有机晶体管、其制造方法及电子设备技术

本发明专利技术涉及有机晶体管、其制造方法及电子设备。提供迁移率、导通截止比、阈值电压良好且特性的不一致少的有机晶体管。本发明专利技术的有机晶体管（１）具备：设置于栅电极（１５）与源电极（１１）的对向区域（Ｓ１）的第１半导体区域（１３１），设置于栅电极（１５）与漏电极（１２）的对向区域（Ｓ２）的第２半导体区域（１３２），和设置于第１半导体区域（１３１）与第２半导体区域（１３２）之间的区域（Ｓ３）的第３半导体区域（１３３）；当设第１半导体区域（１３１）的厚度的平均值为Ｗ１、第２半导体区域（１３２）的厚度的平均值为Ｗ２、第３半导体区域（１３３）的厚度的平均值为Ｗ３时，Ｗ１、Ｗ２及Ｗ３满足Ｗ１、Ｗ２＜Ｗ３的关系。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术，涉及有机晶体管、有机晶体管的制造方法及电子设备。技术背景近年来，作为可代替采用了由硅所代表的无机材料的薄膜场效应型晶 体管的器件，采用了有机半导体的有机薄膜场效应型晶体管(以下，称为 有机晶体管)引人注目。其理由，是因为有机晶体管具备如下的优点的缘 故。(1) 因为相比较于无机半导体，能够以极其低温的工艺进行制造，所 以能够采用塑料基板、膜M等的柔性J41，能够制造柔性而重量轻、难 以损坏的元件。(2) 能够以溶液的涂敷、印刷法的简便的方法在短时间制造元件，能 够将工艺成本、装置成本抑制为非常低。(3) 材料的变异丰富，通过使分子结构发生变化能够容易地使材料特 性、元件特性发生根本性变化。并且，通过使不同的功能相组合，还能够 实现不可能以无机半导体实现的功能、元件。专利文献1特开2004—47566号公报专利文献2特开2006—187706号公报专利文献3特开2004—319982号公报在图5表示代表性的有机晶体管的剖面结构。有机晶体管，在14ai10 上，具备源电极ll，漏电极12，半导体层13，栅绝缘膜14及栅电极15。 在图中，以箭头示出的线cl、 c2、 c3,表示在有机晶体管为导通的状态下 的载流子的导电路径。有机晶体管，通过在MlO上形成了源电极ll及漏电极12之后，通过旋转涂敷法等以均匀的厚度形成半导体层13，进而 在半导体层13上涂敷了栅绝缘膜14之后，形成栅电极15所制造。可是，在如此的有机晶体管中，存在因为对电特性产生重大影响的半 导体层13的膜厚度调整不适当，所以得不到良好的电特性的问题。例如， 有机晶体管的沟道区域(激发载流子的区域；对应于路径c3)，因为是与 栅绝缘膜14相接触的厚度为lnm 5nm程度的区域，所以栽流子首先从源 电极11到沟道区域而通过作为高电阻的^H半导体区域(路径cl)，然后 流经沟道区域(路径c3)，最后再横穿本征半导体区域(路径c2)。因此， 很清楚若半导体层13的膜厚度厚，则通过本征半导体区域的距离(路径 cl及c2)变长，有机晶体管的导通电阻增大。另一方面，关于沟道区域的膜厚度，实验的结果证明优选厚些。在无 机半导体的晶体管中，因为若沟道区域的膜厚度,，则膜中的陷阱(trap )的总数会增多，所以一般优选沟道区域的膜厚度薄些。可是，在有机半导 体中，情形与无机半导体的情况不同，已判明沟道区域的膜厚度较厚的 一方特性较良好。如此地优选膜厚度厚些的理由，虽然当前尚不太明确， 但是半导体层13与栅绝缘膜14的界面难以受到基底的粗糙度的影响，难 以受到产生于半导体层13与基底(在图5中为皿IO)的界面的固定电 荷、陷阱能级的影响，可认为是其理由。
技术实现思路
本专利技术鉴于如此的情形所作出，目的为提供迁移率、导通截止比、阔 值电压良好且特性的不一致少的有机晶体管及其制造方法。并且，目的为 提供通过具备如此的有机晶体管，而电特性优良的电子设备。为了解决上述的问题，本专利技术的有机晶体管，特征为，具备源电极 及漏电极，跨前述源电极及前迷漏电极之间所设置的有机半导体层，和与 前述有机半导体层通过栅绝缘膜所设置、与前述源电极及前述漏电极相对 向地设置的栅电极；前述有机半导体层，具备设置于前述栅电极与前述 源电极相对向的对向区域的第l半导体区域，设置于前述栅电极与前述漏第2半导体区域，和设置于前述笫1半导体区域 与前述第2半导体区域之间的第3半导体区域；当设前述第1半导体区域 的厚度的平均值为Wl、设前述第2半导体区域的厚度的平均值为W2、设 前述第3半导体区域的厚度的平均值为W3时，前述W1、 W2及W3，满 足W1、 W2〈W3的关系。若依照于该构成，则因为使成为沟道区域的有 机半导体层(第3半导体区域)的厚度厚，并使与源电极及漏电极电连接 的有机半导体层(第1半导体区域及第2半导体区域)的厚度薄，所以能 够提供迁移率、导通截止比、阈值电压良好且电特性的不一致少的有机晶 体管。在本专利技术中，优选当设前述源电极与前述第l半导体区域的合计的 厚度的平均值为W4、设前述漏电极与前述第2半导体区域的合计的厚度 的平均值为W5时，前述W3、 W4及W5，满足W4、 W5〈W3的关系。 并且，在本专利技术中，优选前述W1、 W2及W3，满足W1、 W2<50nm， 50nm〈W3《200nm的关系。若依照于该构成，则能够提供电特性更优的 有机晶体管。在本专利技术中，优选前述源电极的与前述栅电极相对向的部分，仅为 前述源电极的形成区域的一部分。并且，优选前述漏电极的与前述栅电 极相对向的部分，仅为前述漏电极的形成区域的一部分。若依照于该构成， 则能够使栅电极与源电极、漏电极之间的寄生电容小。还有，优选栅电 极与源电极(及漏电极)互不重叠地进行配置。但是，在有机晶体管的情 况下，因为大多以喷墨法等形成栅电极、源电极(及漏电极)，所以相比于 采用普通的半导体^^支术(光刻技术等)，存在不能充分地进行两者的对准的 情况。在如此的情况下，通过尽量减小两者相对向的区域，能够防止寄生 电容的产生。本专利技术的有机晶体管的制造方法，特征为，包括在基板上形成源电 极及漏电极的工序，采用喷墨法跨前述源电极及前述漏电极地配置包含有 机半导体的溶液的工序，使前述溶液干燥而形成有机半导体层的工序，在 前述有机半导体层上形成栅绝缘膜的工序，和在前述栅绝缘膜上形成与前6述源电极及前迷漏电极相对向的栅电极的工序；在前述形成有机半导体的 工序中，对包含前述有机半导体的溶液的种类、排出条件及干燥M进行 设定，使得当设设置于前述栅电极与前述源电极相对向的对向区域的前述 有机半导体层的第1半导体区域的厚度的平均值为Wl、设设置于前述栅 电极与前述漏电极相对向的对向区域的前述有机半导体层的第2半导体区 域的厚度的平均值为W2、设设置于前述第1半导体区域与前述第2半导 体区域之间的前述有机半导体层的笫3半导体区域的厚度的平均值为W3 时，前述W1、 W2及W3，满足W1、 W2〈W3的关系。若依照于该方法， 则因为使成为沟道区域的有机半导体层(笫3半导体区域)的厚度厚，并 使与源电极及漏电极电连接的有机半导体层(第1半导体区域及第2半导 体区域)的厚度薄，所以能够提供迁移率、导通截止比、阈值电压良好且 电特性的不一致少的有机晶体管。在此，所谓对溶液的种类、排出M及干燥M进行设定，是指对 溶液的种类(极性，沸点，表面张力，粘度，溶质的浓度等)、排出糾(液 滴的涂敷量，J41的表面张力，皿的表面形状，基板的表面处理，液滴 相对于基板的接触角等)及干燥条件(工艺中的温度，液滴周边的(溶剂) 的气氛，压力，干燥方法等)进行设定，使得通过干燥所得到的有机半导 体层的笫1半导体区域、第2半导体区域及第3半导体区域的剖面形状，满足W1、 W2〈W3的关系。例如，通过创造出如因为溶液的粘度高所以 从中心部向外周部的流动难以发生的状况，如因为周围以溶剂蒸气所充满、溶剂的沸点低所以在外周部的蒸发受到限制的状况，能够形成中央部隆起 成凸状的有机半导体层。在本专利技术中，优选在前述形成有机半导体的工序中，对包含前迷有 机半导体的溶液的种类、排出M及千燥M进行设定，使得当设前迷源 电极与前述第1半导体区域的合计的厚度的平均值为W4、设本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种有机晶体管，其特征在于，具备：　　　　源电极及漏电极，　　　　跨前述源电极及前述漏电极之间所设置的有机半导体层，和　　　　与前述有机半导体层通过栅绝缘膜设置、与前述源电极及前述漏电极相对向地设置的栅电极；　　　　前述有机半导体层，具备：　　　　设置于前述栅电极与前述源电极相对向的对向区域的第１半导体区域，　　　　设置于前述栅电极与前述漏电极相对向的对向区域的第２半导体区域，和　　　　设置于前述第１半导体区域与前述第２半导体区域之间的第３半导体区域；　　　　当设前述第１半导体区域的厚度的平均值为Ｗ１、前述第２半导体区域的厚度的平均值为Ｗ２、前述第３半导体区域的厚度的平均值为Ｗ３时，前述Ｗ１、Ｗ２及Ｗ３，满足Ｗ１、Ｗ２＜Ｗ３的关系。

【技术特征摘要】
JP 2007-3-7 056957/20071.一种有机晶体管，其特征在于，具备源电极及漏电极，跨前述源电极及前述漏电极之间所设置的有机半导体层，和与前述有机半导体层通过栅绝缘膜设置、与前述源电极及前述漏电极相对向地设置的栅电极；前述有机半导体层，具备设置于前述栅电极与前述源电极相对向的对向区域的第1半导体区域，设置于前述栅电极与前述漏电极相对向的对向区域的第2半导体区域，和设置于前述第1半导体区域与前述第2半导体区域之间的第3半导体区域；当设前述第1半导体区域的厚度的平均值为W1、前述第2半导体区域的厚度的平均值为W2、前述第3半导体区域的厚度的平均值为W3时，前述W1、W2及W3，满足W1、W2＜W3的关系。2. 按照权利要求l所述的有机晶体管，其特征在于 当设前述源电极与前述第l半导体区域的合计的厚度的平均值为W4、前述漏电极与前述第2半导体区域的合计的厚度的平均值为W5时，前述 W3、 W4及W5，满足W4、 W5〈W3的关系。3. 按照权利要求1或2所述的有机晶体管，其特征在于 前述W1、 W2及W3，满足W1、 W2<50nm, 50nm < W3 < 200nm的关系。4. 按照权利要求1 3中的任何一项所述的有机晶体管，其特征在于 前述源电极的、与前述栅电极相对向的部分，仅为前述源电极的形成区域的一部分。5. 按照权利要求1 4中的任何一项所述的有机晶体管，其特征在于 ...

【专利技术属性】
技术研发人员：青木敬，
申请(专利权)人：精工爱普生株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]