有机半导体元件及其制造方法、有机晶体管阵列及显示器技术

本发明专利技术涉及使用有机半导体晶体管的有机半导体元件及其制造方法、有机晶体管阵列及显示器。该有机半导体元件，具有有机半导体晶体管，该有机半导体晶体管包括：基板和形成在基板上的栅极；形成在该栅极上的栅极绝缘层；形成在该栅极绝缘层上的作为多孔质体的源极和漏极；仅形成在该源极和漏极之间的由有机半导体材料构成的有机半导体层。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及使用有机半导体晶体管的有机半导体元件及其制造方法、 有机晶体管阵列及显示器。
技术介绍
TFT为代表的半导体晶体管近年来伴随显示装置的发展其用途在逐 渐扩大。这样的半导体晶体管经由半导体材料将电极连接，从而起到作为 开关元件的作用。在此，上述采用半导体材料的晶体管通常具有图5所示的栅极101、 将上述栅极101绝缘的栅极绝缘层102、由上述半导体材料构成的半导体 层103、与上述半导体层103接触而形成的源极104以及漏极105，已知 有图5 (a)所示上述栅极101配置在上述半导体层103的下面侧的底部栅 极结构和图5 (b)所示上述栅极101配置在上述半导体层103的上面侧的 顶部栅极结构。以往，作为用于上述半导体晶体管的半导体材料，采用硅(Si)、镓砷 化合物(GaAs)、铟镓砷化合物(InGaAs)等无机半导体材料，近年来， 普及率扩大的液晶显示元件的显示用TFT矩阵基板也采用这样的无机半 导体材料的半导体晶体管在被采用。另一方面，作为上述半导体材料也已 知有机化合物构成的有机半导体材料。采用这样的有机半导体材料的晶体管比采用上述无机半导体材料的， 要更加经济且能够实现大面积化，可以在柔性的塑料基板上形成，进一步 提高抗机械冲击的稳定性，由于具有这些优点，电子书为代表的柔性显示 器等新一代显示器的应用等研究正积极进展。在此，采用上述半导体材料的半导体晶体管如上所述通常由栅极、栅 极绝缘层、半导体材料构成的半导体层、源极和漏极所构成，通过利用栅极电压使上述半导体界面的电荷量变化，控制漏极电流而发挥开关功能， 但是为了充分发挥开关功能，需要使开关时的作为漏极电流的比的开关比(on off ratio)形成得比较大。开关比大的情况下，微小的栅极电压的变 化能够得到大的漏极电流变化，所以能够发挥充分的开关功能。而开关比 小的情况下，漏极电流变化量相对于栅极电压变化小，所以为了发挥开关 功能，需要对栅极电压施加大的电压。这样，作为对用于发挥晶体管重要的功能一一开关功能而有较大影响 的开关比，有机半导体晶体管与无机半导体晶体管相比，存在开关比小的 问题。作为开关比小的原因，例如接通电流低的情况和关闭电流高的情况， 其中也存在有机半导体晶体管中关闭电流高的问题。构成有机半导体晶体 管的有机半导体层，将由有机半导体材料构成的有机半导体层形成图案形 状等微细加工是困难的，与栅极比面积大，结果，在关闭的时候也产生电 流的转向(電流O回0込^)，关闭电流变高。相对于此，专利文献1中，公开源极漏极上设置绝缘层后，采用有机 半导体材料与漏极连接而形成有机半导体层的方法。但是，该方法与将形成涂工液状的有机半导体材料涂工的网印法、喷射法等印刷法相比，存在 生产性低的问题。例外，以往，为了构图有机半导体层，通过树脂等形成隔离壁，其隔 离壁内部使用喷射法等进行，形成这样的隔离壁的隔离壁形成工序需以独 立的工序进行，因此存在生产性低下的问题。专利文献l:(日本)特开2000-269504号公报(JP200-269504)
技术实现思路
本专利技术是鉴于上述问题而研发的，其目的在于提供一种具有关闭电流 低的半导体晶体管的有机半导体元件。为了解决上述问题，本专利技术提供一种有机半导体元件，其具有有机半 导体晶体管，该有机半导体晶体管包括基板和形成在基板上的栅极；形 成在该栅极上的栅极绝缘层；形成在该栅极绝缘层上的作为多孔质体的源 极和漏极；仅形成在该源极和漏极之间的由有机半导体材料构成的有机半 导体层。另外，本专利技术还提供一种有机半导体元件，其具有有机半导体晶体管， 该有机半导体晶体管包括基板和形成在基板上的作为多孔质体的源极和 漏极；仅形成在该源极和漏极之间的由有机半导体材料构成的有机半导体 层；形成在该有机半导体层上的栅极绝缘层；形成在该栅极绝缘层上的栅极。根据本专利技术，通过使上述有机半导体层仅形成在上述源极和连接之 间，从而能够使关闭时的漏极电流量，即关闭电流低。另外，根据本专利技术， 通过使上述源极和漏极采用多孔质体，例如制造本专利技术有机半导体元件时用添加法(7fV亍一/)形成有机半导体层的情况下，上述源极和漏极能够吸收添加法添加的有机半导体材料，稳定保持在上述源极漏极之间， 所以能够稳定形成有机半导体层变得容易。另外，如上所述，由于能够稳定将有机半导体材料保持于上述电极间， 所以能够使上述源极和漏极的高度形成得较低，由此，可使上述源极和漏 极的形成容易。进而，由于本专利技术的有机半导体元件的表面形成得平坦， 所以能够使钝化层、相对电极的形成等容易。由此，根据本专利技术能够得到开关比优良的有机半导体元件。本专利技术中，优选所述源极和漏极所具有的多孔中含有有机半导体材 料。由此，能够可靠提高有机半导体层和源极漏极的接触面积，所以能够 提高本专利技术的有机半导体晶体管的性能。另外，这样通过使有机半导体材 料形成在源极和漏极中而形成有机半导体层，从而有机半导体层容易仅形 成在上述源极和漏极之间。本专利技术中，优选所述有机半导体层用所述源极和漏极作为隔离壁而利 用添加法形成。在此，所谓添加法是指能够仅将有机半导体材料施予源极 和漏极，并且仅在源极和漏极间形成图案形状的有机半导体层而有选择地 施加有机半导体材料的方法。由于上述有机半导体层通过这样的添加法形 成，从而例如制造本专利技术的有机半导体元件时，容易仅在上述源极和漏极 之间形成有机半导体层。另外，以往，用上述添加法构图上述有机半导体层需要由树脂等形成 隔离壁的工序，但是通过使上述源极和漏极作为隔离壁，从而能够直接将有机半导体层形成图案形状，能够得到优良的生产性。进而，本专利技术由于上述源极和漏极是多孔质体，所以有机半导体层用 添加法形成的情况下，上述源极和漏极能够吸收添加法添加的有机半导体 材料，而能够稳定保持在源极漏极之间，稳定形成有机半导体层变得容易。在本专利技术中，上述添加法优选喷射法。通过使上述添加法采用喷射法， 能够位置精度良好且以规定量施加有机半导体材料，所以，例如在制造本 专利技术的有机半导体元件时，仅在上述源极和漏极间形成有机半导体层变得 更加容易。另外，本专利技术中，优选所述有机半导体层用所述源极和漏极作为隔离 壁而利用添加法形成，并且，所述栅极绝缘层的表面相对于所述添加法所 采用的有机半导体层形成用涂工液具有疏液性。由此，制造本专利技术的有机 半导体元件的过程中，形成上述有机半导体层时，能够防止上述有机半导 体层形成用涂工液浸散到上述源极和漏极间以外的区域，所以仅在上述源 极和漏极间形成有机半导体层变得容易。另外，本专利技术中，优选所述有机半导体层用所述源极和漏极作为隔离 壁而利用添加法形成，并且，所述基板的表面相对于所述添加法所采用的 有机半导体层形成用涂工液具有疏液性。由此，制造本专利技术的有机半导体 元件的过程中，形成上述有机半导体层时，能够防止上述有机半导体层形 成用涂工液浸散到上述源极和漏极间以外的区域，所以仅在上述源极和漏 极间形成有机半导体层变得容易。进而，本专利技术中，优选所述疏液性设定为相对于所述有机半导体层形成用涂工液的接触角为40。以上的程度。由此，制造本专利技术的有机半导体 元件的过程中，形成上述有机半导体层时，能够防止浸入上述源极和漏极 的上述有机半导体层形成用涂工液浸出到电极外，所以能本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种有机半导体元件，其特征在于，　　　　具有有机半导体晶体管，该有机半导体晶体管包括：　　　　基板和形成在基板上的栅极；　　　　形成在该栅极上的栅极绝缘层；　　　　形成在该栅极绝缘层上的作为多孔质体的源极和漏极；　　　　仅形成在该源极和漏极之间的由有机半导体材料构成的有机半导体层。

【技术特征摘要】
JP 2006-9-29 2006-268609;JP 2007-3-30 2007-0916901、一种有机半导体元件，其特征在于，具有有机半导体晶体管，该有机半导体晶体管包括基板和形成在基板上的栅极；形成在该栅极上的栅极绝缘层；形成在该栅极绝缘层上的作为多孔质体的源极和漏极；仅形成在该源极和漏极之间的由有机半导体材料构成的有机半导体层。2、 一种有机半导体元件，其特征在于， 具有有机半导体晶体管，该有机半导体晶体管包括 基板和形成在基板上的作为多孔质体的源极和漏极； 仅形成在该源极和漏极之间的由有机半导体材料构成的有机半导体层；形成在该有机半导体层上的栅极绝缘层； 形成在该栅极绝缘层上的栅极。3、 如权利要求1或2所述的有机半导体元件，其特征在于， 所述源极和漏极所具有的多孔中含有有机半导体材料。4、 如权利要求1 3任一项所述的有机半导体元件，其特征在于， 所述有机半导体层用所述源极和漏极作为隔离壁而利用添加法形成。5、 如权利要求4所述的有机半导体元件，其特征在于， 所述添加法是喷射法。6、 如权利要求1所述的有机半导体元件，其特征在于， 所述有机半导体层用所述源极和漏极作为隔离壁而利用添加法形成，并且，所述栅极绝缘层的表面相对于所述添加法所采用的有机半导体层形 成用涂工液具有疏液性。7、 如权利要求2所述的有机半导体元件，其特征在于，所述有机半导体层用所述源极和漏极作为隔离壁而利用添加法形成，并且，所述基板的表面相对于所述添加法所采用的有机半导体层形成用涂 工液具有疏液性。8、 如权利要求6或7所述的有机半导体元件，其特征在于， 所述疏液性设定为相对于所述有机半导体层形成用涂工液的接触角为40°以上的程度。9、 一种有机半导体元件的制造方法，其特征在于，具有 利用基板而在该基板上形成栅极的栅极形成工序； 在所述栅极上形成栅极绝缘层的栅极绝缘层形成工序； 在所述栅极绝缘层上形成作为多孔质体的源极和漏极的源极漏极形成工序；仅...

【专利技术属性】
技术研发人员：本多浩之，小林弘典，松冈雅尚，永江充孝，
申请(专利权)人：大日本印刷株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]