[发明专利]场效应晶体管及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及场效应晶体管及其制造方法，特别涉及其特征在于具有如下 结构的场效应晶体管及其制造方法，即：其形成沟道的有机半导体是有机分 子的单晶体或多晶体，而且，单晶体的方位相对于连接沟道两端的电极的方 向朝向特定方的向，或者构成多晶体的晶粒相对于连接沟道两端的电极的方 向沿特定的方向取向。

背景技术

作为代表的薄型显示装置的等离子体显示屏(PDP)和液晶显示器(LCD) 不使用布劳恩管显示器所使用的电子枪。为了点亮各像素，由于将薄膜晶体 管(TFT)用作开关元件来代替电子枪，大幅度地减小了厚度，实现了薄型化。 TFT使用了将非晶硅和多晶硅用于沟道中的元件。

有机场致发光(EL-Electro luminecence)元件，作为能改善PDP和LCD 具有的寿命和对比度、响应性、电能消耗等的缺点的下一代显示用的元件而 引人注目，朝向实用化的研究大有进展。有机场致发光元件是有机物的薄膜 元件，薄型化比PDP和LCD更进步。可以认为，作为原材料由于使用更轻型、 有可塑性的有机物，因而，壁挂显示器和柔性显示器的实现也是可能的。由 于具有这样的优点，因而，有机场致发光驱动元件使用轻型、有可塑性的有 机物制造TFT的研究也正活跃地展开。

有机物由于能溶解在有机溶剂等中，在室温附近处理，所以人们期待着 有机TFT的制作也能用溶液，用涂敷和印刷的工艺方法进行制作。涂敷和印 刷的制造方法不需要硅器件所必须的真空装置和高温的热处理等，能实现制 造成本的大幅度减低。另外，有机TFT与硅器件比较，作为晶体管的性能很 差，现状还不能达到实用化。

有机分子虽然主要分为像单体和低聚物那样的分子量小的有机分子(低 分子)和分类为聚合物的分子量大的有机分子(高分子)，但有机TFT也根据 用哪一种有机分子形成沟道而分成两类。现已证实，沟道使用低分子的有机 TFT，若能良好保持有机分子的结晶性，则能把流过沟道的载流子的移动度提 高到至少与非晶硅相同程度，并具有容易得到动作速度快的TFT的优点。但 是，沟道的形成，一般是用有机分子真空蒸镀来形成的方法，具有制造成本 难以降低的缺点。另一方面，沟道使用高分子的有机TFT，由于制造时容易 采用涂敷和印刷的工艺方法，能降低制造成本。但是，流过沟道的载流子的 移动度与沟道使用低分子的低分子有机TFT比较，移动度的大小充其量只能 实现其1/10左右，具有TFT性能低的缺点。

有机TFT一般存在的问题是有其TFT的动作速度比硅系的TFT慢。现已 知道，这是因为流过沟道的载流子的移动度小，是沟道内的载流子散乱大的 原因之一。为了降低载流子的散乱，广泛地进行增大用低分子形成沟道的结 晶的晶粒，减少载流子在沟道中传导时通过的晶界的数量。沟道使用单晶体， 由于能排除晶界的影响而最理想。在使用高分子的情况下，通过尽可能使高 分子沿和流过沟道的载流子平行方向伸张，通常能降低高分子内的载流子散 乱。

为了实现有可塑性的显示装置，除了驱动像素的开关用TFT外，外围电 路也有必要具有可塑性。虽然要求像素驱动电路使用的TFT具有比1 (cm²/V·s)左右大的载流子移动度，但现状已证实满足该要求的有机TFT 仅是沟道使用分子量小的有机分子的TFT。例如，在非专利文献1-科学杂志， 第303卷，第一644项，2004年(Science，303，1644(2004))中，用沟 道使用有机分子红荧烯(rubrene)的单晶体的有机TFT得到15(cm²/V·s) 的载流子移动度。另外，在非专利文献2-运用物理索引杂志，第84卷，第 3061项，2004年(Applied Pkysice Lelters，84，3061(2004))中，对于 高纯度化的有机分子并五苯(pentacenc)的单晶体，报告的载流子移动度为 室温下35(cm²/V·s)。但是，这样高的移动度是对于单晶体试料的，是对原 料有机物的精制和单晶体的生长、TFT的制作给予特别的注意而得到的。对 于作为沟道使用低分子的场合的一般的方法的利用真空蒸镀法形成的有机分 子薄膜晶体，沟道形成单晶体是困难的。并且，由于在TFT的制造中使用真 空装置，在成本和批量生产性方面是不利的。