[发明专利]有机半导体薄膜的形成方法、以及使用该方法的有机半导体器件及其制造方法

说明书

本发明提供可以通过短时间的处理形成有机半导体薄膜的有机半导体薄膜的形成方法，并且提供利用上述有机半导体薄膜的有机半导体器件，以及生产量高的有机半导体器件的制造方法。在包含有机半导体材料(7)的有机半导体薄膜(4)的形成方法中，对有机半导体材料(7)一边施加压力一边赋予超声波振动，由此将有机半导体材料(7)制成薄膜。有机半导体器件的制造方法为包含有机半导体薄膜的有机半导体器件的制造方法，其中，通过上述形成方法形成有机半导体薄膜。有机半导体器件为通过上述制造方法制造的有机半导体器件。

技术领域

本发明涉及有机半导体薄膜的形成方法，使用该形成方法的有机半导体器件，以及使用该形成方法的有机半导体器件的制造方法。

背景技术

在电极间形成有机半导体材料的薄膜而得到有机半导体器件的方法，由于可以利用低温工艺制造，且可以制作挠性更高、轻量且不易损坏的器件，因而近年来积极地进行研究。

然而，以往在有机半导体器件中所使用的有机半导体材料，其大多数难溶于有机溶剂，因此无法使用涂布或印刷等廉价的方法来形成其薄膜，一般是通过成本相对较高的真空蒸镀法等在基板上形成其薄膜。最近积极进行如下研究：通过使用喷墨、柔版印刷、涂敷等涂布或印刷的方法来形成有机半导体薄膜，并得到有机半导体器件，从而可以得到具有相对较高的载流子迁移率(以下适当地简称为“迁移率”)的有机半导体器件。上述的使用涂布或印刷的方法，在场效应晶体管的制作工序中，期待能够以低成本且高生产量来制造大面积的场效应晶体管。

然而现状是，使用涂布工艺或印刷工艺、并使用迁移率高且耐久性优良的有机半导体的场效应晶体管尚未实用化。一般而言，有机半导体薄膜通过以真空蒸镀法为首的真空工艺、或者使用溶剂的旋涂法或刮涂法等涂布工艺来形成。然而，就利用真空工艺的有机半导体薄膜的形成方法而言，除了需要用于进行真空工艺的设备以外，还存在有机半导体材料的损耗增多的缺点。就利用涂布工艺的有机半导体薄膜的形成方法而言，由于将有机半导体溶液涂布在整个基板上，因而与真空工艺一样，也存在有机半导体材料的损耗增多的缺点。

作为其它的有机半导体薄膜的形成方法，已知喷墨法等印刷法。就印刷法而言，可以将必要量的有机半导体材料涂布在目标位置，但是与其它涂布或印刷法一样，为了控制由溶液生成的晶体的取向方向，需要一边进行温度、气氛、涂布面的处理等精密的工艺控制，一边缓慢地进行有机半导体薄膜的成膜，或者需要在晶体生成后为了晶体生长而进行数分钟至数十分钟的烧结。因此，在这些利用涂布或印刷法的有机半导体薄膜的形成方法中，有机半导体薄膜的成膜或用于晶体生长的烧结会耗费时间，存在生产量不高的缺点。此外现状是，利用涂布或印刷法等以往的有机半导体薄膜形成方法的有机半导体器件的制造方法，关于迁移率等有机半导体器件的性能，不足以面向实用化。

作为利用涂布或印刷法等以往的有机半导体薄膜形成方法的有机半导体器件的制造方法不足以实用化的原因之一，可以列举：根据有机半导体材料的多晶间的晶界或分子取向控制等有机半导体薄膜状态的不同，有机薄膜晶体管等有机半导体器件的特性会大幅变化。

作为不存在晶界的单晶的有机半导体薄膜的形成方法，示出了：非专利文献1中所记载的通过气相法(物理气相生长)来形成单晶的有机半导体薄膜的方法；专利文献1中所记载的使基板倾斜并在基板上形成有机半导体溶液的液滴，由此使溶剂蒸发并使晶体从有机半导体溶液朝着固定方向(倾斜的方向)生长的方法；专利文献2中所记载的利用双喷墨法的单晶性的有机半导体薄膜的制造方法等。

然而，非专利文献1中所记载的利用气相法的有机半导体薄膜的形成方法在应用于实际的有机半导体器件的制造时伴有困难。另外，就专利文献1中所记载的在溶液法中使基板倾斜的方法而言，使基板本身倾斜是非常困难的。另外，就专利文献2中所记载的利用双喷墨法的有机半导体薄膜的制造方法而言，溶剂的选择是困难的，且需要控制干燥性。其结果是存在以下问题：需要使用对环境具有负面影响的溶剂，或者无法实现生产量高的有机半导体薄膜的制造方法。