[發明專利]有機晶體管、其制造方法及電子設備

有效

• 申請號: 200810081588.2
• 申請日: 2008-03-07
• 公開（公告）號: CN101262042A
• 公開（公告）日: 2008-09-10
• 發明（設計）人: 青木敬
• 申請（專利權）人: 精工愛普生株式會社
• 主分類號: H01L51/05
• 分類號: H01L51/05;H01L51/10;H01L51/40
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所
• 代理人: 陳海紅;段承恩

技術領域

本發明，涉及有機晶體管、有機晶體管的制造方法及電子設備。

背景技術

近年來，作為可代替采用了由硅所代表的無機材料的薄膜場效應型晶體管的器件，采用了有機半導體的有機薄膜場效應型晶體管(以下，稱為有機晶體管)引人注目。其理由，是因為有機晶體管具備如下的優點的緣故。

(1)因為相比較于無機半導體，能夠以極其低溫的工藝進行制造，所以能夠采用塑料基板、膜基板等的柔性基板，能夠制造柔性而重量輕、難以損壞的元件。

(2)能夠以溶液的涂敷、印刷法的簡便的方法在短時間制造元件，能夠將工藝成本、裝置成本抑制為非常低。

(3)材料的變異豐富，通過使分子結構發生變化能夠容易地使材料特性、元件特性發生根本性變化。并且，通過使不同的功能相組合，還能夠實現不可能以無機半導體實現的功能、元件。

【專利文獻1】特開2004-47566號公報

【專利文獻2】特開2006-187706號公報

【專利文獻3】特開2004-319982號公報

在圖5表示代表性的有機晶體管的剖面結構。有機晶體管，在基板10上，具備：源電極11，漏電極12，半導體層13，柵絕緣膜14及柵電極15。在圖中，以箭頭示出的線c1、c2、c3，表示在有機晶體管為導通的狀態下的載流子的導電路徑。有機晶體管，通過在基板10上形成了源電極11及漏電極12之后，通過旋轉涂敷法等以均勻的厚度形成半導體層13，進而在半導體層13上涂敷了柵絕緣膜14之后，形成柵電極15所制造。

可是，在如此的有機晶體管中，存在因為對電特性產生重大影響的半導體層13的膜厚度調整不適當，所以得不到良好的電特性的問題。例如，有機晶體管的溝道區域(激發載流子的區域；對應于路徑c3)，因為是與柵絕緣膜14相接觸的厚度為1nm～5nm程度的區域，所以載流子首先從源電極11到溝道區域而通過作為高電阻的本征半導體區域(路徑c1)，然后流經溝道區域(路徑c3)，最后再橫穿本征半導體區域(路徑c2)。因此，很清楚：若半導體層13的膜厚度厚，則通過本征半導體區域的距離(路徑c1及c2)變長，有機晶體管的導通電阻增大。

另一方面，關于溝道區域的膜厚度，實驗的結果證明優選厚些。在無機半導體的晶體管中，因為若溝道區域的膜厚度較厚，則膜中的陷阱(trap)的總數會增多，所以一般優選溝道區域的膜厚度薄些。可是，在有機半導體中，情形與無機半導體的情況不同，已判明：溝道區域的膜厚度較厚的一方特性較良好。如此地優選膜厚度厚些的理由，雖然當前尚不太明確，但是半導體層13與柵絕緣膜14的界面難以受到基底的粗糙度的影響，難以受到產生于半導體層13與基底(在圖5中為基板10)的界面的固定電荷、陷阱能級的影響，可認為是其理由。

發明內容

本發明鑒于如此的情形所作出，目的為提供遷移率、導通截止比、閾值電壓良好且特性的不一致少的有機晶體管及其制造方法。并且，目的為提供通過具備如此的有機晶體管，而電特性優良的電子設備。

為了解決上述的問題，本發明的有機晶體管，特征為，具備：源電極及漏電極，跨前述源電極及前述漏電極之間所設置的有機半導體層，和與前述有機半導體層通過柵絕緣膜所設置、與前述源電極及前述漏電極相對向地設置的柵電極；前述有機半導體層，具備：設置于前述柵電極與前述源電極相對向的對向區域的第1半導體區域，設置于前述柵電極與前述漏電極相對向的對向區域的第2半導體區域，和設置于前述第1半導體區域與前述第2半導體區域之間的第3半導體區域；當設前述第1半導體區域的厚度的平均值為W1、設前述第2半導體區域的厚度的平均值為W2、設前述第3半導體區域的厚度的平均值為W3時，前述W1、W2及W3，滿足W1、W2＜W3的關系。若依照于該構成，則因為使成為溝道區域的有機半導體層(第3半導體區域)的厚度厚，并使與源電極及漏電極電連接的有機半導體層(第1半導體區域及第2半導體區域)的厚度薄，所以能夠提供遷移率、導通截止比、閾值電壓良好且電特性的不一致少的有機晶體管。

在本發明中，優選：當設前述源電極與前述第1半導體區域的合計的厚度的平均值為W4、設前述漏電極與前述第2半導體區域的合計的厚度的平均值為W5時，前述W3、W4及W5，滿足W4、W5＜W3的關系。并且，在本發明中，優選：前述W1、W2及W3，滿足W1、W2≤50nm，50nm＜W3≤200nm的關系。若依照于該構成，則能夠提供電特性更優的有機晶體管。