[發明專利]有機晶體管及其制造方法

無效

• 申請號: 201280060467.4
• 申請日: 2012-11-14
• 公開（公告）號: CN103999201A
• 公開（公告）日: 2014-08-20
• 發明（設計）人: 布瀨曉志;齊藤美佐子;佐藤浩
• 申請（專利權）人: 東京毅力科創株式會社
• 主分類號: H01L21/336
• 分類號: H01L21/336;H01L29/786;H01L51/05
• 代理公司: 北京林達劉知識產權代理事務所(普通合伙) 11277
• 代理人: 劉新宇;李茂家

技術領域

本發明涉及有機晶體管及其制造方法。

背景技術

有機晶體管為使用了有機半導體材料的晶體管，如今，場效應遷移率(以下，簡單地標記為遷移率)達到與非晶硅同等的1cm²/Vsec。有機晶體管根據柵電極的配置大體上分為頂柵型結構和底柵型結構。為頂柵型結構的情況下，在有機半導體層上層疊柵絕緣層、形成溝道。可以認為有機半導體材料結晶化時，有機半導體層的遷移率變大，因而優選。

如今，通過蒸鍍、涂敷而形成有機半導體層，在這些方法中，有機半導體材料成為多晶。具有多晶的有機半導體層的有機晶體管的遷移率主要受在粒子間移動的邊界遷移率限制，遷移率μ與有機半導體層的粒徑L之間，下式的關系成立。由該式可以認為，能夠通過增大有機半導體層的粒徑L而增大遷移率μ。

μ=q<v>L8kTexp[-EbkT]]]>

[式中，＜v＞是指電子平均速度，k是指波爾茲曼常數，E_b是指活化能]

作為提高有機晶體管的遷移率的技術，專利文獻1(國際公開WO2008/117579)中公開有一種有機晶體管，在絕緣性基材上交互地層疊了并五苯等第一有機薄膜、四芳基二胺類等第二有機薄膜或Al₂O₃等無機系絕緣性薄膜。

另外，專利文獻2(日本特開2010-245114號公報)中公開有底柵型結構的有機晶體管，通過用偶聯劑處理柵絕緣膜而提高遷移率。需要說明的是，專利文獻2中啟示了通過用偶聯劑處理柵絕緣膜而降低表面自由能，能夠得到大粒徑的有機半導體層。還啟示了通過增大粒徑，作為載流子捕獲原因的粒子間邊界變少，遷移率也變高。

專利文獻3(日本特開2010-141142號公報)中公開有底柵型結構的有機晶體管，在柵絕緣膜上形成表面自由能為50mJ/m²以下的涂敷薄膜。由此，專利文獻3中記載了在該薄膜上生長并五苯等半導體活性層的情況下，能夠生長達到載流子陷阱水平的缺陷更少的半導體活性層。

專利文獻4(國際公開WO2006/137233)涉及一種有機半導體材料薄膜的形成方法，在基板表面上涂布包含有機半導體材料的液體而形成半導體材料薄膜。專利文獻4中提出了：基板表面的表面自由能用γ_S＝γ_S^d+γ_S^p+γ_S^h表示、液體中的溶劑的表面自由能用γ_L＝γ_L^d+γ_L^p+γ_L^h表示時(γ_S^d，γ_S^p，γ_S^h和γ_L^d，γ_L^p，γ_L^h分別表示基于Young-Fowkes式的固體表面和液體的表面自由能的非極性分量、極性分量、氫鍵分量)，將γ_S^h-γ_L^h的值設在-5mN/m以上且20mN/m以下的范圍。由此，專利文獻4中，能夠制造使遷移率提高的高性能的有機薄膜晶體管，作為進行這樣的表面自由能的控制的方法，可列舉出：改變基板表面的表面粗糙度的處理、利用硅烷偶聯劑的處理、摩擦等取向處理。

發明內容