[发明专利]顶栅型有机薄膜晶体管、其制造方法和电子装置

说明书

本申请是申请日为2009年8月7日、发明名称为“有机薄膜晶体管、其制造方法和电子装置”的申请号为200910161731.3专利申请的分案申请。

相关申请的交叉参考

本申请包含与2008年8月7日向日本专利局提交的日本在先专利申请JP 2008-203881的公开内容相关的主题，在此将该在先申请的全部内容以引用的方式并入本文。

技术领域

本发明涉及顶栅型有机薄膜晶体管、其制造方法和设置有该顶栅型有机薄膜晶体管的电子装置。

背景技术

近年来，使用有机半导体层作为活性层的薄膜晶体管，即所谓的有机薄膜晶体管已备受关注。因为在有机薄膜晶体管中作为活性层的有机半导体层可以在相对较低的温度下通过薄膜涂敷的方法来形成，这有利于减少生产成本，也能使该有机半导体层形成在由塑料等制成的挠性的、低热阻的基板上。另外，不仅仅是对于活性层，还对于栅极绝缘膜、源/漏极电极以及栅极电极，图形化形成过程可以通过使用涂敷剂材料利用印刷方法来实现，因而可以进一步降低生产成本，并使得可以使用较大尺寸的基板。

在以上提到的有机薄膜晶体管中，为了改进晶体管的特性，使用能够与有机半导体层形成良好欧姆接触的源/漏极电极是重要的。作为无机材料中适合于形成这样的源/漏极电极的材料，例如金(Au)、铂(Pt)和钯(Pd)已经被使用，已知这些材料能够与p型有机半导体产生令人满意的欧姆接触。另外，已经报导了对以下有机材料的使用：聚乙烯二氧噻吩(poly-ethylenedioxythiophene)和聚苯乙烯磺酸(polystyrene sulphonic acid)的组合、掺杂的聚苯胺(doped polyaniline)、碳纳米管(carbon nanotube)等。

此外，也已经提出了以延长器件寿命为目的的形成源/漏极电极的方法。在这种情况下，通过图形化方法配置由氮化钛(TiN_x)或导电浆料形成的基层，随后在该形成的图形上利用化学镀方法形成镍(Ni)层，然后使用置换镀技术将上述Ni层的表面置换成金(Au)。其结果是，源/漏极电极被形成为具有如下结构：由氮化钛(TiN_x)或导电浆料形成的基层隔着镍层被金层覆盖着(例如，参见日本专利申请公开公报No.2001-203364)。

但是，设置有具有上述结构的源/漏极电极的有机薄膜晶体管存在以下问题。

也就是说，虽然已知诸如金、铂(Pt)和钯(Pd)等材料能够与p型有机半导体实现令人满意的欧姆接触，但是这些材料相对昂贵。因此，考虑到要降低有机薄膜晶体管的生产成本，因而不适合大量地使用这些材料。此外，在利用现有溅射方法将这些材料沉积在有机绝缘膜上的情况下，在等离子体中所包含的高能量分子以及由高温和强电场产生的高能量金属粒子可能会对下层产生损坏。其结果是，使用这些金属不仅不适合于制造包括作为下层的有机半导体层的顶部接触型有机薄膜晶体管，而且也不适合于制造包括作为下层部件且均由有机材料形成的栅极绝缘膜和基板的底部接触型有机薄膜晶体管。

此外，尽管已知诸如掺杂的聚苯胺、碳纳米管等几种有机材料是通过涂敷工艺进行沉积的，并且也能与p型有机半导体产生令人满意的欧姆接触，但是这些材料在导电性方面却并不能令人满意。因此，在让布线与源/漏极电极设置在同一层上的电子装置中，这些布线不可以被形成为与导电性不足的源/漏极电极具有相同的结构。这一直是使用有机材料作为形成源/漏极电极的构成材料的障碍之一。

在上述日本专利申请公开公报所说明的形成源/漏极电极的方法中，使用氮化钛(TiN_x)或导电浆料首先形成基层。在使用TiN_x来形成基层的方法中，沉积是通过溅射方法来实现的，并且在所述溅射方法中存在着金属原子会扩散到下层中的现象。此外，在使用导电浆料形成基层的方法中，在导电浆料的图形印刷之后的烘烤过程期间也会发生金属原子扩散到下层中的类似现象。这种金属原子向下层中的扩散可能会成为使器件特性劣化的因素之一。

发明内容

因此，本发明的目的是能够以较低的成本形成源极电极和漏极电极，且不会对含有有机材料的下层绝缘层造成损坏，并且同时实现与形成在电极上的有机半导体层的良好欧姆接触。利用由此设置的电极结构，本发明还期望提供一种具有优良器件特性、同时保持低生产成本的有机薄膜晶体管，该有机薄膜晶体管的制造方法和包括该有机薄膜薄膜晶体管的电子装置。