[发明专利]微晶有机半导体膜、有机半导体晶体管及其制造方法

说明书

本发明提供一种即使被图案化或暴露在高热中，也能够有效地抑制龟裂的产生或龟裂的扩散的有机半导体膜、使用了该有机半导体膜的有机半导体晶体管及该有机半导体晶体管的制造方法。一种包含由下述通式(1)表示的分子量3000以下的化合物，且晶畴的尺寸为1nm以上且100nm以下的微晶有机半导体膜、使用了该有机半导体膜的有机半导体晶体管及该有机半导体晶体管的制造方法。X、Y及Z表示特定的环构成原子。Rsupgt;1/supgt;及Rsupgt;2/supgt;表示氢原子、烷基、烯基、炔基、芳基或杂芳基，Rsupgt;3/supgt;及Rsupgt;4/supgt;表示卤素原子、烷基、烯基、炔基、芳基或杂芳基。m及n表示0～2的整数。

技术领域

本发明涉及一种微晶有机半导体膜、有机半导体晶体管及有机半导体晶体管的制造方法。

背景技术

液晶显示器、有机电致发光显示器等显示器、RFID(radio frequency identifier(线射频识别)：RF标签)、存储器等逻辑电路中，作为切换元件而堆积有微小的晶体管。在半导体层中使用了有机半导体化合物的有机半导体晶体管(场效应晶体管)能够轻量化，进一步柔软性也优异。因此，作为替代具有硅类半导体层的晶体管的下一代晶体管而备受瞩目，且正在研发中。

有机半导体晶体管的高性能化中，载流子迁移率的提高成为重要的因素。通过提高载流子迁移率，成为仅用微小的电场便能够进行高速切换，且能够实现处理速度的提高和低耗电量化。为了实现该迁移率，对有机半导体层中使用的有机半导体的化学结构进行了研究。例如，专利文献1及2中记载有如下：通过将环构成原子具有包含杂原子的稠合多环结构的特定芳香族化合物使用于晶体管的半导体活性层(有机半导体层)，该晶体管显示出优异的载流子迁移率。

以往技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2015-195361号公报

专利文献2：日本特开2015-195362号公报

上述专利文献1及2中所记载的技术中，通过使用溶解有有机半导体化合物的涂布液来形成有机半导体层，使有机半导体晶体在有机半导体层中析出而实现高迁移率。上述专利文献1及2中，用偏振光显微镜对有机半导体晶体的析出进行了观察，但能够用该偏振光显微镜观察的晶体限定于晶畴较大的晶体。即，上述专利文献1及2中所记载的技术中，在有机半导体层析出的晶体的畴尺寸大于几μm。

本发明人等使用晶体管的有机半导体层来对上述各专利文献中所记载的化合物的其性能进行反复研究的结果，得知由于膜的晶畴较大，而集成晶体管时会产生问题。更详细而言为，对集成化中的有机半导体层进行图案化(在本发明中简称为“图案化”时，除另有说明以外，是指通过来自外部的物理力量或化学作用而将有机半导体层设为所希望的形状。例如，可举出用针对有机半导体层进行刻画或者蚀刻等。)时，因膜的端部产生的裂纹(龟裂)容易扩散到整个晶畴的性能劣化的问题。若该龟裂达到沟道部分，则载流子传输受到较大阻碍，从而无法得到所希望的载流子迁移率。即，所得到的有机半导体晶体管的性能变得容易产生偏差。

并且，还发现在有机半导体层的晶畴的大小与热稳定性之间存在负的相关性。即，专利文献1及2中所记载的技术中，若作为形成有机半导体层之后的后工序，实施加热工序(烧成、密封工序等)，则因热膨张等而在晶体结构中容易产生龟裂，该龟裂成为使载流子迁移率降低的原因。即，若将上述各专利文献中所记载的化合物使用于晶体管的有机半导体层，则即使有机半导体层暴露在热中，得到的有机半导体晶体管的性能中也容易产生偏差。

并且，上述专利文献1及2中所记载的技术中，有机半导体层的晶畴较大，因此在有机半导体层的形成工序中，残留在有机半导体层的下侧的溶剂并不挥发而容易残留。认为底栅型的晶体管中，溶剂会残留于栅极绝缘层与有机半导体层之间，从而该残留溶剂成为提高阈值电压的绝对值，或者成为使阈值电压的滞后恶化的一原因。