[发明专利]烷基硅烷层叠体及其制造方法、以及薄膜晶体管

说明书

技术领域

本发明涉及烷基硅烷层叠体及其制造方法。并且，本发明还涉及薄膜晶体管、尤其是具有有机半导体膜的薄膜晶体管。

背景技术

近年来以薄膜晶体管(TFT)为代表的半导体元件被用于液晶等显示装置、太阳能电池板等各种各样的用途。现在主要应用的半导体元件、尤其是采用硅作为半导体材料的半导体元件由于制造时采用CVD、溅射等真空工艺，因此制造成本高。此外，从工艺温度这点考虑，这样的半导体元件难以成为形成在高分子膜等上的挠性元件。

在要求期待着将来实用化的轻质挠性元件、RF-ID(Radio Frequency IDentification)等的低成本的领域，研究将能够用简便的方法制作出的有机半导体元件适用于有源元件。制造这样的有机半导体元件时采用的真空蒸镀装置、涂布装置比制造无机半导体时所用的CVD装置、溅射装置便宜。而且，制造有机半导体元件时，由于工艺温度低，因此，也能将有机半导体元件形成在高分子膜或纸等上。

使用有机半导体的薄膜晶体管在基板上具有源电极、漏电极、栅电极、栅极绝缘膜和有机半导体膜。这样的薄膜晶体管通过栅极绝缘膜将源电极与漏电极和栅电极绝缘，并且通过对栅电极施加的电压来控制从源电极经有机半导体流向漏电极的电流。

此处，有机半导体膜是低分子化合物或者高分子化合物的集合体。作为低分子系的有机半导体材料，已知并五苯、噻吩寡聚物等并苯系化合物(稠合成直链状的稠合多环化合物)等。此外，作为高分子系的有机半导体材料，已知区域规则聚烷基噻吩(P3AT)、聚(芴-联二噻吩)(F8T2)等。

有机薄膜晶体管为了获得高转换特性，必须提高有机半导体膜的电荷迁移率。作为使有机半导体膜的电荷迁移率提高的方法，进行使形成有机半导体膜的有机半导体分子高度取向的操作。作为形成具有这样的高取向的有机半导体膜的方法，已知下述方法：对层叠着有机半导体膜的基板或者栅极绝缘膜表面进行表面处理、尤其是将层叠着有机半导体膜的栅极绝缘膜表面用自组装单分子膜(SAM：Self-Assembled Monolayer)进行被覆(专利文献1和2以及非专利文献1～3)。

此处，作为层叠着有机半导体膜的基板或者栅极绝缘膜，可以使用氧化硅薄膜，此外，作为对该基板或者栅极绝缘膜进行被覆的SAM，可以使用有机硅烷单分子膜，例如烷基硅烷单分子膜。

也报道了如果在预先利用SAM进行了表面修饰的基板或栅极绝缘膜上形成有机半导体膜，则有机半导体膜的电荷迁移率提高，由此具有超过由非晶硅形成的现有TFT的电荷迁移率的有机TFT。

另外，用于将二氧化硅等的、具有OH基的基板表面通过有机硅烷(有机硅烷偶合剂)等的SAM进行改性的各种技术是公知的(非专利文献4)，作为代表性的形成法，已知有促进溶液中基板的OH基与有机硅烷的有机硅烷偶合反应的溶液法、及用有机硅烷的蒸汽在气相中进行反应的气相法。此外，关于溶液法，已知通过在水的含有率低的溶液中进行有机硅烷偶合反应能够得到平坦性高的SAM(非专利文献5)。

此外，还已知采用微接触印刷法来形成有机硅烷薄膜的方法(非专利文献6)。这种情况下，还可以将有机硅烷涂布于具有图案的印模，然后将该偶合剂转印在基板上，由此将有机硅烷薄膜图案化而形成有机硅烷薄膜。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2005-79560号公报

专利文献2：日本特开2009-59751号公报

非专利文献

非专利文献1：H.Sirringhaus及其他，Nature，40卷，pp4509-4521，1999年

非专利文献2：A.Salleo及其他，Applied Physics Letters，81卷，23号，pp4383-4385，2002年

非专利文献3：Y.Y.Lin及其他，IEEE Trans Electron Devices，44卷，pp1325-1331，1997年

非专利文献4：S.Onclin及其他，Angewandte Chemie International Edition，44卷，p6282-6304，2005年

非专利文献5：Y.Wang及其他，Langmuir，19卷，1159-1167页，2003年

非专利文献6：N.L.Jeon及其他，Langmuir，13卷，p3382-3391，1997年

发明内容