CN103999201A - 有机晶体管及其制造方法 - Google Patents

Abstract

有机晶体管的制造方法具备：在基板(1)上层叠形成基底绝缘层(3)的工序；在基底绝缘层(3)上形成源电极(5a)、漏电极(5b)的工序；覆盖源电极(5a)、漏电极(5b)并且与基底绝缘层(3)接触地层叠形成有机半导体层(7)的工序；在有机半导体层(7)上层叠形成栅绝缘层(9)的工序；在栅绝缘层(9)上形成栅电极(11)的工序；以及，在形成有机半导体层(7)之前，对于基底绝缘层(3)的与有机半导体层(7)接触的面进行表面处理的工序。表面处理按照下述方式进行：将使用与有机半导体层(7)相同的材料层叠形成的两层间的附着功设为W1时，在进行过表面处理的基底绝缘层(3)上形成有机半导体层(7)时，基底绝缘层(3)与有机半导体层(7)之间的附着功W2满足W1≥W2的关系。

Description

有机晶体管及其制造方法

技术领域

本发明涉及有机晶体管及其制造方法。

背景技术

有机晶体管为使用了有机半导体材料的晶体管，如今，场效应迁移率(以下，简单地标记为迁移率)达到与非晶硅同等的1cm²/Vsec。有机晶体管根据栅电极的配置大体上分为顶栅型结构和底栅型结构。为顶栅型结构的情况下，在有机半导体层上层叠栅绝缘层、形成沟道。可以认为有机半导体材料结晶化时，有机半导体层的迁移率变大，因而优选。

如今，通过蒸镀、涂敷而形成有机半导体层，在这些方法中，有机半导体材料成为多晶。具有多晶的有机半导体层的有机晶体管的迁移率主要受在粒子间移动的边界迁移率限制，迁移率μ与有机半导体层的粒径L之间，下式的关系成立。由该式可以认为，能够通过增大有机半导体层的粒径L而增大迁移率μ。

$\mathrm{\&mu;}=\frac{q<v>L}{8\mathrm{kT}}\exp [-\frac{E_b}{\mathrm{kT}}]$

[式中，＜v＞是指电子平均速度，k是指波尔兹曼常数，E_b是指活化能]

作为提高有机晶体管的迁移率的技术，专利文献1(国际公开WO2008/117579)中公开有一种有机晶体管，在绝缘性基材上交互地层叠了并五苯等第一有机薄膜、四芳基二胺类等第二有机薄膜或Al₂O₃等无机系绝缘性薄膜。

另外，专利文献2(日本特开2010-245114号公报)中公开有底栅型结构的有机晶体管，通过用偶联剂处理栅绝缘膜而提高迁移率。需要说明的是，专利文献2中启示了通过用偶联剂处理栅绝缘膜而降低表面自由能，能够得到大粒径的有机半导体层。还启示了通过增大粒径，作为载流子捕获原因的粒子间边界变少，迁移率也变高。

专利文献3(日本特开2010-141142号公报)中公开有底栅型结构的有机晶体管，在栅绝缘膜上形成表面自由能为50mJ/m²以下的涂敷薄膜。由此，专利文献3中记载了在该薄膜上生长并五苯等半导体活性层的情况下，能够生长达到载流子陷阱水平的缺陷更少的半导体活性层。

专利文献4(国际公开WO2006/137233)涉及一种有机半导体材料薄膜的形成方法，在基板表面上涂布包含有机半导体材料的液体而形成半导体材料薄膜。专利文献4中提出了：基板表面的表面自由能用γ_S＝γ_S ^d+γ_S ^p+γ_S ^h表示、液体中的溶剂的表面自由能用γ_L＝γ_L ^d+γ_L ^p+γ_L ^h表示时(γ_S ^d，γ_S ^p，γ_S ^h和γ_L ^d，γ_L ^p，γ_L ^h分别表示基于Young-Fowkes式的固体表面和液体的表面自由能的非极性分量、极性分量、氢键分量)，将γ_S ^h-γ_L ^h的值设在-5mN/m以上且20mN/m以下的范围。由此，专利文献4中，能够制造使迁移率提高的高性能的有机薄膜晶体管，作为进行这样的表面自由能的控制的方法，可列举出：改变基板表面的表面粗糙度的处理、利用硅烷偶联剂的处理、摩擦等取向处理。

发明内容

如上所述，提出了为了使有机晶体管的迁移率提高，进行表面处理或者夹设薄膜。但是，上述专利文献1～3的提案以底栅型结构的有机晶体管作为对象，难以应用于顶栅型结构的有机晶体管的迁移率的提高，所述顶栅型结构是在有机半导体层上层叠栅绝缘层、形成沟道而成的。上述专利文献4中虽然也启示了顶栅结构向有机晶体管的应用，但该情况下的表面处理的对象为玻璃基板、塑料薄膜等支撑体(基板)，对于表面处理的具体的方法没有明示。

本发明提供具有顶栅结构且具有高的迁移率的有机晶体管。

鉴于上述实际情况，本发明人等进行深入研究的结果发现，通过对作为有机半导体层的基底的第一绝缘层预先进行表面处理以使附着功成为W1≥W2，由此能够制造具有高的迁移率的顶栅结构的有机晶体管，至此完成本发明。此处，W1为在有机半导体层上形成相同的有机半导体层时的附着功；W2为在进行过表面处理的作为基底的第一绝缘层上形成有机半导体层时的附着功。

本发明的有机晶体管具备：支撑体、在前述支撑体上层叠的第一绝缘层、在前述第一绝缘层上层叠的有机半导体层、与前述有机半导体层部分地接触而设置的一对源电极和漏电极、在比前述有机半导体层靠上方的位置层叠的第二绝缘层、和在前述第二绝缘层上设置的栅电极。该有机晶体管中，前述第一绝缘层的与前述有机半导体层接触的面进行过表面处理，所述表面处理为如下处理：将使用与前述有机半导体层相同的材料层叠形成的两层间的附着功设为W1时，在进行过表面处理的作为基底的前述第一绝缘层上形成前述有机半导体层时，该第一绝缘层与前述有机半导体层之间的附着功W2满足W1≥W2的关系。

本发明的有机晶体管中，在前述第一绝缘层的表面上，至少对应于前述有机半导体层与前述第二绝缘层的边界上形成的沟道区域，部分地实施所述表面处理。

另外，本发明的有机晶体管的前述表面处理为附着碳原子数10以上且30以下的饱和烃化合物的处理。

另外，本发明的有机晶体管的前述有机半导体层的构成材料为并五苯。

另外，本发明的有机晶体管的前述第一绝缘层的构成材料为SrTiO₃。

另外，本发明的有机晶体管的前述一对源电极和漏电极为在比前述有机半导体层靠下方的位置设置的顶栅/底接触型结构。该情况下，也可以在前述一对源电极和漏电极上设置SAM膜。

本发明的有机晶体管制造方法为如下有机晶体管的制造方法，所述有机晶体管具备：支撑体、在前述支撑体上层叠的第一绝缘层、在前述第一绝缘层上层叠的有机半导体层、与前述有机半导体层部分地接触而设置的一对源电极和漏电极、在比前述有机半导体层靠上方的位置层叠的第二绝缘层、和在前述第二绝缘层上设置的栅电极。该制造方法具备：对前述第一绝缘层的与前述有机半导体层接触的面进行表面处理的工序；和在表面处理后的前述第一绝缘层上形成前述有机半导体层的工序。并且，前述表面处理按照下述方式进行：将使用与前述有机半导体层相同的材料层叠形成的两层间的附着功设为W1时，在进行过表面处理的作为基底的前述第一绝缘层上形成前述有机半导体层时，该第一绝缘层与前述有机半导体层之间的附着功W2满足W1≥W2的关系。

如以上，通过控制第一绝缘层与有机半导体层的附着功，能够促进构成有机半导体层的分子的晶体生长而增大粒径、使晶体的规整性提高而使有机半导体层的表面平坦化。由此，能够降低有机半导体层与第二绝缘层的界面的沟道区域的载流子的移动势垒，能够提高有机晶体管中的迁移率。

附图说明

图1为表示本发明的第一实施方式的有机晶体管的大致构成的截面图。

图2为表示非晶SrTiO₃薄膜上的并五苯薄膜的覆盖率与附着功的关系的图。

图3为示意地表示第一实施方式的有机晶体管的制造方法中的工序步骤的附图。

图4为示意地表示接着图3的工序的附图。

图5为示意地说明第一实施方式的变形例的附图。

图6为示意地说明第一实施方式的其他的变形例的附图。

图7为表示本发明的第二实施方式的有机晶体管的大致构成的截面图。

图8为说明本发明的第三实施方式的有机晶体管的制造方法的工序的一部分的附图。

具体实施方式

接着，边参照附图边对于本发明的实施方式进行说明。

[第一实施方式]

图1为表示本发明的第一实施方式的有机晶体管100的大致构成的截面图。该有机晶体管100为所谓的顶栅/底接触型结构。即，有机晶体管100具备：作为支撑体的基板1、在该基板1上以规定的厚度形成的作为第一绝缘层的基底绝缘层3、在该基底绝缘层3上以规定的图案部分地形成的一对源电极5a和漏电极5b、以覆盖这些源电极5a和漏电极5b的方式并且与基底绝缘层3接触地层叠的有机半导体层7、在有机半导体层7上层叠的作为第二绝缘层的栅绝缘层9、和在栅绝缘层9上层叠的栅电极11。基底绝缘层3的与有机半导体层7接触的面进行过表面处理，相对于在有机半导体层上形成相同的有机半导体层7的时的附着功W1，在对基底绝缘层3进行过表面处理的状态下形成有机半导体层7时，基底绝缘层3与有机半导体层7的附着功W2满足W1≥W2的关系。

＜基板＞

对于基板1的材质，作为有机晶体管通常使用的无机材料或有机材料，可以使用例如：玻璃、石英、单晶硅、多晶硅、非晶硅、合成树脂等。此处，作为合成树脂，可列举出例如：聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚醚砜、聚醚酰亚胺、聚醚醚酮、聚苯硫醚、聚芳酯、聚酰亚胺、聚碳酸酯等。需要说明的是，作为基板1，也可以使用组合了上述材料的复合基板。另外，基板1任选为多层结构。

＜基底绝缘层＞

作为构成基底绝缘层3的绝缘材料，可以使用作为有机晶体管通常使用的无机绝缘材料或者有机绝缘材料。

作为无机绝缘材料，可列举出例如：玻璃、氧化硅(SiO₂)、氮化硅、氮化铝等，以及作为金属氧化物的氧化铝、氧化钽、氧化钛、氧化锡、氧化钒、钛酸锶、钛酸钡锶、锆酸钛酸钡、锆酸钛酸铅、钛酸铅镧、钛酸钡、氟化钡镁、钛酸铋、钛酸锶铋、钽酸锶铋、钽酸铌酸铋、三氧化钇、氧化铪等。其中，优选使用即便在薄膜的状态下相对介电常数也比较高、具有非晶形结构、绝缘耐压高的钛酸锶等金属氧化物。

另外，作为有机绝缘材料，可以使用例如：聚酰亚胺、聚酰胺、聚酯、聚丙烯酸酯、酚醛系树脂、氟系树脂、环氧系树脂、酚醛清漆系树脂、乙烯系树脂等高分子材料。

需要说明的是，图1中描画了1层基底绝缘层3，但也可以层叠多个绝缘膜作为基底绝缘层3。

＜源电极/漏电极＞

作为源电极5a和漏电极5b的材料(电极材料)，可以使用作为有机晶体管通常使用的导电性材料。作为这样的导电性材料，可列举出例如：Ag、Au、Ta、Ti、Al、Zr、Cr、Nb、Hf、Mo、它们的合金；氧化铟锡合金(ITO)、氧化铟锌(IZO)等金属材料，单晶硅、多晶硅、非晶硅等硅系材料，炭黑、石墨等炭材料，进而可列举出例如：导电性高分子材料等。

＜有机半导体层＞

作为用于形成有机半导体层7的有机半导体材料，可列举出能够形成具备所希望的半导体特性的有机半导体层7的材料，例如：芳香族化合物、链式化合物、有机颜料、有机硅化合物等。更具体而言，可列举出例如：并五苯等低分子有机化合物、聚吡咯类、聚噻吩类、聚异苯并噻吩类、聚亚噻嗯乙炔类、聚(对亚苯基乙炔)类、聚苯胺类、聚乙炔类、聚甘菊环类等高分子有机化合物。它们之中，优选使用能够提高有机晶体管100的迁移率、能够简便地控制膜厚的并五苯等稠合多环芳香族。并五苯这样的并苯系稠合多环芳香族化合物中，由于富含苯环，由π电子系的扩张导致的分子间的重叠变大，所以能够期待迁移率的提高。

有机半导体层7的厚度可以根据有机半导体材料的种类等而适宜设定，可以设定在例如1.5nm以上且15nm以下的范围内。

＜栅绝缘层＞

作为构成栅绝缘层9的绝缘材料，可以使用作为有机晶体管通常使用的无机绝缘材料或者有机绝缘材料。

作为无机绝缘材料，可列举出例如：玻璃、氧化硅(SiO₂)、氮化硅、氮化铝等，以及作为金属氧化物的氧化铝、氧化钽、氧化钛、氧化锡、氧化钒、钛酸锶、钛酸钡锶、锆酸钛酸钡、锆酸钛酸铅、钛酸铅镧、钛酸钡、氟化钡镁、钛酸铋、钛酸锶铋、钽酸锶铋、钽酸铌酸铋、三氧化钇、氧化铪等。其中，优选使用即便在薄膜的状态下相对介电常数也比较高、具有非晶形结构、绝缘耐压高的钛酸锶等金属氧化物。

另外，作为有机绝缘材料，可以使用例如：聚酰亚胺、聚酰胺、聚酯、聚丙烯酸酯、酚醛系树脂、氟系树脂、环氧系树脂、酚醛清漆系树脂、乙烯系树脂等高分子材料。

栅绝缘层9的厚度可以根据绝缘材料的种类等而适宜设定，可以设定在例如50nm以上且1000nm以下的范围内，优选设定在100nm以上且300nm以下的范围内。

＜栅电极＞

作为构成栅电极11的材料，可以使用作为有机晶体管通常使用的导电性材料。作为这样的导电性材料，可列举出例如：Ag、Au、Ta、Ti、Al、Zr、Cr、Nb、Hf、Mo、它们的合金；氧化铟锡合金(ITO)、氧化铟锌(IZO)等金属材料，单晶硅、多晶硅、非晶硅等硅系材料，炭黑、石墨等炭材料，进而可列举出例如：导电性高分子材料等。

＜表面处理＞

对基底绝缘层3的与有机半导体层7接触的面实施表面处理。并且，在有机半导体层上形成相同的有机半导体层7时的附着功为W1的情况下，在对基底绝缘层3进行过表面处理的状态下形成有机半导体层7时，基底绝缘层3与有机半导体层7的附着功W2满足W1≥W2的关系。

此处，附着功如下式所表示是指：液体和固体的各自的表面自由能的和、与液体和固体粘接之后的表面自由能的差。

W_SL＝(γ_S+γ_L)-γ_SL  ···(1)

[此处，W_SL表示附着功，γ_S表示固体的表面自由能，γ_L表示液体的表面自由能，γ_SL表示液体与固体粘接状态的表面自由能]

图2表示在改变a-SrTiO₃薄膜的表面状态而使附着功W2变化的条件下，对于在作为无机绝缘材料的非晶钛酸锶(a-SrTiO₃)薄膜上形成作为有机半导体材料的并五苯薄膜时的覆盖率进行测定的结果。a-SrTiO₃薄膜通过等离子体溅射蒸镀法在室温的条件下形成厚度100nm的膜。另外，并五苯薄膜通过真空蒸镀法在基板温度室温的条件下形成厚度2nm的膜。此处，在并五苯薄膜上形成相同的并五苯薄膜的时，附着功W1大约为100mN/m(图2中，用斜线部分表示)。

图2中，分别标绘了a-SrTiO₃的表面未进行处理(符号A)的情况、以及进行了C₂₀H₄₄处理(符号B)、CxFy处理(符号C；x，y表示由化学计量得到的数值。以下，是同样的)、紫外线处理(符号D)、组合紫外线处理和230℃退火处理(符号E)、自由基处理(符号F)以及邻苯二甲酸二丁酯处理(符合G)作为表面处理的情况的与并五苯的附着功的值。

各表面处理按照以下的条件进行实施。C₂₀H₄₄处理通过将C₂₀H₄₄固体和a-SrTiO₃基板封入至浅底碟而实施。CxFy处理通过将FOMBLIN(注册商标：SOLVAY SPECIALTY POLYMERS JAPAN K.K.制)等真空润滑脂和a-SrTiO₃基板封入浅底碟而实施。紫外线处理通过波长185nm的UV处理装置在大气中将a-SrTiO₃曝露于紫外线10分钟而实施。在紫外线处理和退火处理的组合中，紫外线处理通过在与上述相同条件进行，之后在真空中退火而实施。自由基处理通过O₂等离子体灰化装置实施。邻苯二甲酸二丁酯处理通过将邻苯二甲酸二丁酯溶液和a-SrTiO₃基板封入浅底碟而实施。

紫外线处理(符号D)、紫外线处理和230℃退火处理(符号E)、自由基处理(符号F)均为将a-SrTiO₃的表面清洁化的表面处理。如后所述可以推定：在未处理(符号A)的状态下存在a-SrTiO₃的表面上附着有机物的可能性，然而通过这些处理，有机物从a-SrTiO₃的表面被去除而接近清洁的状态，由此与未处理(符号A)相比较，附着功W2变大。需要说明的是，在紫外线处理(符号D)、紫外线处理和230℃退火处理(符号E)中，可以认为清洁化不完全、有机物残留，所以结果是附着功W2在允许范围内，然而在自由基处理(符号F)中由于清洁化过度进行，所以附着功W2比W1还要大。

另一方面可以认为，在C₂₀H₄₄处理(符号B)、CxFy处理(符号C)中，这些分子通过相互作用在a-SrTiO₃的表面附着1分子层以下的厚度而将a-SrTiO₃的表面非活性化，由此使附着功W2充分地降低。

另外可以认为，邻苯二甲酸二丁酯处理(符号G)中，由于邻苯二甲酸二丁酯的化学结构中存在氧原子的双键，所以在表面处理后该氧原子与大气中的水反应，由此附着功W2稍微变大。但是，附着功W2和W1几乎为同等，能够得到表面处理的效果。

另外，对于未处理(符号A)，存在a-SrTiO₃的表面附着着有机物的可能性，这可以被认为是附着功小、覆盖率高的理由。因此，未处理(符号A)的情况下，覆盖率的值虽好，然而不知道附着着什么、其量也不一定，所以从严格地管理并五苯的结晶性和覆盖率的目的出发而不优选。其中，有机污染起到使a-SrTiO₃表面的与并五苯的附着功W2变小的作用，结果满足W1≥W2，得到高的覆盖率。

由图2所示的实验的结果可以认为，作为基底绝缘层3为a-SrTiO₃薄膜时的表面处理，C₂₀H₄₄处理(符号B)、CxFy处理(符号C)的降低附着功W2的效果大而优选。并且按照下述方式进行表面处理：相对于在有机半导体层(并五苯)上形成相同的有机半导体层7(并五苯)时的附着功W1，在对基底绝缘层3进行过表面处理的状态下形成有机半导体层7时，基底绝缘层3与有机半导体层7的附着功W2满足W1≥W2的关系。通过这样的表面处理，能够促进构成有机半导体层7的分子的晶体生长而增大粒径，使晶体的规整性提高而将有机半导体层7的表面平坦化。通过将附着功设为W1≥W2而得到这样的效果的机理虽然还没有明确，但考虑到有机半导体层7和基底绝缘层3间的相互作用以及构成有机半导体层7的有机半导体材料自身的内聚性(结晶化容易程度)的平衡，如下考虑则能够合理地说明。本来，有机半导体材料具有内聚性高、其自身容易结晶化的性质(换言之，自组装容易)。例如，通过蒸镀形成有机半导体层7的情况下，如果有机半导体层7与基底绝缘层3间的润湿性大(W1＜W2)，则有机半导体层7与基底绝缘层3润湿(结合)而不是靠自身的力量结晶化，在停留在该位置的可能性变高，开始以该位置为中心生长晶体。该晶体生成位点越多则晶体的取向性越低，结果引起粒径减小的可能性变大。与此相对，如果有机半导体层7与基底绝缘层3间的润湿性小的情况下(W1≥W2)，由于分子不停留在特定位置而在基底绝缘层3上自由地来回移动，所以在分子自身产生内聚性的状态下生成晶体。其结果可以推测形成大的粒子而引起表面的平坦化。由此，能够得到降低有机半导体层7与栅绝缘层9的界面的沟道区域C中的载流子的移动势垒而提高有机晶体管100中的迁移率的效果。

[有机晶体管的制造方法]

接着，边参照图3～6边对本实施方式的有机晶体管100的制造方法进行说明。图3～6是用于说明本实施方式的有机晶体管100的制造方法中的工序步骤而示意地表示基板表面的截面结构的图。本实施方式的有机晶体管100的制造方法至少具备：在基板1上层叠形成基底绝缘层3的工序；在基底绝缘层3上形成源电极5a、漏电极5b的工序；覆盖源电极5a、漏电极5b并且与基底绝缘层3接触地层叠形成有机半导体层7的工序；在有机半导体层7上层叠形成栅绝缘层9的工序；和在栅绝缘层9上形成栅电极11的工序。并且，本实施方式的有机晶体管的制造方法100进而具备：在形成有机半导体层7之前，对基底绝缘层3的与有机半导体层7接触的面进行表面处理的工序。有机半导体层7在表面处理后的基底绝缘层3的上面形成。此处，表面处理按照下述方式进行：相对于在有机半导体层上形成相同的有机半导体层7时的附着功W1，在对基底绝缘层3进行过表面处理的状态下形成有机半导体层7时，基底绝缘层3与有机半导体层7的附着功W2满足W1≥W2的关系。需要说明的是，本实施方式的有机晶体管100的制造方法也可以根据需要具有其他的工序。

＜基底绝缘层的形成工序＞

图3的(a)～(b)表示基底绝缘层3的形成工序。本工序中，在基板1上层叠形成基底绝缘层3。对于形成基底绝缘层3的方法，没有特别的限定。使用无机绝缘材料作为基底绝缘层3的材质的情况下，可以通过干式工艺或湿式工艺形成基底绝缘层3。作为干式工艺，可列举出例如：真空蒸镀法、分子束外延生长法、离子团束法、低能量离子束法、离子电镀法、CVD法、溅射法、大气压等离子体法等。另外，作为湿式工艺，可列举出例如：旋转涂布法、挤压式涂布法、辊涂法、棒涂法、LB法、浸涂法、喷涂法、刮涂法、浇铸法等涂布方法；喷墨法、丝网印刷法、移印印刷法、柔性印刷法、微接触印刷法、凹版印刷法、胶版印刷法、凹版/胶版印刷法等。需要说明的是，使用有机绝缘材料作为基底绝缘层3的材质的情况下，优选通过湿式工艺形成基底绝缘层3。

本实施方式中，作为形成基底绝缘层3时的成膜条件，从确保膜的均匀性的观点出发，优选例如：真空蒸镀法、MOCVD法等。

＜表面处理工序＞

图3的(b)～(c)表示表面处理工序。表面处理工序按照下述方式进行：使基底绝缘层3的表面状态变化，相对于在有机半导体层上形成相同的有机半导体层7时的附着功W1，在对基底绝缘层3进行过表面处理的状态下形成有机半导体层7时，基底绝缘层3与有机半导体层7的附着功W2满足W1≥W2的关系。图3的(c)中，用虚线表示对基底绝缘层3的整面进行过表面处理的状态。

表面处理可以通过例如以下的i)～iii)的任一处理而进行。

i)使基底绝缘层3的表面为非活性的处理。

ii)使基底绝缘层3的表面的活性种减少的处理。

iii)去除基底绝缘层3表面的水分的处理。

作为上述i)的处理，可列举出：使基底绝缘层3的表面上附着非活性物质的处理。非活性物质为例如：饱和烃(CxHy)、非挥发性有机物(例如，用作真空润滑脂的CxFy)、Sr原子等，通过附着它们而对基底绝缘层3的表面的活性部位进行封闭(termination treatment)。因此，通过提高对有机半导体材料的润湿性，能够期待有机半导体材料的晶界减少、由晶界导致的载流子散射减少、迁移率提高。此处，作为饱和烃(CxHy)，优选碳原子数10以上且30以下的饱和烃化合物，优选例如C₂₀H₄₄等。可以认为例如：基底绝缘层3由a-SrTiO₃构成的情况下，C₂₀H₄₄通过相互作用与基底绝缘层3中的Ti原子、O原子的未结合位点结合，从而未结合位点被封闭、被非活性化。

基底绝缘层3表面的非活性化处理可以按照下述方式进行：例如在密闭容器内将基底绝缘层3的表面曝露于上述饱和烃(CxHy)等非活性物质的蒸汽中，使基底绝缘层3的表面附着非活性物质。非活性化处理优选例如：为饱和烃(CxHy)的情况下，对于基底绝缘层3的表面进行例如UV处理、溶液洗涤等处理，将表面暂时活性化之后封入至CxHy气氛中。

作为上述ii)的处理，可列举出：供给与基底绝缘层3表面的活性种具有反应性的原子、分子的方法。作为基底绝缘层3表面的活性种，可列举出例如：氧原子的双键、Ti原子等。

作为上述iii)的处理，可列举出将基底绝缘层3的表面在真空中进行退火处理去除水分的方法。

＜源电极/漏电极的形成工序＞

如图3的(c)～(d)所示，源电极/漏电极的形成工序中，在基底绝缘层3上，以对应于沟道区域C的规定的间隔形成源电极5a和漏电极5b。对于形成源电极5a和漏电极5b的方法，没有特别的限定。例如：可以在在基底绝缘层3的整面上形成导电性层之后，将其通过光刻技术和蚀刻进行图案化而形成源电极5a和漏电极5b；也可以通过丝网印刷法、喷墨法、蒸镀法等在基底绝缘层3上直接图案状地形成源电极5a和漏电极5b。

＜有机半导体层的形成工序＞

有机半导体层7的形成工序中，以覆盖源电极5a、漏电极5b并且与基底绝缘层3接触地层叠形成有机半导体层7。由此，如图4的(a)所示，形成有机半导体层7。有机半导体层7可以例如：通过干式工艺或湿式工艺而形成。作为干式工艺，可列举出例如：真空蒸镀法、分子束外延生长法、离子团束法、低能量离子束法、离子电镀法、CVD法、溅射法、大气压等离子体法等。作为湿式工艺，可列举出例如：旋转涂布法、挤压式涂布法、辊涂法、棒涂法、LB法、浸涂法、喷涂法、刮涂法、浇铸法等涂布方法；喷墨法、丝网印刷法、移印印刷法、柔性印刷法、微接触印刷法、凹版印刷法、胶版印刷法、凹版/胶版印刷法等。

由于在有机半导体层7和栅绝缘层9的界面形成了沟道区域C，所以从使有机晶体管100的迁移率提高的观点出发，优选极力地减小有机半导体层7的表面粗糙度Ra而制成平坦的状态。本实施方式中，通过对有机半导体层7的下层的基底绝缘层3实施表面处理，相对于在有机半导体层(例如并五苯)上层叠形成相同的有机半导体层7(例如并五苯)时的附着功W1，在对基底绝缘层3进行过表面处理的状态下形成有机半导体层7时，基底绝缘层3与有机半导体层7的附着功W2满足W1≥W2的关系，所以有机半导体层7的表面能够平坦化，能够减小有机半导体层7的表面粗糙度Ra。

＜栅绝缘层的形成工序＞

栅绝缘层9的形成工序中，如图4的(a)、(b)所示，在有机半导体层7上层叠形成栅绝缘层9。对于形成栅绝缘层9的方法，没有特别的限定。使用无机绝缘材料作为栅绝缘层9的材质的情况下，可以通过干式工艺或湿式工艺形成栅绝缘层9。作为干式工艺，可列举出例如：真空蒸镀法、分子束外延生长法、离子团束法、低能量离子束法、离子电镀法、CVD法、溅射法、大气压等离子体法等。另外，作为湿式工艺，可列举出例如：旋转涂布法、挤压式涂布法、辊涂法、棒涂法、LB法、浸涂法、喷涂法、刮涂法、浇铸法等涂布方法；喷墨法、丝网印刷法、移印印刷法、柔性印刷法、微接触印刷法、凹版印刷法、胶版印刷法、凹版/胶版印刷法等。需要说明的是，使用有机绝缘材料作为栅绝缘层9的材质的情况下，优选通过湿式工艺形成栅绝缘层9。

＜栅电极的形成工序＞

栅电极11的形成工序中，如图4的(b)、(c)所示，在栅绝缘层9上形成栅电极11。对于形成栅电极11的方法，没有特别的限定，可以根据栅电极11的材质而决定。作为在栅绝缘层9上将栅电极11形成为图案状的方法，可以在栅绝缘层9的整面上形成导电性层之后将其通过光刻技术图案化成为栅电极11，也可以通过丝网印刷法、喷墨法、蒸镀法等在栅绝缘层9上直接将栅电极11形成为图案状。

通过以上的工序，可以制造图1所示的有机晶体管100。本实施方式的有机晶体管100，例如，可以优选作为薄膜晶体管(TFT)等有机场效应晶体管用于液晶显示装置、有机EL显示装置、电泳显示装置等。

接着，对于第一实施方式中的变形例进行说明。

＜第一变形例＞

表面处理工序中，可以如图3的(c)所示对基底绝缘层3的整面进行表面处理，也可以对基底绝缘层3的一部分进行表面处理。例如，也可以如图5所示按照包含基底绝缘层3上的对应于沟道区域C的区域(沟道对应区域Rc)的方式部分地进行实施，所述沟道区域C是在有机半导体层7与栅绝缘层9的边界上所形成的。

＜第二变形例＞

如图3的(d)所示形成源电极5a和漏电极5b之后，进而，也可以如图6所示预先在源电极5a和漏电极5b上形成自组装单层(Self-assembled monolayer：SAM)膜20。通过设置SAM膜20，能够使源电极5a和漏电极5b的表面的表面自由能降低、使有机半导体材料的润湿性提高、使有机半导体材料的结晶性(晶体的尺寸、晶体排列)良好并且使源电极5a和漏电极5b与有机半导体层7的电连接良好。虽然省略了图示，但SAM膜20为在厚度方向上只有一分子的化合物分子沿着宽度方向排列多个的结构。各化合物分子的一端具有吸附于源电极5a和漏电极5b的结合基团，另一端具备斥水性的末端基团。此处，吸附于源电极5a和漏电极5b的结合基团可以根据源电极5a和漏电极5b的材料来选择，但例如，源电极5a和漏电极5b由金、银、铜等金属构成的情况下，作为结合基团适合使用巯基(SH)、二硫基(SS)。另外，作为斥水性的末端基团，优选使用甲基(CH₃)、氟(F)等。具体而言，在使用金作为源电极5a和漏电极5b的材质，可以使用烷基硫醇等作为SAM膜20。

如以上详述，本实施方式的有机晶体管100中，基板1上形成的基底绝缘层3预先实施过表面处理。通过该表面处理，相对于在有机半导体层上形成相同的有机半导体层7时的附着功W1，以对基底绝缘层3进行过表面处理的状态下形成了有机半导体层7时，基底绝缘层3与有机半导体层7的附着功W2满足W1≥W2的关系。这样，通过控制基底绝缘层3与有机半导体层7的附着功，能够促进构成有机半导体层7的分子的晶体生长而增大粒径，使晶体的规整性提高而将有机半导体层7的表面平坦化。由此，能够得到降低有机半导体层7与栅绝缘层9的界面的沟道区域C中的载流子的移动势垒而提高有机晶体管100中的迁移率的效果。

[第二实施方式]

接着，边参照图7边对于本发明的第二实施方式进行说明。图7为用于说明本发明的第二实施方式所述的有机晶体管的简要构成的附图。该有机晶体管101为所谓的顶栅/顶接触型结构。即，有机晶体管101具备作为支撑体的基板1、该基板1上以规定的厚度形成的作为第一绝缘层的基底绝缘层3、与该基底绝缘层3接触地层叠的有机半导体层7、该有机半导体层7上以规定的图案部分地形成的一对源电极5a和漏电极5b，在这些源电极5a和漏电极5b间的有机半导体层7上层叠的作为第二绝缘层的栅绝缘层9、和在栅绝缘层9上层叠的栅电极11。基底绝缘层3的与有机半导体层7接触的面进行过表面处理，相对于在有机半导体层上形成相同的有机半导体层7时的附着功W1，在对基底绝缘层3进行过表面处理的状态下形成有机半导体层7时，基底绝缘层3与有机半导体层7的附着功W2满足W1≥W2的关系。本实施方式的有机晶体管101除了为顶栅/顶接触型结构这一点之外，具有与第一实施方式的有机晶体管100同样的特征。因此对于相同的构成，标记相同的符号而省略说明。

本实施方式的有机晶体管101中，基板1上形成的基底绝缘层3也实施过表面处理。通过该表面处理，相对于在有机半导体层上形成相同的有机半导体层7时的附着功W1，在对基底绝缘层3进行过表面处理的状态下形成了有机半导体层7时，基底绝缘层3与有机半导体层7的附着功W2满足W1≥W2的关系。这样，通过控制基底绝缘层3与有机半导体层7的附着功，能够促进构成有机半导体层7的分子的晶体生长而增大粒径，使晶体的规整性提高而将有机半导体层7的表面平坦化。由此，能够得到降低有机半导体层7与栅绝缘层9的界面的沟道区域C中的载流子的移动势垒而提高有机晶体管101中的迁移率的效果。

本实施方式的有机晶体管101的制造方法具备：在基板1上层叠形成基底绝缘层3的工序，以与基底绝缘层3接触的方式层叠形成有机半导体层7的工序，在有机半导体层7上部分地形成源电极5a、在漏电极5b的工序，源电极5a、漏电极5b间的有机半导体层7上层叠形成栅绝缘层9的工序、和在栅绝缘层9上形成栅电极11的工序。并且，本实施方式的有机晶体管101的制造方法进而具备对基底绝缘层3的与有机半导体层7接触的面实施表面处理的工序，按照下述方式进行：相对于在有机半导体层上形成相同的有机半导体层7时的附着功W1，以对基底绝缘层3进行过表面处理的状态形成有机半导体层7时，基底绝缘层3与有机半导体层7的附着功W2满足W1≥W2的关系。需要说明的是，本实施方式的有机晶体管101的制造方法也可以根据需要具有其他的工序。有机晶体管101的制造方法除了在与基底绝缘层3接触地形成有机半导体层7之后在有机半导体层7上形成源电极5a和漏电极5b这一点之外，可以与第一实施方式的有机晶体管100的制造同样地实施。

需要说明的是，本实施方式中，与第一实施方式的第一变形例同样地，也可以按照包含基底绝缘层3上的对应于沟道区域C的区域(沟道对应区域Rc)的方式部分地实施表面处理，所述沟道区域C是在有机半导体层7与栅绝缘层9的边界上所形成的。本实施方式的有机晶体管101中的其他的构成和效果与第一实施方式的有机晶体管100是同样的。

[第三实施方式]

接着，边参照图8边对本发明的第三实施方式的有机晶体管(省略图示)，以其制造方法为中心进行说明。上述第一实施方式和第二实施方式中，如上所述，通过i)使基底绝缘层3的表面为非活性的处理、ii)使基底绝缘层3的表面的活性种减少的处理、iii)去除基底绝缘层3的表面的水分的处理等进行表面处理工序。本实施方式中，表面处理工序构成为：在进行上述i)～iii)等处理之前，进行将基底绝缘层3的表面清洁化的清洁化处理。即，本实施方式中，表面处理工序包括例如：上述i)～iii)等的处理、和在此之前进行的清洁化处理。作为表面处理工序的一部分，通过进行将基底绝缘层3的表面清洁化的清洁化处理，能够使基底绝缘层3的表面的状态一致，所以具有容易定量地把握上述i)～iii)等处理的效果的优点。

图8为只表示本实施方式的有机晶体管的制造方法中的表面处理工序的步骤的流程图。此处，列举对于基底绝缘层3的a-SrTiO₃进行上述i)～iii)等的处理中的非活性化处理的情况的例子进行说明。与上述第一实施方式和第二实施方式同样地，形成基底绝缘层3(以及根据需要形成源电极5a和漏电极5b)之后，首先，实施清洁化处理S1，接着，实施非活性化处理S2。

作为基底绝缘层3的清洁化处理S1，可列举出例如：自由基处理、紫外线处理与退火处理的组合等处理。

非活性化处理S2可以与第一实施方式中的上述i)的非活性化处理同样地实施。需要说明的是，代替非活性化处理，也可以进行上述ii)、iii)的处理。

本实施方式的有机晶体管中的其他的构成和效果与第一和第二实施方式的有机晶体管是同样的。

以上，以例示的目的详细地说明本发明的实施方式，但本发明不限于上述实施方式。

本国际申请主张基于2011年12月8日申请的日本国专利申请2011-268827号的优先权，此处引用该申请的全部内容。

Claims (8)

1.一种有机晶体管，其特征在于，具备：支撑体、在所述支撑体上层叠的第一绝缘层、在所述第一绝缘层上层叠的有机半导体层、与所述有机半导体层部分地接触而设置的一对源电极和漏电极、在比所述有机半导体层靠上方的位置层叠的第二绝缘层、和在所述第二绝缘层上设置的栅电极；

所述第一绝缘层的与所述有机半导体层接触的面进行过表面处理，所述表面处理为如下处理：将使用与所述有机半导体层相同的材料层叠形成的两层间的附着功设为W1时，在进行过表面处理的作为基底的所述第一绝缘层上形成所述有机半导体层时，该第一绝缘层与所述有机半导体层之间的附着功W2满足W1≥W2的关系。

2.根据权利要求1所述的有机晶体管，其中，在所述第一绝缘层的表面上，至少对应于所述有机半导体层与所述第二绝缘层的边界上形成的沟道区域，部分地实施所述表面处理。

3.根据权利要求1所述的有机晶体管，其中，所述表面处理为附着碳原子数10以上且30以下的饱和烃化合物的处理。

4.根据权利要求1所述的有机晶体管，其中，所述有机半导体层的构成材料为并五苯。

5.根据权利要求1所述的有机晶体管，其中，所述第一绝缘层的构成材料为SrTiO₃。

6.根据权利要求1所述的有机晶体管，其中，所述一对源电极和漏电极为在比所述有机半导体层靠下方的位置设置的顶栅/底接触型结构。

7.根据权利要求6所述的有机晶体管，其中，在所述一对源电极和漏电极上设置有SAM膜。

8.一种有机晶体管的制造方法，其特征在于，所述有机晶体管具备：支撑体、在所述支撑体上层叠的第一绝缘层、在所述第一绝缘层上层叠的有机半导体层、与所述有机半导体层部分地接触而设置的一对源电极和漏电极、在比所述有机半导体层靠上方的位置层叠的第二绝缘层、和在所述第二绝缘层上设置的栅电极；

所述方法具备：对所述第一绝缘层的与所述有机半导体层接触的面进行表面处理的工序；在表面处理后的所述第一绝缘层上形成所述有机半导体层的工序，

所述表面处理按照下述方式进行：将使用与所述有机半导体层相同的材料层叠形成的两层间的附着功设为W1时，在进行过表面处理的作为基底的所述第一绝缘层上形成所述有机半导体层时，该第一绝缘层与所述有机半导体层之间的附着功W2满足W1≥W2的关系。