有機(jī)薄膜的形成方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及有機(jī)半導(dǎo)體薄膜的形成方法和有機(jī)半導(dǎo)體器件的制造方法以及由這 些方法得到的有機(jī)半導(dǎo)體器件。
【背景技術(shù)】
[0002] 通過在電極間形成有機(jī)半導(dǎo)體材料的薄膜而得到有機(jī)半導(dǎo)體器件的方法可以通 過低溫工藝實(shí)施，并且可以制成具有撓性、不易損壞且重量輕的器件，因此近年來被積極研 究。
[0003] 然而，以往用作有機(jī)半導(dǎo)體材料的有機(jī)化合物多數(shù)難溶于有機(jī)溶劑，因此不能使 用涂布、印刷等廉價(jià)的方法，一般使用成本較高的真空蒸鍍法等使薄膜形成于半導(dǎo)體基板 上。最近，在場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制作工序中，積極進(jìn)行通過使用期待以低成本、高生產(chǎn)能力制 造面積大的場(chǎng)效應(yīng)晶體管的噴墨、柔版、涂布等印刷方法的方法，形成有機(jī)薄膜并得到有機(jī) 半導(dǎo)體器件的研究，可以得到具有較高載流子迀移率的器件。
[0004] 但是現(xiàn)狀是，能夠通過使用有機(jī)半導(dǎo)體材料的涂布/印刷工藝而制造載流子迀移 率高且耐久性優(yōu)良的場(chǎng)效應(yīng)晶體管的方法尚未實(shí)用化。有機(jī)薄膜的形成一般通過以真空蒸 鍍法為代表的真空工藝或者使用溶劑的旋涂法、刮刀涂布法等涂布工藝而形成，然而前者 除需要用于進(jìn)行真空工藝的設(shè)備以外，還具有材料損耗多的缺點(diǎn)。后者也因涂布于整個(gè)基 板而與真空工藝一樣，材料損耗多。噴墨法等印刷法雖然可以將需要量的材料涂布于目標(biāo) 位置，但與其它涂布/印刷法相同，為了控制晶體取向的方向，從溶液制成晶體的方法需要 精密地控制溫度、氣氛、涂布面的處理等。因此，在這些器件的制作方法中，有機(jī)半導(dǎo)體層的 成膜具有耗時(shí)、生產(chǎn)能力不高的缺點(diǎn)。另外，現(xiàn)狀是，關(guān)于迀移率等器件性能面向?qū)嵱没?充分。
[0005] 作為不能實(shí)用化的原因之一，可以列舉有機(jī)半導(dǎo)體材料根據(jù)多晶間的晶界、晶體 取向控制等有機(jī)薄膜的狀態(tài)，晶體管的特性大幅變化。作為使用不存在晶界的單晶的器件 制造方法，非專利文獻(xiàn)1中示出了基于氣相法的單晶制造方法，專利文獻(xiàn)1中示出了傾斜基 板而控制晶體從有機(jī)半導(dǎo)體溶液向一定方向生長(zhǎng)的方法，專利文獻(xiàn)2中示出了基于雙噴墨 法的單晶性有機(jī)半導(dǎo)體薄膜的制造方法。但是，氣相法在應(yīng)用于實(shí)際制造時(shí)伴有困難，傾斜 基板的方法中傾斜基板本身非常困難。另外，雙噴墨法中，溶劑選擇的困難或者需要干燥的 控制，在對(duì)環(huán)境有負(fù)面影響的溶劑的使用或者生產(chǎn)能力高的有機(jī)半導(dǎo)體的制造方法方面有 困難。而且，作為單晶以外的晶體取向方法，在專利文獻(xiàn)3等中公開了將液晶性的有機(jī)半導(dǎo) 體材料涂布于取向膜上，利用液晶迀移而進(jìn)行取向的方法等，但是由于冷卻過程中的相變， 晶體間有可能產(chǎn)生裂紋，需要精密控制冷卻過程的溫度。非專利文獻(xiàn)2中記載了形成多晶 薄膜后暴露于溶劑蒸氣中，由此促進(jìn)晶體取向的方法，然而再取向時(shí)需要長(zhǎng)時(shí)間暴露于溶 劑中，不適合應(yīng)用于輯到輯（R〇 11-t〇-R〇 11)這樣的生產(chǎn)能力高的有機(jī)半導(dǎo)體的制造方法。
[0006] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0007] 專利文獻(xiàn)
[0008] 專利文獻(xiàn)I :W02011/040155號(hào)公報(bào)
[0009] 專利文獻(xiàn)2 :日本特開2012-049291號(hào)公報(bào)
[0010] 專利文獻(xiàn)3 :日本專利4867168號(hào)公報(bào)
[0011] 非專利文獻(xiàn)
[0012] 非專利文獻(xiàn) I:Science and Technology of Advanced Materials, 2009, 10, 024314.
[0013] 非專利文獻(xiàn) 2: APPLIED PHYSICS LETTERS, 94, 93307, 2009.

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014] 發(fā)明所要解決的問題
[0015] 本發(fā)明的第1目的在于提供通過簡(jiǎn)易的工藝形成晶體沿一定方向生長(zhǎng)的有機(jī)半 導(dǎo)體薄膜的方法。另外，本發(fā)明的第2目的在于提供可以利用這樣的形成方法高生產(chǎn)能力 地制造具有晶體沿一定方向生長(zhǎng)的薄膜的有機(jī)半導(dǎo)體器件的方法。此外，本發(fā)明的第3目 的在于提供具有晶體沿一定方向生長(zhǎng)的有機(jī)半導(dǎo)體薄膜、并且載流子迀移率、抗彎性等特 性優(yōu)良的撓性有機(jī)半導(dǎo)體器件。
[0016] 用于解決問題的手段
[0017] 本發(fā)明人等為了解決上述問題而進(jìn)行了深入研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)通過熱層壓法使配置 于兩種樹脂基板間的半導(dǎo)體材料晶體生長(zhǎng)，由此能夠得到具有優(yōu)良的半導(dǎo)體特性和抗彎性 的有機(jī)半導(dǎo)體薄膜和有機(jī)半導(dǎo)體器件，從而完成了本發(fā)明。
[0018] SP，本發(fā)明如下所述。
[0019] [1] -種有機(jī)薄膜的形成方法，其為在兩個(gè)樹脂基材之間形成有機(jī)半導(dǎo)體材料的 有機(jī)薄膜的方法，其中，所述方法包括通過使用熱層壓法對(duì)配置有所述有機(jī)半導(dǎo)體材料的 一個(gè)樹脂基材和另一個(gè)樹脂基材進(jìn)行壓制而將其貼合。
[0020] [2]如[1]所述的有機(jī)薄膜的形成方法，其中，在熱層壓時(shí)，將熱輥部設(shè)定為有機(jī) 半導(dǎo)體材料的液晶轉(zhuǎn)變溫度、玻璃化轉(zhuǎn)變溫度或熔點(diǎn)以上的溫度。
[0021] [3]如[1]所述的有機(jī)薄膜的形成方法，其中，在熱層壓時(shí)，將熱輥部設(shè)定為有機(jī) 半導(dǎo)體材料的液晶轉(zhuǎn)變溫度、玻璃化轉(zhuǎn)變溫度或熔點(diǎn)以上的溫度，在使有機(jī)半導(dǎo)體材料相 變后，使晶體向熱層壓的行進(jìn)方向生長(zhǎng)。
[0022] [4] -種制造方法，其為兩個(gè)樹脂基材⑴和（ii)之間至少包含柵極、絕緣層、源 極、漏極和包含1種以上的有機(jī)半導(dǎo)體材料的有機(jī)半導(dǎo)體層的撓性有機(jī)半導(dǎo)體器件的制造 方法；所述制造方法包括通過使用熱層壓法對(duì)配置有機(jī)半導(dǎo)體材料的樹脂基材（i)和另一 個(gè)樹脂基材（ii)進(jìn)行壓制而將其貼合，由此形成晶體沿一定方向生長(zhǎng)的有機(jī)半導(dǎo)體層。
[0023] [5]如[4]所述的制造方法，其中，樹脂基材⑴包含柵極、以覆蓋所述柵極的形 式形成的絕緣層、和配置于所述絕緣層上的有機(jī)半導(dǎo)體材料；樹脂基材（ii)包含絕緣層、 和形成于所述絕緣層上的源極和漏極；通過使用熱層壓法對(duì)樹脂基材（i)和樹脂基材（ii) 進(jìn)行壓制而將其貼合，由此形成有機(jī)半導(dǎo)體層。
[0024] [6]如[4]所述的有機(jī)半導(dǎo)體器件的制造方法，其中，有機(jī)半導(dǎo)體材料以固體或熔 融狀態(tài)配置于絕緣層上。
[0025] [7]如[4]所述的有機(jī)半導(dǎo)體器件的制造方法，其中，有機(jī)半導(dǎo)體材料通過含有有 機(jī)半導(dǎo)體材料的溶液工藝涂布、干燥而配置于絕緣層上。
[0026] [8]如[4]所述的制造方法，其中，在熱層壓時(shí)，將熱輥部的溫度設(shè)定為有機(jī)半導(dǎo) 體材料的液晶轉(zhuǎn)變溫度、玻璃化轉(zhuǎn)變溫度或者熔點(diǎn)以上的溫度。
[0027] [9]如[4]所述的制造方法，其中，有機(jī)半導(dǎo)體材料的液晶轉(zhuǎn)變溫度、玻璃化轉(zhuǎn)變 溫度或者熔點(diǎn)低于樹脂基材（i)和（ii)的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。
[0028] [10]如[4]至[9]中任一項(xiàng)所述的制造方法，其中，有機(jī)半導(dǎo)體材料為以下式（1) 表示的化合物。
[0029]
[0030] 上述式（1)中，XjP X2各自獨(dú)立地表示硫原子或硒原子，RdP R 2各自獨(dú)立地表示 氫原子、脂肪族烴基、芳基、雜環(huán)基、烷氧基或烷氧基烷基，&和1?2可以相同也可以不同，m和 η各自獨(dú)立地表示0或1。
[0031] [11] -種撓性有機(jī)半導(dǎo)體器件，其由[4]至[10]中任一項(xiàng)所述的制造方法形成。
[0032] 發(fā)明效果
[0033] 根據(jù)本發(fā)明，提供通過簡(jiǎn)易的工藝形成晶體沿一定方向生長(zhǎng)的有機(jī)薄膜的方法。 另外，提供利用該形成方法可以高生產(chǎn)能力地制造具有晶體沿一定方向生長(zhǎng)的有機(jī)薄膜的 有機(jī)半導(dǎo)體器件的方法。此外，根據(jù)這些方法，可以提供載流子迀移率、抗彎性等特性優(yōu)良 的撓性有機(jī)半導(dǎo)體器件。
【附圖說明】
[0034]圖1為示出作為本發(fā)明的有機(jī)半導(dǎo)體器件的一例的有機(jī)薄膜晶體管的結(jié)構(gòu)形態(tài) 示例的示意圖。
[0035] 圖2為示出制造本發(fā)明的有機(jī)半導(dǎo)體器件中的一例配置有機(jī)半導(dǎo)體材料的位置 的一例的示意圖。
[0036] 圖3為用于制造本發(fā)明的有機(jī)半導(dǎo)體器件的一個(gè)形態(tài)示例的工序的示意圖。
[0037] 圖4(a)和（b)為通過本發(fā)明的有機(jī)薄膜的形成方法制造的有機(jī)薄膜的偏光顯微 鏡照片。
[0038] 圖5為本發(fā)明中制成的有機(jī)半導(dǎo)體器件進(jìn)行彎曲試驗(yàn)的V型分塊法的示意圖。
[0039] 圖6為示出本發(fā)明的有機(jī)半導(dǎo)體器件進(jìn)行彎曲試驗(yàn)的順序的示意圖。
[0040] 圖7為示出本發(fā)明的有機(jī)半導(dǎo)體器件的彎曲試驗(yàn)后的晶體管特性的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0041] 對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)地說明。
[0042] 本發(fā)明的特征在于，以通過熱層壓法使配置于兩種樹脂基板之間的有機(jī)半導(dǎo)體材 料晶體生長(zhǎng)為特征的撓性半導(dǎo)體器件的制造方法和通過該方法得到的半導(dǎo)體器件。
[0043] 本發(fā)明的第一目的在于形成有機(jī)半導(dǎo)體材料的晶體生長(zhǎng)方向一定的有機(jī)薄膜。
[0044] 本發(fā)明的有機(jī)薄膜的形成方法特征在于，通過熱層壓法對(duì)配置有有機(jī)半導(dǎo)體材料 的一個(gè)樹脂基材和另一個(gè)樹脂基材這兩個(gè)樹脂基材進(jìn)行壓制，從而形成晶體沿一定方向生 長(zhǎng)的有機(jī)薄膜。
[0045] 在本發(fā)明的通過熱層壓法的有機(jī)薄膜的形成方法中，可以列舉使用通過熱輥壓接 2個(gè)樹脂基材的普通層壓裝置的方法，本發(fā)明的有機(jī)薄膜通過將配置于一個(gè)樹脂基材上的 有機(jī)半導(dǎo)體材料用另一個(gè)樹脂基材夾住，并且用層壓裝置的熱輥壓接兩基材從而貼合而形 成。
[0046] 有機(jī)半導(dǎo)體材料除可以通過直接配置塊狀粉末、微細(xì)粉末等固體、熔融狀態(tài)的材 料外，也可以通過滴落涂布法等的溶液工藝（例如，由溶液涂布、印刷工序和干燥工序等構(gòu) 成）而配置。使用溶液工藝時(shí)，在從溶液晶體化的階段中晶體取向可