有機(jī)半導(dǎo)體薄膜的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及通過溶媒蒸發(fā)法制作有機(jī)半導(dǎo)體薄膜的方法，特別是適合于制作大面積高移動(dòng)度的有機(jī)半導(dǎo)體單結(jié)晶薄膜的制造方法。此外，涉及具備這樣的有機(jī)半導(dǎo)體單結(jié)晶薄膜的有機(jī)半導(dǎo)體裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，有機(jī)半導(dǎo)體材料具有比無機(jī)半導(dǎo)體材料更好的電氣特性變得清楚，向各種各樣的電子設(shè)備領(lǐng)域的應(yīng)用開發(fā)正在被推進(jìn)。在半導(dǎo)體溝道中使用有機(jī)半導(dǎo)體薄膜的有機(jī)TFT (薄膜晶體管)等的有機(jī)半導(dǎo)體裝置與使用無機(jī)半導(dǎo)體的裝置相比加工較容易，能夠采用簡(jiǎn)單而便宜的制造工藝。此外，由于能夠進(jìn)行室溫附近的制造，所以能夠?qū)崿F(xiàn)使用塑料基板的半導(dǎo)體技術(shù)，作為后硅半導(dǎo)體受到期待。
[0003]作為制作在有機(jī)TFT中使用的結(jié)晶性的有機(jī)半導(dǎo)體薄膜的方法，以往研究了蒸鍍法、分子線外延生長(zhǎng)法、溶媒蒸發(fā)法、恪液法、Langmuir 一 Blodgett法等，根據(jù)材料的特性而研究了各種各樣的方法。在這些方法中，根據(jù)溶媒蒸發(fā)法，在是簡(jiǎn)單的方法的同時(shí)能夠得到高性能的有機(jī)半導(dǎo)體薄膜。特別是，基于液滴成形、旋涂、印刷那樣的使用溶液的涂敷法的溶媒蒸發(fā)法的工藝從簡(jiǎn)單而便宜、能夠進(jìn)行室溫附近的制造的觀點(diǎn)看，是非常受到期待的方法。
[0004]在涂敷法中，將有機(jī)半導(dǎo)體材料溶液向基板面涂敷或滴下，使溶液中包含的溶媒干燥。由此，溶媒蒸發(fā)而溶液成為飽和狀態(tài)，使結(jié)晶析出，形成有機(jī)半導(dǎo)體薄膜。如旋涂或液滴成形那樣的周知的技術(shù)能夠容易地應(yīng)用到大面積的有機(jī)半導(dǎo)體薄膜的制造中。通過涂敷法形成的典型的有機(jī)FET的性能呈現(xiàn)0.1cmVVs左右的相當(dāng)高的載體移動(dòng)度。但是，這樣的以往的移動(dòng)度的值不是能夠滿足的值。不充分的移動(dòng)度起因于結(jié)晶粒界的存在及分子取向的不規(guī)則性成為電荷輸送的障礙。
[0005]所以，為了改善分子排列中的規(guī)則性，進(jìn)行了用來使單結(jié)晶的有機(jī)半導(dǎo)體薄膜成長(zhǎng)的研究。例如，在專利文獻(xiàn)I中，公開了一種使用基于液滴成形的溶媒蒸發(fā)法改良了用來制作具有在有機(jī)TFT等的用途中希望的電氣的特性、特別是較高的電荷移動(dòng)度的有機(jī)半導(dǎo)體單結(jié)晶膜的方法。
[0006]參照?qǐng)D12?圖15對(duì)在專利文獻(xiàn)I中公開的有機(jī)半導(dǎo)體薄膜的制造方法進(jìn)行說明。圖12是表示基本工序的立體圖，圖13是其剖視圖。在該制造方法中，使用基板20及樹脂制的端面接觸部件21。如圖所示，為了形成液滴22，將包含有機(jī)半導(dǎo)體材料及溶媒的原料溶液向基板20上供給，以使其與端面接觸部件21接觸。通過在該狀態(tài)下使液滴22干燥，在基板20上形成有機(jī)半導(dǎo)體薄膜23。端面接觸部件21作為與基板20的表面交叉的端面的一部分而包括平面形狀的接觸面21a。將液滴22向該接觸面21a供給以使其接觸。
[0007]在制造工序中，首先，將端面接觸部件21以接觸面21a與基板20的規(guī)定的A方向正交的方式載置到基板20上。如果在該狀態(tài)下供給原料溶液，則原料溶液的液滴22被接觸面21a保持，成為一定的力作用的狀態(tài)。在該狀態(tài)下進(jìn)行干燥工藝，使液滴22中的溶媒蒸發(fā)。于是，如在液滴22中用圖13表示那樣，在A方向上的距接觸面21a的遠(yuǎn)端緣的部分處，原料溶液依次成為飽和狀態(tài)，有機(jī)半導(dǎo)體材料的結(jié)晶開始析出。將伴隨著溶媒的蒸發(fā)的液滴22的遠(yuǎn)端緣的移動(dòng)用單點(diǎn)劃線el、e2表示。隨著溶媒的蒸發(fā)，結(jié)晶的成長(zhǎng)沿著基板20的A方向朝向接觸面21a發(fā)展，逐漸形成有機(jī)半導(dǎo)體薄膜23。
[0008]在該干燥工藝中，通過原料溶液的液滴22附著在接觸面21a上的狀態(tài)，起到經(jīng)由與接觸面21a的接觸規(guī)定結(jié)晶成長(zhǎng)方向的作用。由此，能夠得到結(jié)晶性的控制效果，有機(jī)半導(dǎo)體材料的分子的排列的規(guī)則性變好，有利于電子傳導(dǎo)性(移動(dòng)度)的提高。
[0009]但是，在上述的基本工序中，由于通過溶媒的蒸發(fā)而結(jié)晶的成長(zhǎng)結(jié)束，所以形成的有機(jī)半導(dǎo)體薄膜23的大小是最大也不到Imm那樣的較小的大小。因此，為了使用上述方法制作實(shí)用性的有機(jī)TFT，如圖14?圖15所示，制造有機(jī)半導(dǎo)體薄膜陣列。在該方法中，如圖14所示，使用在輔助基板24的面上配置有多個(gè)接觸凸部25的結(jié)構(gòu)的接觸部件26。接觸凸部25分別具有與圖12所示的端面接觸部件21同樣的功能。S卩，通過接觸凸部25的與輔助基板24的表面交叉的端面的一部分，分別形成接觸面25a。
[0010]首先，為了形成液滴保持狀態(tài)，如圖14所示，在基板20的上方，使接觸凸部25與基板20對(duì)置而配置接觸部件26，使接觸凸部25抵接在基板20上。在該狀態(tài)下對(duì)接觸面25a分別供給原料溶液以使其接觸，形成液滴22。原料溶液的液滴22分別成為被接觸面25a保持的狀態(tài)。如果進(jìn)行干燥工藝而使液滴22中的溶媒蒸發(fā)，則與上述的情況同樣，在各個(gè)液滴22中，隨著溶媒的蒸發(fā)而有機(jī)半導(dǎo)體材料的結(jié)晶成長(zhǎng)，如圖15所示，在與多個(gè)接觸面25a對(duì)應(yīng)的基板20面的各自的位置形成有機(jī)半導(dǎo)體薄膜23a，能夠制作有機(jī)半導(dǎo)體薄膜陣列。
[0011]專利文獻(xiàn)
[0012]專利文獻(xiàn)1:國(guó)際公開第2011/040155號(hào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]發(fā)明概要
[0014]發(fā)明要解決的課題
[0015]如上述那樣，在專利文獻(xiàn)I所公開的方法的情況下，在能夠形成的有機(jī)半導(dǎo)體的單結(jié)晶膜的尺寸上有極限。此外，為了制作實(shí)用性的有機(jī)TFT，即使是制作有機(jī)半導(dǎo)體薄膜陣列的情況，在作為其電子設(shè)備的功能、特性及制造工序的容易性上也有極限。
[0016]因而，本發(fā)明的目的是提供一種能夠通過使用基于液滴形成的溶媒蒸發(fā)法的簡(jiǎn)單的工序?qū)嵤?、能夠制作大面積且具有較高的電荷移動(dòng)度的有機(jī)半導(dǎo)體單結(jié)晶薄膜的有機(jī)半導(dǎo)體薄膜的制造方法。
[0017]此外，目的是提供一種具備這樣的有機(jī)半導(dǎo)體單結(jié)晶薄膜的有機(jī)半導(dǎo)體裝置。
[0018]解決課題的手段
[0019]本發(fā)明的有機(jī)半導(dǎo)體薄膜的制造方法是將使有機(jī)半導(dǎo)體材料溶解在溶媒中的原料溶液向基板上供給、通過使上述溶媒蒸發(fā)而使上述有機(jī)半導(dǎo)體材料的結(jié)晶析出、在上述基板上形成有機(jī)半導(dǎo)體薄膜的方法。
[0020]為了解決上述課題，本發(fā)明的制造方法的特征在于，使用在一側(cè)面上設(shè)有接觸面的端面成形部件，以上述接觸面相對(duì)于上述基板的表面以一定的角度交叉的方式，使上述端面成形部件對(duì)置而配置，將上述原料溶液向上述基板上供給，形成與上述接觸面接觸的上述原料溶液的液滴，向作為與上述基板的表面平行的方向、上述端面成形部件從上述液滴遠(yuǎn)離的朝向，使上述基板和上述端面成形部件相對(duì)移動(dòng)，并且一邊供給上述原料溶液以將伴隨著上述相對(duì)移動(dòng)的上述液滴的大小的變動(dòng)維持在規(guī)定的范圍，一邊使上述液滴中的上述溶媒蒸發(fā)而在上述接觸面移動(dòng)后的上述基板上形成上述有機(jī)半導(dǎo)體薄膜。
[0021]本發(fā)明的有機(jī)半導(dǎo)體裝置，具備基板和形成在其表面上的有機(jī)半導(dǎo)體薄膜，其特征在于，上述有機(jī)半導(dǎo)體薄膜具有其一邊的大小為Icm以上的大小的矩形的平面形狀，是厚度為10nm以下的單結(jié)晶薄膜。
[0022]發(fā)明效果
[0023]根據(jù)上述結(jié)構(gòu)的有機(jī)半導(dǎo)體薄膜的制造方法，由于不會(huì)通過從原料溶液的溶媒的蒸發(fā)而結(jié)晶的成長(zhǎng)結(jié)束，所以形成的有機(jī)半導(dǎo)體薄膜的大小可以根據(jù)端面成形部件的移動(dòng)距離而通過連續(xù)的工序形成為希望的大面積。
[0024]此外，通過經(jīng)由與接觸面的接觸的對(duì)于原料溶液的液滴的控制作用，液滴在與接觸面正交的方向上成為非對(duì)稱的形狀，起因于非對(duì)稱的溶媒蒸發(fā)而起到規(guī)定結(jié)晶成長(zhǎng)方向的作用。由此，結(jié)晶成長(zhǎng)的方向被規(guī)定，有機(jī)半導(dǎo)體材料的分子的排列的規(guī)則性變好，形成連續(xù)而均勻的單結(jié)晶薄膜。
[0025]此外