[发明专利]挠性半导体装置的制造方法及挠性半导体装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种包括薄膜晶体管的挠性半导体装置(flexiblesemiconductor device)的制造方法以及挠性半导体装置。

背景技术

伴随着信息终端的普及，对作为计算机用显示器的平板显示器的需求在不断扩大。进而，伴随信息化的发展，以往用纸介质提供的信息被电子化的机会在增多，从而作为轻、薄且能够便于携带的移动用显示介质，对电子纸或数码纸的需求也不断增加。

一般来说，在平板型显示装置中，是用利用了液晶、有机EL(有机电致发光)、电泳等的元件来形成显示介质。还有，在这样的显示介质中，为了确保画面亮度的均匀性及画面重写速度等，以有源驱动元件(TFT元件)作图像驱动元件的技术已成为主流。例如，在通常的计算机显示器中，在玻璃基板上形成有这些TFT元件，并将液晶、有机EL元件等封装在一起。

在此，在TFT元件中主要能够使用a-Si(非晶硅)、p-Si(多晶硅)等半导体，通过使这些Si(硅)半导体(根据需要也可以使金属膜)多层化后，再在基板上依次形成源电极、漏电极、栅电极，来制造TFT元件。在制造所述TFT元件时一般需要溅射及其它真空系统制造工艺。

然而，在制造所述TFT元件时，不得不多次反复进行包含真空室的真空系统制造工艺来形成各个层，由此装置成本、运转成本变得非常高。例如，在TFT元件中，一般为了形成各个层，而有必要多次反复进行真空蒸镀、掺杂、光刻、显像等工序，从而经由几十道工序才在基板上形成了元件。就成为开关动作之关键的半导体部分来说，也叠层有p型、n型等多种半导体层。在所述以往利用Si半导体的制造方法中，针对显示器画面大型化的需求，有必要在很大程度上改变真空室等制造装置的设计，而设备变更并不是一件容易的事情。

还有，因为在形成所述以往使用Si材料的TFT元件时包含高温工序，所以基板材料受到限制，即：该基板材料要为可承受工序温度的材料。由此，实际上不得不使用玻璃，当利用所述以往已知的TFT元件构成上文所述的电子纸或数码纸之类薄型显示器时，该显示器重且柔性不足，并且在落下而受到冲击时有可能破损。起因于在玻璃基板上形成TFT元件的所述特性不利于满足伴随信息化发展而提出的实现便携用薄型显示器的要求。

另一方面，近年来作为具有高电荷输送性的有机化合物，有机半导体材料的研究得到大力推进。这些化合物除了作为有机EL元件用电荷输送材料以外，还被期待着用于有机激光振荡元件及有机薄膜晶体管元件(有机TFT元件)中。

若能实现所述有机半导体器件，则可以在比较低的温度下进行真空乃至低压蒸镀，由此能够简化制造工序。而且一般认为通过适当改良有机化合物的分子结构，就有可能获得能溶液化的半导体。因此还能够想到通过将有机半导体溶液墨水化，就可以利用包含喷墨方式的印刷法进行制造(专利文献1等)。

虽然认为在制造使用以往Si系列半导体材料的器件时不能使用所述利用低温工艺的制造方法，但该制造方法有可能用于制造使用了有机半导体的器件。因此，所述对于基板耐热性的要求降低，便有可能在透明树脂基板上也能形成例如TFT元件。还有，若能够在透明树脂基板上形成TFT元件，并能利用该TFT元件驱动显示材料，则能够实现比以往轻且富有柔性、在摔落时也不会破损(或者非常难于破损)的显示器。专利文献1：日本国公开特许公报2007-67263号公报专利文献2：日本国公开特许公报2006-186294号公报

发明所要解决的问题

在实现所述有机半导体器件乃至挠性半导体器件方面，印刷电子技术(printing electronics)正受到关注。

图1示意地表示利用印刷方式制成的具有有机半导体140的挠性半导体器件1000的剖面结构。图1所示的挠性半导体器件1000具有下述结构，即：在树脂基板(例如，PET、PI)110上通过印刷叠层有各个层120、130、140、150。在附图所示的构成中，在树脂基板110上依次形成有布线层120、绝缘层130、有机半导体层140及布线层150。具体构成可以适当加以改变，但在有机半导体层140的周围设置了源电极120s、漏电极120d及栅电极150g，从而构成了有机晶体管。

这种利用印刷方式的印刷电子技术具有减少真空处理(脱离真空)、实现低温处理(脱离高温)等诸多优点，而且通过灵活运用印刷法，还能够实现不包含光刻工序的处理(脱离光刻)。如上所述印刷电子技术具有许多优点，因此受到注目，不过根据本申请发明人的研究发现该技术仍然存在下述必须解决的问题。