配线和有机晶体管及其制造方法技术

在由涂布制作廉价有机晶体管时，存在廉价的电极材料与半导体的接触电阻大而接触电阻小的电极材料则昂贵的问题。为了解决该问题，本发明专利技术提供材料费和制造成本低廉且与半导体的接触电阻小的高性能有机晶体管及其制造方法。制作电极本体由廉价的第一金属构成，其表面覆盖高价且高新能的第二金属这样的结构。为了廉价且稳定获得该结构，利用第一金属和第二金属的合金中第二金属易于表面偏析的性质。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及由涂布制成的配线和有机FET以及制造方法。
技术介绍
使用液晶和有机EL(Electro Luminescence，电致发光)元件的薄型显示装置，采用在沟道(チヤネル)中使用非晶硅或者多晶硅的薄膜晶体管(TFT)作为驱动像素点(画素)的元件。另一方面，在像素点使用有机EL的显示装置中，为了实现具有可塑性的显示装置和降低制造成本，广泛进行旨在对于驱动电路中使用的TFT也由有机物形成的研究。由于使用非晶硅或多晶硅的TFT没有可塑性，所以使用它们的显示装置也不会表现出具有可塑性。此外，由于在制造工序中要使用真空设备，所以制造成本也高。如果可以由有机物形成TFT，就可以实现具有可塑性的显示装置。还有，根据所使用的有机物，还能通过印刷技术等所谓湿式工艺来制造，从而在制造时不需要真空设备，能够实现降低制造成本。有机分子分成两大类单体和低聚体这样的分子量小的有机分子(低分子)；被分类为聚合物的分子量大的有机分子(高分子)。由有机分子形成沟道的TFT(有机TFT)也根据沟道由何种分子形成而分为两类。在沟道中使用低分子的有机TFT，被证实如果能够良好地保持有机分子的结晶性，就能够与非晶硅同等程度的提高在沟道中流动的载流子(キヤリア)的迁移率(移動度)，具有易于获得作为有机TFT的工作速度快的TFT的特长。但是在形成沟道时一般采用有机分子的真空蒸镀，因此具有难以降低制造成本的缺点。另一方面，沟道中使用高分子的有机TFT，在制造中易于适用湿式工艺，因此可以降低制造成本。但是，与沟道中使用低分子的有机TFT相比，在沟道中流动的载流子的迁移率，最多只能实现1/10左右的大小，具有TFT的性能低的缺点。一般在沟道中使用有机分子时，存在的问题是TFT的动作速度比硅系的TFT慢。这是由于在沟道中流动的载流子的迁移率低造成的，沟道内的载流子的散射也是重要原因之一。为了降低载流子的散射，广泛使用的方法是，低分子时增大形成沟道的晶体的晶粒，减少载流子在沟道两端的电极间传导时所经过的晶界的数目。如果沟道中使用单晶，可以排除晶界的影响，因而是最优选的。高分子时，一般是在与在沟道中流动的载流子平行的方向上尽可能拉伸高分子来降低高分子内的载流子散射。为了实现具有可塑性的显示装置，需要包括驱动像素点的周边线路在内也具有可塑性。在驱动像素点的线路中所使用的TFT，需要具有10V·s/cm2左右以上的载流子迁移率，目前能够证实满足这一要求的有机TFT，仅有在沟道中使用分子量小的有机分子的TFT。例如，非专利文献1(Science，303，1644(2004))中，在沟道中使用rubrene分子的单晶的有机TFT，得到了15(cm2/V·s)的载流子迁移率。此外，在非专利文献2(Applied Physics Letters，84，3061(2004))中，报告了对于高纯度化的并五苯(pentacene)分子的单晶在室温得到了35(cm2/V·s)的载流子迁移率。但是，这样的高迁移率是对单晶试样进行的，在制作单晶和TFT试样时需要付出特别的注意。在沟道中使用低分子时，更一般地使用由真空蒸镀形成的有机分子的薄膜晶体，该方法中难以在沟道中形成单晶，此外，由于要使用真空，在成本和产量方面也不利。这样的有机TFT所存在的问题是，从应用方面所要求的性能和生产方面所要求的成本和量产性这两方面来讲是不能同时兼顾的。即，易于提高TFT性能的由低分子制成的TFT一般在制造中使用真空蒸镀，因而在制造方面不利。另一方面，易于抑制制造成本的由高分子制成的TFT，则TFT的性能明显降低，只能应用于有限的用途。作为解决这种课题的方法，有将低分子溶解于溶剂中，通过涂布来形成沟道的半导体层的方法。对于作为低分子用于TFT的适用例的最有代表性的有机分子并五苯，例如非专利文献3(Journal of Applied Physics，79，2136(1996))或者非专利文献4(Joumal of American Chemical Society，124，8812(2002))中，报告了合成并五苯分子的衍生物，使用能提高在溶剂中溶解性的溶液来形成薄膜的技术。此外，在非专利文献5(Synthetic Metals，153，1(2005))中，记载了将并五苯分子直接在溶剂中溶解，通过涂布来形成薄膜的技术。而且，在非专利文献2和非专利文献6(Japanese Journal of AppliedPhysics，43，L315(2004))中，也记载了关于将并五苯分子在有机溶剂中溶解的步骤。通过这些技术，使得不使用真空装置而由涂布成膜低分子有机薄膜成为可能，增加了在低成本下实现所要求的性能的可能性。进而，为了通过涂布来廉价地制造有机FET，不仅是有机半导体，还希望通过涂布来制造由金属线制造的配线和电极。为此，有一种方法是，将金属制成微粒子，由有机物等涂覆而使其具有在溶剂中的溶解性，将溶解有这种微粒子的金属油墨或者糊，通过印刷分布到特定的地方，然后在特定的温度下进行处理而除去有机物，形成金属的配线和电极。现在已经确立了用银或者金糊通过印刷形成配线的方法。
技术实现思路
已知在半导体和金属的界面上产生肖特基势垒，在流过电流时起到接触电阻的作用。该势垒的大小由金属的费米能级和半导体的载流子所掺杂的带能级间的相对位置关系来决定。对于与硅等无机半导体相比较基本上迁移率低的有机半导体来说，降低与电极的接触电阻是更为重要的课题。对于硅等来说，为了降低该肖特基势垒，可以采用这种方法控制与金属的接触界面附近的半导体中的掺杂剂的浓度，使得半导体中的电子能级向靠近金属费米能级的方向移动。这时，为了控制掺杂剂浓度的空间分布，采用离子注入法。但是，对于有机半导体，如果采用离子注入会破坏分子结构，存在无法恢复的问题，而且该方法自身是消耗成本的方法，因此，使得本来具有可以廉价制造的优点的涂布型有机晶体管变得昂贵。作为可获得高迁移率的有机半导体的例子而已知的并五苯的情况，发现作为组合使用的电极材料，金是可保持接触电阻最小的材料。但是，金作为材料是昂贵的，如果FET的配线和电极都由金制作的话FET就会变得昂贵。另一方面，由铜来制作的话虽然可以降低成本，但肖特基势垒增大，与半导体的接触电阻增大，因此无法获得充分的性能。考虑与并五苯分子以外的有机半导体的组合的情况，关于使用何种金属材料作为电极可以使接触电阻最小的问题，虽然根据有机半导体材料的不同而不同，但许多有机材料的电子状态，从价电子带、导带的位置的角度看来有着与并五苯相似的倾向，因此最合适的金属材料仍然是金这种可能性并不小。因此，即使采用并五苯以外的有机半导体，在制作涂布型有机FET时会产生同样的问题，也就是说，作为电极材料不存在可同时满足接触电阻小等性能、制造成本、材料成本、稳定性(耐腐蚀性)等多种要求的金属材料。这样，在本专利技术中提供一种可以同时满足上述难以兼顾的要求，在具有充分性能的同时还可以廉价制造的涂布型有机晶体管，及其制造方法。本专利技术中，为了解决上述问题，使用两种金属来作为电极材料。例如，为了解决成本和性能这样矛盾的两种需求，组合使用成本低廉但性能不充分的第一金属材料和性能充分但高价的第二金属材料。遍及整体装置的配线基本采用廉价的第一金属，而在该本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电气配线，其为在绝缘层上设置的电气配线，其特征在于：具有所述电气配线的本体由第一金属构成，在其表面覆盖厚度为０．５原子层～５原子层的第二金属的薄膜的结构。

【技术特征摘要】
JP 2006-5-12 2006-1335851.一种电气配线，其为在绝缘层上设置的电气配线，其特征在于具有所述电气配线的本体由第一金属构成，在其表面覆盖厚度为0.5原子层～5原子层的第二金属的薄膜的结构。2.根据权利要求1所述的电气配线，其特征在于所述第一金属为Ag、Cu、Fe、Al、Ni中的任意一种，所述第二金属为Au、W、Pb、Pt、Rh、Pd、Ir、Ru、Os、Mo中的任意一种，在组合所述第一金属和第二金属时，采用第二金属可在表面偏析的组合。3.有机晶体管，其包括基板、在该基板上设置的门电极、以覆盖该门电极的形态设置的绝缘层、在该绝缘层上以夹着所述门电极的形态设置的源电极和漏电极以及以覆盖该源电极和漏电极的形态设置的有机半导体，其特征在于具有所述源电极和漏电极的本体由第一金属构成，在该本体表面覆盖厚度为0.5原子层～5原子层的第二金属的薄膜的结构。4.根据权利要求3所述的有机晶体管，其特征在于所述第一金属为Ag、Cu、Fe、Al、Ni中的任意一种，所述第二金属为Au、W、Pb、Pt、Rh、Pd、Ir、Ru、Os、Mo中的任意一种，在组合所述第一金属和第二金属时，采用第二金属可在表面偏析的组合。5.根据权利要求3所述的有机晶体管，其特征在于具有所述源电极和漏电极的本体由第一金属构成，在其表面覆盖厚度为0.5原子层～5原子层的第二金属的薄膜的结构，并且在所述源电极和漏电极的外表面与所述有机半导体的接触部上，间隔着自组装单分子膜。6.有机晶体管的制造方法，其包括准备基板的工序；在所述基板上形成门电极的工序；以覆盖所述门电极的形态形成绝缘层的工序；在所述绝缘层上以夹着所述门电极的形态形成源电极和漏电极的工序；以覆盖所述源电极和漏电极的形态形成有机半导体的工序，其特征在于，包括在形成所述源电极和漏电极的区域涂布微粒子油墨的工序，其中微粒子油墨以特定比例包含第一金属原子和第二金属原子，并且由特定的有机物制成了微粒子；对于形成所述源电极和漏电极的区域在50～300℃之间的特定温度进行特定时间的热处理，以除去所述微粒子油墨中的有机物，并且使所述第二金属原子在第一金属原子的表面以0.5原子层～5原子层的厚度偏析的工序。7.根据权利要求6所述的有机晶体管的制造方法，其特征在于，将所述第一金属原子和第二金属原子的处理工序变更为如下工序在形成所述源电极和漏电极的区域涂布由特定的有机物将所述第一金属原子制成微粒子的微粒子油墨，来代替以特定比例包含第一金属原子和第二金属原子，并且由特定的有机物制成微粒子的微粒子油墨的工序；对于形成所述源电极和漏电极的区域在50～300℃之间的特定温度进行特定时间的热处理，以除去所述微粒子油墨中的有机物的工序；所述有机物除去工序之后，在形成所述源电极和漏电极的区域涂布由特定有机物将所述第二金属原子制成微粒子的微粒子油墨的工序；对于形成所述源电极和漏电极的区域在50～300℃之间的特定温度进行特定时间的热处理，以除去所述微粒子油墨中的有机物，并且由所述第二金属原子在第一金属原子的表面形成薄膜的工序。8.根据权利要求6所述的有机晶体管的制造方法，其特征在于，将所述第一金属原子和第二金属原子的处理工序变更为如下工序在形成...

【专利技术属性】
技术研发人员：诹访雄二，桥诘富博，藤森正成，
申请(专利权)人：株式会社日立制作所，
类型：发明
国别省市：JP[]