[發(fā)明專利]有機(jī)半導(dǎo)體薄膜的形成方法、以及使用該方法的有機(jī)半導(dǎo)體器件及其制造方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201580038837.8
• 申請日: 2015-07-14
• 公開（公告）號: CN106796987B
• 公開（公告）日: 2019-03-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 酒井正俊;工藤一浩;貞光雄一
• 申請（專利權(quán)）人: 日本化藥株式會社
• 主分類號: H01L51/05
• 分類號: H01L51/05;H01L21/336;H01L21/368;H01L29/786;H01L51/40
• 代理公司: 中原信達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11219
• 代理人: 胡嵩麟;王海川

本發(fā)明提供可以通過短時間的處理形成有機(jī)半導(dǎo)體薄膜的有機(jī)半導(dǎo)體薄膜的形成方法，并且提供利用上述有機(jī)半導(dǎo)體薄膜的有機(jī)半導(dǎo)體器件，以及生產(chǎn)量高的有機(jī)半導(dǎo)體器件的制造方法。在包含有機(jī)半導(dǎo)體材料(7)的有機(jī)半導(dǎo)體薄膜(4)的形成方法中，對有機(jī)半導(dǎo)體材料(7)一邊施加壓力一邊賦予超聲波振動，由此將有機(jī)半導(dǎo)體材料(7)制成薄膜。有機(jī)半導(dǎo)體器件的制造方法為包含有機(jī)半導(dǎo)體薄膜的有機(jī)半導(dǎo)體器件的制造方法，其中，通過上述形成方法形成有機(jī)半導(dǎo)體薄膜。有機(jī)半導(dǎo)體器件為通過上述制造方法制造的有機(jī)半導(dǎo)體器件。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及有機(jī)半導(dǎo)體薄膜的形成方法，使用該形成方法的有機(jī)半導(dǎo)體器件，以及使用該形成方法的有機(jī)半導(dǎo)體器件的制造方法。

背景技術(shù)

在電極間形成有機(jī)半導(dǎo)體材料的薄膜而得到有機(jī)半導(dǎo)體器件的方法，由于可以利用低溫工藝制造，且可以制作撓性更高、輕量且不易損壞的器件，因而近年來積極地進(jìn)行研究。

然而，以往在有機(jī)半導(dǎo)體器件中所使用的有機(jī)半導(dǎo)體材料，其大多數(shù)難溶于有機(jī)溶劑，因此無法使用涂布或印刷等廉價的方法來形成其薄膜，一般是通過成本相對較高的真空蒸鍍法等在基板上形成其薄膜。最近積極進(jìn)行如下研究：通過使用噴墨、柔版印刷、涂敷等涂布或印刷的方法來形成有機(jī)半導(dǎo)體薄膜，并得到有機(jī)半導(dǎo)體器件，從而可以得到具有相對較高的載流子遷移率(以下適當(dāng)?shù)睾喎Q為“遷移率”)的有機(jī)半導(dǎo)體器件。上述的使用涂布或印刷的方法，在場效應(yīng)晶體管的制作工序中，期待能夠以低成本且高生產(chǎn)量來制造大面積的場效應(yīng)晶體管。

然而現(xiàn)狀是，使用涂布工藝或印刷工藝、并使用遷移率高且耐久性優(yōu)良的有機(jī)半導(dǎo)體的場效應(yīng)晶體管尚未實(shí)用化。一般而言，有機(jī)半導(dǎo)體薄膜通過以真空蒸鍍法為首的真空工藝、或者使用溶劑的旋涂法或刮涂法等涂布工藝來形成。然而，就利用真空工藝的有機(jī)半導(dǎo)體薄膜的形成方法而言，除了需要用于進(jìn)行真空工藝的設(shè)備以外，還存在有機(jī)半導(dǎo)體材料的損耗增多的缺點(diǎn)。就利用涂布工藝的有機(jī)半導(dǎo)體薄膜的形成方法而言，由于將有機(jī)半導(dǎo)體溶液涂布在整個基板上，因而與真空工藝一樣，也存在有機(jī)半導(dǎo)體材料的損耗增多的缺點(diǎn)。

作為其它的有機(jī)半導(dǎo)體薄膜的形成方法，已知噴墨法等印刷法。就印刷法而言，可以將必要量的有機(jī)半導(dǎo)體材料涂布在目標(biāo)位置，但是與其它涂布或印刷法一樣，為了控制由溶液生成的晶體的取向方向，需要一邊進(jìn)行溫度、氣氛、涂布面的處理等精密的工藝控制，一邊緩慢地進(jìn)行有機(jī)半導(dǎo)體薄膜的成膜，或者需要在晶體生成后為了晶體生長而進(jìn)行數(shù)分鐘至數(shù)十分鐘的燒結(jié)。因此，在這些利用涂布或印刷法的有機(jī)半導(dǎo)體薄膜的形成方法中，有機(jī)半導(dǎo)體薄膜的成膜或用于晶體生長的燒結(jié)會耗費(fèi)時間，存在生產(chǎn)量不高的缺點(diǎn)。此外現(xiàn)狀是，利用涂布或印刷法等以往的有機(jī)半導(dǎo)體薄膜形成方法的有機(jī)半導(dǎo)體器件的制造方法，關(guān)于遷移率等有機(jī)半導(dǎo)體器件的性能，不足以面向?qū)嵱没?/p>

作為利用涂布或印刷法等以往的有機(jī)半導(dǎo)體薄膜形成方法的有機(jī)半導(dǎo)體器件的制造方法不足以實(shí)用化的原因之一，可以列舉：根據(jù)有機(jī)半導(dǎo)體材料的多晶間的晶界或分子取向控制等有機(jī)半導(dǎo)體薄膜狀態(tài)的不同，有機(jī)薄膜晶體管等有機(jī)半導(dǎo)體器件的特性會大幅變化。

作為不存在晶界的單晶的有機(jī)半導(dǎo)體薄膜的形成方法，示出了：非專利文獻(xiàn)1中所記載的通過氣相法(物理氣相生長)來形成單晶的有機(jī)半導(dǎo)體薄膜的方法；專利文獻(xiàn)1中所記載的使基板傾斜并在基板上形成有機(jī)半導(dǎo)體溶液的液滴，由此使溶劑蒸發(fā)并使晶體從有機(jī)半導(dǎo)體溶液朝著固定方向(傾斜的方向)生長的方法；專利文獻(xiàn)2中所記載的利用雙噴墨法的單晶性的有機(jī)半導(dǎo)體薄膜的制造方法等。

然而，非專利文獻(xiàn)1中所記載的利用氣相法的有機(jī)半導(dǎo)體薄膜的形成方法在應(yīng)用于實(shí)際的有機(jī)半導(dǎo)體器件的制造時伴有困難。另外，就專利文獻(xiàn)1中所記載的在溶液法中使基板傾斜的方法而言，使基板本身傾斜是非常困難的。另外，就專利文獻(xiàn)2中所記載的利用雙噴墨法的有機(jī)半導(dǎo)體薄膜的制造方法而言，溶劑的選擇是困難的，且需要控制干燥性。其結(jié)果是存在以下問題：需要使用對環(huán)境具有負(fù)面影響的溶劑，或者無法實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)量高的有機(jī)半導(dǎo)體薄膜的制造方法。