專利名稱：半導(dǎo)體復(fù)合膜及其形成方法、薄膜晶體管及其制造方法和電子設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及設(shè)有有機(jī)半導(dǎo)體薄膜的半導(dǎo)體復(fù)合膜、該半導(dǎo)體復(fù)合膜 的形成方法、包括該半導(dǎo)體復(fù)合膜的薄膜晶體管、該薄膜晶體管的制造 方法以及電子設(shè)備。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有技術(shù)中，有機(jī)薄膜晶體管(organic thin film transistor: OTFT)
可以通過(guò)在比用于非晶硅TFT或者低溫多晶硅TFT的溫度低的溫度下的 工藝處理來(lái)形成，這樣，有機(jī)薄膜晶體管可以沒(méi)有應(yīng)力地形成在甚至具 有彎曲性的柔性塑料基板上。因此，預(yù)期可以應(yīng)用于薄型顯示器和其它 各種新用途中。此外，由于可以不使用真空處理或光刻工藝而是使用可 溶于溶劑的涂敷材料，利用諸如涂敷或印刷等廉價(jià)處理方法來(lái)制造基板， 因此能夠降低成本。
關(guān)于OTFT制造過(guò)程中的有機(jī)半導(dǎo)體薄膜的圖形化印刷，從適印性 的觀點(diǎn)看，使用高分子有機(jī)半導(dǎo)體材料是有利的。例如，關(guān)于利用噴墨 方法來(lái)形成有機(jī)半導(dǎo)體薄膜層的工藝，有很多報(bào)導(dǎo)并且使用了高分子有 機(jī)半導(dǎo)體材料，例如聚(9，9-二辛基芴-聯(lián)-并噻吩)(F8T2， poly(9，9-dioctylfluorene-co-bithiophene))(參照C. W. Sele et al.， Advanced Materials, VoU7， p. 997 (2005))和聚(5,5'-雙(3-十二烷基-2-噻吩基)-2,2'-并噻吩)(PQT-12， poly(5，5'-bis(3-dodecyl-2-thienyl)-2，2'-bithiophene))(參 照A. C. Arias et al.， Applied Physics Letters, vol. 85， p. 3304 (2004))。
另一方面，考慮到有機(jī)半導(dǎo)體薄膜本身的特性，使用低分子有機(jī)半
5導(dǎo)體材料是有利的。例如，關(guān)于通過(guò)實(shí)施旋轉(zhuǎn)涂敷方法或其它涂敷方法而形成的有機(jī)半導(dǎo)體薄膜，在使用高分子有機(jī)半導(dǎo)體材料的情況下，遷
移率不會(huì)超過(guò)O.l cmVVs左右。另一方面，在使用低分子有機(jī)半導(dǎo)體材料的情況下，存在很多遷移率超過(guò)lcmVVs的報(bào)導(dǎo)。J.Jang等人利用噴墨方法，涂敷作為低分子有機(jī)半導(dǎo)體材料的二己基四聯(lián)噻吩(dihexylquarter thiophene， DH4T)的二氯苯溶液(dichlorobenzene solution), 從而制造了底柵型OTFT，并且得到了 0.043 cm"Vs的遷移率。然而，要求對(duì)例如基板溫度等參量進(jìn)行精確控制，并且會(huì)發(fā)生由于咖啡漬現(xiàn)象(coffeestain phenomenon)等引起的膜形成過(guò)程不穩(wěn)定性以及由此所致的特性差異等問(wèn)題。
因此，即使當(dāng)使用低分子有機(jī)半導(dǎo)體材料時(shí)，也需要一種具有良好膜質(zhì)量控制性的有機(jī)半導(dǎo)體薄膜圖形化印刷技術(shù)。
在此環(huán)境下，曾經(jīng)提出了聚合物共混法，在該方法中，通過(guò)使用高分子材料和半導(dǎo)體材料來(lái)形成有機(jī)半導(dǎo)體薄膜。
在聚合物共混法中，例如使用油墨進(jìn)行圖形化印刷，該油墨中絕緣高分子材料與低分子有機(jī)半導(dǎo)體材料進(jìn)行聚合物共混，并且有機(jī)半導(dǎo)體材料和高分子材料在膜厚度方向上相分離。此時(shí)，已經(jīng)報(bào)導(dǎo)了通過(guò)基板的表面能控制來(lái)促進(jìn)相分離的技術(shù)，并且使用通過(guò)這種技術(shù)形成的半導(dǎo)體薄膜層的薄膜晶體管操作已得到肯定(參照日本專利申請(qǐng)公開(kāi)公報(bào)No.2005-243822和日本專利申請(qǐng)公開(kāi)公報(bào)No.2006-179905)。
此外，關(guān)于這種聚合物共混法，根據(jù)記載，通過(guò)將結(jié)合劑樹(shù)脂與并苯(acene)系等低分子半導(dǎo)體材料進(jìn)行聚合物共混，可以提高電荷遷移率并提高半導(dǎo)體薄膜層的穩(wěn)定性(參照日本專利申請(qǐng)公開(kāi)公報(bào)(PCT申請(qǐng)的譯文)No.2007-519227)。
利用上述伴隨著相分離的聚合物共混法，可以形成更均一的膜。也就是說(shuō)，在例如通過(guò)噴墨進(jìn)行涂敷而形成微小液滴的情況下，在溶劑的千燥過(guò)程中出現(xiàn)了因表面張力分布而引起的馬蘭哥尼對(duì)流(Mamngoniconvection),因此由于溶質(zhì)移動(dòng)而容易產(chǎn)生膜形成的不均勻性。然而，聚合物共混法具有能夠限制這種溶質(zhì)移動(dòng)的效果，并且具有能夠改善基板潤(rùn)濕性的效果。因此，可以促使形成均一的膜。
此外，聚合物共混法還具有提高油墨粘度的優(yōu)點(diǎn)。因此，該聚合物共混法也適用于有機(jī)半導(dǎo)體薄膜的圖形化印刷，在該圖形化印刷中不僅可以采用噴墨方法還可以采用例如絲網(wǎng)印刷或凹版印刷等高吞吐量的印刷技術(shù)。
然而，作為用于上述高吞吐量印刷方法的油墨粘度，例如在絲網(wǎng)印
刷中要求為10000 mPa's以上，并且在凹版印刷中要求為500mPa.s左右。
于是，在上述聚合物共混法中為了提高粘度，需要提高油墨中所包含的高分子材料的濃度。因此，在使用低分子有機(jī)半導(dǎo)體材料的情況下，必然要增加高分子材料的比例。
圖5是聚合物合金的二元圖。通常，關(guān)于二組分系聚合物合金，根據(jù)弗洛里-哈金斯(Flory-Huggins)的交互作用參數(shù)的大小來(lái)確定是否發(fā)生相分離。因而，在旋節(jié)線(spinodal curve) ot的內(nèi)側(cè)，進(jìn)行著沒(méi)有晶核形成的相分離并產(chǎn)生了在膜厚度方向上的相分離。另一方面，在旋節(jié)線oc與雙節(jié)線(binodal curve) P之間進(jìn)行著有晶核形成及生長(zhǎng)的相分離，但未產(chǎn)生在膜厚度方向上的相分離。此外，在雙節(jié)線(3的外側(cè)沒(méi)有產(chǎn)生相分離。
因此，在例如使用了高分子材料A和有機(jī)半導(dǎo)體材料B，且有機(jī)半導(dǎo)體材料B/高分子材料A的比例被規(guī)定為xl以保證適用于提高適印性的粘度的情況下，二組分的狀態(tài)變成位于雙節(jié)線P的外側(cè)，這樣，沒(méi)有呈現(xiàn)相分離現(xiàn)象。也就是說(shuō)，只要有機(jī)半導(dǎo)體材料B/高分子材料A的比例不是被規(guī)定為旋節(jié)線a范圍內(nèi)的例如x2，就不會(huì)呈現(xiàn)相分離現(xiàn)象。
此外，在絲網(wǎng)印刷的情況下，既包括粘度又包括觸變性(thixotropy)的總液流控制是必不可少的，因此僅通過(guò)聚合物共混難以配制出所需粘度的油墨。也就是說(shuō)，利用上述各專利文獻(xiàn)中說(shuō)明的使用有機(jī)半導(dǎo)體材料和高分子材料的聚合物共混法時(shí)，例如絲網(wǎng)印刷或凹版印刷等高吞吐量印刷方法中的適印性和通過(guò)印刷而得到的膜的相分離狀態(tài)這二者難以兼得。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供一種具有良好印刷特性并且容易控制所
7得到的膜的相狀態(tài)的半導(dǎo)體復(fù)合膜，并且提供該半導(dǎo)體復(fù)合膜的形成方法、使用該半導(dǎo)體復(fù)合膜的薄膜晶體管、該薄膜晶體管的制造方法以及使用該半導(dǎo)體復(fù)合膜的電子設(shè)備。
本發(fā)明實(shí)施例的半導(dǎo)體復(fù)合膜包括包含有機(jī)半導(dǎo)體材料的半導(dǎo)體薄膜層；由在膜厚度方向上與上述有機(jī)半導(dǎo)體材料相分離的高分子材料形成的絕緣薄膜層；以及分散在所述半導(dǎo)體薄膜層和所述絕緣薄膜層的至少一者中的微粒材料。
本發(fā)明實(shí)施例的半導(dǎo)體復(fù)合膜形成方法包括如下步驟配制油墨，在所述油墨中，使有機(jī)半導(dǎo)體材料和不同于所述有機(jī)半導(dǎo)體材料的高分子材料溶解在溶劑中，并且使微粒材料分散在所述溶劑中；利用印刷方法，在基板上形成包含所述油墨的材料層；通過(guò)除去所述材料層中的溶劑，在膜厚度方向上使所述材料層中的所述有機(jī)半導(dǎo)體材料和所述高分子材料相分離，并實(shí)現(xiàn)固化，由此形成半導(dǎo)體復(fù)合膜，在所述半導(dǎo)體復(fù)合膜中，層疊有包含所述有機(jī)半導(dǎo)體材料的半導(dǎo)體薄膜層和包含所述高分子材料的絕緣薄膜層，并且分散有所述微粒材料。
在上述結(jié)構(gòu)中，由于使所述有機(jī)半導(dǎo)體材料和所述高分子材料彼此相分離，并且分散有所述微粒材料，因此，能夠通過(guò)所述半導(dǎo)體材料與所述高分子材料的含量比來(lái)控制相分離，并通過(guò)所述微粒材料的分散量來(lái)良好地控制膜形成用油墨的粘度和觸變性。
本發(fā)明實(shí)施例的薄膜晶體管包括半導(dǎo)體薄膜層，其被設(shè)置在基板上并包含有機(jī)半導(dǎo)體材料；絕緣薄膜層，其由在膜厚度方向上與所述有機(jī)半導(dǎo)體材料相分離的高分子材料形成，并與所述半導(dǎo)體薄膜層一起構(gòu)成半導(dǎo)體復(fù)合膜；微粒材料，其分散在所述半導(dǎo)體薄膜層和所述絕緣薄膜層的至少一者中；以及源極電極和漏極電極，它們被設(shè)置在所述半導(dǎo)體復(fù)合膜中的所述半導(dǎo)體薄膜層與所述基板之間。
本發(fā)明實(shí)施例的電子設(shè)備包括半導(dǎo)體復(fù)合膜，該半導(dǎo)體復(fù)合膜設(shè)有:包含有機(jī)半導(dǎo)體材料的半導(dǎo)體薄膜層；由在膜厚度方向上與所述有機(jī)半導(dǎo)體材料相分離的高分子材料形成的絕緣薄膜層；以及分散在所述半導(dǎo)體薄膜層和所述絕緣薄膜層的至少一者中的微粒材料。
8如上所述，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，能夠通過(guò)所述半導(dǎo)體材料與所述高分子材料的含量比來(lái)控制相分離，并通過(guò)所述微粒材料的分散量來(lái)良好地控制膜形成用油墨的粘度和觸變性。因此，作為具有適用于良好適印性的粘度和觸變性且以較高形狀精度進(jìn)行印刷而形成的膜，能夠得到使半導(dǎo)體材料和高分子材料可靠地相分離的半導(dǎo)體復(fù)合膜。


圖1A 圖1C是用于說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的半導(dǎo)體復(fù)合膜的構(gòu)成的圖2A 圖2C是用于說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的薄膜晶體管的制造過(guò)程的一個(gè)示例圖3A 圖3D是用于說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的薄膜晶體管的制造過(guò)程的另一示例圖4是用于說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例的電子設(shè)備的示例圖；以及圖5是聚合物合金的二元圖。
具體實(shí)施例方式
下面參照附圖按照半導(dǎo)體復(fù)合膜、薄膜晶體管和電子設(shè)備的順序來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的各實(shí)施例。就此而言，在各個(gè)實(shí)施例中，按照制造步驟的順序進(jìn)行說(shuō)明。
半導(dǎo)體復(fù)合膜
首先如圖1A所示，在配制油墨時(shí)，將有機(jī)半導(dǎo)體材料a和高分子材料b溶解到溶劑c中，并且將微粒材料d分散至溶劑c中，由此配制出印刷用油墨3。下面說(shuō)明這里使用的各種材料。
有機(jī)半導(dǎo)體材料a
作為有機(jī)半導(dǎo)體材料a，可使用低分子有機(jī)半導(dǎo)體材料或者高分子有機(jī)半導(dǎo)體材料。
作為低分子有機(jī)半導(dǎo)體材料，可使用能夠通過(guò)涂敷而應(yīng)用的6,13-雙(三異丙基-甲硅垸乙炔基)并五苯(TIPS并五苯，6,13-bis(triisopropyl-silylethynyl)pentacene)和其它的并五苯衍生物、雙噻吩蒽(anthradkhiophene)衍生物、紅熒烯(rubrene)衍生物、噻吩低聚物(thiophene oligomer)衍生物、萘并萘(naphthacene)衍生物、蒽(anthracene)衍生物、卟啉(porphyrin)衍生物和酞菁染料(phthalocyanine)衍生物等。
此外，作為高分子有機(jī)半導(dǎo)體材料，可使用聚噻吩(polythiophene)及其衍生物、聚對(duì)苯乙炔(polyphenylvinylene)及其衍生物、芴噻吩(fluorene-thiophene)共聚物、聚丙烯胺(polyallylamine)及其衍生物等。
作為上述有機(jī)半導(dǎo)體材料a,可混合使用兩種以上不同的材料。此外，作為有機(jī)半導(dǎo)體材料a，可以選擇使用一些材料以便使所形成的半導(dǎo)體復(fù)合膜中的半導(dǎo)體薄膜層具有所需特性。例如，在要求保證半導(dǎo)體薄膜層的載流子遷移率的情況下，優(yōu)選使用例如TIPS并五苯等低分子有機(jī)半導(dǎo)體材料a。
高分子材料b
作為高分子材料b，可以選擇使用絕緣材料。例如可選自下面的材料聚苯乙烯(polystyrene)、聚甲基丙烯酸甲酯(polymethyl methacrylate)、聚乙烯(polyethylene)、聚丙烯(polypropylene)、聚丁二烯(polybutadiene)、聚異戊二烯(polyisoprene)、聚烯烴(polyolefin)、聚碳酸酯(polycarbonate)、聚酰亞胺(polyimide)、聚酰胺(polyamide)、聚(a-甲基苯乙烯)
(poly(a-methylstyrene))、聚(a-乙基苯乙烯)(poly(a-ethylstyrene))、聚(a-丙基苯乙烯)(poly(a-pr叩ylstyrene))、聚(a- 丁基苯乙烯)
(poly(a-butylstyrene))、聚(4-甲基苯乙烯)(poly(4-methylstyrene))、聚丙烯腈(polyacrylonitrile)、聚乙烯咔唑(polyvinylcarbazole)、聚偏二氟乙烯(polyvinylidene fluoride)、聚乙烯醇縮丁醛(polyvinyl butyral)、聚甲基苯乙烯(polyvinyl toluene)、聚(4-乙烯聯(lián)苯)(poly(4-vinylbipheny1))和上述聚合物的共聚物。
上述材料中，優(yōu)選使用在有機(jī)半導(dǎo)體材料a的同一溶劑中具有高溶解性的材料作高分子材料b。因此，在使用TIPS并五苯作為有機(jī)半導(dǎo)體材料a的情況下，例如使用聚苯乙烯是有利的。此外，從促進(jìn)相分離的觀點(diǎn)看，優(yōu)選的是，高分子材料b的重量平均分子量(weight averagemolecular weight)為約10000~500000。溶劑C
優(yōu)選的是，溶劑c是在印刷時(shí)具有低干燥速度的高沸點(diǎn)溶劑。另外， 優(yōu)選的是，溶劑c是可以充分溶解有機(jī)半導(dǎo)體材料a和高分子材料b并 且使下面說(shuō)明的微粒材料d具有高分散性的溶劑。在TIPS并五苯用作有 機(jī)半導(dǎo)體材料a并且聚苯乙烯用作高分子材料b的情況下，優(yōu)選使用 1,2，3，4-四氫化萘(tetralin)作為溶劑，該溶劑對(duì)TIPS并五苯和聚苯乙烯的 溶解性高并且是高沸點(diǎn)溶劑。
微粒材料d
添加微粒材料d是為了控制印刷用油墨的粘度和觸變性，并且微粒 材料d可以使用無(wú)機(jī)微?；蛴袡C(jī)微粒等。
作為無(wú)機(jī)微粒，可以使用硅石、氧化鋁、氧化鈦、氧化鎂、氧化鋅、 氧化鋯、氮化硅、鈦酸鉀、鈦酸鋇、碳酸鈣、碳酸鋁、硅酸鋁、硅酸鎂、 硼酸鋁、玻璃等。
有機(jī)微粒可以是聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、例如聚甲基丙烯酸甲 酯等丙烯酸酯、聚碳酸酯、聚酰亞胺、聚酰胺、聚氮酯(polyurethane)、 聚酯(polyester)、聚氯乙烯(polyvinyl chloride)、聚丙烯腈、聚甲基苯乙烯、 三聚氰胺樹(shù)脂(melamine resin)、有機(jī)硅樹(shù)脂(silicone resin)、環(huán)氧樹(shù)脂 (epoxyresin)等的有機(jī)微粒，上述材料的共聚物微粒，以及兩種以上上述 材料的混合物。
此外，上述微粒材料d可以是球形或者其它形狀，并且從分散性的 觀點(diǎn)看，粒子平均粒徑優(yōu)選為約5~1000 nm。這種微粒材料d可以由絕 緣材料形成或者可以是半導(dǎo)體微粒。優(yōu)選的是，微粒材料d的使用量在 本例所形成的半導(dǎo)體復(fù)合膜中的體積比為50%以下。
而且，在之后進(jìn)行的有機(jī)半導(dǎo)體材料a和高分子材料b的相分離過(guò) 程中需要將微粒材料d轉(zhuǎn)移至表面?zhèn)鹊那闆r下，在由上述材料形成的微 粒材料d的表面上提供具有低表面能的修飾基團(tuán)(modification group)并使 用所得到的微粒材料d就足夠了 。
將上述各材料混合并充分地?cái)嚢?，從而配制出印刷用油?。這種 油墨3具有由微粒材料d的分散量控制的粘度和觸變性。接著，如圖IB所示，在半導(dǎo)體復(fù)合膜的形成過(guò)程中，實(shí)施印刷方法，
在該印刷方法中使用配制好的油墨3，從而通過(guò)在基板1上用油墨3進(jìn)行 圖形化印刷來(lái)形成材料層3a。
這里實(shí)施的印刷方法不受具體限制。可采用絲網(wǎng)印刷(screen printing)、凹版印刷(gravure printing)、柔版印刷(flexographic printing)、 膠印(offset printing)或凹版膠印(gravure offset printing)等，從而實(shí)現(xiàn)高吞 吐量的圖形化印刷。印刷方法也可以是通過(guò)噴墨方法進(jìn)行的圖形化印刷。 此外，也可以通過(guò)涂敷及印刷方法在基板1上形成膜狀的材料層3a。
關(guān)于這里使用的基板1，使用了至少在設(shè)有材料層3a的表面?zhèn)忍幘?有絕緣特性的材料。另外，關(guān)于基板1，優(yōu)選的是，使用與在材料層3a 的下述相分離過(guò)程中要形成在基板1側(cè)上的材料(例如，有機(jī)半導(dǎo)體材料 a)的親和性比與其它材料(例如，高分子材料b)的親和性高的材料。
作為這種基板1，除了使用玻璃基板之外，還可使用聚醚砜(polyether sulfone， PES)、聚萘二甲酸乙二醇酯(polyethylene naphthalate， PEN)、聚 酰亞胺(PI)、聚碳酸酯(PC)、聚丙烯酸酯(polyacrylate, PAR)、聚醚醚酮 (polyether ether ketone, PEEK)、對(duì)聚苯硫(polyphenylene sulfide, PPS) 或聚對(duì)苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate， PET)等的塑料基板。 此外，作為基板1,在對(duì)表面進(jìn)行絕緣處理之后可使用由不銹鋼等形成的 金屬薄膜基板(金屬箔)。此外，可以對(duì)基板1進(jìn)行親和性處理從而得到上 述親和性。
作為示例，在將TIPS并五苯用作有機(jī)半導(dǎo)體材料a并將聚苯乙烯用 作高分子材料b的情況下，優(yōu)選用由聚醚砜(PES)等形成的基板作為基板
此后，如圖1C所示，在半導(dǎo)體復(fù)合膜的形成過(guò)程中，除去材料層 3a中的溶劑c。據(jù)此，可以固化材料層3a，另外，使材料層3a中的有機(jī) 半導(dǎo)體材料a和高分子材料b在膜厚度方向上相分離。因此，材料層3a 被轉(zhuǎn)變成半導(dǎo)體復(fù)合膜5，在該半導(dǎo)體復(fù)合膜5中，層疊有包含有機(jī)半導(dǎo) 體材料a的半導(dǎo)體薄膜層5a和包含高分子材料b的絕緣薄膜層5b。在這 種半導(dǎo)體復(fù)合膜5中，分散有微粒材料d。
12這里，例如在依賴于溶劑C的適當(dāng)溫度下對(duì)基板1進(jìn)行熱處理就夠
了。據(jù)此，在材料層3a中使有機(jī)半導(dǎo)體材料a和高分子材料b相分離并 且同時(shí)除去溶劑c。
例如，在使用1，2,3，4-四氫化萘作為溶劑c的情況下，在100。C溫度 下進(jìn)行熱處理2小時(shí)，從而從材料層3a中除去溶劑c。此時(shí)，由于除去 了溶劑c因而使材料層3a被固化，另外，與基板1的親和性高的有機(jī)半 導(dǎo)體材料a被相分離至膜厚度方向上的基板1側(cè)，并且與基板1的親和 性低的高分子材料b被相分離至膜厚度方向上的材料層3a表面?zhèn)取Ｓ谑牵?形成了半導(dǎo)體薄膜層5,在該半導(dǎo)體薄膜層5中，在基板1側(cè)形成有包含 有機(jī)半導(dǎo)體材料a的半導(dǎo)體薄膜層5a并且在半導(dǎo)體薄膜層5a上層疊有 包含高分子材料b的絕緣薄膜層5b。
就此而言，材料層3a中的微粒材料d在半導(dǎo)體復(fù)合膜5中處于分散 的狀態(tài)。此時(shí)，在微粒材料d的表面上提供了具有低表面能的修飾基團(tuán) 的情況下，在該熱處理過(guò)程中微粒材料d移動(dòng)到材料層3a的表面附近。 因此，微粒材料d主要在絕緣薄膜層5b中處于分散的狀態(tài)。在使用了絕 緣的微粒材料d的情況下，不會(huì)妨礙絕緣薄膜層5b的絕緣特性，也不會(huì) 妨礙半導(dǎo)體薄膜層5a的半導(dǎo)體特性。
于是，所形成的半導(dǎo)體復(fù)合膜5具有這樣的結(jié)構(gòu)，在該結(jié)構(gòu)中，以 自對(duì)準(zhǔn)方式在半導(dǎo)體薄膜層5a上形成作為保護(hù)膜的絕緣薄膜層5b。就此 而言，盡管依賴于印刷條件和油墨3中的固體濃度，但相分離之后的半 導(dǎo)體復(fù)合膜5的總膜厚度在0.1~20.0 pm的范圍內(nèi)。
在用于形成半導(dǎo)體復(fù)合膜5的上述方法中，通過(guò)配制油墨3從而在 油墨3中使有機(jī)半導(dǎo)體材料a和高分子材料b溶解在溶劑c中并且還使 微粒材料d分散在溶劑c中，由此進(jìn)行印刷。因此，不必考慮適印性， 考慮相分離特性和膜特性就可以確定半導(dǎo)體材料a與高分子材料b的含 量比。于是，通過(guò)微粒材料的分散量能夠良好地控制膜形成用油墨的粘 度和觸變性。
以此方式，能夠得到半導(dǎo)體復(fù)合膜5，在該半導(dǎo)體復(fù)合膜5中，半 導(dǎo)體材料a和高分子材料b在材料層3a中可靠地相分離，該材料層3a是通過(guò)以良好形狀精度進(jìn)行印刷而形成的，并具有適印性良好的粘度和 觸變性。
在過(guò)去，只有適于低粘度油墨的噴墨方法被應(yīng)用于呈現(xiàn)出高遷移率 的低分子有機(jī)半導(dǎo)體材料的印刷系統(tǒng)中。然而，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例， 能夠采用由還要求有更高粘度和觸變性的各種印刷系統(tǒng)進(jìn)行的印刷，例 如絲網(wǎng)印刷、凹版印刷、柔版印刷、膠印以及凹版膠印等。因此，在對(duì) 半導(dǎo)體復(fù)合膜5實(shí)施圖形化印刷時(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn)吞吐量的提高和成本的降 低。
此外，在與上述噴墨方法相比能夠使用高粘度油墨的印刷方法中， 在實(shí)現(xiàn)相分離的范圍內(nèi)能夠增加油墨中的高分子材料的含量比。據(jù)此， 就可以增加絕緣薄膜層5b的膜厚度。具體地說(shuō)，在相關(guān)技術(shù)中通過(guò)應(yīng)用
了噴墨方法的聚合物共混法而形成的絕緣薄膜層的膜厚度約為100 nm。 另一方面，通過(guò)應(yīng)用了能夠使用高粘度油墨的上述印刷方法而形成的絕 緣薄膜層的膜厚度是l pm以上。因此，絕緣薄膜層5b能夠用作半導(dǎo)體 薄膜層5a的保護(hù)膜，并且半導(dǎo)體薄膜層5a和該保護(hù)膜(絕緣薄膜層5b) 能夠通過(guò)上述印刷方法在同一操作中被形成。
另外，在由絕緣材料形成的微粒材料d分散在絕緣薄膜層5b中的情 況下，依據(jù)微粒材料d的含量能夠增加絕緣薄膜層5b的膜厚度。
薄膜晶體管實(shí)施例1
下面參照?qǐng)D2A 圖2C說(shuō)明底柵結(jié)構(gòu)(錯(cuò)列型)薄膜晶體管的實(shí)施例， 其中應(yīng)用了用于形成半導(dǎo)體復(fù)合膜的上述方法。
首先，如圖2A所示，準(zhǔn)備基板11并在基板11上以圖形形成柵極 電極13。
作為這里使用的基板11，期望至少在要設(shè)置柵極電極13的表面?zhèn)?具有絕緣特性，并且除了使用玻璃基板之外，還可使用聚醚砜(PES)、聚 萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚酰亞胺(PI)、聚碳酸酯(PC)、聚丙烯酸酯 (PAR)、聚醚醚酮(PEEK)、對(duì)聚苯硫(PPS)或聚對(duì)苯二甲酸乙二酯(PET) 等的塑料基板。此外，作為基板ll,在對(duì)表面進(jìn)行絕緣處理之后可使用 由不銹鋼等形成的金屬薄膜基板(金屬箔)。
14例如按如下說(shuō)明在上述基板11上圖形化地形成柵極電極13。首先，
例如利用模壓涂敷(diecoating)方法，將含有粒子平均粒徑為10 nm的銀 微粒的導(dǎo)電性油墨涂敷至由聚醚砜(PES)形成的塑料基板11上。此后， 以150。C溫度進(jìn)行熱處理1小時(shí)，從而由銀形成了具有50 nm膜厚度的 導(dǎo)電性膜。隨后，通過(guò)絲網(wǎng)印刷在導(dǎo)電性膜上形成所需形狀的抗蝕劑圖 形。然后，通過(guò)使用銀蝕刻溶液和作為掩模的抗蝕劑圖形，對(duì)導(dǎo)電性膜 進(jìn)行濕式蝕刻從而使該導(dǎo)電性膜圖形化，由此形成柵極電極13。在形成 柵極電極13之后，除去抗蝕劑油墨。
在柵極電極13的上述形成過(guò)程中，可利用噴墨方法、光刻方法、膠 印方法或激光繪圖方法來(lái)形成在導(dǎo)電性膜的濕式蝕刻過(guò)程中用作掩模的 抗蝕劑圖形。此外，關(guān)于柵極電極13的形成，可通過(guò)噴墨方法、絲網(wǎng)印 刷方法、微接觸印刷方法、柔版印刷方法、凹版印刷方法或膠印方法來(lái) 直接使導(dǎo)電性油墨圖形化。然而，為了保證相對(duì)于在下面步驟中被設(shè)置 成覆蓋著柵極電極13的柵極絕緣膜的良好絕緣特性，優(yōu)選柵極電極13 的表面為平面并且膜厚度最小化至100 nm以下。
此外，柵極電極13不限于由銀形成。還能夠使用例如金、鉑、鈀、 銅、鎳或鋁等金屬，或者由聚(3,4-乙烯二氧噻吩)/聚(4-苯乙烯磺酸酯) (poly(3,4-ethylenedioxythiophene)/poly(4-styrenesulfonate)， PEDOT/PSS) 或聚苯胺(polyaniline， PANI)形成的導(dǎo)電性有機(jī)材料。
此后，形成覆蓋柵極電極13的柵極絕緣膜15。關(guān)于這里使用的柵 極絕緣膜15，優(yōu)選的是，使用與在以后實(shí)施的步驟中進(jìn)行材料層的相分 離時(shí)要形成在柵極絕緣膜15側(cè)的材料(例如，有機(jī)半導(dǎo)體材料)的親和性 比與其它材料(例如，高分子材料)的親和性高的材料。
例如通過(guò)模壓涂敷方法來(lái)形成上述柵極絕緣膜15。這里，作為示例， 配制一種溶液，也就是，在丙二醇單甲醚乙酸酯(propylene glycol monomethyl ether acetate, PGMEA)中溶解10重量％的高分子材料即聚乙 烯苯酚(polyvinyl phenol, PVP)和交聯(lián)劑即聚(三聚氰胺-甲醛)。將配制好 的溶液涂敷至設(shè)有柵極電極13的基板11上，以180°C進(jìn)行熱處理1小 時(shí)，從而形成柵極絕緣膜15。為了晶體管的低電壓工作，期望柵極絕緣 膜15被形成為表面平坦并且膜厚度為1 以下。就此而言，除了使用模壓涂敷方法之外，還能使用其它涂敷方法來(lái)
形成柵極絕緣膜15，例如凹版涂敷(gravure coating)方法、輥涂(ro11 coating) 方法、吻合涂敷(kisscoating)方法、刀片涂敷(knife coating)方法、狹縫涂 敷(slit coating)方法、刮刀涂敷(blade coating)方法、旋轉(zhuǎn)涂敷(spin coating) 法和噴墨涂敷(ink-jet coating)方法。作為用于構(gòu)成柵極絕緣膜15的材料， 除了PVP之外，還能夠使用聚酰亞胺、聚酰胺、聚酯、聚丙烯酸酯、聚 乙烯醇(polyvinyl alcohol)、環(huán)氧樹(shù)脂和酚醛樹(shù)脂(novolac resin)等。
然后，在柵極絕緣膜15上圖形化地形成源極電極17s和漏極電極 17d。源極電極17s和漏極電極17d被形成為隔著柵極絕緣膜15位于柵 極電極13上方且端部彼此相對(duì)。
例如按照與柵極電極13的形成方式相同的方式來(lái)形成上述源極電 極17s和漏極電極17d。也就是說(shuō)，首先，利用模壓涂敷方法均一地涂敷 銀油墨，然后以150。C進(jìn)行熱處理，從而由銀形成具有50 nm膜厚度的 導(dǎo)電性膜。此后，利用絲網(wǎng)印刷方法在導(dǎo)電性膜上圖形化地形成抗蝕劑 油墨。隨后，通過(guò)使用銀蝕刻溶液和作為掩模的抗蝕劑圖形，對(duì)導(dǎo)電性 膜進(jìn)行蝕刻從而使該導(dǎo)電性膜圖形化，由此形成源極電極17s和漏極電 極17d。在形成源極電極17s和漏極電極17d之后，除去抗蝕劑油墨。
這里，作為源極電極17s和漏極電極17d，除了使用銀之外，還能夠 使用與p型半導(dǎo)體具有良好歐姆接觸的例如金、鉑、鈀、銅或鎳等金屬， 或者由聚(3,4-乙烯二氧噻吩)/聚(4-苯乙烯磺酸酯)(PEDOT/PSS)或聚苯胺 (PANI)形成的導(dǎo)電性有機(jī)材料。
此外，在源極電極17s和漏極電極17d的形成過(guò)程中，可以通過(guò)使 用噴墨方法、光刻方法或激光繪圖方法來(lái)形成在導(dǎo)電性膜的濕式蝕刻中 使用的抗蝕劑圖形。此外，作為源極電極17s和漏極電極17d的形成過(guò) 程，可利用噴墨方法、絲網(wǎng)印刷方法、微接觸印刷方法或膠印方法直接 形成圖形。
就此而言，關(guān)于源極電極17s和漏極電極17d，優(yōu)選使用與在以后步 驟中進(jìn)行材料層的相分離時(shí)要形成在柵極絕緣膜15側(cè)以及源極電極17s 和漏極電極17d側(cè)的材料(例如，有機(jī)半導(dǎo)體材料)的親和性比與其它材料(例如，高分子材料)的親和性高的材料。
此后，如圖2B所示，讓柵極電極13以及在其上形成的源極電極17s 和漏極電極17d作為基板，并通過(guò)使用油墨在該基板上圖形化地印刷材 料層3a。這里使用的油墨與用于形成半導(dǎo)體復(fù)合膜的上述方法中所說(shuō)明 的油墨相同，是使有機(jī)半導(dǎo)體材料a和高分子材料b溶解在溶劑c中并 且使微粒材料d分散至溶劑c中而得到的印刷用油墨3。
通過(guò)使用這種油墨3來(lái)進(jìn)行材料層3a的圖形化印刷的印刷方法不受 具體限制。但是該圖形化印刷使得至少在從源極電極17s到漏極電極17d 的上方設(shè)有材料層3a。此外，在通過(guò)應(yīng)用絲網(wǎng)印刷或凹版印刷等來(lái)進(jìn)行 這種圖形化印刷的情況下，可以實(shí)現(xiàn)高吞吐量的圖形化印刷。而且，也 可以利用噴墨方法來(lái)進(jìn)行圖形化印刷。另外，例如在不需要元件隔離的 情況下，可利用涂敷印刷方法來(lái)使材料層3a形成為膜的形狀。
隨后，如圖2C所示并且如上面所述的用于形成半導(dǎo)體復(fù)合膜的方法 那樣，除去材料層3a中的溶劑c并且使材料層3a固化，另外，使材料 層3a中的有機(jī)半導(dǎo)體材料a和高分子材料b在膜厚度方向上相分離。
如上所述，以此方式，與作為基板的柵極絕緣膜15以及源極電極 17s和漏極電極17d的親和性高的有機(jī)半導(dǎo)體材料a被相分離至膜厚度方 向上的基板側(cè)，并且與作為基板的柵極絕緣膜15以及源極電極17s和漏 極電極17d的親和性低的高分子材料b被相分離至膜厚度方向上的材料 層3a表面?zhèn)取Ｓ谑?，形成了半?dǎo)體薄膜層5，在該半導(dǎo)體薄膜層5中， 形成有包含有機(jī)半導(dǎo)體材料a的半導(dǎo)體薄膜層5a且在半導(dǎo)體薄膜層5a 上層疊有包含高分子材料b的絕緣薄膜層5b，半導(dǎo)體薄膜層5a與源極電 極17s、漏極電極17d以及它們之間的柵極絕緣膜15接觸。
材料層3a中的微粒材料d在半導(dǎo)體復(fù)合膜5中處于分散的狀態(tài)。此 時(shí)，在微粒材料d的表面上提供了具有低表面能的修飾基團(tuán)的情況下， 在該熱處理過(guò)程中微粒材料d移動(dòng)到材料層3a的表面附近。因此，微粒 材料d主要在絕緣薄膜層5b中處于分散的狀態(tài)。
以此方式，得到了底柵結(jié)構(gòu)(錯(cuò)列型)薄膜晶體管19。所得到的薄膜 晶體管19為底柵底部接觸型(bottom gate士ottom contact type)。在所得到的半導(dǎo)體復(fù)合膜5中，與源極電極17s、漏極電極17d以及它們之間的柵 極絕緣膜15接觸的半導(dǎo)體薄膜層5a作為溝道形成區(qū)域。
在上述實(shí)施例中，應(yīng)用了上面參照?qǐng)D1A 圖1C說(shuō)明的用于形成半導(dǎo) 體復(fù)合膜5的方法，于是通過(guò)圖形化印刷在源極電極17s和漏極電極17d 的上面形成了半導(dǎo)體復(fù)合膜5。因此，在半導(dǎo)體復(fù)合膜5中，如上所述， 材料層3a中的半導(dǎo)體材料a和高分子材料b被可靠地相分離，該材料層 3a是通過(guò)以良好形狀精度進(jìn)行印刷而形成的，并具有適印性良好的粘度 和觸變性。
在過(guò)去，只有適于低粘度油墨的噴墨方法被應(yīng)用于呈現(xiàn)出高遷移率 的低分子有機(jī)半導(dǎo)體材料的印刷系統(tǒng)中。然而，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例， 能夠采用由還要求有更高觸變性的各種印刷系統(tǒng)進(jìn)行的印刷，例如絲網(wǎng) 印刷和凹版膠印等。因此，在圖形化地印刷半導(dǎo)體復(fù)合膜5時(shí)，能夠?qū)?現(xiàn)吞吐量的提高和成本的降低。
此外，如上所述，通過(guò)將由絕緣材料形成的微粒材料d分散至絕緣 薄膜層5b中，能夠使絕緣薄膜層5b的膜厚度增加到1 pm以上。因此， 絕緣薄膜層5b能夠被用作半導(dǎo)體薄膜層5a的保護(hù)膜，并且半導(dǎo)體薄膜 層5a和該保護(hù)膜(絕緣薄膜層5b)能夠在同一操作中被形成。
就此而言，在由絕緣材料形成的微粒材料d被分散至絕緣薄膜層5b 中的情況下，這種微粒材料d不會(huì)妨礙半導(dǎo)體薄膜層5a的半導(dǎo)體特性， 也不會(huì)妨礙載流子輸運(yùn)。
薄膜晶體管實(shí)施例2
下面參照?qǐng)D3A 圖3D來(lái)說(shuō)明頂柵結(jié)構(gòu)(逆錯(cuò)列型)薄膜晶體管的實(shí)施 例，其中應(yīng)用了用于形成半導(dǎo)體復(fù)合膜的上述方法。
首先，如圖3A所示，準(zhǔn)備基板21并在其上圖形化地形成源極電極 23s和漏極電極23d。
作為這里使用的基板21，使用了至少在要設(shè)置材料層3a的表面?zhèn)?具有絕緣特性的材料。另外，作為基板21，優(yōu)選的是，使用與在后面進(jìn) 行的材料層3a的相分離中要形成在基板21側(cè)的材料(例如，有機(jī)半導(dǎo)體 材料a)的親和性比與其它材料(例如，高分子材料b)的親和性高的材料。
18作為該基板21，可使用與半導(dǎo)體復(fù)合膜的形成過(guò)程中所說(shuō)明的基板
相同的基板。也就是說(shuō)，除了玻璃基板之外，還可使用聚醚砜(PES)、聚 萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚酰亞胺(PI)、聚碳酸酯(PC)、聚丙烯酸酯 (PAR)、聚醚醚酮(PEEK)、對(duì)聚苯硫(PPS)或聚對(duì)苯二甲酸乙二酯(PET) 等的塑料基板。此外，作為基板21，在對(duì)表面進(jìn)行絕緣處理之后可使用 由不銹鋼等形成的金屬薄膜基板(金屬箔)。而且，可以對(duì)基板21進(jìn)行親 和性處理從而得到上述親和性。
按照與上述底柵結(jié)構(gòu)(錯(cuò)列型)薄膜晶體管19的制造過(guò)程中源極電極 17s和漏極電極17d的形成方法相同的方法，在上述基板21上圖形化地 形成源極電極23s和漏極電極23d。也就是說(shuō)，涂敷含有粒子平均粒徑為 10 nm的銀微粒的導(dǎo)電性油墨。此后，以150。C進(jìn)行熱處理1小時(shí)，從 而由銀形成具有50 nm膜厚度的導(dǎo)電性膜。隨后，通過(guò)絲網(wǎng)印刷在導(dǎo)電 性膜上形成所需形狀的抗蝕劑圖形。然后，通過(guò)使用銀蝕刻溶液和作為 掩模的抗蝕劑圖形對(duì)導(dǎo)電性膜進(jìn)行濕式蝕刻從而使導(dǎo)電性膜圖形化，由 此形成源極電極23s和漏極電極23d。
此后，如圖3B所示，讓基板21以及在其上形成的源極電極23s和 漏極電極23d作為基板，并通過(guò)使用油墨在該基板上圖形化地印刷材料 層3a。這里使用的油墨與用于形成半導(dǎo)體復(fù)合膜的上述方法中所說(shuō)明的 油墨相同，是使有機(jī)半導(dǎo)體材料a和高分子材料b溶解在溶劑c中并且 使微粒材料d分散至溶劑c中而得到的印刷用油墨3。然而，優(yōu)選的是， 這里使用的微粒材料d具有絕緣特性。
與上述示例相同，通過(guò)使用這種油墨3來(lái)進(jìn)行材料層3a的圖形化印 刷的印刷方法不受具體限制。但是該圖形化印刷使得在至少?gòu)脑礃O電極 23s到漏極電極23d的上方設(shè)有材料層3a。此外，在通過(guò)絲網(wǎng)印刷或凹 版印刷等來(lái)進(jìn)行這種圖形化印刷的情況下，可以進(jìn)行高吞吐量的圖形化 印刷。而且，也可利用噴墨方法進(jìn)行圖形化印刷。另外，在上述示例中， 例如在不需要元件隔離的情況下，可利用涂敷印刷方法來(lái)使材料層3a形 成為膜的形狀。
隨后，如圖3C所示并且如上所述的用于形成半導(dǎo)體復(fù)合膜的方法那 樣，除去材料層3a中的溶劑c，使材料層3a固化，另外，使材料層3a中的有機(jī)半導(dǎo)體材料a和高分子材料b在膜厚度方向上相分離。
如上所述，以此方式，與作為基板的基板21以及源極電極23s和漏 極電極23d的親和性高的有機(jī)半導(dǎo)體材料a被相分離至膜厚度方向上的 基板側(cè)，并且與作為基板的基板21以及源極電極23s和漏極電極23d的 親和性低的高分子材料b被相分離至膜厚度方向上的材料層3a表面?zhèn)取?于是，形成了半導(dǎo)體薄膜層5，在該半導(dǎo)體薄膜層5中，形成有與源極電 極23s和漏極電極23d接觸且包含有機(jī)半導(dǎo)體材料a的半導(dǎo)體薄膜層5a， 并且在半導(dǎo)體薄膜層5a上層疊有作為柵極絕緣膜且包含高分子材料b的 絕緣薄膜層5b。
材料層3a中的微粒材料d在半導(dǎo)體復(fù)合膜5中處于分散的狀態(tài)。此 時(shí)，在微粒材料d的表面上提供了具有低表面能的修飾基團(tuán)的情況下， 在該熱處理過(guò)程中微粒材料d移動(dòng)到材料層3a的表面附近。因此，微粒 材料d主要在絕緣薄膜層5b中處于分散的狀態(tài)。
此后，如圖3D所示，在半導(dǎo)體復(fù)合膜5上圖形化地形成柵極電極25。
例如利用噴墨方法在上述半導(dǎo)體復(fù)合膜5上圖形化地形成柵極電極 25。此時(shí)，例如使用含有粒子平均粒徑為10 nm的銀微粒的導(dǎo)電性油墨 并將該導(dǎo)電性油墨圖形化地印刷為所需形狀。此后，以120。C進(jìn)行熱處 理2小時(shí)，從而由銀形成柵極電極25。
關(guān)于上述柵極電極25的形成過(guò)程，除了使用噴墨方法之外，還可以 優(yōu)選使用能直接使導(dǎo)電性油墨圖形化的方法，例如絲網(wǎng)印刷方法、微接 觸印刷方法、柔版印刷方法、凹版印刷方法或者膠印方法。此外，柵極 電極25不限于由銀形成。還能夠使用例如金、鉑、鈀、銅、鎳或鋁等金 屬，或者由聚(3，4-乙烯二氧噻吩)/聚(4-苯乙烯磺酸酯)(PEDOT/PSS)或聚 苯胺(PANI)形成的導(dǎo)電性有機(jī)材料。
以此方式，得到了頂柵結(jié)構(gòu)(逆錯(cuò)列型)薄膜晶體管29。所得到的薄 膜晶體管29為頂柵底部接觸型(top gate'bottom contact type)。在所得到的 半導(dǎo)體復(fù)合膜5中，與源極電極23s和漏極電極23d接觸的半導(dǎo)體薄膜 層5a作為溝道形成區(qū)域。另一方面，在半導(dǎo)體薄膜層5a上面的絕緣薄
20膜層5b作為柵極絕緣膜。同樣在上述實(shí)施例中，應(yīng)用了上面參照?qǐng)D1A 圖1C說(shuō)明的用于形成 半導(dǎo)體復(fù)合膜5的方法，于是通過(guò)圖形化印刷在源極電極23s和漏極電 極23d上形成了半導(dǎo)體復(fù)合膜5。因此，在半導(dǎo)體復(fù)合膜5中，按照與上 述方式相同的方式，使材料層3a中的半導(dǎo)體材料a和高分子材料b可靠 地相分離，該材料層3a是通過(guò)以良好形狀精度進(jìn)行印刷而形成的，并具 有適印性良好的粘度和觸變性。在過(guò)去，只有適于低粘度油墨的噴墨方法被應(yīng)用于呈現(xiàn)出高遷移率 的低分子有機(jī)半導(dǎo)體材料的印刷系統(tǒng)中。然而，根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例， 能夠采用由還要求有更高觸變性的各種印刷系統(tǒng)進(jìn)行的印刷，例如絲網(wǎng) 印刷和凹版膠印等。因此，在圖形化地印刷半導(dǎo)體復(fù)合膜5時(shí)，能夠?qū)?現(xiàn)吞吐量的提高和成本的降低。此外，如上所述，通過(guò)將由絕緣材料形成的微粒材料d分散至絕緣 薄膜層5b中，能夠使絕緣薄膜層5b的膜厚度增加到lpm以上。因此， 絕緣薄膜層5b能夠用作半導(dǎo)體薄膜層5a的保護(hù)膜，并且半導(dǎo)體薄膜層 5a和該保護(hù)膜(絕緣薄膜層5b)能夠在同一操作中被形成。就此而言，與上述實(shí)施例一樣，在由絕緣材料形成的微粒材料d被 分散至絕緣薄膜層5b中的情況下，這種微粒材料d不會(huì)妨礙半導(dǎo)體薄膜 層5a的半導(dǎo)體特性，也不會(huì)妨礙載流子輸運(yùn)。電子設(shè)備圖4所示的是設(shè)有上述半導(dǎo)體復(fù)合膜5的電子設(shè)備的示例。這種電 子設(shè)備是有機(jī)EL (電致發(fā)光)顯示器30，并包括驅(qū)動(dòng)電路中的通過(guò)使用上 述半導(dǎo)體復(fù)合膜5而形成的薄膜晶體管。該薄膜晶體管例如可以是參照 圖2C說(shuō)明的底柵型薄膜晶體管19或者是參照?qǐng)D3D說(shuō)明的頂柵型薄膜 晶體管29。例如，這里在附圖中示出的是包括參照?qǐng)D2C說(shuō)明的底柵型 薄膜晶體管19的結(jié)構(gòu)。圖4所示的有機(jī)EL顯示器30具有下面的結(jié)構(gòu)。也就是說(shuō)，例如，在基板11的表面?zhèn)仍O(shè)置有參照?qǐng)D2C說(shuō)明的底柵 型薄膜晶體管19，并且設(shè)置有覆蓋該底柵型薄膜晶體管19的層間絕緣膜31。在層間絕緣膜31中設(shè)置有到達(dá)薄膜晶體管19的漏極電極17d的連 接孔31a。通過(guò)連接孔31a與有機(jī)薄膜晶體管19的漏極電極17d連接的有機(jī)電 致發(fā)光元件EL被設(shè)置在層間絕緣膜31上的各像素中。該有機(jī)電致發(fā)光 元件EL由設(shè)置在層間絕緣膜31上的絕緣圖形33進(jìn)行元件隔離。有機(jī)電致發(fā)光元件EL包括像素電極35，該像素電極35由與有機(jī)薄 膜晶體管19的漏極電極17d連接的導(dǎo)電性圖形形成。該像素電極35被 圖形化地形成在各個(gè)像素上從而被用作例如陽(yáng)極電極，并具有光反射特 性。在像素電極35的周邊覆蓋有用于使有機(jī)電致發(fā)光元件EL元件隔離 的絕緣圖形33。該絕緣圖形33設(shè)有用于使像素電極35大部分露出的開(kāi) 口窗33a。該開(kāi)口窗33a用作有機(jī)電致發(fā)光元件EL的像素開(kāi)口。上述絕 緣圖形33通過(guò)使用例如感光樹(shù)脂而被形成，并且通過(guò)實(shí)施光刻方法而被 圖形化。設(shè)置有覆蓋住從上述絕緣圖形33露出的像素電極35的有機(jī)層37。 該有機(jī)層37具有至少設(shè)有有機(jī)發(fā)光層的層疊結(jié)構(gòu)，并且通過(guò)根據(jù)需要從 陽(yáng)極電極(這里指像素電極35)側(cè)依次層疊空穴注入層、空穴輸送層、有 機(jī)發(fā)光層、電子輸送層、電子注入層和其它層而形成。此外，有機(jī)層37 被圖形化為，其結(jié)構(gòu)例如隨著從各個(gè)有機(jī)電致發(fā)光元件EL發(fā)出的光波長(zhǎng) 而不同，且至少含有有機(jī)發(fā)光層的那一層會(huì)隨著各個(gè)像素而不同。此外， 可以設(shè)有由各波長(zhǎng)的像素所共用的層。而且，在將該有機(jī)電致發(fā)光元件 EL構(gòu)造為用作微小共振器結(jié)構(gòu)的情況下，期望能根據(jù)從各個(gè)有機(jī)電致發(fā) 光元件EL獲取的波長(zhǎng)來(lái)調(diào)整有機(jī)層37的膜厚度。設(shè)置公共電極39使其覆蓋上述有機(jī)層37，并將有機(jī)層37保持在公 共電極39與像素電極35之間。該公共電極39是位于從有機(jī)電致發(fā)光元 件EL的有機(jī)發(fā)光層發(fā)出的光的獲取側(cè)的電極，并由具有透光性的材料形 成。另外，由于此處像素電極35起到陽(yáng)極電極作用，因而使用至少與有 機(jī)層37接觸的那一側(cè)起到陰極電極作用的材料來(lái)形成公共電極39。此 外，在將有機(jī)電致發(fā)光元件EL構(gòu)造成作為微小共振器結(jié)構(gòu)的情況下，該公共電極39被構(gòu)造為具有半透射半反射特性。而且，如上所述讓有機(jī)層37保持在像素電極35與公共電極39之間 的各像素部用作有機(jī)電致發(fā)光元件EL。盡管未在圖中示出，有機(jī)EL顯示器30具有如下結(jié)構(gòu)設(shè)有各個(gè)有 機(jī)電致發(fā)光元件EL的那一側(cè)被由透光性材料形成的密封樹(shù)脂覆蓋著，并 且該側(cè)隔著上述密封樹(shù)脂與由透光性材料形成的對(duì)向基板結(jié)合。需要提及的是，在上述實(shí)施例中，作為裝配有參照?qǐng)D2C說(shuō)明的底柵 底部接觸結(jié)構(gòu)型薄膜晶體管19的電子設(shè)備的示例，說(shuō)明了包括有機(jī)電致 發(fā)光元件EL的有源矩陣型顯示器。然而，本發(fā)明實(shí)施例的電子設(shè)備能夠 廣地應(yīng)用于包括薄膜晶體管的各種電子設(shè)備。例如，作為顯示器，可以 應(yīng)用于諸如液晶顯示器等柔性顯示器(flexible display)。除了顯示器之外， 還可以應(yīng)用于例如身份識(shí)別標(biāo)簽和傳感器等電子設(shè)備，并能夠發(fā)揮相同 的效果。示例根據(jù)以下說(shuō)明來(lái)制造參照?qǐng)D2C說(shuō)明的底柵型薄膜晶體管19。一方面，在由聚醚砜(PES)形成的基板11上，通過(guò)使由銀形成的導(dǎo) 電性膜圖形化來(lái)形成柵極電極13。柵極絕緣膜15由PVP形成并覆蓋柵 極電極13。此外，通過(guò)使由銀形成的導(dǎo)電性膜圖形化從而在柵極絕緣膜 15上形成源極電極17s和漏極電極17d。另一方面，下面說(shuō)明如何配制在圖形化地印刷材料層3a時(shí)所使用的 油墨。首先，將20重量份數(shù)的具有50000重量平均分子量的聚苯乙烯作 為高分子材料b，并將5重量份數(shù)的6,13-雙(三異丙基-甲硅烷乙炔基)并 五苯(TIPS并五苯)作為有機(jī)半導(dǎo)體材料a,上述二者添加至80重量份數(shù) 的作為高沸點(diǎn)溶劑的1,2,3,4-四氫化萘中，并進(jìn)行充分?jǐn)嚢?。隨后，通過(guò) 將微粒材料d添加并充分分散至上述攪拌好的溶液中從而控制觸變性， 由此配制出油墨。在示例1中，將3重量份數(shù)的原始粒子平均粒徑為16 nm的硅石填 料(R972:由NIPPON AEROSIL CO.， LTD.制造)作為微粒材料d進(jìn)行添加。在示例2中，將3重量份數(shù)的原始粒子平均粒徑為100 nm的苯乙烯 /丙烯酸酯(styrene/acrylic)微粒作為微粒材料d進(jìn)行添加。在比較例中，不添加微粒材料d而配制出油墨。通過(guò)絲網(wǎng)印刷在設(shè)有源極電極17s和漏極電極17d的柵極絕緣膜15 上用如上所述配制好的各種油墨形成圖形，從而得到了材料層3a。以 100。C對(duì)基板11進(jìn)行熱處理2小時(shí)，因而除去材料層3a中的溶劑，實(shí)現(xiàn) 固化并促使相分離，由此制造出半導(dǎo)體復(fù)合膜5。關(guān)于如上所述得到的薄膜晶體管19的特性值，測(cè)量出如下值(1) 構(gòu)成半導(dǎo)體復(fù)合膜5的半導(dǎo)體薄膜層5a的遷移率，(2)電流開(kāi)/關(guān)比(on/off ratio),以及(3)閾值電壓。在下面的表1中示出了各值的結(jié)果。表1微粒材料遷移率 (cm2/Vs)電流 開(kāi)/關(guān)比閾值電壓 (V)示例1娃石2.2xl(T22xl05-1.2示例2苯乙烯/丙烯酸酯2.1xl0-2lx1050.7比較例一2.5xl0-22xl051.4如表1所示，可以發(fā)現(xiàn)，在示例1和示例2中通過(guò)使用分散有用于 控制粘度和觸變性的微粒材料d的油墨來(lái)形成半導(dǎo)體薄膜層5a，得到了 與不使用微粒材料而形成半導(dǎo)體薄膜層的比較例具有相同程度的特性的 薄膜晶體管。因此，確定的是，根據(jù)本發(fā)明的應(yīng)用，能夠通過(guò)有機(jī)半導(dǎo) 體材料和高分子材料的可靠相分離來(lái)形成半導(dǎo)體薄膜層5a，同時(shí)控制了 粘度和觸變性，并且使得可以實(shí)現(xiàn)形狀精度良好的圖形化印刷。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，依據(jù)設(shè)計(jì)要求和其他因素，可以在本發(fā) 明所附的權(quán)利要求或其等同物的范圍內(nèi)進(jìn)行各種修改、組合、次組合及 改變。2權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體復(fù)合膜，其包括包含有機(jī)半導(dǎo)體材料的半導(dǎo)體薄膜層；由在膜厚度方向上與所述有機(jī)半導(dǎo)體材料相分離的高分子材料形成的絕緣薄膜層；以及分散在所述半導(dǎo)體薄膜層和所述絕緣薄膜層的至少一者中的微粒材料。
2. 如權(quán)利要求l所述的半導(dǎo)體復(fù)合膜，其中，所述微粒材料是絕緣 材料。
3. 如權(quán)利要求l或權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體復(fù)合膜，其中，所述微粒材料分散在所述絕緣薄膜層中。
4. 如權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體復(fù)合膜，其中，所述半 導(dǎo)體復(fù)合膜被設(shè)置在基板上，并且所述微粒材料分散在位于表面?zhèn)鹊膶又小?br> 5. 如權(quán)利要求1 4中任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體復(fù)合膜，其中，所述半導(dǎo) 體材料是低分子材料。
6. 如權(quán)利要求1 5中任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體復(fù)合膜，其中，所述半導(dǎo) 體復(fù)合膜被設(shè)置在基板上，所述半導(dǎo)體薄膜層被相分離至所述基板側(cè)，并且 所述絕緣薄膜層是被相分離至所述半導(dǎo)體薄膜層表面?zhèn)鹊膶印?br> 7. 如權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體復(fù)合膜，其中，所述半導(dǎo)體材料對(duì)于 所述基板的親和性高于所述高分子材料對(duì)于所述基板的親和性。
8. —種半導(dǎo)體復(fù)合膜形成方法，其包括如下步驟-配制油墨，在所述油墨中，使有機(jī)半導(dǎo)體材料和不同于所述有機(jī)半 導(dǎo)體材料的高分子材料溶解在溶劑中，并且使微粒材料分散在所述溶劑中；利用印刷方法，在基板上形成包含所述油墨的材料層；以及 通過(guò)除去所述材料層中的溶劑，在膜厚度方向上使所述材料層中的 所述有機(jī)半導(dǎo)體材料和所述高分子材料相分離并實(shí)現(xiàn)固化，由此形成半 導(dǎo)體復(fù)合膜，在所述半導(dǎo)體復(fù)合膜中，層疊有包含所述有機(jī)半導(dǎo)體材料 的半導(dǎo)體薄膜層和包含所述高分子材料的絕緣薄膜層，并且分散有所述 微粒材料。
9. 如權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體復(fù)合膜形成方法，其中，通過(guò)所述微 粒材料相對(duì)于所述油墨的分散量，來(lái)控制所述油墨的觸變性。
10. 如權(quán)利要求8或權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體復(fù)合膜形成方法，其 中，在形成所述半導(dǎo)體復(fù)合膜的過(guò)程中，與所述基板的親和性高于與所 述高分子材料的親和性的所述有機(jī)半導(dǎo)體材料被相分離至所述基板側(cè)。
11. 如權(quán)利要求8 10中任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體復(fù)合膜形成方法，其中， 在形成所述半導(dǎo)體復(fù)合膜的過(guò)程中，通過(guò)進(jìn)行熱處理來(lái)除去所述溶劑。
12. —種薄膜晶體管，所述薄膜晶體管包括 半導(dǎo)體薄膜層，其被設(shè)置在基板上并包含有機(jī)半導(dǎo)體材料； 絕緣薄膜層，其由在膜厚度方向上與所述有機(jī)半導(dǎo)體材料相分離的高分子材料形成，并與所述半導(dǎo)體薄膜層一起構(gòu)成半導(dǎo)體復(fù)合膜；微粒材料，其分散在所述半導(dǎo)體薄膜層和所述絕緣薄膜層的至少一 者中；以及源極電極和漏極電極，它們被設(shè)置在所述半導(dǎo)體復(fù)合膜中的所述半 導(dǎo)體薄膜層與所述基板之間。
13. 如權(quán)利要求12所述的薄膜晶體管，其中，在所述基板的表面?zhèn)?上隔著所述柵極電極設(shè)置有柵極絕緣膜，并且所述源極電極和所述漏極電極被設(shè)置在所述柵極絕緣膜上。
14. 如權(quán)利要求12所述的薄膜晶體管，其中，所述半導(dǎo)體復(fù)合膜中 的所述絕緣薄膜層用作柵極絕緣膜，并在所述絕緣薄膜層上設(shè)置有柵極 電極。
15. —種薄膜晶體管制造方法，其包括如下步驟 在基板上形成源極電極和漏極電極；配制油墨，在所述油墨中，使有機(jī)半導(dǎo)體材料和不同于所述有機(jī)半 導(dǎo)體材料的高分子材料溶解在溶劑中，并且使微粒材料分散在所述溶劑 中；利用印刷方法，在設(shè)有所述源極電極和所述漏極電極的所述基板上 形成包含所述油墨的材料層；以及通過(guò)除去所述材料層中的溶劑，使所述有機(jī)半導(dǎo)體材料相分離至所 述基板側(cè)并使所述高分子材料相分離至所述材料層表面?zhèn)?，并且固化?述材料層，由此形成半導(dǎo)體復(fù)合膜，在所述半導(dǎo)體復(fù)合膜中，層疊有包 含所述有機(jī)半導(dǎo)體材料的半導(dǎo)體薄膜層和包含所述高分子材料的絕緣薄 膜層，并且分散有所述微粒材料。
16. —種電子設(shè)備，其包括半導(dǎo)體復(fù)合膜，所述半導(dǎo)體復(fù)合膜設(shè)有: 包含有機(jī)半導(dǎo)體材料的半導(dǎo)體薄膜層；由在膜厚度方向上與所述有機(jī)半導(dǎo)體材料相分離的高分子材料形成 的絕緣薄膜層；以及分散在所述半導(dǎo)體薄膜層和所述絕緣薄膜層的至少一者中的微粒材料。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了半導(dǎo)體復(fù)合膜及其形成方法、薄膜晶體管及其制造方法和電子設(shè)備，所述半導(dǎo)體復(fù)合膜包括包含有機(jī)半導(dǎo)體材料的半導(dǎo)體薄膜層；由在膜厚度方向上與有機(jī)半導(dǎo)體材料相分離的高分子材料形成的絕緣薄膜層；以及分散在半導(dǎo)體薄膜層和絕緣薄膜層的至少一者中的微粒材料。所述半導(dǎo)體復(fù)合膜形成方法包括配制油墨，使有機(jī)半導(dǎo)體材料、高分子材料及微粒材料溶解在溶劑中；利用印刷方法在基板上形成包含上述油墨的材料層；以及通過(guò)除去材料層中的溶劑，在膜厚度方向上使有機(jī)半導(dǎo)體材料和高分子材料相分離并實(shí)現(xiàn)固化。本發(fā)明能通過(guò)半導(dǎo)體材料與高分子材料的含量比來(lái)控制相分離，并通過(guò)微粒材料的分散量來(lái)良好地控制膜形成用油墨的粘度和觸變性。
文檔編號(hào)H01L51/00GK101635333SQ20091015822
公開(kāi)日2010年1月27日 申請(qǐng)日期2009年7月22日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月24日
發(fā)明者大江貴裕, 川島紀(jì)之 申請(qǐng)人:索尼株式會(huì)社