[发明专利]有机半导体材料薄膜的形成方法和有机薄膜晶体管的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种在基板上形成有机半导体材料薄膜的方法和使用该有机半导体材料薄膜的形成方法的有机薄膜晶体管的制造方法。

背景技术

近年来，正在对使用有机半导体作为半导体沟道的有机薄膜晶体管进行各种研究。有机半导体与无机半导体相比加工容易，和塑料支持体的亲合性高，作为薄层器件具有魅力。

作为有机半导体薄膜的形成方法，代表性的有通过蒸镀的方法，但根据材料特性正在使用各种方法。其中有机半导体材料的特征是通过涂布或喷墨等在基板上使用溶液、液体的常压工艺(湿法工艺)，比蒸镀等更容易获得薄膜。

特别的，正在较多地尝试获得与硅片具有同等大的载体迁移率的有机半导体薄膜。

例如，在专利文献1中，尝试着通过溶液叠层获得有机半导体薄膜，其中正在尝试通过取向膜强化有机半导体聚合物排列。

并且，在专利文献2中，公开了作为有机半导体材料溶剂使用液晶性材料，通过在取向处理的面上涂布有机半导体材料，形成具有规定分子取向的有机半导体层的方法。

并且，在非专利文献1中，使用迁移率大的噻吩聚合物溶液进行涂布，干燥溶剂，形成载体迁移率大的有机半导体薄膜或有机半导体层。

并且，也有关注适用溶液的基板的表面能和形成的有机半导体材料层的迁移率的关系的文献，例如在非专利文献2中描述了对于并五苯的蒸镀膜，基板侧的表面能越低，获得的并五苯薄膜的迁移率越高。

有机半导体层中的载体迁移率因为是通过形成的有机半导体材料膜中的结晶或有机半导体材料结构体的例如π堆积等分子排列等确定的，因此涂布或干燥步骤中的取向是重要的，例如只调整上述半导体溶液使用的基板的表面能，目前的状况是，对于多数有机半导体材料而言，在形成的半导体材料膜的载体迁移率增大等性能提高上较困难。

专利文献1：国际公开第01/47043号小册子

专利文献2：特开2004-31458号公报

非专利文献1：JACS2004,126,3378

非专利文献2：合成材料(Synthetic Metals)148(2005)75-79

发明内容

发明要解决的课题

因而，本发明涉及通过同时调整基板侧的表面能和有机半导体材料溶液的表面能，在基板上形成迁移率提高、并且图案精细度提高的有机半导体材料薄膜的方法，根据该方法形成半导体材料薄膜，能获得呈现高性能的有机薄膜晶体管的制造方法。

解决课题的方法

本发明的上述课题是通过下述方法实现的。

(1)一种有机半导体材料薄膜的形成方法，该方法包括，在基板表面上涂布含有有机半导体材料的液体来形成半导体材料薄膜，该方法中上述基板表面的表面自由能用γ_S＝γ_S^d+γ_S^p+γ_S^h表示时(这里，γ_S^d、γ_S^p、γ_S^h分别表示基于Young-Fowkes式的固体表面的表面自由能的非极性分量(成分、component)、极性分量、氢键分量)，并且上述液体中溶剂的表面自由能用γ_L＝γ_L^d+γ_L^p+γ_L^h表示时(这里，γ_L^d、γ_L^p 、γ_L^h分别表示基于Young-Fowkes式的液体表面自由能的非极性分量、极性分量、或氢键分量)，则γ_S^h-γ_L^h的值为-5mN/m～20mN/m的范围，且上述基板表面的表面自由能的氢键分量γ_S^h满足0＜γ_S^h＜20(mN/m)。

(2)如上述(1)记载的有机半导体材料薄膜的形成方法，其特征在于上述基板表面实施表面处理。