CN109075256A - 有机半导体装置的制造方法及粉体 - Google Patents

有机半导体装置的制造方法及粉体 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种有机半导体装置的制造方法以及适合该制造方法的材料，该制造方法能以无溶剂且高生产量地形成有机半导体薄膜。有机半导体装置的制造方法，包含将含有有机半导体材料的带电粉体通过静电场的外加而在基材(23)上图案化的步骤。

Description

有机半导体装置的制造方法及粉体
技术领域
本发明涉及有机半导体装置的制造方法、及使用于该制造方法的 粉体。
背景技术
在电极间形成有机半导体材料的薄膜而得到有机半导体装置的方 法，因可用低温制程制造，所以可作成弯曲性优异、轻量且不易崩坏 的有机半导体装置，故近年来都在积极研究。
不过，以往可使用于有机半导体装置的有机半导体材料，因大多 难溶于有机溶剂中，故不能利用涂布或印刷等价廉的方式形成该薄 膜，通常是以比较高成本的真空蒸镀法等在基板上形成该薄膜。最近， 则盛行通过利用喷墨、柔版印刷、涂布等涂布或印刷的方法形成有机 半导体薄膜，获得有机半导体装置的研究，变得有可得具有较高载体 迁移率(以下，适当地简称为“迁移率”)的有机半导体装置的情况。 期望通过使用上述的涂布或印刷的方法，可用低成本制造电场效应晶 体管的制作步骤中的生产量高、且大面积的电场效应晶体管。
通常，有机半导体薄膜通过以真空蒸镀法为首的真空制程，或使 用溶剂的旋转涂布法或刮涂法等涂布制程形成。不过，以真空制程形 成有机半导体薄膜的方法，除了需要进行真空制程用的设备之外，还 有使有机半导体材料的耗损变多的缺点。以涂布制程形成有机半导体 薄膜的方法，因为在整个基板涂布有机半导体溶液，故也与真空制程 同样会使有机半导体材料的耗损变多。
其他的有机半导体薄膜的形成方法，已知有喷墨法等印刷法。印 刷法，可在目标位置涂布必要量的有机半导体材料，虽然因为期望取 代真空制程并可大面积化/高速印刷等而有各式各样的探讨，但在目前 的印刷法中，为了溶解有机半导体材料而需要卤系溶剂或芳香族系溶 剂等挥发性有机溶剂。此等有机溶剂不仅对作业人员有直接的影响， 就保护地球环境等的观点而言，不能说是最适用的印刷方式。所以， 寻求无溶剂且图案化的技术作为环境负荷少、可持续的技术。
此种以不使用溶剂的印刷方式使用有机半导体材料的技术，已熟 知的是以OPC(有机感光体)为代表的印刷技术，但OPC中使用的电荷输 送层本身，以使用溶剂的方式形成，通过电晕放电等使感光体表面带 电，将通过激光照射而产生的电荷输送到表层或下层，形成潜影的方 式，并非将有机半导体材料本身图案化。已有数项研究在探讨由此种 感光体的技术利用静电力(带电)而形成有机半导体材料的方式。在专 利文献1至3中，已知使组件构成要素的电极带电，通过喷墨法或喷 涂法等供应带有与电极相反电荷的有机半导体材料的溶液，可将有机 半导体材料图案化。不过，任一方式均是使用有机溶剂的印刷方式， 并未建议以无溶剂形成有机半导体层的方式。
另外，在使用有机溶剂的印刷方法中，除了需要溶剂的干燥以外， 在欲控制由溶液生成的结晶的定向方向时，也必须一边进行温度、气 体环境、涂布面的处理等精致的制程控制一边缓缓地进行有机半导体 薄膜的成膜，或在结晶生成后为了结晶成长而花费数分钟至数十分钟 进行烧制。因此在目前的印刷方法中，有所谓必须使用对环境有负面 影响的溶剂，或无法实现高生产量的有机半导体薄膜的形成方法的问 题。另外，在目前，通过涂布或印刷法等以往的有机半导体薄膜形成 方法制造有机半导体装置的方法，在有关迁移率等有机半导体装置性 能，尚不足以实用化。
生产量高的结晶控制方法，虽然已知有专利文献4等的热层叠方 法，但仍停留在将使用熔融状态或涂布印刷方法所制膜的半导体材料 进行控制结晶的方式，并没有通过无溶剂将有机半导体材料图案化的 具体例示。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2005–12061号公报；
专利文献2：日本特开2011–3442号公报；
专利文献3：日本特开2008–78339号公报；
专利文献4：国际公开第2014/136942号。
非专利文献
非专利文献1：Physica Status Solidi RRL,7,1093(2013)。
发明内容
发明要解决的问题
本发明的目的为提供一种可由无溶剂且短时间的处理形成有机半 导体薄膜的有机半导体装置的制造方法、及可在该制造方法中使用的 粉体。
解决问题的技术方案
本发明人等，为了解决上述课题而深入研究的结果发现，不使用 溶剂，且包含将含有有机半导体材料的带正电或带负电的粉体通过静 电场的外加而在基材上图案化(对所期望的部位散布)的步骤的有机半 导体装置的制造方法，可无溶剂且高生产量地制造有机半导体装置， 而完成本发明。
即，本发明的有机半导体装置的制造方法，是将有机半导体材料 图案化而制造有机半导体装置的方法，且包含将含有有机半导体材料 的带电粉体通过静电场的外加而在基材上图案化的步骤。
本发明的粉体为带电的粉体，且含有有机半导体材料。
[发明的效果]
通过本发明，可提供一种有机半导体装置的制造方法、及可使用 在该制造方法中的粉体，该制造方法可用无溶剂、短时间的处理形成 有机半导体薄膜，并且对环境负荷少且高生产量。
附图说明
图1为表示本发明一实施例的为了散布有机半导体材料而使用的 粉体图案化装置的构成的示意图。
图2为表示本发明一实施例的为了将有机半导体材料薄膜化而使 用的热层叠机的构成的示意图。
图3为表示本发明一实施例的为了将有机半导体材料薄膜化而使 用的超声波熔接机的构成的示意图。
图4为本发明一实施例中，已混合有机半导体材料与载体粒子的 带电的含有有机半导体材料的粉体的偏光显微镜照片。
图5为本发明一实施例中，通过直流电压将有机半导体材料散布 在基板上之前的基板的偏光显微镜照片。
图6为本发明一实施例中，通过直流电压将有机半导体材料散布 在基板上之后的基板的偏光显微镜照片。
图7为本发明一实施例中，通过交流电压将有机半导体材料散布 在基板上之前的基板的偏光显微镜照片。
图8为本发明一实施例中，通过交流电压将有机半导体材料散布 在基板上的后的基板的偏光显微镜照片。
图9为本发明一实施例的通过热层叠法而薄膜化之前的已散布的 有机半导体材料的偏光显微镜照片。
图10为本发明一实施例的通过热层叠法将已散布的有机半导体材 料薄膜化的有机半导体薄膜的偏光显微镜照片。
图11为表示作为本发明的有机半导体装置一例的有机薄膜晶体管 的结构形态例的示意图。
具体实施方式
详细说明本发明。
本发明的第一目的，为提供一种无溶剂且高生产量地制造有机半 导体装置的方法。
本发明的有机半导体装置的制造方法，为包含将含有有机半导体 材料的带电粉体通过静电场的外加而散布在基材上并图案化的步骤， 且可用无溶剂进行有机半导体材料的图案化。本发明的有机半导体装 置的制造方法，可视需要而进一步包含通过热及压力将基材上的有机 半导体材料薄膜化的步骤，此时，可用无溶剂一贯进行图案化至薄膜 化。
本发明的制造方法中，可使用含有带电的有机半导体材料的粉体、 含有带电的有机半导体材料与带电的载体粒子(后述)的粉体、及含有 不带电的有机半导体材料与带电的载体粒子(后述)的粉体中的任一种 粉体。
本发明的有机半导体装置的制造方法的必要步骤，是将含有有机 半导体材料的带电粉体通过外加静电场而散布在基材表面并图案化的 步骤(以下，也称为“图案化步骤”)。所述图案化步骤，为例如将由 带电的半导体性的有机化合物形成的有机半导体材料的粉体，通过外 加电压而转印至基板表面的步骤。若通过上述方法，即可不使用溶剂 并将有机半导体材料在基材表面的所期望的部位散布成所期望的图 案。
以下依据图1说明本发明的有机半导体装置的制造方法中的图案 化步骤中适用的粉体图案化装置一实施例。另外，各图中的具有相同 功能的构件是附记相同的符号，并省略其说明。
如图1中所示，将含有有机半导体材料的带电粉体在基材21上图 案化用的粉体图案化装置20，具备：支持含有有机半导体材料的带电 粉体用的支架(holder)22、对粉体外加静电场用的电极23、供应电压 至支架22或电极23用的配线24、与使基材21搭载在其上并可于上下 方向(Z轴方向)移动的座台(stage)25。
在欲散布含有有机半导体材料的带电粉体时，将支持含有有机半 导体材料的带电粉体的支架22朝基材21上移动，对支架22或基材21 侧的电极23施加与粉体的带电极性相反的极性的电压而通过静电力使 带电的有机半导体材料从支架22上分离，并散布在已固定于座台25 的基材21上。另外，施加在支架22或基材21侧的电极23的电压， 为直流电压或交流电压均可。
散布有机半导体材料的位置，可在对支架22或基材21侧的电极 23施加电压的位置、通过控制外加电压的程序等而在基材21上的期望 的位置，将有机半导体材料图案化。有时图案化精度会依基材21与支 架22之间的距离而改变。基材21与支架22之间的距离，虽然取决于 作成的图案的精细度，但通常是10mm以下，并以1mm以下为优选。另 外，散布量，可通过对支架22或基材21侧的电极23施加的电压大小、 外加电压的次数等而控制。此等电压是由连接在支架22或电极23的 外部电源供应。
支持带电粉体的支架22以磁铁为优选。使用具有磁性的载体粒子 以使粉体带电，使用磁铁作为支架22时，可使载体粒子不散布在基材 21上而由属于支架22的磁铁支持，仅将不具磁性的有机半导体材料通 过静电力而散布在基材21上。
通过上述图案化步骤而设在基板上的有机半导体材料，虽然也可 就这样发挥作为有机半导体的功能，但为了提升半导体特性，为以在 上述图案化后将已散布在基材上的有机半导体材料实施薄膜化的步骤 (以下，称为“薄膜化步骤”)为优选。经过薄膜化步骤可使微粒状的 有机半导体材料作成均匀的薄膜。
薄膜化步骤，为通过对有机半导体材料给予热及压力，将有机半 导体材料薄膜化而形成由有机半导体材料所成的有机半导体薄膜的步 骤。若通过上述方法，即可用短时间的处理提高有机半导体薄膜的特 性。另外，上述方法中，即使在给予超声波振动完毕后的冷却过程中 对有机半导体材料施加压力时，也不易因冷却过程中的相变化等而在 有机半导体薄膜产生龟裂。
一边对有机半导体材料施加热及压力一边薄膜化的方法，虽然可 举出非专利文献1中的热压法、如同专利文献4通过热辊的层叠处理 方法及一边对有机半导体材料加压一边给予超声波振动的方法等，但 在考虑到生产量时，以通过热辊的层叠处理方法及一边对有机半导体 材料加压一边给予超声波振动的方法为优选。
在属于一边对有机半导体材料施加热及压力一边薄膜化的方法一 例的利用热辊的层叠处理方法中，可使用由热辊形成的一般的热层叠 机。将该种一般的热层叠机的例表示于图2。如图2所示，本例的热层 叠机30，具备：对含有有机半导体材料的被处理物34施加热及压力用 的一对热辊31及一对热辊32、与将被处理物34送到热层叠机30外部 的送料辊33。
使用图2表示的一般的热层叠机30时，可将含有有机半导体材料 的被处理物(有机半导体材料单独、有机半导体材料与基材的组合、有 机半导体材料与保护膜或保护层的组合、或者有机半导体材料与基材 及保护膜或保护层的组合)34夹在一对热辊31间及一对热辊32间，利 用热辊31、32的接触部的加热与一对热辊31、32间的钳压(nip pressure)，使有机半导体材料薄膜化。薄膜化后，被处理物34经由 送料辊33而送到热层叠机30的外部。
在属于本发明的有机半导体装置的制造方法一例的一边加压一边 进行超声波处理的方法中，可举出利用包装膜的压接等中使用的一般 超声波熔接机(超声波焊接机(welder))的方法。使用一般的超声波熔 接机时，可一边通过超声波熔接机由含有有机半导体材料的被处理物 的上方对有机半导体材料施加压力一边给予超声波振动，利用由超声 波振动产生的摩擦热与压力，将有机半导体材料薄膜化。一般的超声 波熔接机，具备被按压在被处理物而对被处理物施加压力的同时给予 超声波振动用的喇叭作为加压构件。
将该种一般的超声波熔接机的例表示于图3。如图3所示，本例的 超声波熔接机40，具备使超声波振动的超声波振动器(产生器)41、产 生超声波振动用的超声波振子(转换器)42、增幅超声波振动用的增幅 器(booster)43、喇叭44、对被处理物施加压力用的加压机制(加压单 元)45、与在其上配置被处理物的加热座台46。加压机制45，具备： 安装有超声波振子42、增幅器43、及喇叭44的臂部45a；与以可于垂 直方向上下滑动的方式支撑臂部45a的支架45b。加热座台46，具备 将加热座台46的上面加热至既定温度用的加热器46a。
在此等薄膜化步骤中，虽然可将有机半导体材料单独使用作为被 处理物，但以使用将有机半导体材料配置在基材上而成物作为被处理 物，并对基材上的有机半导体材料施加上述处理为更优选。在本发明 的方法中，因对基材上的有机半导体材料施加上述处理，故可使微米、 次微米级的有机半导体材料的粉体形成数10至数100纳米的有机半导 体薄膜，同时产生结晶的再定向而使结晶方位均匀化。
另外，图案化步骤中散布有机半导体材料时，即使有机半导体材 料的散布位置从欲形成有机半导体薄膜的所期望的位置(例如，在制造 有机薄膜晶体管时，基材上的源极电极与漏极电极之间的位置)有些位 移，也可通过薄膜化步骤使有机半导体材料朝基材表面方向推压拓展， 故可在所期望的位置形成有机半导体薄膜。
在有机半导体材料的薄膜化步骤中，以使用将有机半导体材料夹 在1对基材之间而成物作为被处理物，并且对夹在1对基材之间的有 机半导体材料施加上述处理为更优选。即，在有机半导体材料的薄膜 化步骤中，例如，以已在一片基板上图案化的有机半导体材料上再承 载一片基材，将有机半导体材料夹持在一对基材之间，由该承载的基 材上部同时施加热及压力而使有机半导体材料薄膜化为更优选。由此， 上述处理时，可避免有机半导体材料附着在薄膜化中使用的接触部(热 辊或超声波振动装置)或座台等，同时可避免因冷却过程中的相变化等 而在有机半导体薄膜产生龟裂。上述基材，虽然可举出：后段中举出 作为构成有机薄膜晶体管10A及10B的基材1及1’的例的玻璃等无机 基板或各种树脂膜、在此等之上形成有电极和/或绝缘层等，但以树脂 膜为优选。
对有机半导体材料施加压力的方法，并无特别的限制，适合为： 对有机半导体材料直接或者隔着保护膜或保护层使用热辊(例如图2中 的31及32)的钳压方法或使加压构件(例如图3中的44)推压的方法。 隔着保护膜或保护层对有机半导体材料加压时，以使用将有机半导体 材料夹持在基材与保护膜或保护层之间而成物作为被处理物，隔着保 护膜或保护层对基材上的有机半导体材料推压加压构件为更优选。由 此，可形成厚度均匀的有机半导体薄膜。此处使用的保护膜或保护层， 可以和基材相同或不同。另外，为了将有机半导体薄膜在形成后自保 护层剥离，可将已在离型材上层叠有保护层的膜以离型材邻接在有机 半导体材料的方式设在有机半导体材料上。上述保护膜或保护层，将 于后述。
对有机半导体材料施加热及压力而薄膜化时(以下，适当地称为 “薄膜化处理时”)的有机半导体材料的温度，为配合有机半导体材料 的种类而设定。有机半导体材料具有相转移点(相转移温度)时，以在 相对于有机半导体材料的相转移点的0至+80℃的范围内调整薄膜化处 理时的有机半导体材料的温度为优选。另外，将有机半导体材料与基 材组合而使用时，是以将薄膜化处理时的有机半导体材料的温度设定 在比使用的基材的玻璃转移点(玻璃转移温度)更低的温度为优选，通 过有机半导体材料的相转移点与基材的玻璃转移点的组合，设定薄膜 化处理时的有机半导体材料的温度的最适宜温度范围。
欲将有机半导体材料薄膜化时，有机半导体材料的温度，以设在 超过有机半导体材料的相转移点(即液晶转移点、玻璃转移点、熔点等) 的温度为优选。此时，在该条件下，使有机半导体材料在薄膜化处理 时由固相朝液晶相、玻璃相、液相等相转移(相变化)，变得具有流动 性，通过给予的压力而薄膜化。此时，在施予超声波振动完毕之后的 冷却过程中，有机半导体材料再结晶化，可获得有机半导体薄膜。即， 在本发明的有机半导体薄膜的形成步骤中，以通过使固相的有机半导 体材料相转移之后使有机半导体材料再结晶化，而将有机半导体材料 薄膜化为优选。由此，因使固相的有机半导体材料相转移而提高有机半导体材料的流动性，故容易将有机半导体材料薄膜化。对有机半导 体材料给予热及压力完毕时，有机半导体材料的温度急速降低，造成 有机半导体材料的再定向及再结晶化。如此而得的有机半导体薄膜， 在与通常的溶液制程获得的有机半导体薄膜比较时，不易在结晶粒间 产生裂纹。另外，即使在薄膜化处理时不产生有机半导体材料的相转 移时，通过使有机半导体材料因超声波振动而在加热状态中受到足够 的压力，而可能发生薄膜化。
所述薄膜化步骤中，其中一项特征认为有机半导体材料的结晶再 定向而使结晶方位均匀化。因此，即使在此等有机半导体材料之中， 尤其在使用具有结晶性的有机半导体材料时，可容易在短时间中获得 例如迁移率等半导体特性优异的有机半导体装置。
经过上述的散布有机半导体材料的步骤及通过施加热及压力而形 成有机薄膜的步骤，即可不使用溶剂且形成有机半导体装置中使用的 有机薄膜。
所述图案化步骤的较优选形态，可举出自含有有机半导体材料及 载体粒子的带电粉体中通过磁性而仅将载体粒子分离，并仅将带电的 有机半导体材料散布在基材上的方法。
此处所谓的载体粒子是指由磁性材料形成的粒子，该载体粒子， 可举出：由铁、铁氧体(ferrite)、磁铁矿等金属、此等金属与铝、铅 等金属的合金等悉知的磁性材料形成的磁性粒子，并以铁氧体粒子为 优选。另外，也可使用使由所述磁性材料形成的磁性粒子的表面经树 脂等包覆的磁性粒子、树脂中已分散有磁性微粉末的磁性粒子等作为 载体粒子。作为最便捷的载体粒子，可举出自一般社团法人日本画像 学会贩卖的标准载体等。载体粒子的平均粒径通常是50至200μm。将 有机半导体材料与载体粒子以例如3至15：97至85的质量比混合之 后，通过搅拌、振荡等可使有机半导体材料摩擦带电。
另外，也可预先通过喷磨机、珠磨机、球磨机等粉碎机将有机半 导体材料粉碎成1至20μm的粒径，然后，将所得的机半导体材料的 粉体与载体粒子混合。将有机半导体材料的粉体与载体粒子混合之后， 通过搅拌/振荡，使有机半导体材料带正或负电，通过静电力将有机半 导体材料的粉体附着在载体粒子上。
以本发明的制造方法制造的有机半导体装置，虽然只要是将含有 有机半导体薄膜的半导体层夹在1对的电极间的构成，即无特别的限 制，但以有机薄膜晶体管为优选。以本发明的制造方法制造的有机半 导体装置，更优选为源极电极及漏极电极的2个电极邻接在含有有机 半导体薄膜的半导体层，并且隔着栅极绝缘层通过在称为栅极电极的 另一个电极外加电压而控制在所述源极电极及漏极电极之间流动的电 流的构成的有机薄膜晶体管。即，以本发明的制造方法制造的有机半 导体装置，更优选为具备以相互离间的方式配设的源极电极及漏极电 极、配设在上述源极电极及上述漏极电极之间的含有由有机半导体材 料形成的有机半导体薄膜的半导体层、以与上述半导体层相向的方式 配设的栅极电极、配设在上述半导体层与上述栅极电极之间的绝缘层 (栅极绝缘层)的属于有机电场效应晶体管的有机薄膜晶体管。上述有 机电场效应晶体管，再更优选为在基材上具备上述源极电极、漏极电 极、半导体层、栅极电极及绝缘层。
将以本发明的制造方法制造的有机薄膜晶体管的形态例表示于图 11(a)及图11(b)。
图11(a)中表示的有机薄膜晶体管10A，称为底栅极型有机电场效 应晶体管。有机薄膜晶体管10A，具备：基材1、层叠在基材1上的栅 极电极2、层叠在栅极电极2上面(与基材1相向的面的背面)之上的栅 极绝缘层3、在栅极绝缘层3上面的一部分上以相互离间的方式配设的 源极电极5及漏极电极6、与配设在栅极绝缘层3的上面(但配设有源 极电极5及漏极电极6的部分除外)之上的含有由有机半导体材料形成 的有机半导体薄膜的半导体层4。
图11(b)中表示的有机薄膜晶体管10B，为有机电场效应晶体管， 且具备：基材1’、层叠在基材1’上的栅极绝缘层3’、在栅极绝缘层3’ 的上面(与基材1’相向的面的背面)的一部分上以相互离间的方式配设 的源极电极5及漏极电极6、配设在栅极绝缘层3’的上面(但配设有源 极电极5及漏极电极6的部分除外)之上的含有由有机半导体材料形成 的有机半导体薄膜的半导体层4、配设在半导体层4的上面上的栅极绝 缘层3、层叠在栅极绝缘层3的上面上的栅极电极2、与层叠在栅极电 极2的上面上的基材1。另外，在有机薄膜晶体管10B中，也可省略基 材1’与栅极绝缘层3’之一。另外，本发明的有机薄膜晶体管，也可以是自有机薄膜晶体管10B中去除基材1’与栅极绝缘层3’的两者后的结 构(称为顶栅极型有机电界效应晶体管)的有机薄膜晶体管。
其次，说明图11(a)及图11(b)中表示的以本发明的制造方法制造 的有机薄膜晶体管的形态例中的各构成要素。
基材1及1’，除了玻璃等无机基板以外，还可使用树脂膜。考虑 到有机薄膜晶体管10A及10B的可挠性时，基材1及1’以树脂膜为优 选。构成上述树脂膜的树脂，可列举例如：聚对苯二甲酸乙二酯、聚 萘二甲酸乙二酯、聚醚砜、聚酰胺、聚酰亚胺、聚碳酸酯、纤维素三乙酸酯、聚醚酰亚胺等。基材1及1’的种类，配合加压及给予超声波 振动时的制程温度而选择。另外，也可在此等基材1及1’上具有平坦 化层，以提高基材1及1’表面的平滑性。在构成上述树脂膜的树脂中， 也可分散具有纳米级(例如5μm)的平均粒径的无机氧化物粒子(例如 二氧化硅粒子)，以提升金属密合性或耐久性。此等基材1及1’，以玻 璃转移点为100℃以上为优选，并以玻璃转移点为150℃以上为更优选。 基材1及1’的厚度，通常是1μm至10mm，并以5μm至3mm为优选。
使用树脂膜作为基材1时，考虑到有机薄膜晶体管的弯曲耐性， 也可为如同有机薄膜晶体管10B般地以基材1及1’夹住半导体层4的 构成。此构成时，以使2种基材1及1’的材质相同为优选。通过使用 由此种树脂膜形成的基材1及1’，可使有机薄膜晶体管具有可挠性， 可实现具有高弯曲耐性的可挠曲且轻量的有机薄膜晶体管，提高有机 薄膜晶体管的实用性。
在源极电极5、漏极电极6与栅极电极2中，可使用导电性材料(具 有导电性的材料)。上述导电性材料，可使用例如：铂、金、银、铝、 铬、钨、钽、镍、钴、铜、铁、铅、锡、钛、铟、钯、钼、镁、钙、 钡、锂、钾、钠等金属及含有所述金属的合金；InO2、ZnO2、SnO2、ITO(氧 化铟锡)等导电性无机氧化物；聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩(PEDOT·PPS 等)、聚乙炔、聚对苯乙烯、聚二乙炔等导电性高分子化合物；炭纳米 管、石墨等炭材料等。也可在以上举出的各种材料中掺杂氧化钼或对 上述金属施予经由硫醇等的处理，以使源极电极5、漏极电极6与栅极电极2的接触电阻降低。另外，上述导电性材料，也可使用已在以上 举出的各种材料中分散炭黑的导电性复合材料或已将金、铂、银、铜 等金属等的粒子分散在以上举出的各种材料(但，为与粒子不同的材料) 中的导电性复合材料。欲使有机薄膜晶体管10A及10B运作时，将配 线连结在栅极电极2、源极电极5及漏极电极6。配线也可用与栅极电 极2、源极电极5及漏极电极6的材料几乎相同的材料制作。源极电极 5、漏极电极6、栅极电极2的厚度，虽然因其材料而异，但通常是1nm 至10μm，并以10nm至5μm为优选，而以30nm至1μm为更优选。
栅极绝缘层3及3’，为绝缘性材料(具有绝缘性的材料)的层。上 述绝缘性材料，可使用例如：聚对二甲苯、聚甲基丙烯酸甲酯等聚丙 烯酸酯(丙烯酸树脂)、聚苯乙烯、聚乙烯酚、聚酰胺、聚酰亚胺、聚 碳酸酯、聚酯、聚乙烯醇、聚乙酸乙烯酯、聚胺酯、聚砜、氟系树脂、环氧树脂、酚树脂等聚合物及将此等组合的共聚合物；二氧化硅、氧 化铝、氧化钛、氧化钽等无机氧化物；SrTiO3、BaTiO3等强介电性无机 氧化物；氮化硅、氮化铝等无机氮化物；无机硫化物；无机氟化物等 介电体的粒子分散于聚合物中而成的材料等。栅极绝缘层3中使用的 绝缘性材料，以预先确认有无因加压及给予超声波振动而导致的破损 为优选，与基材1相同，除了要求热的稳定性，也必须考虑加压及给 予超声波振动的处理后的绝缘破坏等。栅极绝缘层3及3’的厚度，虽 然因其中使用的绝缘性材料而异，但通常是10nm至10μm，并以50nm 至5μm为优选，而以100nm至1μm为更优选。如图11(b)中表示具有 将半导体层4夹入2片的基材1及1’中的构成的有机薄膜晶体管10B 时，考虑到有机薄膜晶体管10B的弯曲耐性时，栅极绝缘层3及3’以 相同的材质为优选。
半导体层4，为含有由所述的有机半导体材料形成的有机半导体薄 膜。构成半导体层4的半导体材料，可单独使用所述的有机半导体材 料，也可将所述的有机半导体材料与其他的半导体材料组合而使用。 也可视需要而在构成半导体层4的半导体材料中混合各种添加剂，以 改善有机薄膜晶体管10A及10B的特性。半导体层4的厚度，为以在 不失去必要的功能的范围中越薄越好。有机薄膜晶体管10A及10B中， 虽然只要半导体层4具有既定以上的厚度，有机薄膜晶体管10A及10B 的特性就不会取决于半导体层4的厚度，但半导体层4的厚度变厚时， 大多会使漏电流增加。反之，半导体层4的厚度太薄时，因使半导体 层4中不能形成电荷的通道(channel)，故半导体层4必须具有适度的 厚度。使有机薄膜晶体管10A及10B显示必要的功能用的半导体层4 的厚度，通常是1nm至5μm，并以10nm至1μm为优选，而以10nm 至500nm为更优选。
在以本发明的制造方法制造的有机薄膜晶体管中，也可视需要而 在上述的各构成要素之间或上述的各构成要素的露出表面设置其他的 层。例如，也可在有机薄膜晶体管10A中的半导体层4上直接或隔着 其他的层形成用以保护有机薄膜晶体管10A的薄膜晶体管保护层。由 此，可使湿度等外气对于有机薄膜晶体管的电气特性的影响变小，使 有机薄膜晶体管的电气特性稳定化。另外，可提升有机薄膜晶体管的 开/关比等电气特性。
构成上述薄膜晶体管保护层的材料，虽然无特别的限制，但以例 如环氧树脂、聚甲基丙烯酸甲酯等丙烯酸树脂、聚胺酯、聚酰亚胺、 聚乙烯醇、氟树脂、聚烯烃等各种树脂；氧化硅、氧化铝等无机氧化 物；及氮化硅等氮化物等介电体等为优选，并以氧渗透率、水份渗透 率及吸水率小的树脂(聚合物)为更优选。构成上述薄膜晶体管保护层 的材料，也可使用为了有机EL显示器用而开发的阻气性保护材料。薄 膜晶体管保护层的厚度，虽然可配合其目的而采用任何厚度，但通常 是100nm至1mm。
在本发明的有机半导体装置的制造方法中，为通过例如在已于其 上形成绝缘层及电极的基材上，通过上述的外加电压的控制而散布有 机半导体材料，并一边对有机半导体材料施加热及压力一边薄膜化而 制造有机半导体装置。
本发明的有机半导体装置的制造方法，当上述有机半导体装置为 在基材上具备以相互离间的方式配设的源极电极及漏极电极、配设在 所述源极电极与所述漏极电极之间的含有由有机半导体材料形成的有 机半导体薄膜的半导体层、以与所述半导体层相向的方式配设的栅极 电极、配设在所述半导体层与上述栅极电极之间的绝缘层的属于有机电场效应晶体管的有机薄膜晶体管时，为以在形成有机半导体薄膜之 前，在所述基材上实施将含有有机半导体材料的带电粉体图案化的步 骤为优选。在此制造方法中，可制造图11(a)表示的有机薄膜晶体管 10A或图11(b)表示的有机薄膜晶体管10B。
此处，为依据使用2种基板的图11(b)的形态例的有机薄膜晶体管 10B，详细说明本发明的有机半导体装置的制造方法。第一个基板(称 为“栅极基板9”)为在基材1上层叠有栅极电极2与栅极绝缘层3。 另一个基板(称为源极/漏极基板8)为在基材1’上层叠有栅极绝缘层 3’、源极电极5与漏极电极6。另外，在以下的说明中，为说明半导体 层4仅由有机半导体薄膜形成的情形。
(栅极基板9的制作)
[基材1及1’的处理]
栅极基板9，为通过在上述说明过的基材1上设置栅极电极2与栅 极绝缘层3而制作。对于基材1的表面，也可进行表面处理(清洗处理) 以提升基材1上层叠的各层的湿润性(层叠的容易度)。表面处理之例， 可举出：用盐酸、硫酸、乙酸等的酸处理；用氢氧化钠、氢氧化钾、 氢氧化钙、氨等的碱处理；臭氧处理；氟化处理；用氧或氩等的电浆 的电浆处理；朗缪-布洛杰(Langmuir-Blodgett)膜的形成处理；电晕 放电等电气处理等。
[栅极电极2的形成]
使用上述的导电性材料(电极材料)在基材1上形成栅极电极2。形 成栅极电极2的方法，可列举例如：真空蒸镀法、溅镀法、涂布法、 热转印法、印刷法、溶胶凝胶法等。导电性材料的成膜时或成膜后， 较优选为以使导电性材料成为所期望的形状的方式视需要而进行图案 化。图案化的方法，虽然可使用各种的方法，但可列举例如：将光阻 剂的图案化与蚀刻组合而成的光刻法等。另外，图案化的方法，也可 利用喷墨印刷、网版印刷、平版印刷、凸版印刷等印刷法、微触印刷 (microcontact printing)法等软刻(soft lithography)法及将数种此 等方法组合的方法。通过印刷法形成的电极，通过提供热、光等能量 直到达成所期望的导电率而烧制。
[栅极绝缘层3的形成]
其次，使用上述的绝缘性材料，在已形成于基材1上的栅极电极2 上形成栅极绝缘层3(参照图11(b))。栅极绝缘层3的形成方法，可列 举例如：旋转涂布法、喷涂法、浸涂法、铸型法、棒涂法、刮刀(blade) 涂布法等涂布法；网版印刷法、平版印刷法、喷墨法等印刷法；真空 蒸镀法、分子束晶膜生长法、离子团簇束法、离子镀法、溅镀法、大 气压电浆法、CVD(化学气相沉积)法等干式法等。也可对栅极绝缘层3 进行表面处理。认为是因对栅极绝缘层3进行表面处理，而容易控制 之后成膜的半导体层4与栅极绝缘层3的界面部分的分子定向或结晶 性，同时减少基材1或栅极绝缘层3上的陷阱(trap)部位，由此改良 有机薄膜晶体管10B的载体迁移率等特性。陷阱部位，是指在未处理 的基材1或栅极绝缘层3中存在的例如羟基等官能团，此种官能团存 在于基材1或栅极绝缘层3中时，使电子受到该官能团吸引，其结果 使有机薄膜晶体管10B的载体迁移率降低。所以，减少基材1或栅极 绝缘层3中的陷阱部位，有时有效改良有机薄膜晶体管10B的载体迁 移率等特性。
(源极/漏极基板8的制作)
[基材1’的处理]
栅极基板9，为在上述说明过的基材1’上设置栅极绝缘层3’、源 极电极5及漏极电极6而制作。对于基材1’的表面，也可与基材1的 表面相同，进行上述的表面处理。
[栅极绝缘层3’的形成]
其次，使用上述的绝缘性材料，在基材1’上形成栅极绝缘层3’(参 照图11(b))。栅极绝缘层3’的形成方法，可利用与栅极绝缘层3的形 成方法相同的方法。对于栅极绝缘层3’，也可与栅极绝缘层3同样进 行表面处理。
[源极电极5及漏极电极6的形成]
其次，使用上述的导电性材料在栅极绝缘层3’上形成源极电极5 及漏极电极6。源极电极5及漏极电极6的材料，可以相同，也可不同。 形成源极电极5及漏极电极6的方法，可使用与栅极电极2的形成方 法相同的方法。构成源极电极5及漏极电极6的导电性材料中，也可 掺杂氧化钼等，以降低源极电极5及漏极电极6的接触电阻。当源极 电极5及漏极电极6为由金属构成时，也可对该金属施予经由硫醇等 的处理。氧化钼或硫醇等，可通过与导电性材料的成膜方法相同的方 法，层叠在源极电极5和/或漏极电极6上。
[在源极/漏极基板8上散布有机半导体材料]
接着，利用粉体图案化装置20将有机半导体材料散布在源极/漏 极基板8上。散布的方法如同所述，由外部电压对支持含有带电的有 机半导体的粉体的支架22施加与有机半导体同极性的电压，或对基材 侧的电极23施加与有机半导体的电荷相反极性的电压，而通过静电力 使有机半导体材料自支架22分离，并散布在已固定在座台25的基材 21上。
支持带电的有机半导体材料的支架以磁铁为优选。使用具有磁性 的载体粒子以使有机半导体材料带电时，载体粒子为了由属于支架的 磁铁支持而不散布在基材上，可通过静电力而仅将无磁性的有机半导 体材料散布在基材上。因此，可将能影响作为有机半导体装置的功能 的载体粒子分离。
在所述图案化步骤中，可将粉体在所述源极电极、所述栅极电极 或所述的附近的位置图案化。另外，有机半导体材料可散布在源极/漏 极基板8上的源极电极5与漏极电极6之间的是(沟道)上或其附近。 散布有机半导体材料的位置，虽然依据有机半导体材料的量，但为了 获得良好的有机半导体薄膜，以在电极上等通道附近将有机半导体材 料图案化为优选。
[半导体层4的形成及有机薄膜晶体管10B的制作]
接着，将栅极基板9叠合在已在其上配置有机半导体材料的源极/ 漏极基板8。使用在如此而得的源极/漏极基板8与栅极基板9之间夹 持有机半导体材料，并隔着栅极基板9对有机半导体材料施加上述的 薄膜化处理，由此给予能量至有机半导体材料。由此，有机半导体材 料为薄膜化并且由有机半导体薄膜形成的半导体层4形成作为通道， 同时使源极/漏极基板8与栅极基板9压接，完成有机薄膜晶体管10B。 此薄膜化处理的条件，可使用与所述的有机半导体薄膜的形成方法相 同的条件，而制造有机薄膜晶体管10B。不需要如以往的长时间的烘烤 步骤，只要将加压及给予超声波振动的条件优化，即可用极短的时间形成有机半导体薄膜。
通常，有机薄膜晶体管的运作特性，取决于半导体层的载体迁移 率及导电率、绝缘层的静电容量、组件构成(源极电极与漏极电极之间 的距离、源极电极及漏极电极的宽度、绝缘层的厚度等)等。为了获得 具有高载体迁移率、由有机半导体材料形成的半导体层4，要求有机半 导体材料具有朝一定方向的定向秩序(结晶的方位均匀化，更多的结晶 朝一定方向定向)。在本发明的有机半导体装置的制造方法中进一步包 含薄膜化步骤的制造方法中，在热及压力的施加结束后的有机半导体 材料的冷却过程中，有机半导体材料的结晶再配向，可获得由具有朝 一定方向的定向秩序的有机半导体材料形成的半导体层4。另外，在具 有2个基材1及1’与2个栅极绝缘层3及3’的有机薄膜晶体管10B中， 基材1及1’使用相同的材料，且栅极绝缘层3及3使用相同的材料时， 可使有机薄膜晶体管10B的结构成为以半导体层4为中心的对称的三 明治(sandwich)结构。其结果，可得不易受到因不同材质而导致的变 形等的影响、具有高弯曲耐性的有机薄膜晶体管10B。
此外，本发明的有机半导体装置的制造方法中进一步包含薄膜化 步骤的制造方法，因可用短时间的处理形成有机半导体薄膜，故也可 适用于与由真空蒸镀制程形成有机半导体薄膜的以往的制造方法、由 其他的涂布法或印刷法(溶液制程)形成有机半导体薄膜的以往的制造 方法相比，生产量高、非常低成本且大面积显示器用途的有机半导体 装置的制造。另外，本发明的有机半导体装置的制造方法中进一步包 含薄膜化步骤的制造方法，由于可用短时间的处理形成有机半导体薄 膜，故也可能实现片对片(sheet to sheet)方式或辊对辊(roll to roll) 方式的制造方法。
本发明的第二目的，为提供适合本发明的有机半导体装置的制造 方法的材料。本发明的材料，为含有有机半导体材料的带电粉体。所 述有机半导体材料，为以含有带电的有机半导体材料为优选。本发明 的粉体，较优选为以进一步含有载体粒子，以使有机半导体材料带电。
上述有机半导体材料，可使用低分子有机半导体化合物、高分子 有机半导体化合物及寡聚物有机半导体化合物的任一种。上述低分子 有机半导体化合物，可举出：多并苯(polyacene)类、多并苯类的部分 碳原子取代成氮原子、硫原子、氧原子等原子或羰基等多价官能团， 或者多并苯类的部分氢原子取代成芳基、酰基、烷基、烷氧基等1价 官能团的衍生物(三苯二噁嗪(triphenodioxazine)衍生物、三苯二噻 嗪(triphenodithiazine)衍生物、后述通式(1)表示的噻吩并噻吩衍生 物等)。另外，上述低分子有机半导体化合物，还可举出：苯乙烯基苯 衍生物、金属酞菁类、缩合环四羧酸二酰亚胺类、部花青(merocyanine)色素类或半花青(hemicyanine)色素类等色素、以四(十八烷基硫基)四 硫富瓦烯为代表的电荷转移错合物等。上述缩合环四羧酸二酰亚胺类， 可举出：萘-1,4,5,8-四羧酸二酰亚胺、N,N’-双(4-三氟甲基苯甲基) 萘-1,4,5,8-四羧酸二酰亚胺、N,N’-双(1H,1H-全氟辛基)-1,4,5,8-四 羧酸二酰亚胺、N,N’-双(1H,1H-全氟丁基)-1,4,5,8-四羧酸二酰亚胺、N,N’-二辛基萘-1,4,5,8-四羧酸二酰亚胺、萘-2,3,6,7-四羧酸二酰亚 胺等萘四羧酸二酰亚胺类；蒽-2,3,6,7-四羧酸二酰亚胺等蒽四羧酸二 酰亚胺类等。
上述高分子有机半导体化合物，可列举例如：聚吡咯、聚(N-取代 吡咯)、聚(3-取代吡咯)、聚(3,4-二取代吡咯)等聚吡咯类；聚噻吩、 聚(3-取代噻吩)、聚(3,4-二取代噻吩)、聚苯并噻吩等聚噻吩类；聚 异噻茚(polyisothianaphthene)等聚异噻茚；聚噻吩乙烯(polythienylene vinylene)等聚噻吩乙烯类；聚(对苯乙烯)等聚(对 苯乙烯)类；聚苯胺、聚(N-取代苯胺)、聚(3-取代苯胺)、聚(2,3-二 取代苯胺)等聚苯胺类；聚乙炔等聚乙炔类；聚二乙炔等聚二乙炔类； 聚薁等聚薁类；聚芘等聚芘类；聚咔唑、聚(N-取代咔唑)等聚咔唑类； 聚硒吩等聚硒吩类；聚呋喃、聚苯并呋喃等聚呋喃类；聚(对-伸苯基) 等聚(对-伸苯基)类；聚吲哚等聚吲哚类；聚哒嗪等聚哒嗪类；聚苯硫 醚、聚乙烯硫醚等聚硫化物类等。
上述寡聚物有机半导体化合物，为具有与上述的聚合物相同的重 复单元的寡聚物，可列举例如：属于噻吩6聚物的α-六噻吩、α,ω- 二己基-α-六噻吩、α,ω-二己基-α-五噻吩、α,ω-双(3-丁氧基丙 基)-α-六聚噻吩等寡聚物。
当实施本发明时的有机半导体材料，为以结晶性低分子有机半导 体化合物为优选。尤优选的结晶性低分子有机半导体化合物的一例， 可举出下述通式(1)表示的噻吩并噻吩衍生物。
式(1)中，R1及R2分别独立地表示氢原子、烷基、可具有取代基的 烯基、可具有取代基的炔基、可具有取代基的芳基、可具有取代基的 杂环基、烷氧基、或烷氧基烷基，R1及R2可互为相同也可不同，m及n 分别独立地表示0或1。
上述烷基，为直链、分枝链或环状的脂肪族烃基，并以直链或分 枝链的脂肪族烃基为优选，而以直链的脂肪族烃基为更优选。上述烷 基的碳数，通常是1至36，并以2至24为优选，而以4至20为更优 选，而以4至10为进一步优选。上述的烯基、炔基，为分子链内具有双键或三键的脂肪族烃基，其碳数通常是1至36，也可具有下述芳基、 杂环基作为取代基。
上述芳基，为苯基、联苯基、芘基、二甲苯基、均三甲苯基、异 丙苯基、苯甲基、苯基乙基、α-甲基苯甲基、三苯基甲基、苯乙烯基、 肉桂基、联苯基、1-萘基、2-萘基、蒽基、菲基等芳香族烃基。上述 杂环基，为2-噻吩基、苯并噻吩基、噻吩并噻吩基等。此等芳基及杂 环基也可分别具有上述烷基等取代基，具有多个取代基时，所述多个 取代基可以相同也可不同。
为了使上述通式(1)表示的噻吩并噻吩衍生物在70℃至280℃的范 围内具有相转移点，为以R1及R2的至少一者为烷基为优选，该烷基链 的长度以碳数4以上为优选。
其他，在不损及有机半导体装置的功能的范围中，也可视需要而 在粉体中添加聚苯乙烯、苯乙烯-甲基丙烯酸共聚合物、苯乙烯-丙烯 酸共聚合物、苯乙烯-丙烯酸酯共聚合物等黏结剂树脂、由二氧化硅、 氧化铝、氧化钛等微粒子形成之外添剂、蜡、电荷控制剂等。通过此 等的添加，可提升粉体的转印性、流动性、显像性、带电性等。
此种含有有机半导体材料的带电粉体，可适应本发明的有机半导 体装置的制造方法，可通过对粉体图案化装置的支架或基材上的电极 外加电压而散布在所期望的位置，不使用以往的需要真空制程或卤系 溶剂、芳香族系溶剂等挥发性有机溶剂的涂布、印刷步骤，即可图案 化。
如此而制造的有机半导体装置，可利用作为显示器的主动矩阵的 开关(switching)组件等。显示器，可列举例如：液晶显示器、高分子 分散型液晶显示器、电泳型显示器、电激发光(EL)显示器、电子呈色 型显示器、粒子旋转型显示器等。另外，本发明的有机半导体装置， 可利用作为内存电路的组件、信号驱动电路的组件、信号处理电路的 组件等数字组件或模拟组件，可通过将此等组件组合而制作IC(集成电 路)卡或IC标签。并且，本发明的有机半导体装置，因可通过化学物 质等外部刺激而造成其特性变化，故也可期望利用作为FET(电场效应 晶体管)传感器。
[实施例]
以下，虽然列举出实施例以更详细地说明本发明，但此等实施例 仅用来容易理解本发明，本发明并非局限于此等实施例。
[实施例1](含有有机半导体材料的带正电荷粉体的制作)
将作为有机半导体材料的下述式(2)表示的化合物(以下，称为“化 合物(2)”)(2,7-二辛基[1]苯并噻吩并[3,2-b][1]苯并噻吩；熔点： 127℃)与粒径1至2mm的氧化锆粒放入容器中，以旋转数4500rpm利 用珠磨机5分钟将化合物(2)粉碎。通过将具有磁性的载体粒子 P-02(一般社团法人日本画像学会贩卖：正带电极性色剂(toner)用标 准载体)作为载体粒子，以化合物(2)：载体粒子＝1：10的质量比率， 混合在所得的粒径10至20μm的化合物(2)的粉末中，搅拌而制作由 化合物(2)与载体粒子形成的带正电粉体。所得的粉体，通过图4表示 的偏光显微镜照片确认由化合物(2)与载体粒子形成。
[实施例2](含有有机半导体材料的带负电荷粉体的制作)
除了使用具有磁性的载体粒子N-01(一般社团法人日本画像学会 贩卖：负带电极性色剂用标准载体)作为载体粒子以外，其余以与实施 例1相同的操作，制作由化合物(2)与载体粒子形成的带负电粉体。
[实施例3](有机半导体材料的散布、图案化)
在作为基材1’的厚度12μm的聚酰亚胺膜(制品名“Pomiran(注册 商标)N”，荒川化学工业股份有限公司制，具有已在聚酰亚胺基质中分 散平均粒径5nm的纳米二氧化硅粒子的结构的二氧化硅混合聚酰亚胺 膜)上，将作为栅极绝缘层3’的“Parylene(注册商标)C”(日本Parylene 合资公司制)以900nm的厚度成膜，在该Parylene膜的上部形成金电 极作为沟道长20μm、沟道宽5mm的源极电极5及漏极电极6，获得源 极/漏极基板8。
在图1的粉体图案化装置20的座台25上设置此源极/漏极基板8 作为基材21，在源极电极5附近将有机半导体材料图案化。即，使实 施例1中获得的由化合物(2)与载体粒子形成的带正电粉体附着在已连 接外部电源的经绝缘膜覆盖的由钕磁铁形成的支架22之后，调整源极 /漏极基板8的水平方向(X轴、Y轴方向)的位置以使粉体来到源极/漏 极基板8的源极电极5上。接着将座台25上升，调整源极/漏极基板8 与支架22之间的距离至0.5mm，通过以外部电源对支架22外加1.5kV 的直流电压，使有机半导体材料由支架22散布到源极/漏极基板8上。 图5表示粉体散布前的源极/漏极基板8中的源极电极5周边部的偏光 显微镜照片，图6表示粉体散布后的源极/漏极基板8中的源极电极5 周边部的偏光显微镜照片。如图6表示，确认到由化合物(2)形成的粉 体已转印至源极电极5附近。
[实施例4]
除了将外部电源与源极/漏极基板8上的源极电极5连接，并使用 实施例2中制作的由化合物(2)与载体粒子形成的带负电的粉体以外， 其余以和实施例3相同的操作，将有机半导体材料由支架散布到源极/ 漏极基板8上。与实施例3同样地确认到由化合物(2)形成的粉体已转 印至源极电极5附近。
[实施例5]
除了将通过外部电源外加在支架22的电压改变成脉冲振幅150V、 频率10Hz的矩形波状交流电压以外，其余以和实施例3相同的操作， 将有机半导体材料散布到源极/漏极基板8上。图8表示粉体散布后的 源极/漏极基板8中的源极电极5周边部的偏光显微镜照片。如图8表 示，确认到由化合物(2)形成的粉体转印至源极电极5附近。
[实施例6]
在本实施例中，为制作图11(b)表示的有机薄膜晶体管10B的一 例。在作为基材1的厚度12μm的聚酰亚胺膜(制品名“Pomiran(注册 商标)N”)上，形成金电极作为栅极电极2，在该金电极的上部将作为 栅极绝缘层3的“Parylene(注册商标)C”(日本Parylene合资公司制) 以900nm的厚度成膜，获得栅极基板9。
其次将栅极基板9叠合在实施例3中已图案化的源极/漏极基板8 上。将在如此而得的源极/漏极基板8与栅极基板9之间夹持有化合物 (2)(称为被处理物)，利用具有热辊31、32的图2的热层叠机30的一 例的市售附热辊的层叠机(FUJIPLA制Lamipacker Meister6 LPD3226)，以热辊31、32的温度140℃、热辊31、32的钳压5.9N/cm2、 速度0.4m/分钟的条件将被处理物层叠，获得由化合物(2)形成的有机 半导体薄膜。
图9为表示以偏光显微镜确认层叠前的试料(在源极/漏极基板8 与栅极基板9之间夹持有机半导体材料)中的有机半导体材料的样子的 结果。图10为表示以偏光显微镜确认通过热辊之后取出的试料(在源 极/漏极基板8与栅极基板9之间形成有机半导体薄膜)中的有机半导 体材料的样子的结果。如图10表示，可知由有机半导体薄膜形成的半 导体层4是在源极电极5及漏极电极6(中央的2条纵线)之间形成，并 可制作有机薄膜晶体管10B。
其次，测定实施例6中获得的有机薄膜晶体管10B的半导体特性。 使用吉时利仪器(Keithley Instruments)公司制的2635A型System SourceMeter进行有机薄膜晶体管10B的栅极电压的外加与栅极电流 的测定，使用吉时利仪器公司制的6430型Sub-femtoampRemote SourceMeter进行有机薄膜晶体管10B的源极/漏极电压的外加及漏极 电流的测定。在将有机薄膜晶体管10B的漏极电压设为-10V、且使有 机薄膜晶体管10B的栅极电压Vg在5至-10V中变化的条件下，测定有 机薄膜晶体管10B的电流-电压特性。由所得的有机薄膜晶体管10B的 电流-电压特性，计算出有机薄膜晶体管10B的迁移率及阈值电压。计 算出的迁移率是0.025cm2/Vs，计算出的阈值电压是0.9V，获得半导体 层4具有p型半导体的特性的有机薄膜晶体管10B。
由各实施例所述的结果显示，不仅可通过无溶剂制程由有机半导 体的图案化至薄膜化一贯地制造有机半导体装置，且利用此方法制作 的有机半导体装置具有高的半导体特性。若通过各实施例的有机半导 体装置的制造方法，形成有机半导体薄膜时，确认不仅不需真空制程、 挥发性有机溶剂，且可用极短时间形成有机半导体薄膜。因此，确认 各实施例的有机半导体装置的制造方法为高生产量的制造方法。
附图标记说明
1、1’ 基材
2 栅极电极
3、3’ 栅极绝缘层(绝缘层)
4 半导体层(有机半导体薄膜)
5 源极电极
6 漏极电极
7 有机半导体材料
8 源极/漏极基板
9 栅极基板
10A 有机薄膜晶体管(有机半导体装置)
10B 有机薄膜晶体管
20 粉体图案化装置
21 基材
22 支架
23 电极
24 配线
25 座台
30 热层叠机
31、32 热辊
33 送料辊
34 被处理物
40 超声波熔接机
41 超声波振动器
42 超声波振子
43 增幅器
44 喇叭
45 加压机制
45a 臂部
45b 支柱
46 加热台
46a 加热器。

Claims (15)

1.一种有机半导体装置的制造方法，为将有机半导体材料图案化而制造有机半导体装置的方法，该制造方法包含：
图案化步骤，该步骤中，将含有有机半导体材料的带电粉体通过静电场的外加而在基材上图案化。
2.根据权利要求1所述的有机半导体装置的制造方法，其中，所述有机半导体材料包含带电的有机半导体材料。
3.根据权利要求1或2所述的有机半导体装置的制造方法，还包含：薄膜化步骤，该步骤中，在所述图案化步骤之后，通过热及压力将有机半导体材料薄膜化。
4.根据权利要求3所述的有机半导体装置的制造方法，其中，所述薄膜化步骤包含通过以热辊构成的热层叠机对有机半导体材料施加热及压力从而将有机半导体材料薄膜化的步骤。
5.根据权利要求3所述的有机半导体装置的制造方法，其中，所述薄膜化步骤包含一边对有机半导体材料施加压力一边给予超声波振动而将有机半导体材料薄膜化的步骤。
6.根据权利要求1或2所述的有机半导体装置的制造方法，其中，所述图案化步骤通过磁性自含有有机半导体材料及载体粒子的带电粉体使载体粒子分离，仅将有机半导体材料散布在基材上的步骤。
7.根据权利要求3所述的有机半导体装置的制造方法，其中，所述薄膜化步骤为于已在一片基板上图案化的有机半导体材料上再承载一片基材，而将有机半导体材料夹持在一对基材之间，由该承载的基材上部同时给予热及压力而将有机半导体材料薄膜化的步骤。
8.根据权利要求7所述的有机半导体装置的制造方法，其中，所述一对基材是树脂膜。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的有机半导体装置的制造方法，其中，所述有机半导体装置是有机薄膜晶体管。
10.根据权利要求9所述的有机半导体装置的制造方法，其中，所述有机薄膜晶体管为有机电场效应晶体管，所述有机电场效应晶体管在基材上具备以相互离间的方式配设的源极电极及漏极电极、配设在所述源极电极及所述漏极电极之间的含有由有机半导体材料形成的有机半导体薄膜的半导体层、以与所述半导体层相向的方式配设的栅极电极、配设在所述半导体层与上述栅极电极之间的绝缘层，
所述图案化步骤，为将含有带电的有机半导体材料的粉体通过静电场的外加，而在所述源极电极、所述栅极电极、或所述电极的附近位置予以图案化的步骤，
所述制造方法还包含：在所述图案化步骤之后，将有机半导体材料夹持在一对基材之间，由该基材的上部同时对有机半导体材料给予热及压力的步骤。
11.一种粉体，含有有机半导体材料，且该粉体是带电的粉体。
12.根据权利要求11所述的粉体，其中，所述有机半导体材料包含带电的有机半导体材料。
13.根据权利要求11或12所述的粉体，还含有载体粒子。
14.根据权利要求11至13中任一项所述的粉体，其中，有机半导体材料是结晶性低分子有机半导体化合物。
15.如权利要求14所述的粉体，其中，所述结晶性低分子有机半导体化合物是下述通式(1)表示的噻吩并噻吩衍生物，
式中，R1及R2分别独立地表示氢原子、烷基、可具有取代基的烯基、可具有取代基的炔基、可具有取代基的芳基、可具有取代基的杂环基、烷氧基、烷氧基烷基，R1及R2可互为相同或不同，m及n分别独立地表示0或1。
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