有机薄膜晶体管元件及其制造方法技术

本发明专利技术提供显示出高载流子迁移率的有机薄膜晶体管元件及其制造方法。该有机薄膜晶体管元件的特征在于：采用使用了反应气体的ＣＶＤ（化学气相沉积）形成，并且具有表面对于纯水的接触角为５０度以上的薄膜，在该薄膜上形成有机半导体层。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及，更具体地说，涉及载流子(carrier)迁移率高且适于生产效率高、低价制造的。
技术介绍
伴随着信息终端的普及，作为计算机用的显示器，对平板显示器的需求不断高涨。此外，伴随着信息化的进展，以往以纸介质提供的信息改以电子化形式提供的机会增加，作为薄且轻、可以轻便携带的便携用显示媒体，对电子文件或数字文件的需求不断高涨。一般在平板型的显示装置中，使用利用了液晶、有机EL、电泳等的元件形成显示媒体。此外，对于这样的显示媒体，为了确保画面辉度的均匀性或画面书写转换速度等，使用由薄膜晶体管(TFT)构成的有源驱动元件作为图像驱动元件的技术已成为主流。这里，TFT元件通常通过在玻璃基板上按顺序形成主要是a-Si(非晶硅)、p-Si(多晶硅)等半导体薄膜，以及源电极、漏电极、栅电极等金属薄膜而制造。在使用该TFT的平板显示器的制造中，通常除了CVD、溅射等需要真空系设备和高温处理工序的薄膜形成工序外，还需要精度高的光刻蚀工序，设备成本、生产线成本的负担非常大。此外，伴随着近年来显示器大画面化的需求，这些成本变得非常庞大。近年来，作为拟补现有的TFT元件的缺点的技术，使用有机半导体材料的有机TFT元件的研究开发在蓬勃进行(参照专利文献1)。此外，为了提高载流子迁移率，也在进行各种研究。例如，公开了通过在栅绝缘膜中使用氧化硅被膜，用硅烷偶联剂处理其表面，使元件的载流子迁移率提高的技术(参照Advanced Material杂志2002年第2号99页(review))。还公开了或者通过在栅绝缘膜上形成由氟系聚合物构成的薄膜，使元件的载流子迁移率提高的技术(参照专利文献2)。但是，上述的载流子迁移率提高技术由于使用在溶液中的浸渍处理，存在该处理工序需要大量的时间，而且其后接着的洗涤也需要大量时间的问题，特别是如果使用硅烷偶联剂，由于硅烷偶联剂与氧化硅被膜的结合产生酸、醇等成分，因此存在洗涤麻烦的问题。此外，存在所有技术使载流子迁移率提高的效果均不充分的问题。因此，本专利技术的目的在于提供显示出高载流子迁移率的，以及提供适于采用非真空系的连续生产例如所谓辊到辊(Roll to Roll)工序制造，能低成本大量生产的。专利文献1特开平10-190001号公报专利文献2特开2001-94107号公报
技术实现思路
通过以下(1)～(16)任一项所述的技术手段，采用非真空系的连续生产工序可以制造显示出高载流子迁移率的有机薄膜晶体管元件。(1)有机薄膜晶体管元件，其特征在于采用使用了反应气体的CVD(化学气相沉积)法形成，并且具有表面对于纯水的接触角为50度以上的薄膜，在该薄膜上形成了有机半导体层。(2)(1)所述的有机薄膜晶体管元件，其特征在于所述CVD法是等离子体CVD法。(3)(2)所述的有机薄膜晶体管元件，其特征在于所述等离子体CVD法是在大气压或接近大气压的压力下，通过在相向的电极间外加高频电压而使放电等离子体产生的大气压等离子体法。(4)(1)～(3)中任一项所述的有机薄膜晶体管元件，其特征在于反应气体的原料含有具有硅和/或氟的有机系化合物。(5)(1)～(4)中任一项所述的有机薄膜晶体管元件，其特征在于反应气体的原料含有具有至少1个烷基的硅烷化合物或具有至少1个烷基的钛化合物。(6)(1)～(5)中任一项所述的有机薄膜晶体管元件，其特征在于有机半导体层含有π共轭系聚合物或π共轭系低聚物。(7)有机薄膜晶体管元件的制造方法，其特征在于在基板的表面上形成栅电极和栅绝缘层后，在该栅绝缘层上采用使用了反应气体的CVD法形成表面对于纯水的接触角为50度以上的薄膜，与该薄膜相接形成有机半导体层。(8)(7)所述的有机薄膜晶体管元件的制造方法，其特征在于所述CVD为等离子体CVD法。(9)(8)所述的有机薄膜晶体管元件的制造方法，其特征在于所述等离子体CVD法是在大气压或接近大气压的压力下，通过在相向的电极间外加高频电压而使放电等离子体产生的大气压等离子体法。(10)(7)～(9)中任一项所述的有机薄膜晶体管元件的制造方法，其特征在于在大气压或接近大气压的压力下，通过在相向的电极间外加高频电压使放电等离子体产生，通过使形成了栅电极的基板暴露于被该等离子体激发的反应气体中，形成所述栅绝缘层。(11)(7)～(10)中任一项所述的有机薄膜晶体管元件的制造方法，其特征在于在大气压或接近大气压的压力下，通过在相向的电极间供给放电气体并外加高频电压而产生放电等离子体，将所述栅绝缘层暴露于产生的放电等离子体中后，形成所述薄膜。(12)(11)所述的有机薄膜晶体管元件的制造方法，其特征在于所述放电气体含有氧。(13)(7)～(12)中任一项所述的有机薄膜晶体管元件的制造方法，其特征在于形成薄膜的反应气体的原料含有具有硅和/或氟的有机系化合物。(14)(7)～(13)中任一项所述的有机薄膜晶体管元件的制造方法，其特征在于形成薄膜的反应气体的原料含有具有至少1个烷基的硅烷化合物或具有至少1个烷基的钛化合物。(15)(7)～(14)中任一项所述的有机薄膜晶体管元件的制造方法，其特征在于形成有机半导体层的工序包括供给半导体材料的溶液，使溶液中的溶剂挥发的工序。(16)(15)所述的有机薄膜晶体管元件的制造方法，其特征在于所述半导体材料含有π共轭系聚合物或π共轭系低聚物。即，本专利技术人以提高与有机半导体层相接的层的接触角，则载流子迁移率提高的见识为基础，发现如果采用使用了反应气体的CVD法，形成表面对于纯水的接触角为50度以上的薄膜，与该薄膜相接形成有机半导体层，除了载流子迁移率外还可以使开/关(ON/OFF)比提高，可以实现以连续生产工序制造有机薄膜晶体管元件，从而完成了本专利技术。附图说明图1为表示等离子体放电处理容器的一例的概念图。图2为表示等离子体放电处理容器的其他例的示意图。图3为表示圆筒型辊电极的一例的简要斜视图。图4为表示圆筒型固定电极的一例的简要斜视图。图5为表示方柱型固定电极的一例的简要斜视图。图6为表示等离子体放电处理装置的一例的概念图。图7为表示等离子体放电处理装置的其他例的示意图。图8为表示大气压等离子体放电处理装置的一例的示意图。图9为表示大气压等离子体放电处理装置的其他例的示意图。图10为本专利技术的有机薄膜晶体管元件片的一例的简要的等价电路图。图11为用于说明本专利技术的有机薄膜晶体管元件的制造方法的图。图12为表示有机薄膜晶体管元件的构成的例子的图。具体实施例方式本专利技术的主要特征之一在于采用使用了反应气体的CVD(化学气相沉积)法形成，并且形成表面对于纯水的接触角为50度以上的薄膜。在本专利技术中，作为CVD(化学气相沉积)法，优选等离子体CVD法，更优选大气压等离子体法。作为在这些方法中使用的装置，可以使用以往在CVD法中使用的装置。以下对本专利技术中优选使用的大气压等离子体法进行说明。图1为表示在等离子体放电处理装置P中使用的等离子体放电处理容器20的一例的概念图，在另外的实施方式中，使用图2所示的等离子体放电处理容器20。在图1中，长形薄膜状的基板F边被卷绕在沿搬运方向(图中顺时针方向)旋转的辊电极21上边被搬运。固定电极22由多个圆筒构成，与辊电极21相向设置。卷绕在辊电极21上的基板F被间距辊23a、23b挤压，用本文档来自技高网...

【技术保护点】
有机薄膜晶体管元件，其特征在于：采用使用了反应气体的ＣＶＤ（化学气相沉积）法形成，并且具有表面对于纯水的接触角为５０度以上的薄膜，在该薄膜上形成了有机半导体层。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：平井桂，北弘志，有田浩了，
申请(专利权)人：柯尼卡美能达控股株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]