/(2ss) + l/(2sM)) (數(shù)IO)
特別是在電極是金屬的情況下為
sit 2ss (數(shù)ll)
其中，(Pm:電極的功函數(shù)，Xs:有機(jī)半導(dǎo)體的電子親和力，Eg:有機(jī)半導(dǎo)體 的帶隙能量，aMS:電極-有機(jī)半導(dǎo)體間的相互作用修正系數(shù)，e:電子的元電 荷量，dMS:電極-有機(jī)半導(dǎo)體界面的電極和有機(jī)半導(dǎo)體的原子間距，NB:電
極-有機(jī)半導(dǎo)體界面的單位面積的鍵(化學(xué)鍵或其他的相互作用)的個(gè)數(shù)，a:
電極-有機(jī)半導(dǎo)體界面的界面方向的電極構(gòu)成原子的最鄰近原子數(shù)，aB:電極 -有機(jī)半導(dǎo)體界面的界面方向的電極構(gòu)成要素間的相互作用修正系數(shù)，ss:半 導(dǎo)體的電容率，dB:電極-有機(jī)半導(dǎo)體界面的界面方向的電極構(gòu)成原子間距，
SM:電極的電容率(電極是金屬時(shí)，Sm 無(wú)限大)。(xms和(xb各自涉及電極-
有機(jī)半導(dǎo)體間和電極構(gòu)成要素間的相互作用，是根據(jù)相互作用的種類而不同 的修正系數(shù)，對(duì)于金屬鍵或無(wú)機(jī)半導(dǎo)體的離子鍵或共價(jià)鍵，使用約a-l的值， 對(duì)于通常相互作用小的范德華力(分子間作用力)，使用(x《.7 l左右的值， 另外，對(duì)于銀和并五苯分子這樣的期望某種程度電荷移動(dòng)的相互作用，使用 oH).4 l的值時(shí)，可以得到對(duì)肖特基勢(shì)壘(D的良好估量。
使用該估量法，從一種電極出發(fā)，使用一種有機(jī)半導(dǎo)體，可以實(shí)現(xiàn)n型 溝道FET和p型溝道FET兩種FET，作為其例子，可以是(1)電極銀和 氧化銀，有機(jī)半導(dǎo)體并五苯晶體(單晶或多晶)；(2)電極銀和硫化銀(或 硫原子與烴分子結(jié)合的硫醇分子)，有機(jī)半導(dǎo)體并五苯晶體(單晶或多晶);
(3)電極鈦、氧化鈦，有機(jī)半導(dǎo)體并五苯晶體(單晶或多晶)；(4)電 極炭化鈦、氧化鈦，有機(jī)半導(dǎo)體并五苯晶體(單晶或多晶)等。
實(shí)施例2
本實(shí)施例中，公開了本發(fā)明的CTFT晶體管的一個(gè)例子。
圖1是表示本發(fā)明的CTFT晶體管結(jié)構(gòu)的模式截面圖。圖1中，有機(jī)半 導(dǎo)體薄膜17是由本實(shí)施例中的并五苯晶體顆粒構(gòu)成的多晶并五苯薄膜。源極 14和源極15、有機(jī)半導(dǎo)體薄膜17、共同的漏極16、 2個(gè)門極12構(gòu)成了 CTFT 晶體管。CTFT晶體管是由n型溝道FET20和p型溝道FET21串聯(lián)的結(jié)構(gòu)， 本實(shí)施例中，源極15為接地電極，源極14為外加動(dòng)作電壓的電極，在2個(gè) 門極12上輸入共同的電壓信號(hào)，漏極16為輸出電極。防液區(qū)域18是防液性 高的區(qū)域，在形成有機(jī)半導(dǎo)體薄膜17前的階段中，通過(guò)使有機(jī)半導(dǎo)體薄膜 17和絕緣膜13的界面成為親液性(防液性低)的狀態(tài)，可以自發(fā)地形成有 機(jī)半導(dǎo)體薄膜17。
圖1中，在基板11的上面形成門極12后，形成絕緣膜13。絕緣膜13 上，形成圖1說(shuō)明的防液區(qū)域18和親液性區(qū)域(有機(jī)半導(dǎo)體薄膜17和絕緣 膜13的界面)。該親液性區(qū)域自身調(diào)整性地進(jìn)行位置重合，成為與門極12對(duì) 應(yīng)的位置。利用防液區(qū)域18和親液性區(qū)域的親液性的差，在形成有機(jī)半導(dǎo)體 薄膜17后，形成源極14、源極15、漏極16。
本發(fā)明中，對(duì)于源極14和源極15，從相同材料(本實(shí)施例中為銀)開 始，通過(guò)將源極14進(jìn)行選擇性氧化，形成源極14 (氧化銀電極)和源極15 (銀電極)。
實(shí)施例3
本實(shí)施例中公開了根據(jù)本發(fā)明形成的CTFT晶體管的制造方法的一個(gè)例 子。圖2是表示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例形成的CTFT晶體管的制造方法的一個(gè) 例子的截面圖。本實(shí)施例中，對(duì)于使用具有可塑性的材料，不利用平版印刷 法，而以印刷或涂布等方法構(gòu)成本發(fā)明的有機(jī)薄膜CTFT晶體管的方法進(jìn)行 了說(shuō)明。圖2(a)-(f)是具體說(shuō)明制造方法的圖。
如圖2(a)所示，使用導(dǎo)電性油墨在塑料制的基板61上印刷門極62。將其 燒成而形成門極62,但由于基板使用了塑料，因此必須注意其軟化溫度。本 實(shí)施例中，基板61使用了厚100 pm的高耐熱高透明性聚酰亞胺片，燒成溫 度可以提高到25(TC左右。因此，對(duì)于導(dǎo)電性油墨中使用了銀超微粒子分散 水溶液的情況，可以充分承受其需要的12(TC的燒成溫度。
在基板61和門極62上旋轉(zhuǎn)涂布聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，使其充分
干燥，形成門絕緣膜63。這里，使用加熱板于10(TC干燥10分鐘。進(jìn)而，形 成感光性薄膜64。本實(shí)施例中，旋轉(zhuǎn)涂布陽(yáng)性抗蝕劑，得到膜厚100nm的 膜。
下面，為了形成源極68、源極69、漏極70，而形成防液圖案。防液膜 65為，將由全氯辛烷稀釋至0.1 wt。/。的氟化烴系硅烷偶聯(lián)劑(夕V年y工業(yè)， 商品名才7°7—》)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)涂布，如圖2(b)截面圖中箭頭所示，用水銀燈 從塑料基板61的面照射紫外線。因?yàn)楸緦?shí)施例中使用的感光性薄膜64感光 所需要的紫外線是波長(zhǎng)365 nm的i射線，所以為了避免對(duì)層疊的門絕緣膜63
(高分子膜-聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)膜)的損傷，300nm以下波長(zhǎng)的紫 外線最好經(jīng)濾光片削弱而進(jìn)行照射。由于門極62上已經(jīng)形成金屬電極，因此 照射的紫外線不能透過(guò)形成有機(jī)半導(dǎo)體薄膜71的區(qū)域，只有源極68、源極 69、漏極70對(duì)應(yīng)區(qū)域的感光性薄膜感光。30秒左右的照射后，通過(guò)使感光 性薄膜顯影而除去源極68、源極69、漏極70對(duì)應(yīng)區(qū)域的感光性薄膜64，該 區(qū)域的防水膜65被剝離。這樣，在形成有機(jī)半導(dǎo)體薄膜71的區(qū)域形成防液 膜65 (圖2(c))。與門極62同樣，使用導(dǎo)電性油墨，形成源極68、源極69、 漏極70 (圖2(d))。在此階段中，通過(guò)對(duì)源極68的選擇性氧化，形成源極68
(氧化銀電極)和源極69 (銀電極)。與上述相同，旋轉(zhuǎn)涂布氟化烴系硅垸 偶聯(lián)劑，形成防液膜67 (圖2(d))。通過(guò)使用感光性薄膜64的溶劑除去感光 性薄膜64，剝離防水膜65，如(圖2(e))所示，在形成有機(jī)半導(dǎo)體薄膜71 的區(qū)域以外的區(qū)域，即源極68、源極69、漏極70對(duì)應(yīng)的區(qū)域67表現(xiàn)防液性。 本實(shí)施例中使用丙酮作為感光性薄膜溶劑。
接著，為了形成溝道，涂布有機(jī)半導(dǎo)體薄膜71。使用帶有噴嘴位置控制 機(jī)構(gòu)、溶液吐出量控制機(jī)構(gòu)和溶液加熱機(jī)構(gòu)的吐出機(jī)，在氮?dú)猸h(huán)境下向溝道 供給有機(jī)半導(dǎo)體薄膜71的溶液。本實(shí)施例中，如非專利文獻(xiàn)5中，在溶媒 中使用三氯苯，將并五苯進(jìn)行O.l wt。/。分散后，加熱到200'C使其溶解，作為 溶液來(lái)使用。通過(guò)噴嘴供給該溶液約3 ^。為了防止溶液溫度急劇下降引起 溶液中生長(zhǎng)晶體，可以將基板加熱到17(TC左右。將供給的溶液干燥，如(圖 2(f))以上的圖中所示，形成有機(jī)半導(dǎo)體薄膜71。這樣，在親水性區(qū)域中形 成有機(jī)半導(dǎo)體薄膜71，不使用平版印刷，而以印刷、涂布等廉價(jià)的方法就可
以構(gòu)成具有可塑性的CTFT晶體管。
本實(shí)施例中，基板使用聚酰亞胺，絕緣膜使用PMMA，此外，基板使用 以聚苯乙烯為代表的各種塑料基板，絕緣膜使用聚酰亞胺、聚乙烯酚等也是 沒(méi)有問(wèn)題的。另外，不需要可塑性時(shí)，通過(guò)在基板中使用無(wú)機(jī)絕緣膜，可以 獲得印刷、涂布等制造工藝的選擇性增加的優(yōu)點(diǎn)。形成門極后，通過(guò)旋涂式 玻璃(SOG， spin-on glass)形成絕緣膜，旋轉(zhuǎn)涂布陽(yáng)性抗蝕劑，使用水銀燈 從背面照射紫外線。通過(guò)門極遮光的區(qū)域以外的抗蝕劑通過(guò)顯影而溶解、除 去，因而抗蝕劑圖案成為與門極相同的圖案。在此狀態(tài)下旋轉(zhuǎn)涂布氟化烴系 硅烷偶聯(lián)劑。接著，通過(guò)使用丙酮等除去抗蝕劑，剝離氟化烴系硅烷偶聯(lián)劑， 得到期望的防液圖案。該方法中SOG燒成需要45(TC左右的熱處理，由于抗 蝕劑的除去使用有機(jī)溶劑，因此不能用于基板以外使用有機(jī)材料的情況。該 方法具有制造步驟減少或不需要防液膜形成用金屬的優(yōu)點(diǎn)。
實(shí)施例4
本實(shí)施例中，公開了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明CTFT晶體管用電極表面處理連續(xù)加工 的制造裝置的一部分的模式圖例。圖3是實(shí)現(xiàn)本發(fā)明CTFT晶體管用電極的 表面處理連續(xù)加工的制造裝置的一部分的模式圖例。容器40是為了保持裝置 整體的氣氛環(huán)境，例如充滿干燥氮?dú)?，但根?jù)使用有機(jī)半導(dǎo)體或電極材料的 特性，不一定是必須的?；?1使用成形了n型溝道FET和p型溝道FET 用的源極和漏極且具有可塑性的撓性基板?；?1隨著基板導(dǎo)向輥32和33
(巻出側(cè))旋轉(zhuǎn)而送出，通過(guò)基板導(dǎo)向輥32和33 (巻入側(cè))旋轉(zhuǎn)而巻起。 在容器40前后，也可以連續(xù)設(shè)置電極表面加工以外的制造裝置?；?1在 溶液容器34內(nèi)，通過(guò)基板導(dǎo)向輥33的引導(dǎo)而浸入氧化還原用溶液41中。這 時(shí)，利用恒電位計(jì)35，對(duì)n型溝道FET和p型溝道FET用的源極進(jìn)行如下 表面加工。恒電位計(jì)35具有參比電極36、工作電極37、氧化還原用電極38 和氧化還原用電極39。參比電極36將氧化還原用溶液41的電位(參比電位) 輸入恒電位計(jì)35。恒電位計(jì)35以該參比電位為基準(zhǔn)，控制工作電極37和氧 化還原用電極38和氧化還原用電極39的電位。這時(shí)，氧化還原用電極38和 氧化還原用電極39中的電流也得到控制，使作為配極的工作電極37中有電 流流動(dòng)，參比電極36中沒(méi)有電流流動(dòng)，從而構(gòu)成回路。本實(shí)施例的情況下， 氧化還原用電極38保持氧化電位，用于氧化n型溝道FET用的源極表面， 另一方面，氧化還原用電極39保持還原電位，使成為氧化p型溝道FET用 的源極的銀電極表面不被氧化。這樣，在可管理的環(huán)境下，可以進(jìn)行n型溝 道FET和p型溝道FET用的源極的表面加工，可以連續(xù)進(jìn)行基板31的送進(jìn)， 可以以低成本實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定性能的制品。
權(quán)利要求
1.場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其特征為，具有多個(gè)源極、至少1個(gè)漏極和有機(jī)半導(dǎo)體薄膜，所述任意電極的至少一個(gè)具有可以被氧化或還原的性質(zhì)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其特征為，利用所述多個(gè)源極 和漏極構(gòu)成互補(bǔ)型晶體管。
3. 有機(jī)薄膜晶體管，其特征為，源極和漏極由第1金屬構(gòu)成，這些電極 表面由厚0.3原子層到5原子層的第2元素與第1金屬的化合物構(gòu)成的薄膜 包覆。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的有機(jī)薄膜晶體管，其特征為，具有第一和第二 源極、至少1個(gè)漏極和有機(jī)半導(dǎo)體薄膜，所述第一源極之一由金、銀、銅或 鈦中的任一種構(gòu)成，所述第二源極由金、銀、銅或鈦中的任一種構(gòu)成，所述 第二源極由厚0.3原子層到5原子層的硫、氧、鹵素、鈣、鎂或這些元素與 電極元素的化合物構(gòu)成的薄膜包覆。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的有機(jī)薄膜晶體管，其特征為，具有第一和第二 源極、至少1個(gè)漏極和有機(jī)半導(dǎo)體薄膜，所述第一源極由金、銀、銅或鈦構(gòu) 成，所述第二源極由金、銀、銅或鈦構(gòu)成，所述第二電極表面吸附厚0.3原 子層到5原子層的含有五氟苯硫醇、全氟代垸基硫醇、三氟甲硫醇、五氟乙 硫醇、七氟丙硫醇、九氟丁硫醇、丁鈉硫醇、丁酸鈉硫醇或丁醇鈉硫醇的薄 膜。
6. 有機(jī)薄膜晶體管的制造方法，其特征為，形成第一和第二源極、至少 1個(gè)漏極和有機(jī)半導(dǎo)體薄膜，具有至少一個(gè)所述電極通過(guò)電化學(xué)的溶液反應(yīng) 或氣相反應(yīng)氧化或還原的工序。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的有機(jī)薄膜晶體管的制造方法，其特征為，具有 在至少一個(gè)所述電極表面上進(jìn)行吸附或解吸加工的工序。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的有機(jī)薄膜晶體管的制造方法，其特征為，通過(guò)使形成了所述電極的基板在溶液中或氣相中連續(xù)通過(guò)，對(duì)至少一個(gè)所述電極 表面進(jìn)行加工。
全文摘要
本發(fā)明的目的是提供在有機(jī)TFT中，對(duì)電子注入效率和空穴注入效率得以改善的電極和有機(jī)半導(dǎo)體組合分別進(jìn)行判別的方法，實(shí)現(xiàn)n型溝道FET和p型溝道FET兩種FET，進(jìn)而提供互補(bǔ)型TFT(CTFT)晶體管。為此，推導(dǎo)出通常從電極和有機(jī)半導(dǎo)體構(gòu)成元素的物理常數(shù)推導(dǎo)出電極金屬-有機(jī)半導(dǎo)體界面中真空能級(jí)位移Δ的方法。通過(guò)電化學(xué)手段使電極金屬變化，制成可以控制電子注入和空穴注入的電極。通過(guò)這些電極來(lái)實(shí)現(xiàn)n型溝道FET和p型溝道FET兩種FET，進(jìn)而，提供了互補(bǔ)型TFT(CTFT)晶體管。
文檔編號(hào)H01L51/30GK101106153SQ200710084820
公開日2008年1月16日 申請(qǐng)日期2007年2月27日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月13日
發(fā)明者新井唯, 橋詰富博, 藤森正成, 諏訪雄二 申請(qǐng)人:株式會(huì)社日立制作所