專利名稱：有機(jī)晶體管、制造半導(dǎo)體器件和有機(jī)晶體管的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種有機(jī)晶體管以及制造具有有機(jī)半導(dǎo)體層的有機(jī)晶體管和具有有機(jī)晶體管的半導(dǎo)體器件的方法。
背景技術(shù)：
場(chǎng)效應(yīng)晶體管控制半導(dǎo)體層的導(dǎo)電性，該半導(dǎo)體層提供于源極和漏極之間，電壓施加到柵極上，且場(chǎng)效應(yīng)晶體管是使用空穴或電子的載流子傳輸?shù)膯螛O型元件中典型的一個(gè)。
由于可根據(jù)這種場(chǎng)效應(yīng)晶體管的組合形成各種開關(guān)元件和放大元件，因此可將這些場(chǎng)效應(yīng)晶體管應(yīng)用于各種領(lǐng)域。例如，可以給出在有源矩陣顯示器等中的開關(guān)元件作為應(yīng)用。
由硅代表的無機(jī)半導(dǎo)體材料已經(jīng)廣泛地用作用于場(chǎng)效應(yīng)晶體管的半導(dǎo)體材料。由于需要高溫處理用于形成作為半導(dǎo)體層的無機(jī)半導(dǎo)體材料膜，因此難以使用塑料或薄膜作為襯底。
與此相反，由于即使在相對(duì)低溫下也可形成膜，因此當(dāng)將有機(jī)半導(dǎo)體材料用作半導(dǎo)體層時(shí)，原則上可以在耐熱性低的襯底如塑料襯底以及玻璃襯底上制造場(chǎng)效應(yīng)晶體管。
在專利文獻(xiàn)1中公開了通過在低溫過程中形成包括有機(jī)半導(dǎo)體材料的半導(dǎo)體層的膜而形成的有機(jī)晶體管。注意，專利文獻(xiàn)1中記載的有機(jī)晶體管的柵絕緣膜是通過等離子體CVD方法形成的。
日本專利公開2000-174277為了小型化晶體管，需要在縮短溝道長度的同時(shí)使得柵絕緣膜更薄。然而，當(dāng)使得柵絕緣膜更薄時(shí)，隧道漏電流高，且涉及可靠性的降低。因此，需要更高電阻特性的柵絕緣膜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是通過形成比通過使用常規(guī)CVD方法形成的柵絕緣膜稠密且絕緣電阻特性高的柵絕緣膜來提供較低隧道漏電流的有機(jī)晶體管。
本發(fā)明采取了以下方法以實(shí)現(xiàn)上述目的。
本發(fā)明的有機(jī)晶體管的一種模式是通過下列步驟獲得的晶體管形成變成柵極的導(dǎo)電層；使用電子密度為1011cm-3或更大且電子溫度為0.2eV至2.0eV范圍內(nèi)的稠密(dense)等離子體通過等離子體激活來激活氧(或包括氧的氣體)或氮(或包括氮的氣體)等；和通過直接與變成柵極的導(dǎo)電層的一部分反應(yīng)并與之絕緣來形成柵絕緣膜。
本發(fā)明有機(jī)晶體管的一種模式具有柵極、柵絕緣膜、包括有機(jī)半導(dǎo)體材料的半導(dǎo)體層，源極和漏極位于半導(dǎo)體層中，且源極和漏極具有有機(jī)化合物和金屬氧化物的復(fù)合層和導(dǎo)電層，且通過對(duì)變成柵極的導(dǎo)電層進(jìn)行稠密等離子體處理形成的柵絕緣膜。
本發(fā)明的有機(jī)晶體管的另一模式具有柵極、所形成的與柵極接觸且位于其上的柵絕緣膜、包括形成于柵絕緣膜上的有機(jī)半導(dǎo)體材料的半導(dǎo)體層、和形成于半導(dǎo)體層上的源極和漏極，其中源極和漏極具有有機(jī)化合物和金屬氧化物的復(fù)合層以及導(dǎo)電層，通過對(duì)變成柵極的導(dǎo)電層進(jìn)行稠密等離子體處理形成的柵絕緣膜。
本發(fā)明有機(jī)晶體管的另一模式具有柵極、形成于柵極上的柵絕緣膜、形成于柵絕緣膜上包括有機(jī)半導(dǎo)體材料的半導(dǎo)體層，和在半導(dǎo)體層上的源極和漏極，其中源極和漏極具有有機(jī)化合物和金屬氧化物的復(fù)合層和導(dǎo)電層，且柵絕緣膜是經(jīng)受稠密等離子體處理的膜。
本發(fā)明的有機(jī)晶體管的制造方法中的一種包括以下步驟在襯底上形成第一導(dǎo)電層，通過稠密等離子體處理絕緣第一導(dǎo)電層的表面，在第一絕緣的導(dǎo)電膜上形成包括有機(jī)半導(dǎo)體材料的半導(dǎo)體層，在半導(dǎo)體層上形成有機(jī)化合物和金屬氧化物相混合的復(fù)合層，和在復(fù)合層上形成第二導(dǎo)電層。此時(shí)，復(fù)合層和第二導(dǎo)電層是源極和漏極，第一導(dǎo)電層中具有導(dǎo)電特性的部分是柵極，而第一導(dǎo)電層中具有絕緣特性的部分是柵絕緣膜。
本發(fā)明有機(jī)晶體管的另一種制造方法是在襯底上形成柵極，在柵極上形成柵絕緣膜，在柵絕緣膜上形成包括有機(jī)半導(dǎo)體材料的半導(dǎo)體層，在半導(dǎo)體層上形成其中有機(jī)化合物和金屬氧化物相混合的復(fù)合層，在復(fù)合層上形成層。此時(shí)，復(fù)合層和導(dǎo)電層是源極和漏極，且對(duì)柵絕緣膜進(jìn)行稠密等離子體處理。
稠密等離子體處理使用其中電子密度是1011cm-3或更大且電子溫度在0.2eV至2.0eV的范圍內(nèi)(更優(yōu)選地，0.5eV至1.5eV的范圍內(nèi))的等離子體。注意，該說明書中的“稠密等離子體”也可以稱作“高密度等離子體”。
柵極可以是鉭、鈮、鋁、鉬、鎢、鈦、銅、鉻、鎳、鈷和鎂中的任一種。
柵絕緣膜可具有8或更大的介電常數(shù)。
形成復(fù)合層的有機(jī)化合物可具有芳族胺骨架。
形成復(fù)合層的金屬氧化物可以是選自鈦、釩、鉻、鋯、鈮、鉬、鉿、鉭、鎢和錸的一種金屬氧化物或多種金屬氧化物。
本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的一種模式是通過使用有機(jī)晶體管形成的電路，該有機(jī)晶體管中絕緣膜和包括有機(jī)半導(dǎo)體材料的半導(dǎo)體層相接觸，其中絕緣膜是通過使用其中電子密度為1011cm-3或更大且電子溫度在0.2eV至2.0eV的范圍內(nèi)(更優(yōu)選地，在0.5eV至1.5eV的范圍內(nèi))的稠密等離子體來形成的。
由于通過使用稠密等離子體形成的柵絕緣膜可以是較少被等離子體損傷且?guī)缀鯖]有缺陷的高質(zhì)量膜，因此柵絕緣膜可以降低隧道漏電流。因此，可獲得高可靠性的有機(jī)晶體管。此外，當(dāng)絕緣變成柵極的導(dǎo)電層以成為柵絕緣膜時(shí)，可獲得高集成度。


圖1A和1B是說明本發(fā)明有機(jī)晶體管的結(jié)構(gòu)的圖；圖2A至2E是說明本發(fā)明有機(jī)晶體管的制造方法的圖；圖3A和3B是說明本發(fā)明有機(jī)晶體管的結(jié)構(gòu)的圖；圖4A和4B是說明本發(fā)明有機(jī)晶體管的結(jié)構(gòu)的圖；圖5A和5B是說明本發(fā)明有機(jī)晶體管的結(jié)構(gòu)的圖；圖6是稠密等離子體處理設(shè)備的示意圖；圖7是使用本發(fā)明的液晶顯示器件的頂視圖；圖8是使用本發(fā)明的液晶顯示器件的截面圖；圖9是使用本發(fā)明的發(fā)光顯示器件的截面圖；圖10A至10D是使用本發(fā)明的電子器件的圖。
具體實(shí)施例方式
以下參考附圖詳細(xì)地描述本發(fā)明的實(shí)施方案模式。然而，本發(fā)明不限于以下描述，且本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在本發(fā)明的范圍內(nèi)可多樣地改變本發(fā)明的模式和細(xì)節(jié)。因此，不應(yīng)將本發(fā)明視為限于下面的實(shí)施方案模式和實(shí)施方案的描述。而且，在以下描述的本發(fā)明的結(jié)構(gòu)中，貫穿附圖，用相同的參考數(shù)字表示相同的部件。
(實(shí)施方案模式1)本發(fā)明有機(jī)晶體管結(jié)構(gòu)的配置在圖1A和1B中示出。注意，參考數(shù)字10是襯底，11是柵極，12是柵絕緣膜，13是包括有機(jī)半導(dǎo)體材料的半導(dǎo)體層，14是具有有機(jī)化合物和金屬氧化物的復(fù)合層，15是導(dǎo)電層，并且源極和漏極16a和16b具有復(fù)合層14和導(dǎo)電層15?？筛鶕?jù)使用的元件適當(dāng)?shù)剡x擇每一層和電極的設(shè)置。此外，將復(fù)合層14形成為與圖1A和1B中的半導(dǎo)體層13接觸；然而，并不限于此，復(fù)合層可包括在源極和/或漏極的一部分中。
順著圖2A至2E的制造方法說明圖1A的結(jié)構(gòu)。作為襯底10，可使用絕緣特性的襯底如玻璃襯底、石英襯底、結(jié)晶玻璃、陶瓷襯底、不銹鋼襯底、塑料襯底(聚酰亞胺、丙烯酰基(acryl)、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯、聚芳酯、聚醚砜等)等。此外，必要時(shí)，可在通過CMP等拋光之后使用這些襯底。
變成柵極的導(dǎo)電層17形成于襯底10上(見圖2A)。通過氮化和/或氧化而具有絕緣特性的金屬可用作導(dǎo)電層17的材料。具體地，優(yōu)選鉭、鈮、鋁、鉬、銅或鈦。此外，可以給出鎢、鉻、鎳、鈷、鎂等。不特別限制導(dǎo)電層17的制造方法，且在通過濺射方法或蒸鍍方法等形成膜之后，可通過蝕刻方法等將該膜制造成具有需要的形狀。此外，可通過墨水噴射印刷方法等使用包括導(dǎo)電物質(zhì)的液滴形成該膜。
接下來，通過使用稠密等離子體來氮化和/或氧化導(dǎo)電層17形成包括金屬的氮化物、氧化物或氮氧化物的柵絕緣膜12(見圖2B)。稠密等離子體是通過使用高頻如2.45GHz的微波產(chǎn)生的。使用這種稠密等離子體，且通過等離子體激活來激活氧(或包括氧的氣體)、氮(或包括氮的氣體)等，且這些激活物質(zhì)與柵極材料直接反應(yīng)以絕緣導(dǎo)電層17。
使用其電子密度為1011cm-3或更大且電子溫度在0.2eV至2.0eV范圍內(nèi)(更優(yōu)選0.5eV至1.5eV的范圍內(nèi))的稠密等離子體。由于活性物種的動(dòng)能低，特征在于低電子溫度的這種稠密等離子體可比常規(guī)等離子體處理形成較少被等離子體損傷且?guī)缀醪痪哂腥毕莸哪ぁ４送?，該絕緣膜比通過使用陽極氧化方法形成的絕緣膜更稠密。除了通過使用導(dǎo)電層17的稠密等離子體絕緣的柵絕緣膜12之外，該導(dǎo)電層17可用作柵極11。
例如，使用圖6的設(shè)備進(jìn)行稠密等離子體處理。參考數(shù)字61是介電波導(dǎo)管，62是具有多個(gè)狹縫的狹縫天線，63是由石英或氧化鋁制成的介電襯底，和64是安置襯底的臺(tái)。臺(tái)64具有加熱器。微波自60傳送，且激活自等離子體產(chǎn)生區(qū)域66中的氣體供應(yīng)口65所提供的氣體。根據(jù)自60傳送的微波的波長適當(dāng)?shù)剡x擇狹縫天線62中狹縫的位置和長度。
通過使用這種設(shè)備，可激活具有均勻、高密度和低電子溫度的等離子體，且可實(shí)現(xiàn)低溫處理(襯底溫度為400℃或更低)。注意，被認(rèn)為通常具有低熱阻的塑料可用作襯底。
注意，將其中把氧(或包括氧的氣體)或氮(或包括氮的氣體)混合到惰性氣體如氬、氪、氦或氙中的氣體用作將提供的氣體。因此，將這些惰性元素混合到由稠密等離子體氧化或氮化處理形成的柵絕緣膜中。氫可包括在將提供的氣體中。
而且，通過在設(shè)備內(nèi)部67提供噴淋板(shower plate)可將更均勻的激活氣體提供給處理對(duì)象。在以下的描述中，在柵絕緣膜制造中的稠密等離子體處理通過使用具有上述特性的等離子體來進(jìn)行。
接下來，形成覆蓋柵絕緣膜12的半導(dǎo)體層13(見圖2C)。形成半導(dǎo)體層13的有機(jī)半導(dǎo)體材料具有載流子運(yùn)輸特性，且如果有機(jī)材料通過電場(chǎng)效應(yīng)調(diào)制載流子密度，則可使用低分子和高分子材料，且并不特別限制其種類?？梢越o出多環(huán)芳香族化合物、共扼雙鍵化合物、金屬酞菁絡(luò)合物、電荷傳輸絡(luò)合物、縮合的環(huán)狀四羧酸二酰亞胺型、低聚噻吩型、富勒烯型、碳納米管等。例如，可使用聚吡咯、聚噻吩、聚(3-烷基噻吩)、聚噻吩乙烯、聚(對(duì)苯乙烯)、聚苯胺、聚薁、聚芘、聚咔唑、聚硒吩、聚呋喃、聚(對(duì)亞苯基)、聚吲哚、聚噠嗪、并四苯、并六苯、并七苯、芘、、苝、暈苯、并五苯、卵苯、擬并五苯、蒽、三酚基二嗪、triphenodiriazine、并六苯6、15-醌、聚乙烯基咔唑、聚苯硫醚、聚亞乙烯基硫醚、聚乙烯基吡啶、萘四甲酸二酰亞胺、蒽四甲酸二酰亞胺、C60、C70、C76、C78、C84及其衍生物。此外，作為其具體實(shí)例，還存在通常分類到P-型半導(dǎo)體的并四苯、并五苯、六價(jià)噻吩(6T)、銅酞菁、二-(1，2，5-噻重氮對(duì)喹啉并二(1，3-雙硫醇)、ruburene、聚(2，5-亞噻吩基亞乙烯基)(PTV)、聚(3-己基噻吩-2，5-diyl)(P3HT)或聚(9，9’-二辛基-芴-共-雙噻吩)(F8T2)，和通常分類到N-型半導(dǎo)體的7，7，8，8，-四氰基喹啉并二甲烷(TCNQ)、3，4，9，10-苝四酸二酐(PTCDA)、1，4，5，8-萘四酸二酐(NTCDA)、11，11，12，12，-四氰基-1，4-萘喹啉并二甲烷(TCNNQ)、N，N’-二辛基-3，4，9，10-苝四甲酸二酰亞胺(PTCDI-C8H)、銅16酞菁氟化物(F16CuPc)或3’，4’-二丁基-5，5”-二(二氰基亞甲基)-5，5”-二氫-2，2’5’，2”-三噻吩)(DCMT)等。注意，在有機(jī)半導(dǎo)體中，P-型或N-型的特性不是固有特性，且其取決于與電極注入載流子之間的關(guān)系，或當(dāng)進(jìn)行載流子注入時(shí)電場(chǎng)的密度。存在易于變成P-型或N-型的傾向；然而，可將有機(jī)半導(dǎo)體用作P-型半導(dǎo)體和N-型半導(dǎo)體。在該實(shí)施方案模式中，更優(yōu)選P-型半導(dǎo)體。
這些有機(jī)半導(dǎo)體材料可通過諸如蒸發(fā)方法、旋涂方法或液滴排放方法的方法來形成。
接下來，在半導(dǎo)體層13上形成復(fù)合層14(見圖2D)。不特別限制用于本發(fā)明復(fù)合層14的有機(jī)化合物的種類，優(yōu)選具有芳香胺骨架的有機(jī)化合物，如4，4’-二[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]聯(lián)苯(NPB)、N，N’-二苯基-N，N’-二(3-甲基苯基)-1，1’-聯(lián)苯-4，4’-二胺(TPD)、4，4-二(N-{4-(N，N-二-間甲苯基氨基)苯基}-N-苯基氨基)聯(lián)苯(DNTPD)、4，4’，4”-三[N-(3-甲基苯基)-N-苯基氨基]三苯胺(m-MTDATA)或4，4’，4”-三[N-(1-萘基)-N-苯基氨基]三苯胺(1-TNATA)。此外，可使用N-芳基咔唑衍生物如N-(2-萘基)咔唑(NCz)、4，4’-二(N-咔唑基)聯(lián)苯(CBP)或蒽或芳香族碳?xì)浠锶?，10-二苯基蒽(DPA)等。此外，可使用用作半導(dǎo)體13的材料。在該情況下，改善了半導(dǎo)體層13和復(fù)合層14的邊界面的粘附性和化學(xué)穩(wěn)定性。由此，可以給出制造工藝變得容易的益處。
不特別限制用于本發(fā)明復(fù)合層14的金屬氧化物。優(yōu)選鈦、釩、鉻、鋯、鈮、鉬、鉿、鉭、鎢或錸的氧化物。優(yōu)選該復(fù)合層包括5wt％至80wt％范圍內(nèi)的金屬氧化物，該范圍優(yōu)選為10wt％至50wt。
可使用表示電子接收特性的有機(jī)化合物如7，7，8，8-四氰基喹啉并二甲烷(TCNQ)、2，3，5，6-四氟-7，7，8，8-四氰基喹啉并二甲烷(F4-TCNQ)來代替金屬氧化物。
復(fù)合層14可通過使用電阻加熱的共蒸發(fā)、通過使用電阻加熱和電子槍蒸發(fā)(EB蒸發(fā))的共蒸發(fā)或通過同時(shí)使用濺射方法和電阻加熱等來形成。此外，可通過使用濕法如溶膠-凝膠方法來形成膜。
由于復(fù)合層14的電導(dǎo)率高到約10-5[S/cm]，且即使當(dāng)膜厚度從幾nm變至幾百nm時(shí)，晶體管電阻值的變化也很小，復(fù)合層的膜厚度可根據(jù)所形成元件的應(yīng)用和形狀適當(dāng)?shù)乜刂茷閺膸譶m至幾百nm或更大。
接下來，形成導(dǎo)電層15(見圖2E)。不特別限制用于導(dǎo)電層15的材料。可以給出金屬如金、鉑、鋁、鎢、鈦、銅、鉬、鉭、鈮、鉻、鎳、鈷、鎂、包括它們的合金以及導(dǎo)電高分子化合物如聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩、聚乙炔、聚二乙炔。通常，金屬通常用于導(dǎo)電層15，該導(dǎo)電層15將用于源極和漏極16a和16b。
只要半導(dǎo)體層13不分解，就不特定限制其形成方法。在通過濺射方法或蒸發(fā)方法等形成膜之后，可通過蝕刻方法等將導(dǎo)電層15加工成需要的形狀并對(duì)其進(jìn)行制造。此外，可通過使用包括導(dǎo)電物質(zhì)等的液滴的噴墨印刷方法形成導(dǎo)電層15。
在根據(jù)上述方法制造的有機(jī)晶體管中，通過使用源極和漏極16a和16b降低了在半導(dǎo)體層13及源極和漏極16a和16b之間的能壘，該源極和漏極16a和16b具有其中復(fù)合層14介于半導(dǎo)體層13和導(dǎo)電層15之間的結(jié)構(gòu)，且從源極和漏極中的一個(gè)電極至半導(dǎo)體層的載流子注入和從半導(dǎo)體層至其它電極的載流子排放變得容易。因此，導(dǎo)電層15的材料不必選擇其中半導(dǎo)體13的能壘低的材料，且可以選擇導(dǎo)電層的材料而不受功函數(shù)的限制。
此外，復(fù)合層14的優(yōu)越之處在于載流子特性和化學(xué)穩(wěn)定性，且與半導(dǎo)體13的粘附性好于導(dǎo)電層15。本發(fā)明的源極和漏極16a和16b也可用作導(dǎo)線。
由于通過使用稠密等離子體形成的柵絕緣膜12幾乎不具有等離子體損傷和缺陷，因此可以降低隧道漏電流。由于表面的凹凸小，因此載流子遷移率高。而且，其使得制成在柵絕緣膜上形成的半導(dǎo)體層13的有機(jī)半導(dǎo)體材料的取向容易。此外，可通過選擇材料如Ta或Al來將高介電常數(shù)柵絕緣膜形成至柵極，其通過氮化處理或氧化處理變成高介電常數(shù)。因此，即使使得柵絕緣膜更薄，也可獲得等效的氧化膜厚度(EOT等效氧化物厚度)，且可進(jìn)行高速操作同時(shí)防止隧道漏電流。而且，由于可縮小柵極的寬度，且可通過柵極直接反應(yīng)使柵極更薄，因此可縮短溝道長度。因此，能獲得高集成度。另外，可以使得有機(jī)晶體管的驅(qū)動(dòng)電壓更低以得到柵絕緣膜。
可以使有機(jī)絕緣材料如聚酰亞胺、聚酰胺酸或聚乙烯基苯形成為與半導(dǎo)體層13下表面接觸的膜。通過這種結(jié)構(gòu)，更加改善了有機(jī)半導(dǎo)體材料的取向，且更加改善了柵絕緣膜12和半導(dǎo)體層13的粘附性。
此外，例示了其中源極和漏極16a和16b提供于半導(dǎo)體層13上的與圖1A的結(jié)構(gòu)相似的結(jié)構(gòu)(以下稱作頂接觸型結(jié)構(gòu))；然而，在本發(fā)明中，可使用其中源極和漏極提供于有機(jī)半導(dǎo)體層下方的與圖1B的結(jié)構(gòu)相似的結(jié)構(gòu)(以下稱作底接觸結(jié)構(gòu))。
在底柵類型的情況下，當(dāng)采用頂接觸型結(jié)構(gòu)時(shí)，存在其中載流子遷移率高的優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，在使用底接觸型結(jié)構(gòu)的情況下，可容易地將諸如光刻的工藝用于源和漏導(dǎo)線的微制造。因此，可根據(jù)缺點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)選擇有機(jī)晶體管的結(jié)構(gòu)。
如上所述，可以提供一種高可靠性的有機(jī)晶體管。
(實(shí)施方案模式2)如實(shí)施方案模式1中示出的有機(jī)晶體管使用通過對(duì)導(dǎo)電層進(jìn)行稠密等離子體處理形成的絕緣膜作為柵絕緣膜，該導(dǎo)電層變成柵極；然而，在該實(shí)施方案模式中，除了事先形成的與圖3A和3B相似的絕緣膜之外，還通過使用稠密等離子體的氮化或氧化來形成柵絕緣膜。因?yàn)槌藮沤^緣膜和柵極之外的元件與實(shí)施方案模式1中的那些相類似，因?yàn)樗鼈冇上嗤膮⒖紨?shù)字表示且省略了其說明。
在襯底10上形成柵極31。不特別限制用于柵極31的材料。例如，可以給出金屬如金、鉑、鋁、鎢、鈦、銅、鉬、鉭、鈮、鉻、鎳、鈷、鎂和包括它們的合金、導(dǎo)電高分子化合物如聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩、聚乙炔、聚二乙炔和摻雜有雜質(zhì)的多晶硅。不特別限制用于制造柵極31的方法，在通過濺射方法、蒸發(fā)方法等形成之后，可將其加工成需要的形狀，并通過蝕刻方法等來制造它。此外，也可通過使用包括導(dǎo)電物質(zhì)的液滴的噴墨方法等。
接下來，形成覆蓋柵極31的絕緣膜32。將無機(jī)材料如氧化硅、氮化硅或氮氧化硅用于絕緣膜32。這些絕緣膜32可通過諸如浸漬方法、旋涂方法、液滴排放方法和CVD方法、濺射方法等施涂方法來形成。
通過對(duì)該絕緣膜32使用稠密等離子體進(jìn)行氮化處理或氧化處理來形成柵絕緣膜。例如，通過對(duì)氧化硅的絕緣膜32進(jìn)行稠密等離子體氮化處理或?qū)Φ璧慕^緣膜32進(jìn)行稠密等離子體氧化處理來形成氮氧化硅。此外，可形成具有氧化硅或氮化硅和氮氧化硅的疊層結(jié)構(gòu)的柵絕緣膜。不具體限制將被疊層的柵絕緣膜的數(shù)目?？赏ㄟ^對(duì)氮化硅進(jìn)行稠密等離子體氮化來獲得包括高濃度氮的氮化硅膜。
稠密等離子體是通過使用高頻微波如2.45GHz來產(chǎn)生的。通過由使用這種稠密等離子體的等離子體激活來激活激活氧(或包括氧的氣體)或氮(或包括氮的氣體)，且該激活氧或氮與絕緣膜反應(yīng)。由于激活物種的動(dòng)能低，因此與常規(guī)等離子體處理相比其中特征在于低電子溫度的稠密等離子體，可形成幾乎沒有等離子體損傷和較少缺陷的膜。注意，混合了用于實(shí)施方案模式1中示出的將被提供的氣體的惰性氣體。
在柵絕緣膜上形成半導(dǎo)體層13。接下來，形成源極和漏極16a和16b。
在具有這種結(jié)構(gòu)的有機(jī)晶體管中，通過使用源極和漏極16a和16b降低了半導(dǎo)體層13及源極和漏極16a和16b之間的能壘，該源極和漏極16a和16b具有其中復(fù)合層14介于半導(dǎo)體層13和導(dǎo)電層15之間的結(jié)構(gòu)，且從源極和漏極中的一個(gè)電極至半導(dǎo)體層的載流子注入和從半導(dǎo)體層至其它電極的載流子排放變得容易。因此，導(dǎo)電層15的材料不必選擇其中半導(dǎo)體13的能壘低的材料，且可選擇該導(dǎo)電層材料而不受功函數(shù)的限制。
此外，復(fù)合層14的優(yōu)越之處在于載流子注入特性和化學(xué)穩(wěn)定性，且與半導(dǎo)體13的粘附性好于導(dǎo)電層15。本發(fā)明的源極和漏極16a和16b也可用作導(dǎo)線。
由于通過使用稠密等離子體形成的柵絕緣膜幾乎不具有等離子體損傷和缺陷，因此可降低隧道漏電流。由于其表面的凹凸小，因此載流子遷移率高。而且，其使得制成在柵絕緣膜上形成的半導(dǎo)體層13的有機(jī)半導(dǎo)體材料的取向容易。
例示了與圖3A相似的頂接觸型結(jié)構(gòu)；然而，在本發(fā)明中，可使用與圖3B相似的底接觸型結(jié)構(gòu)。
在底柵型的情況下，當(dāng)采用頂接觸型結(jié)構(gòu)時(shí)，存在其中載流子遷移率較高的優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，在使用底接觸型結(jié)構(gòu)的情況下，可容易地使用諸如光刻的工藝用于提供源極和漏極導(dǎo)線的微制造。因此，可根據(jù)缺點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)選擇有機(jī)晶體管的結(jié)構(gòu)。
此外，通過使用與實(shí)施方案模式1相似的稠密等離子體來絕緣變成柵極的導(dǎo)電層，且可將獲得的絕緣膜用作柵絕緣膜的一部分。注意，那時(shí)可使用的柵極材料是實(shí)施方案模式1中標(biāo)示的導(dǎo)電層17的材料。在該情況下，由于可縮小柵極的寬度且可通過柵極的直接反應(yīng)將柵極制作得更薄，所以可縮短溝道長度。因此，能獲得高集成度。
如上所述，可提供高可靠性的有機(jī)晶體管。
(實(shí)施方案模式3)在該實(shí)施方案模式中，使用圖4A和4B說明了具有與實(shí)施方案模式1和2中標(biāo)示的結(jié)構(gòu)不同結(jié)構(gòu)的有機(jī)晶體管。實(shí)施方案模式1和2的有機(jī)晶體管是底柵型晶體管；然而，該實(shí)施方案模式的晶體管是頂柵型晶體管。與實(shí)施方案模式1中的那些相似的部分由共同的參考數(shù)字來表示且省略了其描述。
說明圖4A的結(jié)構(gòu)。在襯底10上形成半導(dǎo)體層13。而且，在半導(dǎo)體層13上形成具有復(fù)合層14和導(dǎo)電層15的源極和漏極16a和16b。
接下來，形成覆蓋半導(dǎo)體層13及源極和漏極16a和16b的絕緣膜42?？蓪o機(jī)材料如氧化硅、氮化硅或氮氧化硅用于絕緣膜42。這些絕緣膜32可通過諸如浸漬方法、旋涂方法、液滴排放方法和CVD方法、濺射方法等施涂方法來形成。注意，必須使用這種不破壞半導(dǎo)體層13的條件或方法。
通過使用稠密等離子體對(duì)該絕緣膜進(jìn)行氮化處理或氧化處理來形成柵絕緣膜。例如，通過對(duì)氧化硅的絕緣膜42進(jìn)行稠密等離子體氮化處理或?qū)Φ璧慕^緣膜42進(jìn)行稠密等離子體氧化處理來形成氮氧化硅。此外，可形成具有氧化硅或氮化硅和氮氧化硅的疊層結(jié)構(gòu)的柵絕緣膜。不具體限制將疊層的柵絕緣膜的數(shù)目?？赏ㄟ^對(duì)氮化硅進(jìn)行稠密等離子體氮化來獲得包括高濃度氮的氮化硅膜。
通過使用高頻微波如2.45GHz來產(chǎn)生稠密等離子體。通過由使用這種高稠密等離子體激活的等離子體來激活激活氧(或包括氧的氣體)或氮(或包括氮的氣體)，且該激活氧或氮與絕緣膜反應(yīng)。由于活性物種的動(dòng)能低，因此與常規(guī)等離子體處理相比，其中特征在于低電子溫度的稠密等離子體可形成幾乎沒有等離子體損傷和較少缺陷的膜。注意，混合了用于實(shí)施方案模式1中示出的將被提供的氣體的惰性氣體。
接下來，形成柵極41。不特別限制用于柵極41的材料。例如，可以給出金屬如金、鉑、鋁、鎢、鈦、銅、鉬、鉭、鈮、鉻、鎳、鈷、鎂和包括它們的合金、導(dǎo)電高分子化合物如聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩、聚乙炔、聚二乙炔和摻雜有雜質(zhì)的多晶硅。不特別限制用于制造柵極41的方法，在通過濺射方法、蒸發(fā)方法等形成之后，可通過蝕刻方法等將其加工成為需要的形狀。此外，可通過使用包括導(dǎo)電物質(zhì)的液滴來使用噴墨方法等。注意，必須使用這種不破壞半導(dǎo)體層的條件或方法。
在具有這種結(jié)構(gòu)的有機(jī)晶體管中，通過使用源極和漏極16a和16b降低半導(dǎo)體層13及源極和漏極16a和16b之間的能壘，該源極和漏極16a和16b具有其中復(fù)合層14介于半導(dǎo)體層13和導(dǎo)電層15之間的結(jié)構(gòu)，且從源極和漏極中的一個(gè)電極至半導(dǎo)體層的載流子注入和從半導(dǎo)體層至其它電極的載流子排放變得容易。因此，導(dǎo)電層15的材料不必選擇其中半導(dǎo)體13的能壘低的材料，且對(duì)導(dǎo)電層的材料進(jìn)行選擇而不受功函數(shù)的限制。
此外，復(fù)合層14的優(yōu)越之處在于載流子注入特性和化學(xué)穩(wěn)定性，且與半導(dǎo)體13的粘附性好于導(dǎo)電層15。本發(fā)明的源極和漏極16a和16b還可用作導(dǎo)線。
由于通過使用稠密等離子體形成的柵絕緣膜幾乎不具有等離子體損傷和缺陷，因此可降低隧道漏電流。
例示了與圖4A相似的頂接觸型結(jié)構(gòu)；然而，在本發(fā)明中，可使用與圖4B相似的底接觸型結(jié)構(gòu)。
而且，通過使用稠密等離子體對(duì)柵極進(jìn)行氮化處理可提高熱阻。在絕緣變成柵極的導(dǎo)電層的情況下，由于可縮小柵極的寬度和可將柵極制得更薄，因此可縮短溝道長度。因此，可獲得高集成度。
如上所述，可提供高可靠性的有機(jī)晶體管。
(實(shí)施方案模式4)在該實(shí)施方案模式中，使用圖5A和5B說明其中電子用作載流子的N-型有機(jī)晶體管的結(jié)構(gòu)的實(shí)例。在實(shí)施方案模式1中的源極和漏極16a和16b具有另外包括堿金屬、堿土金屬或包括它們(氧化物、氮化物或鹽)的化合物的第二復(fù)合層58。在該實(shí)施方案模式中，具有實(shí)施方案模式1的有機(jī)氧化物和金屬氧化物的復(fù)合層14稱作第一復(fù)合層14。與實(shí)施方案模式1的那些相類似的元件由相同的參考數(shù)字表示，且省略了其說明。
可將在實(shí)施方案模式1中記載的半導(dǎo)體材料用作用于半導(dǎo)體層53的有機(jī)半導(dǎo)體材料。尤其，優(yōu)選列舉為N-型半導(dǎo)體的材料。
不特定限制堿金屬、堿土金屬或包括它們(氧化物、氮化物或鹽)的化合物的類型。然而，優(yōu)選以下給出的鋰、鈉、鉀、銫、鎂、鈣、鍶、鋇、氧化鋰、氮化鎂或氮化鈣。注意，只要半導(dǎo)體層53不溶解，就不限制用于制造第二復(fù)合層58的方法，且可使用濺射方法或蒸發(fā)方法。
此外，可通過這些材料的混合材料和具有電子傳輸特性的有機(jī)化合物來形成第二復(fù)合層58。作為具有電子傳輸特性的有機(jī)材料，有苝四酸酐及其衍生物、苝四甲酸二酰亞胺衍生物、萘四酸酐及其衍生物、萘四甲酸二酰亞胺衍生物、金屬酞菁衍生物或富勒烯系列。此外，可使用例如由具有喹啉骨架或苯并喹啉骨架如三(8-羥基喹啉根合(quinolinolato))鋁(簡稱作Alq3)、三(4-甲基-8-羥基喹啉根合)鋁(簡稱作Almq3)、雙(10-羥基苯并)[h]-喹啉酸根合(quinolinato))鈹(簡稱作BeBq2)、雙(2-甲基-8-羥基喹啉根合)-4-苯基酚酸根合(phenylphenolato)-鋁(簡稱作BAlq)的金屬絡(luò)合物構(gòu)成的材料。此外，可使用具有唑或噻唑配體如雙[2-(2-羥基苯基)苯并唑根合(benzooxazolato)]鋅(簡稱作Zn(BOX)2)、雙[2-(2-羥基苯基)苯并噻唑根合(benzothiazolato)]鋅(簡稱作Zn(BTZ)2)的金屬絡(luò)合物。除了上述的金屬絡(luò)合物之外，可使用2-(4-聯(lián)苯基)-5-(4-叔丁基苯基)-1，3，4-二唑(簡稱作PBD)、1，3-二[5-(對(duì)叔丁基苯基)-1，3，4-二唑-2-基]苯(簡稱作OXD-7)、3-(4-叔丁基苯基)-4-苯基-5-(4-聯(lián)苯基)-1，2，4-三唑(簡稱作TAZ)、3-(4叔丁基苯基)-4-(4-乙基苯基)-5-(4-聯(lián)苯基)-1，2，4-三唑(簡稱作p-EtTAZ)、紅菲繞啉(簡稱作BPhen)、浴銅靈(簡稱作BCP)等。注意，其中混合了具有電子傳輸特性的有機(jī)化合物的第二復(fù)合層58可通過使用電阻加熱的共蒸發(fā)方法；使用電阻加熱和電子槍蒸發(fā)(EB蒸發(fā))的共蒸發(fā)方法；使用濺射和電阻加熱同時(shí)沉積等來形成。
首先，變成柵極的導(dǎo)電層17形成于襯底10上。接下來，由柵極材料的氮化物、氧化物或氮氧化物制成的柵絕緣膜12通過使用稠密等離子體氮化或氧化變成柵極的導(dǎo)電層17來形成。而且，形成具有第二復(fù)合層58、第一復(fù)合層14和導(dǎo)電層15的源極和漏極56a和56b，由此制造有機(jī)晶體管。如在實(shí)施方案模式1中示出的用于將提供的氣體的惰性氣體如氬、氪、氦或氙在柵絕緣膜12中被混合。
在通過上述方法制造的有機(jī)晶體管中，當(dāng)將電壓施加到具有其中疊置了第二復(fù)合層58、第一復(fù)合層14和導(dǎo)電層15的結(jié)構(gòu)的電極上時(shí)，通過在第二復(fù)合層58和第一復(fù)合層14的界面附近的載流子分離產(chǎn)生空穴和電子。將產(chǎn)生的載流子中的電子從第二復(fù)合層58提供給半導(dǎo)體層53，而產(chǎn)生的載流子中的空穴流向?qū)щ妼?5。以這種方式，其中電子是載流子的電流流到半導(dǎo)體層53中。
此外，通過使用源極和漏極56a和56b降低了半導(dǎo)體層53及源極和漏極56a和56b之間的能壘，該源極和漏極56a和56b具有其中復(fù)合層14介于半導(dǎo)體層53和導(dǎo)電層15之間的結(jié)構(gòu)，并且從源極和漏極中的一個(gè)電極向半導(dǎo)體層的載流子注入和從半導(dǎo)體層向其它電極的載流子排放變得容易了。因此，導(dǎo)電層15的材料不必選擇其中能壘低的材料，且可不受功函數(shù)限制對(duì)其進(jìn)行選擇。
此外，第一復(fù)合層14的優(yōu)越之處在于載流子注入特性和化學(xué)穩(wěn)定性，且與半導(dǎo)體53的粘附性比導(dǎo)電層15好。本發(fā)明的源極和漏極56a和56b也可用作導(dǎo)線。
由于通過使用稠密等離子體形成的柵絕緣膜幾乎不具有等離子體損傷和缺陷，因此降低了隧道漏電流。由于表面凹凸小，因此載流子遷移率高。而且，這使得制成在柵絕緣膜上形成的半導(dǎo)體層53的有機(jī)半導(dǎo)體材料的取向容易。此外，高介電常數(shù)柵絕緣膜可通過選擇柵極的材料如Ta或Al來形成，該柵極的材料通過氮化處理或氧化處理而變得具有高介電常數(shù)。因此，即使將柵絕緣膜制作得更薄，也會(huì)獲得物理膜厚，且可進(jìn)行高速操作同時(shí)防止隧道漏電流。而且，由于縮小了柵極的寬度，且可通過直接使柵極反應(yīng)來將柵極制作得更薄，因此縮短了溝道長度。因此，能獲得高集成度。另外，可以使得有機(jī)晶體管的驅(qū)動(dòng)電壓更低以得到柵絕緣膜。
可使有機(jī)絕緣材料如聚酰亞胺、聚酰胺酸或聚乙烯基苯形成為與半導(dǎo)體層53的下表面接觸的膜。通過這種結(jié)構(gòu)，更加提高了有機(jī)半導(dǎo)體材料的取向，且可進(jìn)一步改善柵絕緣膜12和半導(dǎo)體層53的粘附性。
如上所述，可提供高可靠性的有機(jī)晶體管。
(實(shí)施方案5)使用圖7解釋本發(fā)明包括有機(jī)晶體管的液晶顯示器件(液晶器件)的模式。
圖7是示出液晶顯示器件的示例性頂視圖。由虛線表示的參考數(shù)字601是驅(qū)動(dòng)電路部分(源側(cè)驅(qū)動(dòng)電路)，602是像素部分，603是驅(qū)動(dòng)電路部分(柵側(cè)驅(qū)動(dòng)電路)，且它們由元件襯底600、反向襯底604和密封劑605所密封。
源側(cè)驅(qū)動(dòng)電路601和柵側(cè)驅(qū)動(dòng)電路603接收來自用作外部輸入端子的FPC(柔性印刷電路)609的視頻信號(hào)、時(shí)鐘信號(hào)、起始信號(hào)、復(fù)位信號(hào)等。盡管在此僅示出了FPC，但是印刷導(dǎo)線板(PWB)可安裝在FPC上。本發(fā)明中的液晶顯示器件不僅包括液晶顯示器件本身，而且還包括將FPC或PWB安裝至其位置。
不具體限制像素部分602，例如像素部分602具有液晶顯示元件(液晶元件)和用于驅(qū)動(dòng)液晶顯示元件的晶體管，如圖8的截面圖中所示。
圖8的截面圖中示出的液晶顯示器件具有有機(jī)晶體管527，該有機(jī)晶體管527具有通過與實(shí)施方案模式1中的記載的有機(jī)晶體管相同的稠密等離子體處理絕緣變成柵極的導(dǎo)電層而形成的柵絕緣膜12。與實(shí)施方案模式1中的那些相類似的部分由相同的參考數(shù)字來表示，且省略了其說明。
形成于襯底10上的有機(jī)晶體管527由絕緣膜528覆蓋。用作源極和漏極的一部分的導(dǎo)電層15的一側(cè)通過接觸孔電連接到像素電極529。液晶顯示元件通過在形成于反向襯底531上的反向電極532和像素電極529之間夾入液晶層534來形成。定向膜533和530分別形成于與液晶層534接觸的反向電極532和像素電極529的表面上。注意液晶層534通過間隔535保持單元間隙。不特別限制液晶顯示器件的結(jié)構(gòu)。
參考圖9解釋使用本發(fā)明的有機(jī)晶體管527的發(fā)光器件。圖9的截面圖中示出的發(fā)光器件具有有機(jī)晶體管527，該晶體管527具有通過稠密等離子體處理絕緣變成柵極的導(dǎo)電層而形成的柵絕緣膜12，與實(shí)施方案模式1中的有機(jī)晶體管相類似。與實(shí)施方案模式1中的那些相類似的部分通過相同的參考數(shù)字表示，且省略了其描述。
形成于襯底10上的有機(jī)晶體管527覆蓋有絕緣層528。用作源極和漏極的一部分的導(dǎo)電層15通過接觸孔電連接至第一電極610。第一電極610的端部部分覆蓋有絕緣層611，并形成發(fā)光層612以便覆蓋從絕緣層611暴露的部分。在發(fā)光層612上形成第二電極613和鈍化膜614。注意，通過使用在像素部分外部的密封劑(未示出)密封襯底10和反向襯底615使發(fā)光層612與外界氣體隔離。反向襯底615和襯底10之間的空隙616可填充有情性氣體如干燥的氮?dú)?，或通過用樹脂代替密封劑填充空隙616來進(jìn)行該密封。不特別限制發(fā)光器件的結(jié)構(gòu)。
當(dāng)將通過使用稠密等離子體形成的柵絕緣膜用作有機(jī)晶體管527時(shí)，可降低隧道漏電流且獲得高可靠性的顯示器件。
在該實(shí)施方案模式中，通過對(duì)變成柵極的導(dǎo)電層進(jìn)行稠密等離子體處理形成的絕緣膜可用作用于有機(jī)晶體管527的柵絕緣膜。然而，可使用通過稠密等離子體處理處理的柵絕緣膜。
上述的顯示器件可用作安裝至電子器件如電話機(jī)或電視機(jī)上的顯示器件，如圖10A和10B所示。此外，顯示器件可安裝至如圖10C中所示的具有管理私有信息如ID卡的功能的卡片上、如圖10D中所示的柔性導(dǎo)電紙上等。
圖10A是電話機(jī)的圖，且電話機(jī)的主體710包括顯示部分711、自動(dòng)輸出部分713、自動(dòng)輸入部分714、操作開關(guān)715和716、天線717等。
在顯示部分711中提供了有源矩陣型顯示器件。顯示系統(tǒng)可以是液晶顯示器或EL顯示器。顯示部分711在每一像素中具有有機(jī)晶體管。將通過使用上述實(shí)施方案模式的稠密等離子體處理處理的柵絕緣膜用于有機(jī)晶體管。此外，用于驅(qū)動(dòng)顯示部分711的集成電路形成或安裝于襯底之上，和有機(jī)晶體管一樣。具有通過使用上述實(shí)施方案模式的稠密等離子體處理處理的柵絕緣膜的有機(jī)晶體管可用于提供在集成電路中的晶體管。通過使用本發(fā)明的有機(jī)晶體管可獲得具有良好電特性和高可靠性的電話機(jī)。
圖10B示出了通過應(yīng)用本發(fā)明制造的電視機(jī)。該電視機(jī)包括顯示部分720、外殼721、揚(yáng)聲器722等。
有源矩陣型顯示器件提供于顯示部分720中。顯示系統(tǒng)可以是液晶顯示器或EL顯示器。該顯示部分720在每個(gè)像素中具有有機(jī)晶體管。將通過使用上述實(shí)施方案模式的稠密等離子體處理處理的柵絕緣膜用于有機(jī)晶體管。此外，用于驅(qū)動(dòng)顯示部分720的集成電路形成或安裝于襯底之上，與有機(jī)晶體管一樣。具有通過使用上述實(shí)施方案模式的稠密等離子體處理處理的柵絕緣膜的有機(jī)晶體管可用于提供于集成電路中的晶體管。通過使用本發(fā)明的有機(jī)晶體管可獲得具有良好電特性和高可靠性的電視機(jī)。
圖10C示出了通過應(yīng)用本發(fā)明制造的ID卡。該ID卡包括支撐介質(zhì)730、顯示部分731、結(jié)合到支撐介質(zhì)730中的集成電路芯片732等。用于驅(qū)動(dòng)顯示部分731的集成電路733和734結(jié)合到支撐介質(zhì)730中。
有源矩陣型顯示器件提供于顯示部分731中。顯示系統(tǒng)可以是液晶顯示器或EL顯示器。該顯示部分731在每個(gè)像素中具有有機(jī)晶體管。將通過使用上述實(shí)施方案模式的稠密等離子體處理處理的柵絕緣膜用于有機(jī)晶體管。此外，用于驅(qū)動(dòng)顯示部分731的集成電路733和734形成或安裝于襯底之上，與有機(jī)晶體管相同。將具有通過使用上述實(shí)施方案模式的稠密等離子體處理處理的柵絕緣膜的有機(jī)晶體管用于提供在集成電路733和734中的晶體管。通過使用本發(fā)明的有機(jī)晶體管可獲得具有良好電特性和高可靠性的ID卡。
可通過在顯示部分731中由集成電路芯片732顯示信息輸入或輸出來確定信息輸入或輸出的類型。
圖10D示出了通過應(yīng)用本發(fā)明制造的導(dǎo)電紙。主體740包括顯示部分741、接收裝置742、驅(qū)動(dòng)電路743、薄膜電池744等。
將有源矩陣型顯示器件提供于顯示部分741中。顯示方法可以是液晶顯示或EL顯示。該顯示部分741在每個(gè)像素中具有有機(jī)晶體管。將通過適用上述實(shí)施方案模式的稠密等離子體處理處理的柵絕緣膜用于有機(jī)晶體管。此外，用于驅(qū)動(dòng)接收裝置742和顯示部分741的驅(qū)動(dòng)電路743形成或安裝于襯底上，與有機(jī)晶體管相同。將具有通過使用上述實(shí)施方案模式的稠密等離子體處理處理的柵絕緣膜的有機(jī)晶體管用于提供在接收裝置742和驅(qū)動(dòng)裝置743中的晶體管。在信息處理功能中，可通過使用具有接收裝置742和通信功能的另一個(gè)器件來降低顯示器件的負(fù)載。由于本發(fā)明的有機(jī)晶體管可以制造在柔性襯底如塑料襯底上，因此可以非常有效地將本發(fā)明的有機(jī)晶體管應(yīng)用到導(dǎo)電紙上，且可制造具有良好導(dǎo)電特性和高可靠性的導(dǎo)電紙。
如上所述，本發(fā)明的應(yīng)用范圍很寬，可應(yīng)用于各種領(lǐng)域的顯示器件?？蓪⒃搶?shí)施方案模式自由地與實(shí)施方案模式1至4的結(jié)構(gòu)相結(jié)合。
使用圖1A和1B解釋使用本發(fā)明制造的有機(jī)晶體管。
通過濺射方法在襯底10上形成具有100nm膜厚且由鋁制成的導(dǎo)電層17。接下來，通過對(duì)導(dǎo)電層17進(jìn)行稠密等離子體氧化形成具有30nm膜厚的柵絕緣膜12。當(dāng)使用圖6中的稠密等離子體處理器件時(shí)，可將從等離子體源至作為處理目標(biāo)的襯底的間隔設(shè)置在20mm至80mm的范圍內(nèi)；然而，優(yōu)選20mm至60mm的范圍。除了通過使用稠密等離子體絕緣的導(dǎo)電層17的柵絕緣膜12之外的導(dǎo)電層用作柵極11。
接下來，通過形成50nm厚的并五苯作為膜在柵絕緣膜12上形成半導(dǎo)體層13，以便覆蓋柵絕緣膜12和柵極11的交疊部分。
使氧化鉬(VI)和作為芳族胺化合物的TPD形成為10nm膜厚的膜，以便通過共蒸發(fā)方法形成摩爾比是1∶1的復(fù)合層14。而且，通過使用掩模的真空蒸鍍來形成鋁作為導(dǎo)電層15，且可制造源極和漏極16a和16b。
根據(jù)上述內(nèi)容，可獲得高可靠性的P-溝道有機(jī)晶體管。
該申請(qǐng)基于在日本專利局于2005年4月25日提交的日本專利申請(qǐng)序列2005-125930，在此將其全部內(nèi)容引入作為參考。
權(quán)利要求
1.一種用于制造包括有機(jī)晶體管的半導(dǎo)體器件的方法，該用于制造半導(dǎo)體器件的方法包括用等離子體形成有機(jī)晶體管的絕緣膜，其中電子密度是1011cm-3或更大，電子溫度在0.2eV至2.0eV的范圍內(nèi)；和形成包括有機(jī)半導(dǎo)體材料的半導(dǎo)體層，以使半導(dǎo)體層與絕緣膜接觸。
2.一種用于制造有機(jī)晶體管的方法，包括對(duì)將變?yōu)闁艠O的第一導(dǎo)電層進(jìn)行等離子體處理，以在柵極上形成柵絕緣膜，其中電子密度是1011cm-3，且電子溫度在0.2eV至2.0eV的范圍內(nèi)；形成包括有機(jī)半導(dǎo)體材料的半導(dǎo)體層，以使半導(dǎo)體層與柵絕緣膜相鄰；和形成包括有機(jī)化合物和金屬氧化物的復(fù)合層，以使該復(fù)合層與半導(dǎo)體層相鄰；和形成第二導(dǎo)電層，以使第二導(dǎo)電層與該復(fù)合層相鄰，其中源極和漏極包括第二導(dǎo)電層和復(fù)合層；和其中復(fù)合層介于導(dǎo)電層和半導(dǎo)體層之間。
3.一種用于制造有機(jī)晶體管的方法，包括對(duì)將成為柵極的第一導(dǎo)電層進(jìn)行等離子體處理，以在柵極上形成柵絕緣膜，其中電子密度是1011cm-3，且電子溫度在0.5eV至1.5eV的范圍內(nèi)；形成包括有機(jī)半導(dǎo)體材料的半導(dǎo)體層，以使半導(dǎo)體層與柵絕緣膜相鄰，形成包括有機(jī)化合物和金屬氧化物的復(fù)合層，以使該復(fù)合層與半導(dǎo)體層相鄰；和形成第二導(dǎo)電層，以使第二導(dǎo)電層與復(fù)合層相鄰，其中源極和漏極包括第二導(dǎo)電層和復(fù)合層；和其中復(fù)合層介于第二導(dǎo)電層和半導(dǎo)體層之間。
4.一種用于制造有機(jī)晶體管的方法，包括對(duì)將成為柵極的第一導(dǎo)電層進(jìn)行等離子體處理，以在柵極上形成柵絕緣膜，其中電子密度是1011cm-3，且電子溫度在0.2eV至2.0eV的范圍內(nèi)；在柵絕緣膜上形成包括有機(jī)半導(dǎo)體材料的半導(dǎo)體層；和在半導(dǎo)體層上形成包括有機(jī)化合物和金屬氧化物的復(fù)合層；和在復(fù)合層上形成第二導(dǎo)電層，其中源極和漏極包括第二導(dǎo)電層和復(fù)合層。
5.根據(jù)權(quán)利要求2的用于制造有機(jī)晶體管的方法，其中柵極包括鉭、鈮、鋁、鉬、鈦或銅中的一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求3的用于制造有機(jī)晶體管的方法，其中柵極包括鉭、鈮、鋁、鉬、鈦或銅中的一種。
7.根據(jù)權(quán)利要求4的用于制造有機(jī)晶體管的方法，其中柵極包括鉭、鈮、鋁、鉬、鈦或銅中的一種。
8.根據(jù)權(quán)利要求2的用于制造有機(jī)晶體管的方法，其中柵絕緣膜具有8或更大的介電常數(shù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求3的用于制造有機(jī)晶體管的方法，其中柵絕緣膜具有8或更大的介電常數(shù)。
10.根據(jù)權(quán)利要求4的用于制造有機(jī)晶體管的方法，其中柵絕緣膜具有8或更大的介電常數(shù)。
11.一種有機(jī)晶體管，包括柵極，與柵極相鄰的柵絕緣膜；半導(dǎo)體層，包括與柵絕緣膜相鄰的有機(jī)半導(dǎo)體材料；和與半導(dǎo)體層相鄰的源極和漏極，其中源極和漏極包括復(fù)合層和導(dǎo)電層，該復(fù)合層包括有機(jī)化合物和金屬氧化物；其中復(fù)合層介于導(dǎo)電層和半導(dǎo)體層之間；和其中柵絕緣膜經(jīng)受等離子體處理。
12.根據(jù)權(quán)利要求2的用于制造有機(jī)晶體管的方法，其中有機(jī)化合物包括芳族胺骨架。
13.根據(jù)權(quán)利要求3的用于制造有機(jī)晶體管的方法，其中有機(jī)化合物包括芳族胺骨架。
14.根據(jù)權(quán)利要求4的用于制造有機(jī)晶體管的方法，其中有機(jī)化合物包括芳族胺骨架。
15.根據(jù)權(quán)利要求11的有機(jī)晶體管，其中有機(jī)化合物具有芳族胺骨架。
16.根據(jù)權(quán)利要求2的用于制造有機(jī)晶體管的方法，其中金屬氧化物是鈦、釩、鉻、鋯、鈮、鉬、鉿、鉭、鎢和錸的氧化物的一種或多種。
17.根據(jù)權(quán)利要求3的用于制造有機(jī)晶體管的方法，其中金屬氧化物是鈦、釩、鉻、鋯、鈮、鉬、鉿、鉭、鎢和錸的氧化物的一種或多種。
18.根據(jù)權(quán)利要求4的用于制造有機(jī)晶體管的方法，其中金屬氧化物是鈦、釩、鉻、鋯、鈮、鉬、鉿、鉭、鎢和錸多種氧化物中的一種。
19.根據(jù)權(quán)利要求11的有機(jī)晶體管，其中金屬氧化物是鈦、釩、鉻、鋯、鈮、鉬、鉿、鉭、鎢和錸的氧化物的一種或多種。
20.一種用于制造有機(jī)晶體管的方法，包括在襯底上形成第一導(dǎo)電層；通過等離子體處理絕緣第一導(dǎo)電層的表面，其中電子密度是1011cm-3且電子溫度在0.2eV至2.0eV之間的范圍內(nèi)；在絕緣的第一導(dǎo)電層上形成包括有機(jī)半導(dǎo)體材料的半導(dǎo)體層；在半導(dǎo)體層上形成其中有機(jī)化合物和金屬氧化物相混合的復(fù)合層；和在復(fù)合層上形成第二導(dǎo)電層，其中復(fù)合層和第二導(dǎo)電層是源極和漏極，其中第一導(dǎo)電層中具有導(dǎo)電特性的部分是柵極；和其中第一導(dǎo)電層中具有絕緣特性的部分是柵絕緣膜。
21.根據(jù)權(quán)利要求20的用于制造有機(jī)晶體管的方法，其中柵極是鉭、鈮、鋁、鉬、鈦和銅中的一種。
22.根據(jù)權(quán)利要求20的用于制造有機(jī)晶體管的方法，其中柵絕緣膜具有8或更大的介電常數(shù)。
23.一種用于制造有機(jī)晶體管的方法，包括在襯底上形成柵極；在柵極上形成柵絕緣膜；在柵絕緣膜上形成包括有機(jī)半導(dǎo)體材料的半導(dǎo)體層；在半導(dǎo)體層上形成其中有機(jī)化合物和金屬氧化物相混合的復(fù)合層；和在復(fù)合層上形成導(dǎo)電層，其中復(fù)合層和導(dǎo)電層是源極和漏極，和其中柵絕緣膜經(jīng)受等離子體處理，其中電子密度是1011cm-3且電子溫度在0.2eV至2.0eV的范圍內(nèi)。
24.根據(jù)權(quán)利要求20的用于制造有機(jī)晶體管的方法，其中有機(jī)化合物包括芳族胺骨架。
25.根據(jù)權(quán)利要求23的用于制造有機(jī)晶體管的方法，其中有機(jī)化合物包括芳族胺骨架。
26.根據(jù)權(quán)利要求20的用于制造有機(jī)晶體管的方法，其中金屬氧化物是鈦、釩、鉻、鋯、鈮、鉬、鉿、鉭、鎢和錸的氧化物的一種或多種。
27.根據(jù)權(quán)利要求23的用于制造有機(jī)晶體管的方法，其中金屬氧化物是鈦、釩、鉻、鋯、鈮、鉬、鉿、鉭、鎢和錸的氧化物的一種或多種。
全文摘要
目的在于形成稠密且具有強(qiáng)絕緣電阻特性的高質(zhì)量柵絕緣膜，并提出一種其中幾乎沒有隧道漏電流的高可靠性有機(jī)晶體管。本發(fā)明的有機(jī)晶體管的一個(gè)模式具有以下步驟通過使用稠密等離子體用等離子激活來激活氧(或含氧的氣體)或氮(或含氮的氣體)等形成將變?yōu)闁艠O的導(dǎo)電層而形成柵絕緣膜，以及直接與將被絕緣的變?yōu)闁艠O的導(dǎo)電層的一部分反應(yīng)，等離子體中的電子密度是10
文檔編號(hào)H01L51/05GK1855573SQ200610084049
公開日2006年11月1日 申請(qǐng)日期2006年4月25日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月25日
發(fā)明者今林良太, 古川忍, 磯部敦生, 荒井康行, 山崎舜平 申請(qǐng)人:株式會(huì)社半導(dǎo)體能源研究所