CN101743628B - 有机半导体元件的制造方法、有机半导体元件及有机半导体装置 - Google Patents

有机半导体元件的制造方法、有机半导体元件及有机半导体装置 Download PDF

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Abstract

本发明的目的在于提供一种可防止活性层的电特性的降低且可形成已被形成为具有良好的图案形状的图案的活性层的有机半导体元件的制造方法。为了实现该目的，本发明的有机半导体元件的制造方法具有：将层叠有支承薄膜及所述活性层的层叠体与将形成所述活性层的元件基板贴合，使得所述层叠体的所述活性层与该元件基板相接的工序；在所述支承薄膜中的与所述活性层相反侧的面上形成具有规定的图案形状的掩模的工序；和通过除去没有形成所述掩模的区域的所述层叠体而将所述活性层图案化的工序。

Description

有机半导体元件的制造方法、有机半导体元件及有机半导体装置
技术领域
本发明涉及一种有机半导体元件的制造方法及利用该方法得到的有机半导体元件以及具备该有机半导体元件的有机半导体装置。
背景技术
有机半导体元件是具有包括含有有机半导体化合物的半导体膜的活性层的元件。作为这样的有机半导体元件，例如可例示晶体管或电路元件等，它们例如被适用于显示器等半导体装置。在将有机半导体元件适用于半导体装置的情况下，必需将活性层形成为与在该半导体装置上形成的电路图案一致的形状的图案。
作为有机半导体元件中的已被图案化的活性层的形成方法，与以往的无机半导体元件的情况相同，通常使用利用通过涂布光致抗蚀剂溶液来形成光致抗蚀剂层以及使用光刻法(photolithography)和蚀刻(etching)的图案形成技术的方法等(参照专利文献1、非专利文献1)。如果利用这些方法，则形成为可得到微细且良好的图案形状的图案成为可能。
专利文献1：特开2006-41317号公报
非专利文献1：H.E.Huitema et al.，Adv.Mater.，Vol 14，p.1201，2002.
但是，在上述的以往的方法的情况下，存在含有有机半导体化合物的活性层因被暴露于光致抗蚀剂溶液的溶媒等而发生劣化从而其电特性降低的问题。
尤其近年来，为了得到利用活性层的高载流子移动度而向活性层赋予规定的取向。不过，如果通过对已被赋予取向性的活性层进行光刻或蚀刻等来形成图案，则有时会对取向发生影响。因此，必需考虑到使用的光致抗蚀剂溶液不影响取向。也考虑到为了保护活性层而设置保护层的方法，但在这种情况下，不仅需要考虑到由于保护层的形成而发生活性层的劣化，还不得不考虑到对取向的影响。这样，在形成具有取向的活性层的情况下，存在形成微细且良好的图案形状变得更加困难的趋势。
发明内容
因此，本发明正是鉴于这样的情形而提出的，其目的在于提供一种可防止活性层的电特性的降低且可形成已被形成为具有良好的图案形状的图案的活性层的有机半导体元件的制造方法。另外，本发明的目的还在于提供一种利用这样的制造方法得到的有机半导体元件及具备该有机半导体元件的半导体装置。
为了实现上述目的，本发明的有机半导体元件的制造方法的特征在于，所述有机半导体元件具有包括含有有机半导体化合物的半导体膜的活性层，所述制造方法包括：将层叠有支承薄膜及所述活性层的层叠体与将形成所述活性层的元件基板贴合，使得所述层叠体的所述活性层与该元件基板相接的工序；在所述支承薄膜中的与所述活性层相反侧的面上形成具有规定的图案形状的掩模的工序；和通过除去没有形成所述掩模的区域的所述层叠体而将所述活性层图案化的工序。
在这样的本发明的制造方法中，成为在使预先在支承薄膜上形成的活性层与元件基板贴合之后，在支承薄膜上形成掩模从而形成图案。因此，支承薄膜可直接发挥活性层的保护层的功能，可减低掩模形成等引起的对活性层的伤害(damage)。另外，即使在形成具有取向的活性层的情况下，也可使活性层上的支承薄膜对掩模形成等引起的取向的影响极小。因而，如果利用本发明的制造方法，则即使在假设具有取向的情况下，图案形成引起的电特性等的降低极小而且形成具有微细且良好的图案形状的活性层成为可能。
上述本发明的有机半导体元件的制造方法优选在将层叠体与元件基板贴合之前具有使该层叠体中的活性层取向的工序。如果这样，则可在形状的自由度较高的层叠体的状态下向活性层赋予取向，容易调整取向的程度。那么，在本发明中，如上所述，由于即使预先在活性层中发生取向，也难以发生图案形成引起的取向的紊乱，所以通过在贴合之前使活性层发生取向，形成具备具有需要的取向度的活性层的有机半导体元件变得更容易。
另外，在本发明中，掩模优选是通过涂布含有该掩模的形成材料的溶液来在支承薄膜中的与活性层相反侧的面上直接形成的掩模。如果这样，则不需要经历为了形成掩模而形成包括掩模材料在内的前驱层并在其上进一步形成掩模来进行前驱层的图案形成的以往的繁杂的过程，可直接形成具有规定的图案形状的掩模，所以简化掩模的形成工序成为可能。
此外，以往含有半导体化合物的活性层大多在有机溶媒中的溶解性高，如果利用溶液涂布形成掩模，则还会发生活性层被溶解的不良情形，但在本发明中，如上所述，由于借助支承薄膜形成掩模，所以不需要担心活性层的溶解等。这样，本发明对利用工序比较简便的溶液涂布形成掩模是极为有利的，另外，还具有使用各种掩模层的形成材料成为可能的优点。
此外，作为在本发明中制造的半导体元件，优选具备源电极及漏电极、成为这些电极间的电流路径的活性层以及控制通过电流路径的电流量的栅电极的晶体管。这样的晶体管(有机薄膜晶体管)由于其特性极大地受到活性层的载流子移动度控制，所以使伤害极小而且形成已被形成图案的活性层是特别重要的。因而，本发明的有机半导体元件的制造方法对于具有上述的构成的晶体管的制造极为有效。
另外，本发明还提供可利用上述本发明的有机半导体元件的制造方法得到的有机半导体元件。本发明的有机半导体元件是利用上述本发明的制造方法得到的有机半导体元件，所以可成为具备损伤小而且具有良好的图案形状的活性层、具有出色的载流子移动度的有机半导体元件。
进而，本发明还提供具备本发明的有机半导体元件的半导体装置。该半导体装置由于具有本发明的有机半导体元件，所以容易成为具有出色的功能的有机半导体元件。
如果利用本发明，则可提供即使在假设具有取向的情况下也可形成图案形成引起的电特性等的降低极小而且形成具有微细且良好的图案形状的活性层的有机半导体元件的制造方法。另外，提供利用该制造方法得到的具有高载流子移动度的有机半导体元件以及具备该有机半导体元件的半导体装置成为可能。
附图说明
图1是第1实施方式中的晶体管的模式截面图。
图2是第2实施方式中的晶体管的模式截面图。
图3是第3实施方式中的晶体管的模式截面图。
图4是第4实施方式中的晶体管的模式截面图。
图5是第5实施方式中的晶体管的模式截面图。
图6是第6实施方式中的晶体管的模式截面图。
图7是表示第1实施方式中的晶体管的制造方法的工序图。
图8是表示第1实施方式中的晶体管的制造方法的工序图。
图9是表示第2实施方式的晶体管的制造方法的工序图。
图10是表示第2实施方式的晶体管的制造方法的工序图。
图11是表示第3实施方式中的晶体管的制造方法的工序图。
图12是表示第3实施方式中的晶体管的制造方法的工序图。
图13是表示第4实施方式的晶体管的制造方法的工序图。
图14是表示第4实施方式的晶体管的制造方法的工序图。
图15是表示第5实施方式的晶体管的制造方法的工序图。
图16是表示第5实施方式的晶体管的制造方法的工序图。
图17是表示第5实施方式的晶体管的制造方法的工序图。
图18是表示第6实施方式的晶体管的制造方法的工序图。
图19是表示第6实施方式的晶体管的制造方法的工序图。
图20是表示第6实施方式的晶体管的制造方法的工序图。
图21是表示实施例1的晶体管的制造工序的图。
图22是表示实施例1的晶体管的制造工序的图。
图23是表示实施例1的晶体管的制造工序的图。
图24是表示实施例1的晶体管的制造工序的图。
图中，10-基板，12-栅电极，14-绝缘层，16-源电极，18-漏电极，20、24-活性层，22-半导体膜，30、32，34，36，38，64-元件基板，50-层叠体，52-支承薄膜，54-光致抗蚀剂层，56-掩模层，60、62-第2元件基板，100、105、110、115、120、125-晶体管。
具体实施方式
以下参照附图对本发明的优选实施方式进行说明。其中，在附图的说明中，同一要素加同一符号，省略对其重复说明。另外，为了容易理解附图而将一部分夸张描述，寸法比率不一定与说明的寸法比率一致。
在此，作为有机半导体元件，将晶体管(有机薄膜晶体管)作为例子举出，对其构成及制造方法的优选实施方式进行说明。作为该晶体管，是使电流放大或进行开关(switching)动作的半导体元件，只要是含有有机半导体化合物的活性层的半导体元件即可，可没有限制地适用。作为这样的晶体管，可举出双极晶体管(bipolar transistor)、静电感应型晶体管、场效应型晶体管等。
接着，在以下的说明中，尤其对具备源电极及漏电极、成为这些电极间的电流路径的含有有机半导体化合物的活性层以及控制通过电流路径的电流的栅电极的晶体管及其制造方法进行说明。作为具有这样的构成的晶体管，例如在为场效应晶体管的情况下，可举出平面(planar)型、反摆动(stagger)型、摆动型等各种构造的晶体管。
首先，参照图1～图6，对优选实施方式的晶体管的构成进行说明。
图1是第1实施方式中的晶体管的模式截面图。图1所示的晶体管100具备基板10、在基板10上形成的栅电极12、在基板10上形成且覆盖栅电极12的绝缘层14、在绝缘层14上形成的源电极16及漏电极18、在绝缘层14上形成且覆盖源电极16及漏电极18的一部分的活性层20、被形成为覆盖活性层20的支承薄膜52和被形成为覆盖支承薄膜52的掩模层56。
图2是第2实施方式中的晶体管的模式截面图。图2所示的晶体管105具备栅电极12、在栅电极12上形成的绝缘层14、在绝缘层14上形成的源电极16及漏电极18、在绝缘层14上形成且覆盖源电极16及漏电极18的一部分的活性层20、被形成为覆盖活性层20的支承薄膜52和被形成为覆盖支承薄膜52的掩模层56。其中，该晶体管105中的栅电极12还同时具有上述第1实施方式的晶体管100中的基板10的功能。
图3是第3实施方式中的晶体管的模式截面图。图3所示的晶体管110具备栅电极12、在栅电极12的两面上形成的绝缘层14、在一个绝缘层14上形成的源电极16及漏电极18、在绝缘层14上形成且覆盖源电极16及漏电极18的一部分的活性层20、在活性层20上形成的支承薄膜52和被形成为覆盖支承薄膜52的掩模层56。该晶体管110中的栅电极12还同时具有上述第1实施方式的晶体管100中的基板10的功能。
图4是第4实施方式中的晶体管的模式截面图。图4所示的晶体管115具备栅电极12、在栅电极12上形成的绝缘层14、在绝缘层14上形成的活性层20、被形成为覆盖活性层20的一部分的源电极16及漏电极18。
图5是第5实施方式中的晶体管的模式截面图。该晶体管120是静电感应型有机薄膜晶体管。图5所示的晶体管120具备基板10、在基板10上形成的源电极16、在源电极16上形成的活性层20、在活性层20上多个(在此为4个)形成的栅电极12、在活性层20上形成且覆盖这些栅电极12的活性层24、在该活性层24上形成的漏电极18。在该晶体管120中，2个活性层20及24可为利用同一材料构成的层，也可为利用不同的材料构成的层。
图6是第6实施方式中的晶体管的模式截面图。该晶体管125具备基板10、在基板10上形成的源电极16及漏电极18、在基板10上形成且覆盖这些源电极16及漏电极18的一部分的活性层20、在活性层20上形成的绝缘层14和在绝缘层14上形成的栅电极12。
在上述的第1～第4及第6实施方式中的晶体管中，所有活性层20均为包括含有有机半导体化合物的半导体膜的层，成为源电极16与漏电极18间的电流通路(通道(channel))。另外，栅电极12通过施加电压来控制通过活性层20中的电流通路(通道)的电流。
另外，在第5实施方式中的晶体管中，活性层20及24含有有机半导体化合物，成为源电极16与漏电极18间的电流通路。栅电极12与上述同样地控制通过电流通路的电流。
以下与晶体管的更详细的构成一起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，对第1实施方式的晶体管的制造方法进行说明。图7及8是表示第1实施方式中的晶体管的制造方法的工序图。如果为该制造方法，则首先，准备具备基板10、在基板10上形成的栅电极12、在基板10上形成且覆盖栅电极12的绝缘层14和在绝缘层14上形成的源电极16及漏电极18的元件基板30(图7(a))。如果为本实施方式，则该元件基板30相当于“将形成活性层的元件基板”。另外，此外还准备层叠有支承薄膜52和应成为活性层20的半导体膜22的层叠体50(图7(b))。
作为基板10，使用不妨碍作为场效应晶体管的特性的基板，可举出硅基板、玻璃基板、塑料基板或不锈钢轮(stainless wheel)基板。绝缘层14是包括电的绝缘性高的材料在内的层，例如可使用氧化硅、氮化硅、氧化铝、氧化钽、绝缘性聚合物等。在此，作为绝缘性聚合物，可举出聚酰亚胺、聚(乙烯基苯酚)、聚酯、甲基丙烯酸树脂、聚碳酸酯、聚苯乙烯、缬烯炔等。
绝缘层14也可利用各种方法对其表面进行物理·化学上的修饰。作为物理上的修饰，例如可举出利用臭氧(ozone)UV或O2等离子的处理。另外，作为化学上的修饰方法，例如可举出利用硅烷偶合剂等表面处理剂的处理。作为表面处理剂，可举出烷基氯硅烷类、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、六甲基二硅氮烷等硅烷基胺化合物等。该表面处理剂例如可通过使绝缘层14与上述表面处理剂的溶液或气体接触从而使表面处理剂吸附于绝缘层14的表面来进行。在表面处理前，也可用臭氧UV或O2等离子对绝缘层14的进行表面处理的面进行处理。
作为在基板10上的绝缘层14的形成方法，例如可举出等离子CVD法、热蒸镀法、热氧化法、阳极氧化法、旋涂(spin coat)法、浇铸(casting)法、微凹板印刷涂敷(micro gravure coat)法、凹板印刷涂敷(gravure coat)法、棒涂(bar coat)法、辊涂(roll coat)法、拉丝锭涂敷(wire bar coat)法、浸涂(dip coat)法、喷涂(spray coat)法、网板(screen)印刷法、胶版(flexo)印刷法、平版(offset)印刷法、喷墨(ink jet)印刷法等方法。例如在基板10为硅基板的情况下，也可氧化其表面从而形成包括氧化硅在内的绝缘层14。
栅电极12、源电极16及漏电极18由导电性材料构成。作为导电性材料，可例示铝、金、铂、银、铜、铬、镍、钛等金属，ITO等导电性氧化物，聚(3，4-亚乙二氧基噻吩)与磺化聚苯乙烯的混合高分子等导电性高分子。另外，也可为金属微粒、炭黑、石墨(graphite)微粉在粘合剂中分散而成的导电性材料。
对源电极16或漏电极18的厚度没有特别限制。不过，如果像本实施方式或后述的第2、第3及第5实施方式那样在源电极16或漏电极18上形成活性层的情况下，为了使其与活性层的附着力更好，优选源电极16或漏电极18在它们作为电极的功能不被破坏的范围内尽可能地薄。
具有上述构成的元件基板30可利用公知的晶体管的制造方法制造，例如可适用在美国专利6107117号说明书中记载的方法。
另一方面，层叠体50通过在支承薄膜52上层叠应成为活性层20的半导体膜22来形成。支承薄膜52可为包括无机材料、有机材料的任意一种材料在内的薄膜。例如，可例示聚硅氧烷、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、聚氯乙烯、偏二氯乙烯、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。另外，支承薄膜52也可为具有作为光致抗蚀剂的功能的薄膜。例如可举出包括含有感光剂的聚乙烯醇在内的薄膜或者含有感光剂的聚乙烯醇的层被层叠于与半导体膜22相反侧的最外面的薄膜。
另一方面，半导体膜22可只由有机半导体化合物构成，也可进一步含有有机半导体化合物以外的添加成分。作为有机半导体化合物，可举出低分子有机半导体化合物或高分子有机半导体化合物。
作为半导体膜22的添加成分，可举出惨杂剂(dopant)、调整活性层20内的载流子的调整材料、用于提高半导体膜的机械特性的高分子材料等。其中，半导体膜22也可为含有多种有机半导体化合物或多种添加成分的半导体膜。作为有机半导体化合物，从得到良好的成膜性的观点出发，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。另外，用于形成活性层20的半导体膜22也可由这些化合物的单结晶构成。
在此，作为低分子有机半导体化合物或高分子有机半导体化合物，例如可分别举出下述例示的化合物。此外，在本发明的有机半导体元件中的活性层20中含有的有机半导体化合物不被以下例示的有机半导体化合物限定。
作为低分子有机半导体化合物，可举出蒽、1，2，3，4-四氢蒽、戊省、苯并戊省、二苯并戊省、四苯并戊省、萘并戊省、己省、庚省、壬省(ナノアセン)等聚并苯(polyacene)化合物菲、芘、扶乐门(fulminene)、芘、蒽垛蒽、佩芘、晕苯、苯并晕苯、二苯并晕苯、六苯并晕苯、苯并二晕苯、乙烯基晕苯等晕苯化合物；苝、特丽纶、二苝、库欧特壬(クオテリレン)等苝化合物；特雷拿钦(トリナフチン)、庚芬(heptaphene)、卵苯、玉红省、维奥兰思隆(violanthrone)、异宜和蓝酮(イソビオラントロン)、屈(chrysene)、塞柯木蒽(サ-カムアントラセン)、比叔安天(ビスアンテン)、则司壬(ゼスレン)、合普特则司壬(ヘプタゼスレン)、芘蒽(pyranthrene)、维奥兰天(ビオランテン)、异维奥兰天(イソビオランテン)、联苯、9，10-苯并菲、联三苯、联四苯、环联苯(サ-コビフエニル)、凯库勒烯(kekulene)、酞菁、卟啉、富勒烯(fullerene)(C60、C70)、四硫富瓦烯(tetrathiafulvalene)、苯醌化合物、四氰基对苯二醌二甲烷化合物、聚噻吩的寡聚物、聚吡咯的寡聚物、聚苯撑的寡聚物、聚苯撑乙烯的寡聚物、噻吩与芴的共聚物寡聚物等。另外，也可使用这些低分子有机半导体化合物的衍生物。作为这样的衍生物，例如包括1，2，3，4-四氢蒽的苯环加成衍生物的红荧烯等。另外，也可例示扩张富勒烯类的共轭系而成的碳纳米管(carbon nanotube)等。
另外，作为高分子有机半导体化合物，可举出聚噻吩、聚苯撑、聚苯胺、聚苯撑乙烯、聚噻吩乙炔、聚乙炔、聚丁二炔、聚三苯胺、三苯胺与苯撑乙烯的共聚物、噻吩与苯撑的共聚物、噻吩与芴的共聚物等。另外，也可使用这些高分子有机半导体化合物的衍生物。作为这样的衍生物，例如可例示聚噻吩的烷基取代化合物的聚(3-己基噻吩)等。
尤其作为高分子有机半导体化合物，可具体例示具有如下所述的构造的化合物。
[化1]
在上述式(1a)～(1i)中，R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8及R9分别独立地表示烷基、烷氧基、烷基硫代基、芳基、芳氧基、芳基硫代基、芳烷基、芳基烷氧基、芳基烷基硫代基、芳基链烯基、芳基炔基、氨基、取代氨基、甲硅烷基、取代甲硅烷基、甲硅烷氧基、取代甲硅烷氧基、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惨杂剂，可举出受体(acceptor)性的惨杂剂和供体(donor)性的惨杂剂。
首先，作为受体性的惨杂剂，可例示碘、溴、氯、氯化碘、溴化碘等卤素；硫酸、无水硫酸、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、次氯酸等卤素化化合物；氟硼酸、四氟合硼酸盐、磷酸、磷酸盐、三氟乙酸等酸或其盐；四氰基对苯二醌二甲烷、四氯四氰基对苯二醌二甲烷、四氟四氰基对苯二醌二甲烷、四氰基乙烯、二氯氰基乙烯、二氯二氰基苯醌、四氯苯醌、二氧化碳、氧等。
另外，作为供体性的惨杂剂，可例示四硫富瓦烯(テトラチアフルバレン)、四甲基四硫富瓦烯、四硒杂硫富瓦烯；二苯基苯二胺、四苯基苯二胺、四苯基二氨基二苯基、聚乙烯咔唑等胺化合物；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。
此外，作为调整活性层20内的载流子的调整材料，可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。
进而，作为用于提高半导体膜22的机械特性的高分子材料，可举出聚碳酸酯、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。
层叠体50例如可利用如下所述的方法形成，其中的方法即为：利用向支承薄膜52的有机半导体化合物的直接赋予、向支承薄膜52的有机半导体化合物的溶液的直接涂布的方法；或者，利用将支承薄膜52与预先形成的半导体膜22贴合的方法。
向支承薄膜52的有机半导体化合物的直接赋予例如在为固体的有机半导体化合物的情况下，可利用向支承薄膜52上的有机半导体化合物的蒸镀、熔融物的喷涂、升华赋予等进行。另外，在为单结晶的有机半导体化合物的情况下，可适用向支承薄膜52上的自然粘附或使用胶粘剂的贴合之类的手法。
向支承薄膜52的有机半导体化合物的溶液的直接涂布例如可利用旋涂法、浇铸法、微凹板印刷涂敷法、凹板印刷涂敷法、棒涂法、辊涂法、拉丝锭涂敷法、浸涂法、喷涂法、网板印刷法、胶版印刷法、平版印刷法、喷墨印刷法等进行。此外，此时，为了调整相对支承薄膜52的有机半导体化合物的润湿性，支承薄膜52的表面也可被物理·化学地修饰。例如，作为物理的修饰方法，可举出氧等离子处理。
另一方面，在将支承薄膜52与半导体膜22贴合的情况下，首先制造半导体膜22。在半导体膜22的制造中，使有机半导体化合物或有机半导体化合物及其以外的添加成分溶解·分散于有机溶媒中，成为溶液。接着，例如在涂布于聚四氟乙烯树脂板上之后，使有机溶媒挥发。通过从聚四氟乙烯树脂板剥离这样地形成的层，得到半导体膜22。
作为在用于制造半导体膜22的溶液中使用的有机溶媒，可举出氯仿、二氯甲烷、二氯乙烷、三氯苯等氯系溶媒；四氢呋喃等醚系溶媒；甲苯、二甲苯、均三甲基苯、四氢化萘、十氢萘、正丁苯等芳香族烃系溶媒；茴香醚等具有烷氧基的芳香族系溶媒等。
另外，作为溶液的涂布方法，可例示旋涂法、浇铸法、微凹板印刷涂敷法、凹板印刷涂敷法、棒涂法、辊涂法、拉丝锭涂敷法、浸涂法、喷涂法、网板印刷法、胶版印刷法、平版印刷法、喷墨印刷法等。
此外，在有机半导体化合物为热塑性的材料的情况下，还可举出通过在已加热、软化的情况下进行压延从而得到半导体膜22的方法。
接着，通过根据需要加热这样地得到的半导体膜22和支承薄膜50并同时进行加压等来使其贴合，从而得到层叠体50。
虽然如上所述地进行得到层叠体50，但如果为含有有机半导体化合物的活性层20的晶体管，则如果该活性层20具有取向性，则由于成为有机半导体化合物的分子向一个方向排列，所以存在晶体管的特性(载流子移动度)提高的趋势。因而，优选活性层20已被取向处理。
为了得到这样地使其取向的活性层20，优选在与元件基板30贴合之前，即，在为半导体膜22(层叠体50)的阶段使其取向。作为用于使其取向的方法，可举出首先拉伸半导体膜22的方法。这种情况下，例如，在层叠体50的状态下与支承薄膜52一起拉伸半导体膜22。作为拉伸方法，可例示单向拉伸、双向拉伸、液中溶胀拉伸、利用辊的拉伸等方法。
单向拉伸是分别用夹具(chuck)夹持成为四角形的半导体膜22(层叠体50)的1对对边并向相反方向牵拉伸长的方法。此时，可在室温下牵拉，也可边适度地加热边牵拉。另外，牵拉也可在氮气等特定的气体气氛下进行。
另外，双向拉伸是分别用夹具夹持成为四角形的半导体膜22(层叠体50)的2对对边并同时或依次地向2个对边方向牵拉伸长薄膜的方法。此时，可在室温下牵拉，也可边适度地加热边牵拉。另外，牵拉也可在氮气等特定的气体气氛下进行。
进而，液中溶胀拉伸是将半导体膜22(层叠体50)浸入半导体膜不发生溶解而发生溶胀的适当的溶液中并在其中利用上述单向拉伸或双向拉伸牵拉伸长薄膜的方法。这种情况下，牵拉可在室温下进行，也可边适度地加热边进行。
此外，在进行这样的拉伸的情况下，作为支承薄膜52，优选可进行这种拉伸的支承薄膜，具体而言，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、氯乙烯、偏二氯乙烯、甲基丙烯酸树脂、尼龙、聚酯、聚乙烯醇等。
如上所述地进行，得到元件基板30(图7(a))及层叠体50(图7(b))。
在本实施方式中，接着，将层叠体50与元件基板30贴合，并使层叠体50中的半导体膜22与元件基板30中的绝缘层14对置(贴合工序；图7(c))。优选边进行加热及/或加压边贴合。作为这种贴合的具体方法，没有特别限制，例如，首先将层叠体50中的半导体膜22载置于形成有源电极16及漏电极18的绝缘层14上。接着，对在绝缘层14上载置的半导体膜22进行加热及/或加压，使其与绝缘层14贴紧。这样，从半导体膜22形成活性层20。
在该贴合工序中，可只进行加热及加压的任意一方，也可进行两方。另外，在进行两方的情况下，可同时进行加热及加压，也可先进行任意一方、然后进行另一方。进而，在贴合工序中，为了进一步提高附着力，也可在减压下贴合。另外，在大气下进行加热等的情况下，有时会因有机半导体化合物的种类不同而发生被氧化等不优选的特性变化。因此，贴合工序也可根据需要除了在减压下以外，在氮气氛下、遮光下等光、水分、氧等被控制的环境下进行。
其中，加热或加压如果在过量的条件下进行，则有时半导体膜22的特性(例如在进行取向的情况下，为取向性)等发生变化从而可能会难以得到具有需要的特性的活性层20。因而，加热或加压优选在适度的条件下进行。作为优选的加热条件，可举出作为室温以上的半导体膜22或被与其贴合的绝缘层14或元件基板30等不发生变形的程度的温度条件。例如，在半导体膜22包括高分子有机半导体化合物在内的情况下，优选为其液晶相或各向同性相转变温度以下的温度。另一方面，在半导体膜22包括低分子有机半导体化合物在内的情况下，优选为其熔点以下的温度。此外，即使为超过它们的温度，如果是不发生上述的不良情形的程度的短时间的加热，也可实施。
另外，加压向半导体膜22与绝缘层14的层叠方向进行，但例如也可从层叠体50的支承薄膜52侧施加负荷，也可使用辊加压全体。加压时的压力优选为没有发生半导体膜22或构成元件基板30的绝缘层14、基板10、源电极16或漏电极18的变形或不良的程度。
另外，在贴合工序中，也可使规定的施工液在半导体膜22与绝缘层14之间设置。作为施工液，使用具有可润湿绝缘层14和半导体膜22两方的性质的液态的物质(液体)。这样，半导体膜22和绝缘层14被良好地润湿，从而变得可使两者的附着力进一步提高。
作为施工液，优选与绝缘层14的形成活性层20的面的绝缘角成为120度以下，更优选成为90度以下，进而优选成为60度以下。在此，“接触角”是指在空气中已在绝缘层14上形成施工液的液滴的情况下，从它们3相的相接点向施工液引的切线与绝缘层14的表面所成的角中含有施工液的一方的角度。
优选的施工液优选对应绝缘层14的种类(与绝缘层14的接触角)适当地选择。例如在绝缘层14的表面为氧化硅(SiO2等)的情况下或为被烷基三氯硅烷(十八烷基三氯硅烷等)修饰的氧化硅的情况下、为氮化硅的情况下、为有机系绝缘膜的情况下等，作为施工液，优选甲醇、乙醇、异丙醇等碳数1～8的醇系溶媒，丙酮等酮系溶媒，二乙醚等醚系溶媒，氯仿等卤素系溶媒(更优选混合了醇等的卤素系溶媒)，甲苯等芳香族烃系溶媒(更优选混合了醇等的卤素系溶媒)，己烷、庚烷、辛烷等脂肪族烃系溶媒，水(更优选含有表面活性剂的水)，乙腈等腈系溶媒，乙酸乙酯等酯系溶媒，含有氨水等胺系化合物的溶媒等。
施工液也可进一步含有用于调节相对绝缘层14的润湿性的表面活性剂等添加物或可调节利用活性层20的晶体管特性的惨杂剂、用于调节活性层20中的载流子的浓度的材料等。此外，作为施工液例示的上述溶媒可单独使用，也可并用2种或以上。
作为在半导体膜22与绝缘层14之间设置施工液从而将它们贴合的方法，例如可举出在半导体膜22及绝缘层14中的一方表面上涂布施工液之后、在该施工液上层叠另一方的方法。另外，作为其以外的方法，还可例示隔着规定的间隙(gap)保持半导体膜22与绝缘层14之间并向该间隙中注入施工液的方法等。在这些方法中，施工液如果为如上所述地与绝缘层14的接触角成为120度以下的施工液，则有效地润湿绝缘层14的表面成为可能，更好地贴合成为可能。
此外，在借助施工液贴合时，半导体膜22没有全部洗脱到施工液中。这是因为，如果全部半导体膜22洗脱，则变得难以形成均一的活性层20。此外，在贴合时，半导体膜22只要没有全部溶解即可，即使一部分溶解也没有问题。
在使用施工液的情况下，也可实施除去该施工液中的不需要的挥发成分的除去工序。这样，可提高半导体膜22与绝缘层14的附着力。此外，在该除去工序中，施工液可全部除去，也可残留一部分。例如，只要绝缘层14与活性层20之间的胶粘性被良好地保持，也可全部除去施工液。
这样地进行，通过将元件基板30与层叠体50贴合，得到它们贴紧而成的结构体(图7(d))。然后，在贴合的层叠体50中的支承薄膜52上涂布光致抗蚀剂溶液从而形成光致抗蚀剂层54(图8(e))。
作为光致抗蚀剂的材料，没有特别限制，例如可适用含有反应引发剂的聚乙烯醇或聚甲基丙烯酸甲酯或聚苯乙烯等在硅或砷化镓等无机半导体材料的图案形成中使用的光致抗蚀剂材料。在此，反应引发剂是指可进行用于利用紫外线或热来使前面举出的聚合物发生交联的反应的物质。另外，除了这样的溶液涂布以外，例如也可通过粘上预先形成的光致抗蚀剂来形成光致抗蚀剂层54。
接着，通过使光致抗蚀剂层54形成为与将要形成为活性层20的规定的图案对应的形状的图案，来形成掩模层56(图8(f))。在该图案形成中也可适用在无机半导体材料的图案形成等中适用的光刻法的方法。
此外，作为掩模层56的形成方法，除了光刻法的方法以外，也可为借助具有金属掩模等需要的大小的开口部的掩模直接蒸镀掩模材料的方法；或者，使用使其在溶媒等中溶解或分散的掩模材料的墨液等进行重力铸造(drop cast)、喷墨、印刷等的方法等；直接形成具有需要的图案的掩模层56的方法。
在形成掩模层56时，也可将活性层20的进一步保护作为保护，在支承薄膜50与掩模层56之间进一步设置保护层(未图示)。作为保护层，可举出包括聚对二甲苯(parylene)、聚乙烯醇等有机材料或氮化硅、氧化硅、碳化硅、氧化铝等无机材料等在内的层。包括聚对二甲苯在内的层可利用蒸镀(例如ラボ·コタ-；日本聚对二甲苯(株))形成，包括氮化硅、氧化硅、碳化硅、氧化铝等在内的层可利用CVD法或溅射法形成，包括聚乙烯醇在内的层可通过配制其水溶液并进行旋涂法等涂布方法来形成。此外，在形成保护层的情况下，进行蚀刻等来形成图案，使得该保护层成为与掩模层56相同的图案。
然后，隔着这样地进行形成的掩模层56进行蚀刻，通过除去没有被该掩模层56覆盖的区域的层叠体50(支承薄膜52及活性层20)以及根据需要除去的保护层，将活性层20形成为具有与掩模层56相同的图案形状的图案(图8(g))。
作为蚀刻的方法，可举出干蚀刻(dry etching)或湿蚀刻(wet etching)。例如，作为干蚀刻，可举出利用氧等离子等的蚀刻。此外，在蚀刻活性层20时，有时掩模层56也被蚀刻，从而其厚度减少，还考虑到掩模层56在蚀刻中被清除。因而，掩模层56优选保持即使在蚀刻结束后也可得到规定的厚度的厚度。不过，活性层20上的支承薄膜52也可发挥作为相对蚀刻的保护层的功能，所以支承薄膜52只要是可保持足以保护不被蚀刻的厚度即可，掩模层56也可被蚀刻全部除去。
利用如上所述的工序，得到具备具有规定的图案形状的活性层20的第1实施方式的晶体管100。其中，在晶体管100中，蚀刻后的掩模层56可直接作为活性层20等的保护用的层残留，也可在必要时利用抗蚀剂除去液或蚀刻除去。另外，在活性层20上残存的支承薄膜50可根据需要除去，也可直接残留。
(第2实施方式的晶体管的制造方法)
接着，对第2实施方式的晶体管的优选制造方法进行说明。
图9、10是表示第2实施方式的晶体管的制造方法的工序图。在该制造方法中，首先，准备具备栅电极12、在栅电极12上形成的绝缘层14、在绝缘层14上形成的源电极16及漏电极18的元件基板32(图9(a))。在此，栅电极12是还同时具有作为基板的功能的结构。作为这样的栅电极12，例如优选高浓度掺杂硅或铝等的金属基板。绝缘层14、源及漏电极16、18可与上述第1实施方式同样地进行来形成。
另外，与元件基板32的制造一起，与第1实施方式同样地进行，准备层叠有支承薄膜52和应成为活性层20的半导体膜22的层叠体50(图9(b))。然后，进行将层叠体50与元件基板32贴合的贴合工序(图9(c))，从而得到在元件基板32上层叠有层叠体50的结构体(图9(d))。
在第2实施方式中，在贴合工序之后，在设置于活性层20上的支承薄膜52上，形成具有与应在活性层20上形成的形状相同的图案形状的掩模层56(图10(e))。接着，借助该掩模层56，选择性地除去没有被掩模层56覆盖的区域的层叠体50(支承薄膜52及活性层20)，将活性层20形成为成为与掩模层56相同的形状的图案(图10(f))。从第2实施方式中的贴合工序到图案形成的一系列工序也可与上述的第1实施方式同样地进行实施。这样地进行，得到第2实施方式的晶体管105。
(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制造方法。
图11、12是表示第3实施方式中的晶体管的制造方法的工序图。在该制造方法中，首先，准备具备栅电极12、在栅电极12的两面上形成的绝缘层14、在一方绝缘层14上形成的源电极16及漏电极18的元件基板34(图11(a))。另外，此外还准备与第1实施方式相同的层叠体50(图11(b))。此外，元件基板34中的绝缘层14、源电极16及漏电极18可与上述第1实施方式同样地进行来形成。
在本实施方式中，接着，如图11(c)所示，将元件基板34与层叠体50贴合，但在此之前，优选与第1实施方式同样地使层叠体50中的半导体膜22进行取向。此外，取向也可利用上述拉伸以外的方法进行。
例如，在构成半导体膜22的有机半导体化合物具有液晶性的情况下，除了拉伸以外，也可利用作为液晶的取向手法已知的其他方法进行半导体膜22的取向。作为这样的方法，例如可举出在“液晶的基础和应用”(松本正一、角田市良共著，工业调查会1991年)第5章、“强介电性液晶的构造和物性”(福田敦夫、竹添秀男共著，コロナ公司，1990年)第7章、“液晶”第3卷第1号(1999年)3～16页等中记载的方法等。
具体而言，例如摩擦(rubbing)法、光取向法、共用(sharing)法(剪切应力施加法)或提拉涂布法等取向方法简便且有效，特别容易利用。
作为摩擦法，为用布等轻轻地擦支承薄膜52的方法。作为擦支承薄膜52的布，可使用纱布(gauze)或聚酯、棉(cotton)、尼龙、胶粘丝等布。在摩擦中使用的布可根据使其取向的膜适当地选择。这种情况下，如果在支承薄膜52上另外形成取向膜，则取向性能变得更高。作为该取向膜，可举出聚酰亚胺、聚酰胺、聚乙烯醇、聚酯、尼龙等，还可适用市售的液晶用取向膜。取向膜可利用旋涂法或凸版印刷等形成。
另外，光取向法是在支承薄膜52上形成取向膜且通过偏振光UV光照射或斜入射照射UV光来使其具有取向功能的方法。作为取向膜，可举出聚酰亚胺、聚酰胺、聚乙烯醇肉桂酸酯等，还可适用市售的液晶用取向膜。
可利用这样的摩擦法或光取向法来使在实施了上述的处理的支承薄膜52上层叠的有机半导体化合物(半导体膜22)发生取向。该取向通过在有机半导体化合物成为液晶相或各向同性相的温度下来在支承薄膜52上发生。另外，也可通过向实施了取向处理后的支承薄膜52上赋予有机半导体化合物来使在支承薄膜52上形成的半导体膜22发生取向。
进而，在支承薄膜52上涂布有机半导体化合物的情况下，也可通过将有机半导体化合物载置于支承薄膜52上，设定成其Tg(玻璃化点)以上或者显示液晶相或各向同性相的温度，利用棒(rod)等向一个方向涂敷来进行涂布，由此使取向发生。另外，将有机半导体化合物溶解于有机溶媒中，配制溶液，利用旋涂或胶版印刷等将其涂布。其中，即使在有机半导体化合物不具有液晶性的情况下，只要可进行蒸镀，通过将该有机半导体化合物，外延(epitaxial)地蒸镀于已进行取向处理的支承薄膜52上，由此可得到已被取向的包括有机半导体化合物在内的层(半导体膜22)。
另外，共用法是指在载置于支承薄膜52上的有机半导体化合物上载置另外的基板并在有机半导体化合物成为液晶相或各向同性相的温度下向一个方向错开上方的基板的方法。此时，作为支承薄膜52，如果使用在上述摩擦法或光取向法中记载的具有已实施取向处理的支承层的支承薄膜，则得到取向度更高的半导体膜22。作为上方的基板，可举出玻璃或高分子薄膜等，也可为金属制的棒等。
进而，提拉涂布法是指将支承薄膜52浸于有机半导体化合物的溶液中且通过提拉而在支承薄膜52上形成已取向的有机半导体化合物的层(半导体膜22)的方法。对在有机半导体化合物的溶液中使用的有机溶剂或支承薄膜52的提拉速度等条件没有特别限定，但优选对应需要的有机半导体化合物的取向度选择、调整。
以上对半导体膜22的取向方法说明了几个，但从简便性或有效性的观点出发，特别优选利用拉伸进行取向。
接着，与第1实施方式同样地进行，进行将如上所述地进行准备的元件基板34与层叠体50贴合且使元件基板34中的绝缘层与层叠体50中的半导体膜22相接的贴合工序(图11(c)～(d))。
接着，在实施了上述的贴合工序之后，在层叠体50具有的支承薄膜52上，利用光刻法等，形成具有对应形成为活性层20的图案形状的掩模层56(图12(e))。接着，通过隔着该掩模层56进行蚀刻等，来将活性层20(以及支承薄膜52)形成为成为与掩模层56相同的图案形状的图案(图12(f))。这些工序可与第1实施方式同样地进行实施。这样地进行，得到第3实施方式中的晶体管110。
(第4实施方式的晶体管的制造方法)
接着，对第4实施方式的晶体管的优选制造方法进行说明。
图13、14是表示第4实施方式的晶体管的制造方法的工序图。在该制造方法中，首先，准备具备栅电极12、在其上形成的绝缘层14的第1元件基板36(图13(a))。该栅电极12是还同时具有作为基板的功能的结构。栅电极12及绝缘层14的构成及制造方法可与第2实施方式等同样地进行。
另外，与第1元件基板36一起，准备层叠有支承薄膜52和应成为活性层20的半导体膜22的层叠体50(图13(b))。然后，进行将第1元件基板36与层叠体50贴合的贴合工序(图13(c))。该贴合工序也可与第1实施方式等同样地进行实施，第1元件基板36中的绝缘层14与层叠体50中的半导体膜22贴紧进行。这样，得到依次层叠有包括栅电极12、绝缘层14、半导体膜22在内的活性层20以及支承薄膜52的第2元件基板60(图13(d))。
接着，在第2元件基板60的支承薄膜52上，利用光刻法等形成具有对应应在活性层20上形成的形状的图案形状的掩模层56(图14(e))。接着，通过隔着该掩模层56进行蚀刻等，来将活性层20形成为成为与掩模层56相同的图案形状的图案(图14(f))。这些工序可与第1实施方式同样地进行实施。
然后，在利用蚀刻等除去掩模层56及支承薄膜52之后(图14(g))，在绝缘层14上形成源电极16及漏电极18且覆盖已被形成图案的活性层20的一部分(图14(h))。这样，可得到第4实施方式中的晶体管115。
(第5实施方式的晶体管的制造方法)
接着，对第5实施方式的晶体管的优选制造方法进行说明。
图15、16及17是表示第5实施方式的晶体管的制造方法的工序图。在该制造方法中，首先，准备具备基板10、在其上形成的源电极16的第1元件基板38(图15(a))。另外，此外还准备应成为活性层20的半导体膜22(图15(b))。作为半导体膜22，在上述的第1实施方式的说明中，可适用在层叠板50的制作过程中形成的半导体膜。然后，进行将半导体膜22与第1元件基板38贴合且覆盖栅电极16的第1贴合工序(图15(c))。这样，在第1元件基板38上形成活性层20(图15(d))。
接着，在形成于第1元件基板38上的活性层20上形成多个(在此为4个)栅电极12，由此得到第2元件基板62(图15(e))。作为这些栅电极12，也可适用与第1实施方式等相同的栅电极。
另外，与该第2元件基板62(图16(e))一起，准备层叠有支承薄膜52和半导体膜26的层叠体50(图16(f))。构成该半导体膜26的有机半导体化合物可为与第1元件基板38中的活性层20相同的有机半导体化合物，也可为不同的有机半导体化合物。
然后，进行将层叠体50与第2元件基板62贴合且使层叠体50中的半导体膜26与第2元件基板62中的活性层对置的第2贴合工序(图16(g))。这样，层叠体50中的半导体膜26被贴合于第2元件基板62的活性层20上且覆盖栅电极12，形成活性层24(图16(h))。
接着，在已被贴合的层叠体50中的支承薄膜52上，形成具有对应应在活性层20上形成的形状的图案形状的掩模层56(图17(i))。接着，通过隔着该掩模层56进行蚀刻等，来将活性层20及活性层24形成为成为与掩模层56相同的图案形状的图案(图17(j))。这些图案形成也可与第1实施方式同样地进行实施。
接着，在除去掩模层56及支承薄膜52之后，在活性层24上与第1实施方式等同样地进行形成漏电极18(图17(k))。这样，可得到第5实施方式中的晶体管120。
此外，在该第5实施方式的晶体管的制造工序中，活性层20及24中的任意一方也可利用例如在特开2004-006476号公报中记载的方法形成。另外，在第1贴合工序中，也可代替半导体膜22而使用如上所述的层叠体50(支承薄膜52与半导体膜22的层叠体)。不过，在这种情况下，从活性层20除去支承薄膜52，实施之后的工序。
(第6实施方式的晶体管的制造方法)
接着，对第6实施方式的晶体管的优选制造方法进行说明。
图18、19及20是表示第6实施方式的晶体管的制造方法的工序图。在该制造方法中，首先，准备具备基板10、在其上形成的源电极16及漏电极18的元件基板64(图18(a))。另外，准备应成为活性层20的半导体膜22与支承薄膜52层叠而成的层叠体50(图18(b))。然后，进行将层叠体50与元件基板64贴合且使半导体膜22与源及漏电极16、18对置的贴合工序(图18(c))。这样，在元件基板64上形成活性层20且覆盖源电极16及漏电极18(图18(d))。
接着，在已被贴合的层叠体50中的支承薄膜52上，形成具有对应在活性层20上应形成的图案的图案形状的掩模层56(图19(e))。接着，通过隔着该掩模层56进行蚀刻等，来将活性层20形成为成为与掩模层56相同的图案形状的图案(图19(f))。然后，利用蚀刻等将在活性层20上残存的掩模层56或支承薄膜52除去(图19(g))。
然后，在已被形成图案的活性层20上，与第1实施方式等同样地形成绝缘层14(图20(h))。接着，可通过在绝缘层14上形成栅电极12，来得到第6实施方式的晶体管125(图20(i))。
此外，在第6实施方式的晶体管的制造中，在图案形成之后，除去掩模层56及支承薄膜52，但在它们还同时具有作为绝缘层14的功能的情况下，也可不除去而直接作为绝缘层14的一部分，或者，也可直接将它们作为绝缘层14利用。
以上，第1～第6实施方式的晶体管及其制造方法例如可如下所述地变形。
首先，各实施方式的晶体管中的活性层20(对于第5实施方式而言为活性层20及24)不一定为单一层的层，也可为包括多层在内的层。在活性层20或24为多层的情况下，它们可为由相同的材料构成的层，也可为由不同的材料构成的层。包括多层在内的活性层20、24可通过边适当地去除支承薄膜52等边依次层叠多个半导体膜22、26来形成。
另外，各实施方式的晶体管中的绝缘层也不一定为单一层的层，也可为包括多层在内的层。在绝缘层为多层的情况下，它们可为由相同的材料构成的层，也可为由不同的材料构成的层。同样地，形成为晶体管的保护层也不一定为单一层的层，也可为由相同或不同的材料形成的多层的层。
另外，在上述的实施方式中，均成为源电极16或漏电极18与活性层20或24直接相接的构造，但不限定于此，也可在源电极16及/或漏电极18与活性层20、24之间设置包括与有机半导体化合物不同的化合物在内的层。这样，有时源电极16及漏电极18与活性层20、24之间的相接电阻被减低，从而可进一步提高晶体管的载流子移动度。作为构成该层的化合物，可举出供体性的化合物、受体性的化合物、具有硫醇基的化合物等。
在此，作为供体性的化合物，可举出四硫富瓦烯、四甲基四硫富瓦烯、四硒杂硫富瓦烯；二苯基苯二胺、四苯基苯二胺、四苯基二氨基二苯基、聚乙烯咔唑等胺化合物；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，作为受体性的化合物，可举出碘、溴、氯、氯化碘、溴化碘等卤素；硫酸、无水硫酸、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、次氯酸等卤素化化合物；氟硼酸、四氟合硼酸盐、磷酸、磷酸盐、三氟乙酸等酸或其盐；四氰基对苯二醌二甲烷、四氯四氰基对苯二醌二甲烷、四氟四氰基对苯二醌二甲烷、四氰基乙烯、二氯氰基乙烯、二氯二氰基苯醌、四氯苯醌等。
进而，作为具有硫醇基的化合物，可举出烷基硫醇类、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。
包括这些化合物在内的层例如可使上述化合物的溶液或气体与源电极16或漏电极18的表面相接，通过使上述化合物吸附于该相接表面上来形成。
另外，在形成如上所述的活性层20、24时，也可根据需要在图案形成工序之后向活性层实施加热处理。通过进行这样的加热处理，有时可修复由于掩模层的形成工序或图案形成工序在活性层上产生的可逆的伤害，例如由于等离子工序的等离子伤害等。
此外，在上述的实施方式的晶体管的制造方法中，均可使用层叠体50形成活性层20或活性层24，然后通过在支承薄膜52上形成掩模层56来进行图案形成，但在本发明中，不一定需要使用层叠体50，也可通过单独将半导体膜22粘上来形成活性层20、24。这种情况下，掩模层56变成不是像上述实施方式那样在支承薄膜52上而是在活性层20、24上直接形成。
换言之，这样的方式的本发明的有机半导体元件(晶体管)的制造方法的特征在于，具有：将半导体膜与将形成活性层的元件基板贴合且在元件基板上形成包括半导体膜的活性层的工序；在活性层中的与元件基板相反侧的面上形成具有规定的图案形状的掩模的工序；和，通过除去没有形成掩模的区域的活性层而将活性层图案化的工序。
上述的各实施方式的晶体管可通过在完成如上所述的元件构成之后进行密封来成为密封晶体管。这样，除了晶体管被从大气隔绝以外，还变得不受物理损伤等，抑制晶体管的特性的降低成为可能。
作为密封的方法，可举出利用绝缘性聚合物、UV固化树脂、热固化树脂、无机的氧化硅膜或氮化硅膜覆盖元件构成的方法；利用UV固化树脂或热固化树脂等将玻璃板或薄膜与元件构成贴合的方法等。为了有效地进行与大气的隔绝，优选在作成晶体管之后，不暴露于大气(例如在干燥的氮气氛中、真空中进行保管。)地进行直至密封为止的工序。
以上作为本发明的有机半导体元件及其制造方法的一例，对晶体管及其制造方法进行了说明，但适用本发明的有机半导体元件只要是具有含有有机半导体化合物的活性层的有机半导体元件即可，不限定于晶体管。作为除了晶体管以外的有机半导体元件，例如可举出二极管(diode)、光电二极管(photo diode)、太阳电池、发光二极管、存储器(memory)、发光晶体管、传感器(sensor)等。
接着，利用本发明得到的有机半导体元件被搭载于各种半导体装置。作为搭载有有机半导体元件的半导体装置，可举出无线标签(tag)、显示器、大面积传感器等。在这些半导体装置中，例如晶体管可单独或通过与其他晶体管多个组合来构成逻辑电路。具体而言，优选用作作为半导体装置的显示器的像素的开关(switching)用晶体管、信号驱动(driver)电路元件、存储器电路元件、信号处理电路元件等。作为显示器，可广泛用于电子纸(paper)、液晶或有机LED等。
实施例
以下利用实施例更详细地说明本发明，但本发明不限定于这些实施例。
[有机半导体化合物]
在以下的各实施例中使用的聚(3-己基噻吩)及聚(3-十二烷基噻吩)使用从奥德里奇公司购入聚(3-己基噻吩)及聚(3-十二烷基噻吩)。另外，聚(3-己基噻吩)及聚(3-十二烷基噻吩)使用部分规律(レジオレギユラ一)聚合物。
[实施例1]
(晶体管的制造)
以下基于上述的第3实施方式的晶体管的制造方法制造晶体管。图21、22及23是表示实施例1的晶体管的制造工序的图。首先，如图21(a)所示，准备成为同时具备基板的栅电极的已被高浓度地掺杂的n-型硅基板1，对其表面进行热氧化，形成200nm将要成为绝缘层3的硅氧化膜。接着，如图21(b)所示，利用真空蒸镀法，在该基板1的一方的绝缘层3的表面上蒸镀厚50nm金，形成具有引出线和衬垫(pad)的源电极4a及漏电极4b。此时的电极的通道(channel)宽度为500μm，通道长度为40μm。
接着，按照在文献(S.R.Wasserman，et al.，Langmuir，Vol.5，p1074，1989)中记载的方法，通过将电极形成后的基板浸渍于辛基三氯硅烷的辛烷溶液(6mmol/l)中，修饰绝缘层3的表面。进而，通过将得到的基板浸渍于4-(三氟甲基)硫代苯酚的乙醇溶液(1mmol/l)中，修饰源电极4a及漏电极4b的表面。这样，形成元件基板6。
另一方面，在氮气氛的小型工具箱(globe box)内，配制聚(3-己基噻吩)的氯苯溶液(3wt％)。不过，聚(3-己基噻吩)的称量是在大气中进行的。之后，在氮气氛的小型工具箱内，在作为支承薄膜7的已对表面进行氧等离子处理的聚(1-甲基戊烯)薄膜上，利用旋涂法涂布聚(3-己基噻吩)的氯苯溶液。这样，如图21(c)所示，在聚乙烯的支承薄膜7上形成层叠有作为半导体膜8的聚(3-己基噻吩)薄膜的层叠体5。
接着，对该层叠体5实施拉伸操作，制作已被拉伸的支承薄膜107与已被拉伸的半导体膜108层叠而成的拉伸层叠体500(图21(d))。拉伸操作通过在形成层叠体5之后、将其在氮气氛下以175℃单向拉伸4倍进行的。
之后，在氮气氛的小型工具箱内，如图22(e)所示，将拉伸层叠体500与元件基板6贴合。贴合时，半导体膜108与源电极4a及漏电极4b对置进行，在它们之间设置作为施工液的乙腈来进行。此时，拉伸层叠体500被配置成其拉伸方向与连接元件基板6中的源电极4a和漏电极4b的方向平行。接着，静置，直至乙腈被干燥除去，自然地使拉伸层叠体50与元件基板6贴紧。然后，为了进一步除去乙腈，进行在氮气氛下、80℃下、1小时的加热处理。这样，得到具备没有被形成图案的包括聚(3-己基噻吩)在内的活性层2的晶体管(图22(f))。将得到的晶体管称为“图案化前晶体管”。
接着，在上述的晶体管中的支承薄膜107上，在氮气氛下，将聚乙烯醇的水溶液涂布成规定的图案。然后，在80℃下利用1小时的加热处理使聚乙烯醇的溶液干燥，形成具有规定的图案的掩模层156(图22(g))。
然后，将该掩模层156作为掩模，通过利用氧等离子进行蚀刻，将支承薄膜107及活性层形成为成为规定的图案形状的图案。接着，在形成图案之后，在氮气氛下进行80℃×2小时的加热处理，由此得到具备具有规定的图案的包括聚(3-己基噻吩)在内的活性层2的晶体管(图23(h))。将得到的晶体管称为“图案化后晶体管”。
(晶体管特性的评价)
首先，如下所述地进行，测定在上述的晶体管的制造过程中得到的“图案化前晶体管”的晶体管特性。即，向“图案化前晶体管”，将硅基板1作为栅电极，在氮气氛下，施加40～-60V栅电压VG、-60V源-漏极间电压VSD，测定晶体管特性。从该I-V特性得到的移动度为1.7×10- 1cm2/Vs，电流的开·关(on·off)比为6×106。
[实施例2]
(晶体管的制造)
在实施例2中，除了以下的变更点之外，通过实施与实施例1相同的工序，制造具备包括聚(3-十二烷基噻吩)在内的活性层的晶体管。即，从实施例1的变更点为：(a)通道长度代替40μm而为200μm；(b)在形成源电极4a及漏电极4b之后，用4-(三氟甲基)硫代苯酚对它们进行处理；(c)作为半导体膜8的形成材料，代替聚(3-己基噻吩)的氯苯溶液而使用聚(3-十二烷基噻吩)的氯仿溶液；(d)将支承薄膜7代替成聚(1-甲基戊烯)薄膜，代替成没有进行氧等离子处理的聚乙烯薄膜；(e)将层叠体5的拉伸操作的条件代替成在175℃下单向拉伸4倍，在100℃下单向拉伸5倍；(f)在掩模层156的形成时，将聚乙烯醇的溶液的干燥代替成在80℃下的1小时的加热处理，在70℃下的1小时的加热处理；以及(g)将图案形成后的加热处理代替成在80℃下进行2小时，在70℃下进行1小时。
(晶体管特性的评价)
首先，向在实施例2的制造工序中得到的“图案化前晶体管”，将硅基板1作为栅电极，在氮气氛下，施加40～-40V栅电压VG、-40V源-漏极间电压VSD，测定其晶体管特性。从该I-V特性得到的移动度为4.3×10-2cm2/Vs，电流的开·关比为1.0×10-5。
另外，向“图案化前晶体管”，将硅基板1作为栅电极，在氮气氛下，施加40～-40V栅电压VG、-40V源-漏极间电压VSD，测定其晶体管特性。从该I-V特性得到的移动度为3.7×10-2cm2/Vs，电流的开·关比为4.8×10-4。
[比较例1]
(晶体管的制造)
图24是表示比较例1的晶体管的制造工序的图。首先，与实施例2同样地进行，进行直至元件基板6为止的制造。另外，在氮气氛的小型工具箱内，配制聚(3-十二烷基噻吩)的甲苯溶液(0.1wt％)。不过，聚(3-十二烷基噻吩)的称量是在大气中进行的。
之后，在氮气氛的小型工具箱内，在元件基板6的具备源电极4a及漏电极4b的面上浇铸(cast)聚(3-十二烷基噻吩)的甲苯溶液。这样，得到具备没有进行图案形成的包括聚(十二烷基噻吩)在内的活性层2的晶体管(图24(a))。将得到的晶体管称为“图案化前晶体管”。
接着，在氮气氛下，如图24(b)所示，直接在活性层2上将聚乙烯醇的水溶液涂布成规定的图案，形成掩模层156。接着，与实施例2同样地进行，进行将掩模层156作为掩模使用的图案形成，制作具备具有规定的图案的包括聚(3-己基噻吩)在内的活性层2的晶体管(图20(c))。将得到的晶体管称为“图案化后晶体管”。
(晶体管特性的评价)
首先，向在比较例1的晶体管的制造工序中得到的“图案化前晶体管”，将硅基板1作为栅电极，在氮气氛下，施加40～-40V栅电压VG、-40V源-漏极间电压VSD，测定其晶体管特性。从该I-V特性得到的移动度为8.0×10-3cm2/Vs，电流的开·关比为1×10-5。
另外，向“图案化后晶体管”，将硅基板1作为栅电极，在氮气氛下，施加40～-40V栅电压VG、-40V源-漏极间电压VSD，测定其晶体管特性。从该I-V特性得到的移动度为2.0×10-4cm2/Vs，电流的开·关比为9.6×10-3。

Claims (6)

1.一种有机半导体元件的制造方法，其特征在于，所述有机半导体元件具有包括含有有机半导体化合物的半导体膜的活性层，
所述制造方法包括：
将层叠有支承薄膜及所述活性层的层叠体与将形成所述活性层的元件基板贴合，使得所述层叠体的所述活性层与该元件基板相接的工序；
在所述支承薄膜中的与所述活性层相反侧的面上形成具有规定的图案形状的掩模的工序；和，
通过除去没有形成所述掩模的区域的所述层叠体而将所述活性层图案化的工序。
2.根据权利要求1所述的有机半导体元件的制造方法，其特征在于，
在将所述层叠体与所述元件基板贴合之前，具有使该层叠体中的所述活性层取向的工序。
3.根据权利要求1或2所述的有机半导体元件的制造方法，其特征在于，
所述掩模是通过涂布含有该掩模的形成材料的溶液来在所述支承薄膜中的与所述活性层相反侧的面上直接形成的掩模。
4.根据权利要求1或2所述的有机半导体元件的制造方法，其特征在于，
所述有机半导体元件是具备源电极及漏电极、成为这些电极间的电流路径的所述活性层以及控制通过所述电流路径的电流量的栅电极的晶体管。
5.一种有机半导体元件，其特征在于，
能够利用权利要求1～4中任意一项所述的制造方法得到。
6.一种半导体装置，其特征在于，
具备权利要求5所述的有机半导体元件。
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