[发明专利]层叠结构、使用其的电子元件、其制造方法、电子元件阵列和显示单元

说明书

技术领域

本发明涉及有机晶体管，更具体地说，涉及一种适用于具有有机半导体 层的场效应型有机薄膜晶体管的层叠结构，使用该层叠结构的电子元件如有 机薄膜晶体管、其制造方法、电子元件阵列和显示单元。

背景技术

近年来并且在持续中，正积极地研究使用有机半导体材料的有机薄膜晶 体管。在晶体管中使用有机半导体材料的优点有：灵活、较大的面积、由简 单的层结构带来的工艺简化、以及制造设备便宜。

而且，使用了印刷方法，使得制造成本与常规的基于Si的半导体器件 显著降低。此外，通过使用打印方法、旋涂方法、和浸渍方法可以简单并且 方便地形成薄膜和电路。

表示这种有机薄膜晶体管的性能的参数之一是电流的I_开/I_关的比率。在 有机薄膜晶体管中，在饱和区中源/漏电极之间流动的电流(Ids)可以通过下式 (1)表达：

Ids=μCinW(VG-VTH)22L···(1)]]>

其中场效应迁移率为(μ)，栅绝缘膜的每单位面积的电容是C_in＝εε₀/d，其中ε 是栅绝缘膜的相对介电常数，ε₀是真空的介电常数，而d是栅绝缘膜的厚度， 信道宽度是(W)，信道长度是(L)，栅电压是(V_G)并且起始电压是(V_TH)。

上式表明：为了增加开电流，有效的是：(1)增加迁移率，(2)进一步减 少信道长度，和(3)增加信道宽度。而且，场效应迁移率主要取决于材料性能， 因此，正在开发用于增加迁移率的材料。

同时，信道长度是由元件结构产生的，因此，已经设计元件结构，企图 增加开电流。

通常，通过减少源/漏电极之间的距离(电极间隔)减少信道长度。

有机半导体材料本来没有高的迁移率，因此，要求信道长度不超过 10μm，更优选为5μm或更小。

精确设置源/漏电极之间的短距离的一个方法是照相平版印刷术，该方 法用于Si工艺，包括以下步骤。(1)对具有薄膜层的基板涂布光致抗蚀剂层(抗 蚀剂涂布)。(2)通过加热除去溶剂(预烘干)。(3)用激光束或电子束通过其上 具有图案的硬掩模基于图案数据照射紫外线(曝光)。(4)用碱性溶液除去曝光 的抗蚀剂(显影)。(5)通过加热使未曝光部分(称为图案部分)的抗蚀剂硬化(后 烘干)。(6)浸入蚀刻液中或暴露于蚀刻气体中以除去没有抗蚀剂部分的薄膜 层(蚀刻)。(7)用碱性溶液或氧自由基除去抗蚀剂(抗蚀剂分离)。每次形成薄 膜层之后重复上述步骤，由此完成有效元件。然而，设备昂贵和工艺耗时导 致总成本增加。

同时，正在进行其它努力，以使用喷墨装置通过打印方法形成电极图案， 以便降低成本。

在墨喷打印中，可以直接形成电极图案，因此，材料利用率高。从而， 可以简化制造工艺，并且可以降低成本。然而，由于难以减少喷射墨的量和 机械误差，限制了墨喷打印的喷射精度。因此，难以形成30μm或更低的图 案，并且不能使电极间隔短到5μm。这是指：只用喷墨装置难以制造高精度 的器件。因此，对于获得高精度来说，有些设备是必须的。一种方法是在喷 射墨的表面上进行作业。