CN101253609B - 晶体管及其制造方法、以及具有该晶体管的半导体装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于提供通过简单的方法即可形成具有取向的活性层，可以获得具有优异载流子迁移率的晶体管的晶体管制造方法。本发明的晶体管的制造方法为具有包含半导体膜的活性层的晶体管的制造方法，所述半导体膜含有有机半导体化合物，该方法包括：将半导体膜拉伸的工序、在进行加热和/或加压的同时将半导体膜粘贴在形成活性层的面上获得活性层的工序。

Description

晶体管及其制造方法、以及具有该晶体管的半导体装置
技术领域
本发明涉及晶体管及其制造方法、具有该晶体管的半导体装置。
背景技术
作为晶体管，已知有双极晶体管、场效晶体管、静电感应型晶体管等各种晶体管。作为这些晶体管中一种的场效晶体管一般在连接有源极或漏极的包含半导体材料的层(活性层)上具有介由绝缘层设有栅极的结构。在这种场效晶体管中，在活性层中使用有机半导体化合物的有机晶体管具有质量轻、可挠性的优点，期待在各种电子设备中的应用。该有机晶体管的活性层大多如下形成：在设于基板上的绝缘层上蒸镀有机半导体化合物或者旋涂、液滴流延或印刷含有有机半导体化合物的溶液而形成(非专利文献1)。
已知，在这种有机晶体管中，通过赋予活性层规定取向性，载流子迁移率提高。认为这是由于通过构成活性层的有机半导体化合物在一定方向上排列，载流子的迁移变得有利。作为这种可以赋予活性层取向性的有机晶体管的制造方法，公开了包括以下工序的方法：在基板和活性层之间设置摩擦膜的取向膜的工序(非专利文献2、3)、摩擦活性层的工序(非专利文献4)、形成含有摩擦转印膜的活性层的工序(专利文献1)等。已知，通过这些制造方法获得的有机晶体管与具有未取向活性层的有机晶体管相比，具有优异的载流子迁移率。
非专利文献1：《有机晶体管的工作性提高技术》、技术信息协会、2003年
非专利文献2：H.Sirringhaus等，Appl.Phys.Lett.，Vol 77，No.3，p.406-408，2002
非专利文献3：M.L.Swiggers等，Appl.Phys.Lett.，Vol 79，No.9，p.1300-1302，2001
非专利文献4：H.Heil等，Appl.Phys.Lett.，Vol 93，No.3，p.1636-1641，2003
专利文献1：日本特开2004-356422号公报
发明内容
但是，以通过形成具有取向性的活性层来提高载流子迁移率为目的的上述以往有机晶体管的制造方法，用于赋予活性层取向性的工序均很复杂，因此有机晶体管的制造与未使活性层取向的情况相比，有显著变得困难的倾向。
因此，本发明鉴于上述事实而完成，其目的在于提供能够通过简单的方法形成具有取向的活性层、得到具有优异载流子迁移率的晶体管的晶体管制造方法。另外，其目的在于提供具备具有取向的活性层、具有高载流子迁移率的有机晶体管。
为了达成上述目的，本发明的晶体管的制造方法为具有包含半导体膜的活性层的晶体管的制造方法，所述半导体膜含有有机半导体化合物，其特征在于，该方法包括：拉伸半导体膜的工序、和在进行加热和/或加压的同时将半导体膜粘贴在形成活性层的面上获得活性层的工序。
在上述拉伸半导体膜的工序中，通过拉伸构成半导体膜的有机半导体化合物排列在拉伸方向上，由此可以赋予半导体膜规定的取向性。这样，在本发明中，仅通过拉伸半导体膜即可获得取向的活性层，与以往的方法相比，可以容易地形成具有取向的活性层。另外，在上述本发明的制造方法中，在进行加热和/或加压的同时将半导体膜粘贴在形成活性层的面上。因此，活性层密合于与其相邻的层上，可以良好地发挥载流子迁移率等特性。
予以说明，上述本发明的制造方法中，也可以先进行拉伸半导体膜的工序，粘贴该拉伸的半导体膜，也可以先粘贴未拉伸的半导体膜后对该半导体膜进行拉伸。在上述以往技术的制造方法中，均是在形成活性层时，或在形成活性层后赋予取向的，如前在拉伸后粘贴半导体膜时，可以对应成为活性层的半导体膜预先赋予适当的取向，有易于形成具有所需取向性的活性层的倾向。
本发明的晶体管的制造方法为具有包含半导体膜的活性层的晶体管的制造方法，所述半导体膜含有有机半导体化合物，其特征也可以在于，该方法包括：使半导体膜取向的工序、和在进行加热和/或加压的同时将半导体膜粘贴在形成活性层的面上，形成活性层的工序。这样，本发明中，通过在进行加热和/或加压的同时粘贴半导体膜，可以良好地形成通过不必局限于拉伸的各种方法而取向的活性层。
本发明的晶体管的制造方法为具有包含半导体膜的活性层的晶体管的制造方法，所述半导体膜含有有机半导体化合物，其特征也可以在于，该方法包括：将半导体膜拉伸使其取向的工序、和在进行加热和/或加压的同时将半导体膜粘贴在形成活性层的面上形成活性层的工序。这样，通过利用拉伸使半导体膜取向，可以特别容易地形成通过取向可以发挥高载流子迁移率的活性层。
上述本发明的晶体管的制造方法中，优选在与形成活性层的面之间存在施工液而将半导体膜粘贴在该面上。这样，由于半导体膜和上述面的接触面被施工液濡湿，因此例如即便在半导体膜有翘曲等时，也可以进行良好的粘贴。另外，由于如此使用施工液粘贴变得容易，因此可以在更温和的条件下进行粘贴时的加热或加压。因而，可以确实地防止由于过度加热或加压所引起的晶体管变形或不良等可能性。而且，通过使用施工液，活性层与形成其的面的密合性提高。作为这种施工液，优选与形成活性层的面的接触角为120度以下。
更具体地说，本发明的晶体管的制造方法优选适用于具有以下构成的晶体管的制造。即，本发明的晶体管的制造方法为具有源极和漏极、成为它们之间的电流通路且包含含有有机半导体化合物的半导体膜的活性层、控制通过电流通路的电流的栅极、以及配置于活性层和栅极之间的绝缘层的晶体管的制造方法，该方法优选包括：将半导体膜拉伸的工序、和在进行加热和/或加压的同时将半导体膜与绝缘层粘贴获得活性层的工序。
本发明的晶体管的制造方法为具有源极和漏极、成为它们之间的电流通路且包含含有有机半导体化合物的半导体膜的活性层、控制通过电流通路的电流的栅极、以及配置于活性层和栅极之间的绝缘层的晶体管的制造方法，其特征也可以在于，该方法包括：使半导体膜取向的工序、和在进行加热和/或加压的同时将半导体膜与绝缘层粘贴获得活性层的工序。
本发明的晶体管的制造方法为具有源极和漏极、成为它们之间的电流通路且包含含有有机半导体化合物的半导体膜的活性层、控制通过电流通路的电流的栅极、以及配置于活性层和栅极之间的绝缘层的晶体管的制造方法，其特征也可以在于，该方法包括：将半导体膜拉伸使其取向的工序、和在进行加热和/或加压的同时将半导体膜与绝缘层粘贴获得活性层的工序。
即便是这些晶体管的制造方法，通过拉伸半导体膜等也可以容易地形成取向的活性层，另外，通过在粘贴时进行加热和/或加压，可以良好地在绝缘层上形成活性层。由此，可以获得具有高载流子迁移率的晶体管。
上述晶体管的制造方法中，优选在与绝缘层之间存在施工液而将半导体膜与该绝缘层粘贴。这样，由于可以良好地进行半导体膜和绝缘层的粘贴，因此可以使加热或加压的条件变得温和，可以进一步降低晶体管的变形或不良等的发生。
通过本发明制造方法制造的上述构成的晶体管优选在源极和/或漏极与活性层之间具有含有与有机半导体化合物不同化合物的层。由于进一步具有这种其它的活性层，可以降低含有有机半导体化合物作为载流子输送层发挥功能的活性层与源极和漏极之间的接触电阻，从而能更加提高载流子迁移率。
本发明还提供通过上述本发明的晶体管的制造方法可以良好地获得的晶体管。即，本发明的晶体管的特征在于，具有包含半导体膜的活性层，所述半导体膜含有有机半导体化合物，该活性层含有拉伸的半导体膜，且在进行加热和/或加压的同时将半导体膜粘贴在形成活性层的面上而形成。
该晶体管的活性层由于含有拉伸的半导体膜，因此成为具有规定取向的状态。另外，活性层是在进行加热或加压的同时将半导体膜粘贴在形成活性层的面上而形成，因此该活性层相对于上述面的密合性良好。因而，具有这种活性层的上述本发明的晶体管的载流子迁移率高、层间密合性高、可以发挥优异的晶体管特性。
本发明的晶体管具有包含半导体膜的活性层，所述半导体膜含有有机半导体化合物，该活性层可以含有取向的半导体膜，且在进行加热和/或加压的同时将半导体膜粘贴在形成活性层的面上而形成。
另外，具有包含半导体膜的活性层，所述半导体膜含有有机半导体化合物，活性层可以含有通过拉伸而取向的半导体膜，且在进行加热和/或加压的同时将半导体膜粘贴在形成活性层的面上而形成。
这些晶体管良好地形成有具有取向、且相对于相邻面的密合性优异的活性层，因此载流子迁移率高、层间密合性高、可以发挥优异的晶体管特性。另外，这些晶体管与上述同样，优选通过介由施工液的粘贴形成活性层。
作为上述本发明的晶体管，例如特别优选具有下述构成。即，具有源极和漏极、成为它们之间的电流通路且包含含有有机半导体化合物的半导体膜的活性层、控制通过电流通路的电流的栅极、以及配置于活性层和栅极之间的绝缘层，活性层优选含有拉伸的半导体膜，且在进行加热和/或加压的同时将半导体膜与绝缘层粘贴而形成。
另外，可以具有源极和漏极、成为它们之间的电流通路且包含含有有机半导体化合物的半导体膜的活性层、控制通过电流通路的电流的栅极、以及配置于活性层和栅极之间的绝缘层，活性层含有取向的半导体膜，且在进行加热和/或加压的同时将半导体膜与绝缘层粘贴而形成。
另外，还可以具有源极和漏极、成为它们之间的电流通路且包含含有有机半导体化合物的半导体膜的活性层、控制通过电流通路的电流的栅极、以及配置于活性层和栅极之间的绝缘层，活性层含有通过拉伸而取向的半导体膜，且在进行加热和/或加压的同时将半导体膜与绝缘层粘贴而形成。
这些晶体管与上述本发明晶体管同样，均含有具有取向、且相对于相邻面的密合性优异的活性层，因此载流子迁移率高、层间密合性高、可以发挥优异的晶体管特性。另外，这些晶体管也优选通过使用施工液的粘贴形成活性层。而且，更优选在源极和/或漏极与活性层之间具有含有与有机半导体化合物不同的化合物的层。
本发明提供具有上述本发明晶体管的半导体装置。这种半导体装置利用上述本发明晶体管所产生的优异晶体管特性，可以表现良好的特性。
本发明可以提供即便通过简单方法即可形成具有取向的活性层，获得具有优异载流子迁移率的晶体管的晶体管制造方法，以及可以提供具备具有取向的活性层、具有高载流子迁移率的有机晶体管。
附图说明
图1为第1实施方式的晶体管的模式截面图。
图2为第2实施方式的晶体管的模式截面图。
图3为第3实施方式的晶体管的模式截面图。
图4为第4实施方式的晶体管的模式截面图。
图5为第5实施方式的晶体管的模式截面图。
图6为第6实施方式的晶体管的模式截面图。
图7为表示第1实施方式的晶体管的制造方法的工序图。
图8为表示第2实施方式的晶体管的制造方法的工序图。
图9为表示第3实施方式的晶体管的制造方法的工序图。
图10为表示第4实施方式的晶体管的制造方法的工序图。
图11为表示第5实施方式的晶体管的制造方法的工序图。
图12为表示第5实施方式的晶体管的制造方法的工序图。
图13为表示第6实施方式的晶体管的制造方法的工序图。
图14为表示第6实施方式的晶体管的制造方法的工序图。
图15为表示实施例1～3的晶体管制造工序的图。
图16为表示比较例2～5的晶体管的部分制造工序的图。
图17为表示实施例4所得晶体管的模式截面图。
图18为表示实施例6的晶体管的部分制造工序的的图。
符号说明
9...施工液、10...基板、12...栅极、14...绝缘层、16...源极、18...漏极、20，24...活性层、22，26...半导体膜、30，32，34，64...元件基板、36，38...第1元件基板、40...施工液、50...积层体、52...支撑薄膜、60，62...第2元件基板、100，105，110，115，120，125，200，210，300...晶体管、201...n-型硅基板、203...绝缘层、204a...源极、204b...漏极、205...积层体、206，216...元件基板、207...支撑薄膜、208...聚(3-己基噻吩)膜、215...拉伸积层体、217...拉伸后的支撑薄膜、218...拉伸后的聚(3-己基噻吩)膜、220...拉伸后的活性层、228...未拉伸的活性层、500...4-(三氟甲基)苯硫酚的层。
具体实施方式
以下一边参照附图一边说明本发明的优选实施方式。予以说明，在附图说明中相同要素带有相同符号，省略重复的说明。另外，为了易于理解附图而夸张描述了一部分，尺寸比例并非与说明的一致。
以下，说明晶体管及其制造方法的优选实施方式，但本发明为使电流扩增或开关工作的半导体元件，只要是具备含有有机半导体化合物的活性层的晶体管则无特别限定，均可适用。而且，晶体管具有至少具备活性层和与该活性层相邻的其它层的构成，活性层形成于上述其它层中形成该活性层的面上。作为这种晶体管，可以举出双极晶体管、静电感应型晶体管、场效晶体管等。
在以下说明中，特别说明具备源极和漏极、成为这些电极间电流通路含有有机半导体化合物的活性层、控制通过电流通路的电流的栅极、以及根据需要配置在活性层与栅极之间的绝缘层的晶体管及其制造方法。作为具有这种构成的晶体管，例如为场效晶体管时，可以举出平面型、倒交错(逆スタガ)型、交错(スタガ)型等各种结构。
首先，参照图1～图6说明第1～第6实施方式的晶体管构成。
图1为第1实施方式的晶体管的模式截面图。图1所示晶体管100具备基板10、形成在基板10上的栅极12、以覆盖栅极12的方式形成于基板10上的绝缘层14、形成于绝缘层14上的源极16和漏极18、以覆盖源极16和漏极18的方式形成于绝缘层14上的活性层20。
图2为第2实施方式的晶体管的模式截面图。图2所示晶体管105具备栅极12、形成在栅极12上的绝缘层14、形成在绝缘层14上的源极16和漏极18、以覆盖源极16和漏极18的方式形成于绝缘层14上的活性层20。予以说明，该晶体管105的栅极12兼具上述第1实施方式的晶体管100的基板10的功能。
图3为第3实施方式的晶体管的模式截面图。图3所示晶体管110具备栅极12、形成在栅极12两面上的绝缘层14、形成在绝缘层14一侧上的源极16和漏极18、以覆盖源极16和漏极18的方式形成于绝缘层14上的活性层20、形成于活性层20上的支撑薄膜52。该晶体管110的栅极12兼具上述第1实施方式的晶体管100的基板10的功能。
图4为第4实施方式的晶体管的模式截面图。图4所示晶体管115具备栅极12、形成在栅极12上的绝缘层14、形成在绝缘层14上的活性层20、形成于活性层20上的源极16和漏极18。
图5为第5实施方式的晶体管的模式截面图。该晶体管120为静电感应型有机薄膜晶体管。图5所示晶体管120具备基板10、形成在基板10上的源极16、形成在源极16上的活性层20、多个(此处为4个)形成于活性层20上的栅极12、以覆盖这些栅极12的方式形成于活性层20上的活性层24、形成于该活性层24上的漏极18。在该晶体管120中，2个活性层20和24可以为由相同材料构成的层，也可以为由不同材料构成的层。
图6为第6实施方式的晶体管的模式截面图。该晶体管125具备基板10、形成于基板10上的源极16和漏极18、以覆盖这些源极16和漏极18的方式形成于基板10上的活性层20、形成于活性层20上的绝缘层14、形成于绝缘层14上的栅极12。
在上述第1～第4以及第6实施方式的晶体管中，活性层20均为含有有机半导体化合物的层，成为源极16和漏极18之间的电流通路(通道)。另外，栅极12通过施加电压控制通过活性层20的电流通路(通道)的电流。
另外，在第5实施方式的晶体管中，活性层20和24含有有机半导体化合物，成为源极16和漏极18之间的电流通路。栅极12与上述同样，控制通过电流通路的电流。
以下在说明晶体管更详细构成的同时说明上述各实施方式的晶体管的制造方法。
(第1实施方式的晶体管的制造方法)
首先，说明第1实施方式的晶体管的制造方法。图7为表示第1实施方式的晶体管的制造方法的工序图。该制造方法中，首先准备具备基板10、形成于基板10上的栅极12、以覆盖栅极12的方式形成于基板10上的绝缘层14、形成于绝缘层14上的源极16和漏极18的元件基板30(图7(a))。另外，与其不同，准备应该成为含有有机半导体化合物的活性层20的半导体膜22(图7(b))。
基板10使用不会妨碍作为场效晶体管的特性的基板，可以举出硅基板、玻璃基板、塑料基板、不锈钢箔基板。绝缘层14含有电绝缘性高的材料，例如可以使用氧化硅、氮化硅、氧化铝、氧化钽、绝缘性聚合物等。这里，绝缘性聚合物可以举出聚酰亚胺、聚(乙烯基苯酚)、聚酯、甲基丙烯酸树脂、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚对二甲苯(パリレン)等。
绝缘层14的表面可以通过各种方法进行物理·化学修饰。物理修饰的方法例如可以举出利用臭氧UV、O2等离子体的处理。另外，化学修饰的方法例如可以举出利用硅烷偶联剂等的表面处理剂的处理。表面处理剂可以举出烷基氯硅烷类、烷基烷氧基硅烷类、氟化烷基氯硅烷类、氟化烷基烷氧基硅烷类、六甲基二硅氨烷等甲硅烷基胺化合物等。该表面处理例如可以通过使绝缘层14与上述表面处理剂的溶液或气体接触，使表面处理剂吸附于绝缘层14的表面来进行。表面处理前还可以用臭氧UV、O2等离子体对进行绝缘层14的表面处理的面进行处理。
在基板10上形成绝缘层14的方法例如可以举出等离子体CVD法、热蒸镀法、热氧化法、阳极氧化法、旋涂法、流延法、微凹印辊法、凹印辊法、棒涂法、辊涂法、绕线棒涂覆法、浸涂法、喷涂法、丝网印刷法、橡胶版印刷法、胶版印刷法、喷墨印刷法等方法。
栅极12、源极16和漏极18由导电性材料构成。导电性材料可以例举出铝、金、铂、银、铜、铬、镍、钛等金属，ITO等导电性氧化物，聚(3，4-亚乙基二氧噻吩)与聚苯乙烯磺酸的混合高分子等导电性高分子。另外，还可以是金属微粒子、炭黑、石墨微粉分散在粘合剂中得到的导电性材料。
具有上述构成的元件基板30可以通过公知的晶体管的制造方法制造，例如可以应用美国专利6107117号说明书所记载的方法。
另一方面，应成为活性层20的半导体膜22可以仅由有机半导体化合物构成，还可以含有有机半导体化合物以外的添加成分。有机半导体化合物可以举出低分子有机半导体化合物、高分子有机半导体化合物。添加成分可以举出掺杂剂、调整活性层20内的载流子的调整材料、用于提高半导体膜机械特性的高分子材料等。予以说明，半导体膜22还可以含有多种有机半导体化合物或多种添加成分。有机半导体化合物从获得良好成膜性的观点出发，与低分子有机半导体化合物相比，更优选高分子有机半导体化合物。
低分子有机半导体化合物、高分子有机半导体化合物例如分别可以举出下述例示的化合物。予以说明，本发明的晶体管的活性层20所含的有机半导体化合物不必局限于下述例子。
作为低分子有机半导体化合物例如可以举出蒽、并四苯、并五苯(ペンタセン)、苯并并五苯(ベンゾペンタセン)、二苯并并五苯(ジベンゾペンタセン)、四苯并并五苯(テトラベンゾペンタセン)、萘并并五苯(ナフトペンタセン)、并六苯(ヘキサセン)、并七苯(ヘプタセン)、并九苯(ナノァセン)等多并苯化合物；菲、苉、フルミネン、芘、二苯并[cd，jk]芘、二苯并苝、晕苯、苯并晕苯(ベンゾコ口ネン)、二苯并晕苯(ジベンゾコ口ネン)、六苯并晕苯(ヘキサブンゾコ口ネン)、苯并二晕苯(ベンゾジコ口ネン)、乙烯基晕苯等晕苯化合物；苝、特丽纶(テリレン)、二苝(ジペリレン)、クォテリレン等苝化合物；トリナフチン、庚芬(ヘプタフェン)、卵苯、玉红省、紫蒽酮、异紫蒽酮、
Figure S2006800318291D00101
、循环蒽、ビスァンテン、ゼスレン、ヘプタゼスレン、皮蒽(ピランスレン)、ビォランテン、ィンビォランテン、联苯、苯并[9，10]菲、三联苯、四联苯、サ一コビフェニル、ケクレン、酞菁、卟啉、富勒烯(フラ一レン)(C60、C70)、四硫富瓦烯化合物、醌化合物、四氰基醌二甲烷化合物、聚噻吩的寡聚物、聚吡咯的寡聚物、聚亚苯基的寡聚物、聚苯乙炔(ポリフエニレンビニレン)的寡聚物、聚噻吩乙炔(ポリチエニレンビニレン)的寡聚物、噻吩与亚苯基的共聚物寡聚物、噻吩与芴的共聚物寡聚物等。另外，还可以使用这些低分子有机半导体化合物的衍生物。这样的物质例如可以举出并四苯的苯环加成衍生物的红荧烯等。另外，还可以举出扩张富勒烯类的共轭系得到的碳纳米管等。
另外，高分子有机半导体化合物可以举出聚噻吩、聚亚苯基、聚苯胺、聚苯乙炔、聚噻吩乙炔、聚乙炔、聚二乙炔、聚三苯基胺、三苯基胺与亚苯基亚乙烯基(フエニレンビニレン)的共聚物、噻吩与亚苯基的共聚物、噻吩与芴的共聚物等。或者还可以使用这些高分子有机半导体化合物的衍生物。这样的物质例如可以举出聚噻吩的烷基取代物的聚(3-己基噻吩)等。
高分子有机半导体化合物具体地可以举出具有以下结构的化合物。
Figure S2006800318291D00111
上述式(1a)～(1i)中，R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8和R9各自独立表示烷基、烷氧基、烷硫基、芳基、芳氧基、芳硫基、芳基烷基、芳基烷氧基、芳基烷硫基、芳基烯基、芳基炔基、氨基、取代氨基、甲硅烷基、取代甲硅烷基、甲硅烷基氧基、取代甲硅烷基氧基、1价的杂环基、卤原子或氰基。n为1以上的整数。
作为有机半导体化合物以外的添加成分的掺杂剂可以举出受体性掺杂剂和供体性掺杂剂。
首先，受体性的掺杂剂可以举出碘、溴、氯、氯化碘、溴化碘等卤素；硫酸、硫酸酐、二氧化硫、硫酸盐等氧化硫化合物；硝酸、二氧化氮、硝酸盐等氧化氮化合物；高氯酸盐、次氯酸等卤化化合物；四氟硼酸、四氟硼酸盐、磷酸、磷酸盐、三氟醋酸等酸或其盐；四氰基醌二甲烷、四氯四氰基醌二甲烷、四氟四氰基醌二甲烷、四氰基乙烯、二氯氰基乙烯、二氯二氰基醌、四氯醌、二氧化碳、氧等。
另外，供体性的掺杂剂可以举出四硫富瓦烯(フルバレン)、四甲基四硫富瓦烯、四硒硫富瓦烯；二苯基苯二胺、四苯基苯二胺、四苯基联苯二胺(テトラフエニルジァミノジフエニル)、聚乙烯基咔唑等胺化合物；碱金属、碱土类金属、稀土类金属或这些金属与有机化合物的络合物等。
另外，作为调整活性层20内的载流子的调整材料，可以举出具有导电性的材料，例如铝、铁、铜、镍、锌、银、铂、金等过渡金属或它们的微粒子。
作为用于提高半导体膜22的机械特性的高分子材料，可以举出聚碳酸酯、聚丙烯酸酯、聚丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚硅氧烷等。
这种半导体膜22的制造中例如首先将有机半导体化合物或有机半导体化合物和其以外的添加成分溶解、分散于有机溶剂中制成溶液。接着，将该溶液例如涂覆在聚四氟乙烯树脂板上后，使有机溶剂挥发。由此，获得半导体膜22。予以说明，使用该半导体膜22时，优选从聚四氟乙烯树脂板上剥离半导体膜22。
作为用于制造半导体膜22的溶液所用的有机溶剂，可以举出氯仿、二氯甲烷、二氯乙烷、三氯苯等氯系溶剂；四氢呋喃等醚系溶剂；甲苯、二甲苯、三甲苯、四氢化萘、萘烷、正丁基苯等芳香烃系溶剂；苯甲醚等具有烷氧基的芳香族系溶剂等。
作为溶液的涂覆方法，可以举出旋涂法、流延法、微凹印辊法、凹印辊法、棒涂法、辊涂法、绕线棒涂覆法、浸涂法、喷涂法、丝网印刷法、橡胶版印刷法、胶版印刷法、喷墨印刷法等。
在第1实施方式的晶体管的制造方法中，在形成上述构成的半导体膜22后将所得半导体膜22拉伸。作为半导体膜22的拉伸方法可以举出单轴拉伸、双轴拉伸、液中膨润拉伸、利用轧辊的拉伸等的方法。
单轴拉伸为将制成四边形的半导体膜22的1对对边分别用夹具夹住，向相反方向拉伸的方法。此时，可以在室温下拉伸，也可以在适当加热的同时拉伸。另外，拉伸还可以在氮气等特定气体氛围下进行。
双轴拉伸为将制成四边形的半导体膜22的2对对边分别用夹具夹住，同时或者依次向2个对边方向拉伸薄膜的方法。此时，可以在室温下拉伸，也可以在适当加热的同时拉伸。另外，拉伸还可以在氮气等特定气体氛围下进行。
而且，液中膨润拉伸是指在半导体膜22不溶解但膨润的适当溶液中浸渍半导体膜22，在其中通过单轴拉伸或双轴拉伸对薄膜进行拉伸的方法。此时，拉伸可以在室温下进行，也可以在适当加热的同时进行。
通过上述拉伸，构成半导体膜22的有机半导体化合物在拉伸方向上定向并排列在一定方向上。即，通过上述拉伸，半导体膜22在拉伸方向上取向。含有如此取向的半导体膜22的活性层20的载流子迁移率高。因此，具有由拉伸的半导体膜22形成的活性层22的晶体管100(后述晶体管105、110、115、120、125也同样)具有载流子迁移率方面优异的晶体管特性。
本实施方式中，获得如此拉伸后的半导体膜22后，实施在进行加热和/或加压的同时将该拉伸后的半导体膜22与元件基板30的绝缘层14粘贴的粘贴工序(图7(c))。该绝缘层14的粘贴有半导体膜22的面相当于形成活性层20的面。该粘贴的具体方法并无特别限定，例如首先将半导体膜22放置在形成有源极16和漏极18的绝缘层14上。接着，对放置在绝缘层14上的半导体膜22进行加热和/或加压，密合于绝缘层14上。
在粘贴工序中，可以仅进行加热和加压中的任一者，还可以进行两者。在进行两者时可以同时进行加热和加压，还可以先进行任一者后再进行另一者。在粘贴工序中，为了进一步提高密合性，还可以在减压下进行粘贴。另外，在大气下进行加热等时，由于有机半导体化合物的种类不同，有时发生氧化等不期望特性变化的情况。因此，粘贴工序除了根据需要在减压下进行之外，还可以在氮气氛、遮光下等光、水分、氧等被控制的环境下进行。
但是，当加热或加压在过剩的条件下进行时，半导体膜22的特性(例如取向性)等发生变化，有可能难以获得具有所需特性的活性层20。因此，优选在适当条件下进行加热或加压。优选的加热条件可以举出室温以上，在半导体膜22或与其粘贴的绝缘层14或元件基板30等不发生变形程度的温度条件。例如半导体膜22含有高分子有机半导体化合物时，优选其液晶相或各向同性相转变温度以下的温度。另一方面，当半导体膜22含有低分子有机化合物时，优选其熔点以下的温度。予以说明，即便超过这些温度，只要是不发生上述问题程度的短时间加热也可实施。
另外，加压在半导体膜22和绝缘层14的积层方向上进行，例如还可以从半导体膜22的上方施加荷重，还可以使用轧辊对整个半导体膜22和元件基板30进行加压。加压时的压力优选为不发生半导体膜22、构成元件基板30的绝缘层14、基板10、源极16或漏极18的变形或不良的程度。
另外，在粘贴工序中，可以在半导体膜22和绝缘层14之间存在施工液。作为施工液，使用具有可以润湿绝缘层14和活性层22两者的性质的液状物质(液体)。由此，可以良好地濡湿半导体膜22和绝缘层14，可以进一步提高两者的密合性。
作为这种施工液，优选与绝缘层14的形成活性层20的面的接触角为120度以下、更优选为90度以下、进一步优选为60度以下。这里，“接触角”是指在空气中在绝缘层14上形成施工液的液滴时，由这三相接触点向施工液所引切线与绝缘层14表面所成的角中，包含施工液的角度。
优选的施工液优选根据绝缘层14的种类(与绝缘层14的接触角)适当选择。例如，当绝缘层14的表面为氧化硅(SiO2等)时、由烷基三氯硅烷(十八烷基三氯硅烷等)所修饰的氧化硅时、氮化硅时、有机系绝缘膜时等，作为施工液优选甲醇、乙醇、异丙醇等碳数1～8的醇系溶剂，丙酮等酮系溶剂，二乙基醚等醚系溶剂，氯仿等卤系溶剂(更优选混合有醇等)，甲苯等芳香烃系溶剂(更优选混合有醇等)，己烷、厌烷、辛烷等脂肪烃系溶剂，水(更优选含有表面活性剂)，乙腈等腈系溶剂；乙酸乙酯等酯系溶剂，氨水等含有胺系化合物的溶剂等。
施工液还可以含有用于调节相对于绝缘层14的濡湿性的表面活性剂等添加物、可以调节由活性层20所致的晶体管特性的掺杂剂、用于调节活性层20中的载流子浓度的材料等。予以说明，作为施工液示例的上述溶剂可以单独使用，还可以混合使用2种以上或更多。
作为在半导体膜22和绝缘层14之间存在施工液而将它们粘贴的方法，例如可以举出在半导体膜22和绝缘层14中的一个表面上涂覆施工液后，将另一面积层在该施工液上的方法。另外，除此以外的方法还可以举出将半导体膜22和绝缘层14之间保持一定间隔(缝隙)，在该间隔中注入施工液的方法等。这些方法中，当施工液如上所述与绝缘层14的接触角为120度以下时，可以高效地濡湿绝缘层14的表面，可以更加良好地进行粘贴。
予以说明，在介由施工液的粘贴时，整个半导体膜22不会溶出到施工液中。这是由于，当整个半导体膜22溶出时，难以形成均匀的活性层20。为了避免半导体膜22的溶出，施工液优选使用具有与半导体膜22的溶解度参数(SP值)不同的溶解度参数的施工液。予以说明，在粘贴时，只要半导体膜22未全部溶解即可，即便是一部分溶解也没有问题。
而且，通过上述方法实施粘贴工序后，在使用施工液时，实施除去该施工液中不需要的挥发成份的除去工序。由此，半导体膜22和绝缘层14密合，获得第1实施方式的晶体管100(图7(d))。予以说明，在该除去工序中，施工液可以全部除去，还可以残留一部分。例如只要良好地确保了绝缘层14和活性层20的粘接性，则可以将施工液全部除去。
晶体管100的活性层20的厚度优选为10nm以上、更优选为40nm以上、进一步优选为200nm以上。活性层20的厚度为10nm以上时，可以获得充分良好的晶体管特性，通过制成更厚的活性层20，可以易于获得迁移率更高的晶体管。另外，通过增厚活性层20的厚度，有难以发生制造时所受物理损伤等导致的不良的倾向。为了获得所需厚度的活性层20，优选在半导体膜22的阶段中适当调整厚度。予以说明，活性层的优选厚度在下述第2和第3实施方式的晶体管中也是同样的。
在以上的第1实施方式的晶体管的制造方法中，半导体膜22的拉伸后将其与绝缘层14粘贴，本发明的晶体管的制造方法不必局限于此，可以将半导体膜22与绝缘层14粘贴后，进行该半导体膜22的拉伸。此时，例如通过在将半导体膜22与绝缘层14粘贴后，将粘贴有半导体膜22的整个积层基板30拉伸，可以进行粘贴后的半导体膜22的拉伸。另外，可以进行粘贴前的拉伸与粘贴后的拉伸两者。
这里，本发明中，优选将半导体膜22拉伸后将其与绝缘层14粘贴。此时，通过预先拉伸半导体膜22，可以适度地调整半导体膜22的取向性。另外，本发明中，在粘贴工序中进行加热和/或加压后，即使拉伸的操作产生阻碍半导体膜22相对于绝缘层14等的密合性的要因(半导体膜22的变形等)，也可以将半导体膜22良好地粘贴于绝缘层14。
予以说明，如上所述，为了达成优异的载流子迁移率，优选通过半导体膜22的拉伸在该膜中产生取向，但并非必须产生取向。通过拉伸，半导体膜22成为优选的形状等，但即使由于取向以外的要因，也有晶体管的载流子迁移率提高的情况。
(第2实施方式的晶体管的制造方法)
接着，说明第2实施方式的晶体管的优选制造方法。
图8为表示第2实施方式的晶体管的制造方法的工序图。该制造方法中，首先准备具备栅极12、形成于栅极12上的绝缘层14、形成于绝缘层14上的源极16和漏极18的元件基板32(图8(a))。这里，栅极12兼具作为基板的功能。这种栅极12例如优选高浓度掺杂硅或铝等金属基板。绝缘层14、源极和漏极16、18可以与上述第1实施方式同样地形成。
在制造元件基板32的同时，准备应成为含有有机半导体化合物的活性层20的半导体膜22(图8(b))。之后，与第1实施方式同样地拉伸半导体膜22。进行在加热和/或加压的同时粘贴半导体膜22和元件基板32的绝缘层14的粘贴工序(图8(c))。该粘贴工序中使用施工液时，进一步根据需要进行除去施工液中不需要的挥发成分的除去工序。由此，获得第2实施方式的晶体管105(图8(d))。
在该第2实施方式中，半导体22的拉伸可以不在与绝缘层14的粘贴前进行，而在粘贴后进行。此时，将未拉伸的半导体膜22与绝缘层14粘贴后，将粘贴有半导体膜22的整个元件基板32在规定方向上拉伸。
(第3实施方式的晶体管的制造方法)
接着，说明第3实施方式的晶体管的优选制造方法。
图9为表示第3实施方式的晶体管的制造方法的工序图。该制造方法中，作为用于形成活性层的材料，使用粘贴有半导体膜22和支撑薄膜52的积层体。
即，本实施方式中，首先准备具备栅极12、形成于栅极12两面上的绝缘层14、形成于一个绝缘层14上的源极16和漏极18的元件基板34(图9(a))。这里，与其不同，取代第1实施方式的半导体膜22，准备积层体50(在支撑薄膜52上积层有半导体膜22)(图9(b))。予以说明，元件基板34的绝缘层14、源极16和漏极18可以与上述第1实施方式同样地形成。
积层体50的支撑薄膜52可以含有无机材料、有机材料的任一种。例如聚硅氧烷、氟系树脂、聚乙烯、聚丙烯、甲基戊烯树脂、聚碳酸酯、聚酰亚胺、聚酰胺、氯化乙烯、偏氯乙烯、丙烯酸树脂、甲基丙烯酸树脂、聚苯乙烯、尼龙、聚酯、聚乙烯醇等。
这里，例如在与绝缘层14粘贴前使半导体膜22取向时，可以考虑单独使半导体膜22取向的方法、在形成积层体50后取向的方法。后者的情况下，作为支撑薄膜52优选可以对应于规定的取向操作。这种支撑薄膜52例如优选聚乙烯、聚丙烯、甲基戊烯树脂、聚碳酸酯、聚酰亚胺、聚酰胺、氯化乙烯、偏氯乙烯、甲基丙烯酸树脂、尼龙、聚酯、聚乙烯醇等。
支撑薄膜52还可以具备具有促进剥离积层于支撑薄膜52的半导体膜22的功能的层。例如，作为这种层可以举出具有将光转变为热的功能的层、通过热而膨胀的层等。这些层可以通过热促进支撑薄膜52与半导体膜22的剥离。因此，当支撑薄膜52具有这些层时，在粘贴积层体50和绝缘层14的粘贴工序后，通过进行光照射或加热，可以将支撑薄膜52容易地从活性层20上剥离。
而且，当支撑薄膜52具有上述具有将光变换为热的功能的层或通过热而膨胀的层时，有活性层20的图案形成变得容易的情况。即，例如将积层体50粘贴在绝缘层14后，介由支撑薄膜52向半导体膜22的规定部分照射光，利用熨斗进行加热。这样，半导体膜的光照射部分或加热部分被转印至绝缘层14上，而其他部分易于随着支撑薄膜52剥离。结果，半导体膜22的仅上述规定部分残留于绝缘层14上，由此形成图案形成后的活性层20。
积层体50例如可以如下形成：将支撑薄膜52与预先形成的半导体膜22粘贴、向支撑薄膜52直接赋予有机半导体化合物、向支撑薄膜52直接涂覆有机半导体化合物的溶液，从而形成。向支撑薄膜52直接赋予有机半导体化合物例如为固体有机半导体化合物时，可以通过向支撑薄膜52上蒸镀有机半导体化合物、喷涂熔融物、赋予升华等而进行。
另外，向支撑薄膜52上直接涂覆有机半导体化合物溶液例如可以通过旋涂法、流延法、微凹印辊法、凹印辊法、棒涂法、辊涂法、绕线棒涂覆法、浸涂法、喷涂法、丝网印刷法、橡胶版印刷法、胶版印刷法、喷墨印刷法等。
在使半导体膜22在粘贴于绝缘层14之前进行取向时，可以以积层体50的状态进行。取向例如与上述第1实施方式相同，可以通过单轴拉伸、双轴拉伸、液中膨润拉伸等进行。此时，随着半导体膜22，支撑薄膜52也被拉伸。
另外，构成半导体膜22的有机半导体化合物具有液晶性时，除了拉伸，还可以通过作为液晶取向方法已知的其它方法进行半导体膜22的取向。作为这种方法例如可以举出《液晶的基础与应用》(松本正一、角田市良共著、工业调查会1991年)第5章、《强导电性液晶的结构与物性》(福田敦夫、竹添秀男共著、コ口ナ社、1990年)第7章、《液晶》第3卷第1号(1999年)3～16页等所记载的方法等。这些取向方法在上述第1和第2实施方式中、后述的第4～第6实施方式中也可以取代拉伸进行。
作为这种取向方法，例如摩擦法、光取向法、剪切法(剪切应力施加法)或提拉涂覆法是简单且有效的方法，特别易于利用。
摩擦法为用布等轻轻摩擦支撑薄膜52的方法。擦拭支撑薄膜52的布可以举出纱布、聚酯、棉花、尼龙、人造丝等布。摩擦使用的布可以对应取向的膜适当地选择。此时，当在支撑薄膜52上另外形成取向膜时，取向性能变得更高。作为该取向膜可以举出聚酰亚胺、聚酰胺、聚乙烯醇、聚酯、尼龙等，还可以使用市售的液晶用取向膜。取向膜可以通过旋涂法或橡胶版印刷法等形成。
另外，光取向法是指在支撑薄膜52上形成取向膜，通过偏光UV光照射或者斜入射照射UV光，使其带有取向功能的方法。作为取向膜可以举出聚酰亚胺、聚酰胺、聚肉桂酸乙烯基酯等，还可以使用市售的液晶用取向膜。
通过这种摩擦法或光取向法，可以使积层于实施了上述处理的支撑薄膜52上的有机半导体化合物(半导体膜22)取向。该取向在支撑薄膜52上产生，以使有机半导体化合物达到液晶相或各向同性相的温度。另外，即便将有机半导体化合物赋予在实施取向处理后的支撑薄膜52上，也可以使形成于支撑薄膜52上的半导体膜22取向。
而且，在支撑薄膜52上涂覆有机半导体化合物时，通过将有机半导体化合物至置于支撑薄膜52上，设定为其Tg以上或显示液晶相或各向同性相的温度，利用杆等在一个方向上进行涂覆，可以产生取向。另外，还可以制备将有机半导体化合物溶解在有机溶剂中的溶液，利用旋涂法或橡胶版印刷等将其涂覆。予以说明，即便是该有机半导体化合物没有液晶性时，只要可以蒸镀，则通过将有机半导体化合物外延性地蒸镀在实施过取向处理的支撑薄膜52上，可以获得含有取向的有机半导体化合物的层(半导体膜22)。
这里所谓的剪切法是指在置于支撑薄膜52上的有机半导体化合物上放置其它基板，在有机半导体化合物成为液晶相或各向同性相的温度下将上方的基板向一个方向错开的方法。此时，使用具有通过上述摩擦法或光取向法实施过所述取向处理的支撑层的薄膜作为支撑薄膜52时，可以获得取向度更高的半导体膜22。上方的基板可以举出玻璃、高分子薄膜等，还可以是金属制的杆等。
而且，提拉涂覆法是指将支撑薄膜52浸渍在有机半导体化合物的溶液中并进行提拉，从而在支撑薄膜52上形成取向的有机半导体化合物的层(半导体膜22)的方法。有机半导体化合物的溶液中所用有机溶剂、支撑薄膜52的提拉速度等条件并无特别限定，优选根据所需有机半导体化合物的取向度适当地选择、调整。
以上说明了数个半导体膜22的取向方法，在第1～第6实施方式任一个中从简单性和有用性的观点出发，取向优选通过拉伸进行。
接着，在准备元件基板34和积层体50后，实施在进行加热和/或加压的同时将积层体50和元件基板34的绝缘层14粘贴的粘贴工序(图9(c))。该加热或加压的条件可以与第1实施方式同样。另外，粘贴工序除了上述加热和/或加压，为了进一步提高密合性、进一步促进除去施工液，可以在减压条件下进行。
在第3实施方式的晶体管的制造方法中，例如在粘贴工序中使用施工液时，可以根据需要实施除去该施工液中的不需要的挥发成份的除去工序。由此，可以获得支撑薄膜52积层于活性层20上的状态的第3实施方式的晶体管110(图9(d))。予以说明，该晶体管110完成后，支撑薄膜52可以除去，只要实用上没有问题则可以直接积层。积层支撑薄膜52时，作为该支撑薄膜52优选兼具从使活性层20特性降低的要因(物理损伤、大气等所导致的气体影响、带电等)方面进行保护的功能。
予以说明，使半导体膜22取向的工序和粘贴工序可以如上所述先实施任一个，特别是通过拉伸以外的方法使半导体膜22取向时，优选先使半导体膜22取向后，使用该取向的半导体膜22实施粘贴工序。这样，有更易获得具有所需取向的活性层20的倾向。
(第4实施方式的晶体管的制造方法)
接着，说明第4实施方式的晶体管的制造方法。
图10为表示第4实施方式的晶体管的制造方法的工序图。该制造方法中，首先准备具备栅极12、形成于其上的绝缘层14的第1元件基板36(图10(a))。该栅极12兼具作为基板的功能。栅极12和绝缘层14的构成和制造方法可以与第2实施方式等同样地进行。
另外，在制造第1元件基板36的同时，准备应成为含有有机半导体化合物的活性层20的半导体膜22(图10(b))。接着，适当地进行该半导体膜22的拉伸或其它用于赋予取向性的处理。然后，进行在加热和/或加压的同时将半导体膜22与第1元件基板36的绝缘层14粘贴的粘贴工序(图10(c))。这样，形成在元件基板36上形成活性层20的第2元件基板60(图10(d))。在该粘贴工序中，还可以使用第3实施方式的积层体50取代半导体膜22。此时，在粘贴后除去积层体50的支撑薄膜52后进行后述的操作。
然后，在该第2元件基板60的活性层20上与第1实施方式等同样地形成源极16和漏极18，由此获得第4实施方式的晶体管115(图10(e))。
在该第4实施方式的晶体管制造中，半导体膜22的拉伸或其它取向操作可以在半导体膜22的粘贴前进行，还可以在粘贴后进行。
(第5实施方式的晶体管的制造方法)
接着，说明第5实施方式的晶体管的优选制造方法。
图11和图12为表示第5实施方式的晶体管的制造方法的工序图。该制造方法中，首先准备具备基板10和形成于其上的源极16的第1元件基板38(图11(a))。
与此不同，准备应成为含有有机半导体化合物的活性层20的半导体膜22(图11(b))，对该半导体膜22进行拉伸或其它取向操作。然后，进行在加热和/或加压的同时将该半导体膜22与第1基板元件38的源极16粘贴的第1粘贴工序(图11(c))。该第1粘贴工序可以与第1实施方式等同样地实施。使半导体膜22密合于第1元件基板38，由该半导体膜22形成活性层20(图11(d))。
之后，在形成于第1元件基板38上的活性层20上形成多个(此处为4个)栅极12，由此获得第2元件基板62(图11(e))。该栅极12也可以使用与第1实施方式等同样的栅极。
接着，在制造第2元件基板62(图12(e))的同时，另外准备应成为含有有机半导体化合物的活性层24的半导体膜26(图12(f))。对于该半导体膜26，适当地进行拉伸或其它取向操作。作为构成该半导体膜26的有机半导体化合物可以使用与活性层20相同的化合物，还可以使用不同的化合物。
然后，进行在加热和/或加压的同时将该半导体膜26与第2基板元件62的活性层20粘贴的第2粘贴工序(图12(g))。由此，半导体膜26以覆盖栅极12的方式粘贴在活性层20上。该第2粘贴工序也可以与第1实施方式等同样地进行。予以说明，在第1和第2粘贴工序中，可以与上述实施方式同样地使用施工液，这些工序的施工液可以相同，可以不同。
通过上述第2粘贴工序，使半导体膜26以挟持栅极12的方式密合于活性层20，形成活性层24(图12(h))。然后，在如此形成的活性层24上与第1实施方式等同样地形成漏极18，由此获得第5实施方式的晶体管120(图12(i))。予以说明，在该第5实施方式的晶体管的制造工序中，活性层20和24中的任一者例如可以通过日本特开2004-006476号公报所记载的方法形成。另外，在第1、第2粘贴工序中，可以使用第3实施方式的积层体50代替半导体膜22。此时，在粘贴后除去积层体50的支撑体薄膜52后进行之后的操作。
上述第5实施方式的晶体管的制造方法中，对用于形成活性层20和24的半导体膜22和26两者进行拉伸等取向操作，但不必局限于此，对至少一者半导体膜进行拉伸等处理时，可以谋求提高载流子迁移率。另外，本实施方式中，在各粘贴工序中，可以在将未拉伸的半导体膜22、26分别粘贴后，对粘贴它们后的基板(例如第1元件基板38、第2元件基板62)进行拉伸等取向操作。还可以在拉伸前粘贴一个半导体膜，在拉伸后粘贴另一个半导体膜。
(第6实施方式的晶体管的制造方法)
接着，说明第6实施方式的晶体管的优选制造方法。
图13和图14为表示第6实施方式的晶体管的制造方法的工序图。该制造方法中，首先准备具备基板10和形成于其上的源极16和漏极18的元件基板64(图13(a))。该源极16和漏极18可以通过与第1实施方式等同样的方法形成。
另外，在制造元件基板64的同时，准备应成为含有有机半导体化合物的活性层20的半导体膜22(图13(b))。接着，对该半导体膜22进行适当的如上所述的拉伸或其它用于赋予取向性的操作。然后，进行在加热和/或加压的同时将拉伸或取向后的半导体膜22与元件基板64的基板10粘贴的粘贴工序(图13(c))。由此在基板10上以覆盖源极16和漏极18的方式形成活性层20(图13(d))。
接着，在该活性层20上与第1实施方式等同样形成绝缘层14(图14(e))。然后在如此形成的绝缘层14上与第1实施方式同样形成栅极12，由此获得第6实施方式的晶体管125(图14(f))。
予以说明，在该第6实施方式的晶体管的制造中，在粘贴工序中可以使用第3实施方式的积层体50代替半导体膜22。此时，粘贴后接着进行除去积层体50的支撑薄膜52的操作。另外，支撑薄膜52兼具作为绝缘层14的功能时，可以不除去支撑体52直接作为绝缘层14。
以上，以优选的有机半导体元件及其制造方法为例，说明第1～第6实施方式的晶体管及其制造方法，但本发明的晶体管或其制造方法不必局限于上述实施方式，可以进行适当变更。
例如，首先各实施方式的晶体管的活性层20(在第5实施方式中为活性层20和24)并非必需分别为单一层，还可以含有多层。活性层20、24为多层时，这些多层可以分别由相同材料构成，也可以由不同材料构成。这种含有多层的活性层20、24可以如下形成：在用于形成活性层20、24的半导体膜22、26上根据需要除去残留于其上的支撑薄膜等后，进一步积层相同或不同种类的半导体膜而形成。
另外，在上述实施方式中，均为源极16、漏极18与活性层20或24直接相连的结构，但不必局限于此，还可以在源极16和/或漏极18和活性层20、24之间存在含有与有机半导体化合物不同的化合物的层。由此，可以降低源极16和漏极18与活性层20、24之间的接触电阻，可以更加提高晶体管的载流子迁移率。与有机半导体化合物不同的化合物可以举出供体性化合物、受体性化合物、具有巯基的化合物等。
这里，供体性的化合物可以举出四硫富瓦烯、四甲基四硫富瓦烯、四硒硫富瓦烯；二苯基苯二胺、四苯基苯二胺、四苯基联苯二胺、聚乙烯基咔唑等胺化合物；碱金属、碱土类金属、稀土类金属或这些金属与有机化合物的络合物等。
受体性的化合物可以举出碘、溴、氯、氯化碘、溴化碘等卤素；硫酸、硫酸酐、二氧化硫、硫酸盐等氧化硫化合物；硝酸、二氧化氮、硝酸盐等氧化氮无水物；高氯酸盐、次氯酸等卤化化合物；四氟硼酸、四氟硼酸盐、磷酸、磷酸盐、三氟醋酸等酸或其盐；四氰基醌二甲烷、四氯四氰基醌二甲烷、四氟四氰基醌二甲烷、四氰基乙烯、二氯氰基乙烯、二氯二氰基醌、四氯醌等。
具有巯基的化合物可以举出烷基硫醇类、氟化烷基硫醇类等烷基硫醇化合物，芳香族硫醇类、氟化烷基芳香族硫醇类、氟化芳香族硫醇类、硝基芳香族硫醇类、氨基芳香族硫醇类等芳香族硫醇化合物等。
含有这些化合物的层例如可以如下形成：使上述化合物的溶液或气体接触于源极16、漏极18的表面，使上述化合物吸附于该接触表面而形成。
另外，在上述各实施方式的晶体管中，源极16、漏极18的厚度并无特别限定。如第1～第3和第5实施方式，当在源极16、漏极18上形成活性层20或24等时，为了进一步提高与活性层20、24的密合性，优选源极16、漏极18在不损害作为这些电极的功能的范围内尽量地薄。
第1～第6实施方式的晶体管中，可以在完成上述元件结构后进行密封，制成密封晶体管。由此，除了将晶体管隔离大气之外，还可以从物理损伤等方面进行保护，可以抑制晶体管的特性降低。
作为密封的方法可以举出利用绝缘性聚合物、UV固化树脂、热固化树脂或无机的氧化硅膜或氮化硅膜等覆盖元件结构的方法，利用UV固化树脂或热固化树脂等将玻璃板、薄膜粘贴于元件结构的方法等。为了有效地与大气隔离，优选在制作晶体管后，不要暴露于大气中(例如保管在干燥的氮氛围、真空中)来进行密封之前的工序。
上述晶体管优选应用于半导体装置。半导体装置可以举出无线标签、显示器、大面积传感器(大面センサ)等。半导体装置中，例如晶体管可以通过单独或与其它晶体管的多个组合而构成理论电路。具体地说，优选作为半导体装置的显示器像素的开关用晶体管、信号驱动器电路元件、存储电路元件、信号处理电路元件等。作为显示器可以宽范围地应用电子纸、液晶或有机LED等。
实施例
以下根据实施例和比较例更加具体地说明本发明。本发明不必局限于以下实施例。
<有机半导体化合物>
聚(3-己基噻吩)和聚(3-辛基噻吩)使用购自ァルドリッチ社的产品。另外，这些聚(3-己基噻吩)和聚(3-辛基噻吩)使用区域规则性(レジォレギュラ一)的。
[晶体管的制造及其评价]
如下所示，分别根据图15或图16所示工序制作实施例1～3和比较例1～5的晶体管，评价由此获得的各晶体管的特性。
[实施例1]
(晶体管的制造)
(1)元件基板的制作
首先，如图15(a)所示，对成为兼具基板的栅极的高浓度掺杂的n-型硅基板201的表面进行热氧化，从而形成200nm含有硅氧化膜的绝缘层203，使用其作为支撑基板。接着，如图15(b)所示，通过真空蒸镀法在该基板201的绝缘层203的一个表面上蒸镀金，以使厚度为65nm，形成具有引出线和垫的源极204a和漏极204b。此时的电极通道宽度为500μm、通道长为20μm。
接着，参照文献(S.R.Wasserman，等，Langmuir，Vol.5，p1074，1989)所记载的方法，将绝缘层203的表面浸渍于十八烷基三氯硅烷的辛烷溶液(6mmol/L)进行修饰，由此形成元件基板206。
(2)拉伸积层体的制作
另一方面，与元件基板206不同，准备活性层形成用的积层体。即，首先在大气下制备聚(3-己基噻吩)的氯仿溶液(2.0wt％)。
接着，如图15(c)所示，在氮气氛的手套箱(グ口一ブボックス)内利用旋涂法(1000rpm)将聚(3-己基噻吩)的氯仿溶液涂覆在作为支撑薄膜207的聚乙烯薄膜上。由此，形成在聚乙烯的支撑薄膜207上积层有聚(3-己基噻吩)薄膜208的积层体205。
接着，在氮气氛、100℃下将该积层体205单轴拉伸2.5倍。由此，获得含有拉伸后支撑薄膜217和拉伸后的聚(3-己基噻吩)膜218的拉伸积层体215(图15(d))。
这里，如下所示确认拉伸积层体215的聚(3-己基噻吩)膜218的取向状态。即，首先切取拉伸积层体215的一部分，将其压接在利用加热板加热至60℃的载玻片上使得与其聚(3-己基噻吩)膜218相接触。随后，利用镊子仅剥离支撑薄膜217，从而将聚(3-己基噻吩)膜218转印至载玻片上。通过偏光显微镜观察该转印的聚(3-己基噻吩)膜218。结果，聚(3-己基噻吩)膜218在上述积层体205的拉伸方向上取向。
(3)晶体管的制作
接着，如图15(e)所示，在形成有源极204a和漏极204b的绝缘层203上用镊子放置拉伸积层体215，以使该聚(3-己基噻吩)膜218与形成有源极204a和漏极204b的绝缘层203相对。然后利用ベンコットン(旭化成)由上对拉伸积层体215的表面进行非常轻柔的摩擦。此时，拉伸积层体215的拉伸方向与连接源极204a和漏极204b的方向平行。
之后，使用加热板在氮气氛、80℃下对载有拉伸积层体215的元件基板206加热40分钟。如此，获得实施例1的晶体管200(图15(f))。
(I-V特性的测定)
对于所得晶体管，以硅基板201作为栅极，在氮气氛下施加+50～-40V栅电压VG、-40V源极-漏极间电压VSD，测定晶体管特性。结果，由I-V特性获得的迁移率为1.7×10-2cm2/Vs。
[实施例2]
(晶体管的制造)
在(3)的晶体管制作中，除了在将拉伸积层体215放置在元件基板206后，对其施加荷重0.47kg/cm2，同时用加热板在氮气氛、80℃下加热40分钟、进而90℃下加热45分钟之外，与实施例1同样地获得实施例2的晶体管200。
(I-V特性的测定)
对于所得晶体管，以硅基板201作为栅极，在氮气氛下施加+50～-40V栅电压VG、-40V源极-漏极间电压VSD，测定晶体管特性。结果，由I-V特性获得的迁移率为2.8×10-2cm2/Vs。
[实施例3]
(晶体管的制造)
在(3)的晶体管制作中，除了在将拉伸积层体215放置在元件基板206后，仅对其实施氮气氛下施加30分钟2.7kg/cm2荷重的操作之外，与实施例1同样地获得实施例3的晶体管200。
(I-V特性的测定)
对于所得晶体管，以硅基板201作为栅极，在氮气氛下施加+50～-40V栅电压VG、-40V源极-漏极间电压VSD，测定晶体管特性。结果，由I-V特性获得的迁移率为8.1×10-3cm2/Vs。
[比较例1]
(晶体管的制造)
在(3)的晶体管制作中，除了未加热载有拉伸积层体215的元件基板206之外，与实施例1同样地获得比较例1的晶体管200。
(I-V特性的测定)
对于所得晶体管，以硅基板201作为栅极，在氮气氛下施加+50～-40V栅电压VG、-40V源极-漏极间电压VSD，测定晶体管特性。结果，由I-V特性获得的迁移率为2.0×10-3cm2/Vs。
[比较例2]
(晶体管的制造)
(1)元件基板的制作
首先，按照图15(a)和图15(b)所示的制造工序，与实施例1同样地形成元件基板206。
(2)积层体的制作
另一方面，与元件基板206不同，如图15(c)所示准备活性层形成用的积层体。即，首先在大气下制备聚(3-己基噻吩)的氯仿溶液(2.0wt％)。
接着，在氮气氛的手套箱内利用旋涂法(1000rpm)将聚(3-己基噻吩)的氯仿溶液涂覆在作为支撑薄膜207的聚乙烯薄膜上。由此，形成在聚乙烯的支撑薄膜207上积层有聚(3-己基噻吩)薄膜208的积层体205。在比较例2中不进行该积层体205的拉伸，直接剪切为适当大小，用于晶体管的制作。
(3)晶体管的制作
接着，如图16(a)所示，在形成有源极204a和漏极204b的绝缘层203上用镊子放置积层体205，以使该聚(3-己基噻吩)膜208与形成有源极204a和漏极204b的绝缘层203相对。然后利用ベンコットン(旭化成)由上对积层体205的表面进行非常轻柔的摩擦。
之后，使用加热板在氮气氛、80℃下对载有积层体205的元件基板206加热40分钟。如此，获得具备含有聚(3-己基噻吩)的未拉伸活性层228的比较例2的晶体管210(图16(b))。
(I-V特性的测定)
对于所得晶体管，以硅基板201作为栅极，在氮气氛下施加+50～-40V栅电压VG、-40V源极-漏极间电压VSD，测定晶体管特性。结果，由I-V特性获得的迁移率为1.1×10-2cm2/Vs。
[比较例3]
(晶体管的制造)
在(3)的晶体管制作中，除了在将积层体205放置在元件基板206上后(图16(a))，对其施加0.47kg/cm2荷重的同时使用加热板在氮气氛80℃下加热40分钟、进而90℃下加热45分钟之外，与比较例2同样地获得具有含有聚(3-己基噻吩)的未拉伸活性层228的比较例3的晶体管210。
(I-V特性的测定)
对于所得晶体管，以硅基板201作为栅极，在氮气氛下施加+40～-40V栅电压VG、-40V源极-漏极间电压VSD，测定晶体管特性。结果，由I-V特性获得的迁移率为2.0×10-2cm2/Vs。
[比较例4]
(晶体管的制造)
在(3)的晶体管制作中，除了在将积层体205放置在元件基板206上后(图16(a))，仅对其实施施加30分钟2.7kg/cm2荷重的操作之外，与比较例2同样地获得具有含有聚(3-己基噻吩)的未拉伸活性层228的比较例4的晶体管210(图16(b))。
(I-V特性的测定)
对于所得晶体管，以硅基板201作为栅极，在氮气氛下施加+50～-40V栅电压VG、-40V源极-漏极间电压VSD，测定晶体管特性。结果，由I-V特性获得的迁移率为7.6×10-3cm2/Vs。
[比较例5]
(晶体管的制造)
在(3)的晶体管制作中，除了在将积层体205放置在元件基板206上后(图16(a))，不进行该加热之外，与比较例1同样地获得比较例5的晶体管210。
(I-V特性的测定)
对于所得晶体管，以硅基板201作为栅极，在氮气氛下施加+50～-40V栅电压VG、-40V源极-漏极间电压VSD，测定晶体管特性。结果，由I-V特性获得的迁移率为5.7×10-3cm2/Vs。
[实施例4]
(晶体管的制造)
除了使用在元件基板206的源极204a和漏极204b上进一步形成有4-(三氟甲基)苯硫酚层500的元件基板216(参照图18)作为元件基板之外，与实施例1同样地制造晶体管。如图17所示，获得在源极204a和漏极204b与活性层220之间具有4-(三氟甲基)苯硫酚层500的晶体管300。4-(三氟甲基)苯硫酚层500如下形成：在形成元件基板206后，将其浸渍在4-(三氟甲基)苯硫酚的乙醇溶液(1mmol/L)0.5小时，从而形成。
(I-V特性的测定)
对于所得晶体管，以硅基板201作为栅极，在氮气氛下施加+40～-40V栅电压VG、-40V源极-漏极间电压VSD，测定晶体管特性。结果，由I-V特性获得的迁移率为4.1×10-2cm2/Vs。
[比较例6]
(晶体管的制造)
在(3)的晶体管制作中，除了使用与比较例2同样的未拉伸积层体205代替拉伸积层体215之外，与实施例4同样地获得晶体管。由此，获得除了分别具有未拉伸活性层228和未拉伸支撑薄膜207代替活性层220和拉伸后支撑薄膜217之外具有与实施例4的晶体管300同样构成的比较例6的晶体管。
(I-V特性的测定)
对于所得晶体管，以硅基板201作为栅极，在氮气氛下施加+40～-40V栅电压VG、-40V源极-漏极间电压VSD，测定晶体管特性。结果，由I-V特性获得的迁移率为2.7×10-2cm2/Vs。
[实施例5]
(晶体管的制造)
(1)元件基板的制作
首先，与实施例1同样制作元件基板206后，在其源极204a和漏极204b上与实施例4同样地形成4-(三氟甲基)苯硫酚层500，获得元件基板216(图18)。
(2)拉伸积层体的制作
与实施例1同样地获得拉伸积层体215。
(3)晶体管的制作
接着，如图18所示，在元件基板216的绝缘层203上利用滴液吸移管放置甲醇的液滴作为施工液9，介由该施工液9用镊子放置拉伸积层体215，以使该聚(3-己基噻吩)膜218与形成有源极204a和漏极204b的绝缘层203相对。此时，拉伸积层体215的拉伸方向与连接源极204a和漏极204b的方向平行。然后静置直至干燥除去作为施工液9的甲醇。由此，拉伸积层体215以覆盖源极204a和漏极204b的方式自然地密合在绝缘层203上。接着，与实施例4同样地进行80℃下40分钟的加热处理。获得具有与实施例4的晶体管300相同构成的实施例5的晶体管。
(I-V特性的测定)
对于所得晶体管，以硅基板201作为栅极，在氮气氛下施加+40～-40V栅电压VG、-40V源极-漏极间电压VSD，测定晶体管特性。结果，由I-V特性获得的迁移率为1.2×10-1cm2/Vs。
[比较例7]
(晶体管的制造)
在(3)的晶体管制作中，除了使用与比较例2同样的未拉伸积层体205代替拉伸积层体215之外，与实施例5同样地获得晶体管。由此，获得通过介由施工液9的粘贴而形成有未拉伸活性层228的具有与比较例6相同构成的比较例7的晶体管。
(I-V特性的测定)
对于所得晶体管，以硅基板201作为栅极，在氮气氛下施加+40～-40V栅电压VG、-40V源极-漏极间电压VSD，测定晶体管特性。结果，由I-V特性获得的迁移率为8.8×10-2cm2/Vs。
实施例1～5和比较例1～7制作的晶体管的特性综合示于表1和表2。表1均表示进行了应形成活性层的半导体膜拉伸而获得的实施例1～5和比较例1的晶体管的特性，表2表示未进行半导体膜拉伸的比较例2～7的晶体管的特性。各表中，迁移率提高率的值均为以形成活性层时未进行加热和加压时所得晶体管迁移率为100％而求得的值，表示通过加热和/或加压，迁移率提高的比例。
表1
  活性层形成条件   有无4-(三氟甲基)苯硫酚的层   迁移率(cm2/Vs)   迁移率提高率(％)
  比较例1   未加热和加压   无   2.0×10-3   100
  实施例1   加热   无   1.7×10-2   874
  实施例2   加热和加压   无   2.8×10-2   1402
  实施例3   加压   无   8.1×10-3   408
  实施例4   加热   有   4.1×10-2   2055
  实施例5   加热和施工液   有   1.2×10-1   5779
表2
  活性层形成条件   有无4-(三氟甲基)苯硫酚的层   迁移率(cm2/Vs)   迁移率提高率(％)
 比较例5   未加热和加压   无   5.7×10-3   100
 比较例2   加热   无   1.1×10-2   200
 比较例3   加热和加压   无   2.0×10-2   357
 比较例4   加压   无   7.6×10-3   134
 比较例6   加热   有   2.7×10-2   480
 比较例7   加热和施工液   有   8.8×10-2   1546
由表1和表2可知，进行了利用形成活性层的半导体膜的拉伸的取向的实施例1～5的晶体管在形成活性层时进行加热和/或加压，而导致迁移率的提高显著，结果具有优异的晶体管特性。
另外，例如，如实施例1和比较例2、实施例2和比较例3、实施例3和比较例4所示，当使活性层的形成条件相同时，进行了拉伸的各实施例的晶体管相比较于未进行拉伸的比较例，迁移率高，可以发挥优异的晶体管特性。而且，由比较例1和比较例5的比较可知，仅拉伸时，并不会发生组合进行加热和加压时的迁移率提高。另外，通过如实施例4所示在源极和漏极与活性层之间设置4-(三氟甲基)苯硫酚层、如实施例5所示进行使用了施工液的粘贴，会发生进一步的迁移率提高。而且，由比较例6、7的比较可知，在具有拉伸的活性层时，与未拉伸的情况相比，上述效果变得显著优异。
[实施例6～11]
(晶体管的制造)
在(2)的拉伸积层体的制作中，除了使用聚(3-辛基噻吩)代替聚(3-己基噻吩)且将积层体205单轴拉伸3.5倍且使加热时间为1小时之外，与实施例1同样地制造实施例6～11的晶体管。实施例6～11中，通过改变积层体5形成所用聚(3-辛基噻吩)的氯仿溶液浓度，形成具有各种膜厚的聚(3-己基噻吩)膜208，由此获得具有膜厚分别不同的活性层220的各种晶体管。
(I-V特性的测定)
对于所得晶体管，以硅基板201作为栅极，在氮气氛下施加+40～-40V栅电压VG、-40V源极-漏极间电压VSD，测定晶体管特性，有所得I-V特性计算迁移率。将所得结果与各实施例的晶体管的活性层220的膜厚一并示于表3中。
表3
  膜厚(nm)   迁移率(cm2/Vs)
  实施例6   10   2.6×10-5
  实施例7   21   5.9×10-4
  实施例8   36   1.1×10-3
  实施例9   47   1.3×10-3
  实施例10   151   1.5×10-3
  实施例11   258   2.2×10-3
由表3可知，活性层的膜厚越厚，则可以获得越高的迁移率。
由上可知，通过赋予半导体膜取向性、且在加热和/加压的同时将半导体膜和相邻层粘贴，可以获得载流子迁移率高、具有优异的晶体管特性的晶体管。

Claims (19)

1. 晶体管的制造方法，其为具有包含半导体膜的活性层的晶体管的制造方法，所述半导体膜含有有机半导体化合物，该方法包括：
将所述半导体膜拉伸的工序、和
在进行加热和/或加压的同时将所述半导体膜粘贴在形成所述活性层的面上获得所述活性层的工序。
2. 晶体管的制造方法，其为具有包含半导体膜的活性层的晶体管的制造方法，所述半导体膜含有有机半导体化合物，该方法包括：
使所述半导体膜取向的工序、和
在进行加热和/或加压的同时将所述半导体膜粘贴在形成所述活性层的面上获得所述活性层的工序。
3. 晶体管的制造方法，其为具有包含半导体膜的活性层的晶体管的制造方法，所述半导体膜含有有机半导体化合物，该方法包括：
将所述半导体膜拉伸而取向的工序、和
在进行加热和/或加压的同时将所述半导体膜粘贴在形成所述活性层的面上获得所述活性层的工序。
4. 权利要求1～3任一项所述的晶体管的制造方法，其中，在与所述面之间存在施工液而将所述半导体膜与所述面粘贴。
5. 晶体管的制造方法，其为具有源极和漏极、成为它们之间的电流通路且包含含有有机半导体化合物的半导体膜的活性层、控制通过所述电流通路的电流的栅极、以及配置在所述活性层和所述栅极之间的绝缘层的晶体管的制造方法，该方法包括：
将所述半导体膜拉伸的工序、和
在进行加热和/或加压的同时将所述半导体膜与所述绝缘层粘贴获得所述活性层的工序。
6. 晶体管的制造方法，其为具有源极和漏极、成为它们之间的电流通路且包含含有有机半导体化合物的半导体膜的活性层、控制通过所述电流通路的电流的栅极、以及配置在所述活性层和所述栅极之间的绝缘层的晶体管的制造方法，该方法包括：
使所述半导体膜取向的工序、和
在进行加热和/或加压的同时将所述半导体膜与所述绝缘层粘贴获得所述活性层的工序。
7. 晶体管的制造方法，其为具有源极和漏极、成为它们之间的电流通路且包含含有有机半导体化合物的半导体膜的活性层、控制通过所述电流通路的电流的栅极、以及配置在所述活性层和所述栅极之间的绝缘层的晶体管的制造方法，该方法包括：
使所述半导体膜拉伸而取向的工序、和
在进行加热和/或加压的同时将所述半导体膜与所述绝缘层粘贴获得所述活性层的工序。
8. 权利要求5～7任一项所述的晶体管的制造方法，其中，在与所述绝缘层之间存在施工液而将所述半导体膜与该绝缘层粘贴。
9. 权利要求5～8任一项所述的晶体管的制造方法，其中，所述晶体管在所述源极和/或所述漏极与所述活性层之间具有含有与所述有机半导体化合物不同化合物的层。
10. 晶体管，其为具有包含半导体膜的活性层的晶体管，所述半导体膜含有有机半导体化合物，
所述活性层含有拉伸的所述半导体膜，且在进行加热和/或加压的同时将所述半导体膜粘贴在形成所述活性层的面上而形成。
11. 晶体管，其为具有包含半导体膜的活性层的晶体管，所述半导体膜含有有机半导体化合物，
所述活性层含有取向的所述半导体膜，且在进行加热和/或加压的同时将所述半导体膜粘贴在形成所述活性层的面上而形成。
12. 晶体管，其为具有包含半导体膜的活性层的晶体管，所述半导体膜含有有机半导体化合物，
所述活性层含有取向拉伸的所述半导体膜，且在进行加热和/或加压的同时将所述半导体膜粘贴在形成所述活性层的面上而形成。
13. 权利要求10～12任一项所述的晶体管，其中所述活性层如下形成：在与所述面之间存在施工液的状态下将所述半导体膜粘贴在该面上而形成。
14. 晶体管，其具有源极和漏极、成为它们之间的电流通路且包含含有有机半导体化合物的半导体膜的活性层、控制通过所述电流通路的电流的栅极、以及配置在所述活性层和所述栅极之间的绝缘层，
所述活性层含有拉伸的所述半导体膜，且在进行加热和/或加压的同时将所述半导体膜与所述绝缘层粘贴而形成。
15. 晶体管，其具有源极和漏极、成为它们之间的电流通路且包含含有有机半导体化合物的半导体膜的活性层、控制通过所述电流通路的电流的栅极、以及配置在所述活性层和所述栅极之间的绝缘层，
所述活性层含有取向的所述半导体膜，且在进行加热和/或加压的同时将所述半导体膜与所述绝缘层粘贴而形成。
16. 晶体管，其具有源极和漏极、成为它们之间的电流通路且包含含有有机半导体化合物的半导体膜的活性层、控制通过所述电流通路的电流的栅极、以及配置在所述活性层和所述栅极之间的绝缘层，
所述活性层含有通过拉伸而取向的所述半导体膜，且在进行加热和/或加压的同时将所述半导体膜与所述绝缘层粘贴而形成。
17. 权利要求14～16任一项所述的晶体管，其中所述活性层如下形成：在与所述绝缘层之间存在施工液的状态下将所述半导体膜与该绝缘层粘贴而形成。
18. 权利要求14～17任一项所述的晶体管，其中在所述源极和/或所述漏极与所述活性层之间具有含有与所述有机半导体化合物不同化合物的层。
19. 半导体装置，其具有权利要求10～18任一项所述的晶体管。
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