JP2009076585A - 薄膜の製造方法及び半導体装置 - Google Patents

Abstract

【課題】大気中でも製造可能であり、製造が容易であり、かつ、高い結晶配向性を有する単結晶薄膜を形成することが可能な薄膜の製造方法を提供すること。
【解決手段】基体１上の薄膜材料を含む液状体２に側部界面３を形成し、かつ、側部界面３の位置を移動しつつ、液状体２から薄膜材料の結晶を基体１上に成長させる。側部界面３の位置を結晶の成長速度に合わせて移動させる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、薄膜の製造方法及び半導体装置に係る。より詳細には、配向性の高い単結晶の薄膜を形成することが可能な薄膜の製造方法及び半導体装置に関する。

特開２０００−２６９５１５号公報 特開２００３−２８２５９５号公報 特開平１０−１３７６６６号公報

今日の人間の生活を支えている電子機器には半導体デバイスが使用されており、必要不可欠な存在となっている。現在の半導体デバイスはシリコンを基幹物質とするものが大半で、高速化・高集積化が可能である。しかし、近年ではシリコンを含む無機半導体の高集積化が理論限界に達しようとしており大きな問題となっている。したがって、今後の半導体分野の発展のためには新材料の研究・開発が必要であるとされている。

そこで近年注目されているのが有機分子を用いた有機半導体デバイスである。有機半導体を用いた半導体デバイスは軽量で製造コストが安く抑えられ、製造過程の消費エネルギーも抑えられる。また、インクジェット法などの印刷プロセスを用いて、一度に大面積に、しかもフレキシブル基板に作製することも可能である。一方では、真空蒸着法を用いて有機半導体の薄膜を作製して有機薄膜トランジスタ（Thin-Film Transistor : TFT）にする試みも研究では数多く行われている。しかし、真空蒸着で薄膜を作製するための設備は大規模となり、無機半導体と比べても高コストとなってしまうため、現実的に製造プロセスとして用いることは難しいと思われる。そのため、有機半導体は溶液プロセスでデバイスを作製することが望ましい。

有機半導体を用いた電子機器は無機半導体には真似のできない軽量・フレキシブルといった利点を活かしたものに応用されようとしている。たとえば、電子ペーパなどのアクティブ駆動スイッチやICタグ、有機ELのようなディスプレイ用素子に応用され始めている。

近年は、ペンタセン等の縮合多環式水素を用いる技術が報告されており、小さな単結晶試料で電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）動作やレーザ発生特性も観測され注目されている。このような従来例として、例えば、被着接体としての基板の表面に縮合多環式水素系有機物としてのペンタセンの薄膜を着接する技術が知られている（例えば、特許文献１：特開２０００−２６９５１５号公報に掲載）。この着接方法は、例えば、真空蒸着により行なわれる。

特許文献１記載の着接方法にあっては、着接されたペンタセンの薄膜では、必ずしも配向性や結晶の大きさの点で満足が行くものではなく、これらの配向性や結晶の大きさの要素はキャリアの移動度に大きく影響することから、より一層の改良が望まれている。即ち、従来技術では、主として単結晶でトランジスタ動作や発光特性が観測されていたが、大型有機結晶の作成は技術的に極めて難しく実用的でないこと、分子線成膜法等の特殊技術を用いたり、真空蒸着法による薄膜でも不十分なトランジスタ動作しか示していない等の欠点がある。

特許文献１記載技術を改良した技術として、特許文献２（特開２００３−２８２５９９号公報）記載技術がある。
この技術は、薄膜の配向性の向上を図るとともに、結晶をできるだけ大きくして着接できるようにした薄膜の製造方法を提供することを目的とするものである。

特許文献２記載技術は、縮合多環式水素系有機物を被着接体の表面に真空蒸着により着接する薄膜の製造方法において、蒸着時に、上記被着接体に磁場を印加する構成としている。これにより、蒸着の際に、被着接体に磁場を印加することによって被着接体の表面では縮合多環式水素系有機物の結晶核が規則的に分子配列しながら成長する。これは、縮合多環式水素系有機物の活性なπ電子の回転運動が外部磁場により内部磁場を誘起するため、内部磁場と外部磁場の反発エネルギーが小さい方向に分子回転が起こるため規則的に分子配列する結晶核が形成されて膜の分子密度が高くなると考察される。その結果、薄膜の配向性が向上し、結晶ができるだけ大きくなる。

しかし、特許文献２記載技術は、気相技術であり、真空雰囲気を必要とする。
すなわち、大気中でも形成でき、かつより大きな（ミリオーダー）の粒径を有する単結晶からなる薄膜が望まれる。
一方、超電導磁石を用いて膜を形成する技術として、いわゆるモーゼ効果を利用した技術として特許文献３記載技術が提供されている。
特許文献３記載技術は、薄膜形成に当たって、基板に塗布した塗布剤に超電導磁石による磁界を印加させてモーゼ効果を利用し、基板と超電導磁石とを相対移動させるようにする。特許文献３記載技術は、基板が大型化したものとなっても薄膜の厚さを均一に出来るようにすることを目的としている。

しかし、特許文献３記載技術は、単に薄膜の厚さ（T＝１〜２μｍ）を均一にするに過ぎず、単結晶薄膜の形成を行うための技術ではない。

大気中でも製造可能であり、製造が容易であり、かつ、高い結晶配向性を有する単結晶薄膜を形成することが可能な薄膜の製造方法を提供することを目的とする。

請求項１に係る発明は、 基体上の薄膜材料を含む液状体に側部界面を形成し、かつ、側部界面の位置を移動しつつ、該液状体から該薄膜材料の結晶を該基体上に成長させる薄膜の製造方法である。
請求項２に係る発明は、側部界面の位置を前記結晶の成長速度に合わせて移動させる請求項１又は２記載の薄膜の製造方法である。
請求項３に係る発明は、前記液状体は、溶媒中に前記薄膜材料を溶解してなる請求項１又は２記載の薄膜の製造方法である。
請求項４に係る発明は、前記液状体は過飽和溶液である請求項３記載の薄膜の製造方法である。
請求項５に係る発明は、前記液状体は反磁性である請求項１ないし４のいずれか１項記載の薄膜の製造方法である。
請求項６に係る発明は、前記液状体は反磁性の異方性を有する請求項５記載の薄膜の製造方法である。
請求項７に係る発明は、前記薄膜材料は、有機材料である請求項１ないし６のいずれか１項記載の薄膜の製造方法である。
請求項８に係る発明は、前記有機材料は、縮合多環式水素系有機物を含む請求項７記載の薄膜の製造方法である。
請求項９に係る発明は、 前記縮合多環式水素系有機物は、ペンタレン，インデン，ナフタレン，アズレン，ヘプタレン，ビフェニレン，ａｓ−インダセン，ｓ−インダセン，アセナフチレン，フルオレン，フェナレン，フェナントレン，アントラセン，フルオランテン，アセフェナントリレン，アセアントレン，トリフェニレン，ピレン，クリセン，テトラセン，ポレイアデン，ピセン，ペリレン，ペンタフェン，ペンタセン，テトラフェニレン，ヘキサフェン，ヘキサセン，ルビセン，コロレン，トリナフチレン，ヘプタフェン，ヘプタセン，ピラントレン，オバレンまたはこれらの誘導体から選択される１又は２種以上である請求項８記載の薄膜の製造方法である。
請求項１０に係る発明は、前記側部界面は基体表面に対して直角方向の磁場を与えることにより形成する請求項１ないし９のいずれか１項記載の薄膜の製造方法である。
請求項１１に係る発明は、結晶の成長速度と同じ速度で磁場を移動させる請求項１０記載の薄膜の製造方法である。
請求項１２に係る発明は、 超伝導磁石により磁場の印加を行なう請求項１０又は１１記載の薄膜の製造方法である。
請求項１３に係る発明は、 磁場強度Ｔ（テスラ）を、Ｔ≧０．０５とする請求項１０ないし１２のいずれか１項記載の薄膜の製造方法である。
請求項１４に係る発明は、 磁場強度Ｔ（テスラ）を、Ｔ≧１とする請求項１３記載の薄膜の製造方法である。
請求項１５に係る発明は、前記薄膜はＴＦＴの半導体層である請求項１ないし１４のいずれか１項記載の薄膜の製造方法である。
請求項１６に係る発明は、前記基体は長尺状の基体である請求項１ないし１５のいずれか１項記載の薄膜の製造方法である。
請求項１７に係る発明は、前記長尺状の基体をロールツーロールで送りつつ薄膜を形成する請求項１６記載の薄膜の製造方法である。
請求項１８に係る発明は、半導体層を請求項１ないし１７のいずれか１項記載の方法により形成した半導体装置である。

本発明は、基体上に置かれた薄膜材料を含む液状体に側部界面を形成し、かつ、側部界面の位置を移動しつつ、該液状体から結晶を成長させる。
液状体に側部界面を形成する方法としては、例えば、モーゼ効果を利用すればよい。以下モーゼ効果を利用する場合を例にとり説明する。

図１に示すように、基体１上に液状体２を滴下などにより配置する。液状体２は、薄膜材料を溶媒に溶解して得られる。モーゼ効果を利用する場合には、液状体は反磁性を示すものを選択する。
基体１の全面に液状体２を滴下した状態で、基体１に垂直な方向の磁束４を有する磁場を与える。

磁場が加えられると、図１に示すように、液状体２の中心が割れる。その結果、液状体２の中心には凹みが形成され、液状体２の中心には周状に側部界面３が形成される。これがモーゼ効果である。また、モーゼ効果を利用して、側部界面３の形態を維持する。側部界面３が形成された状態においては、液状体２は中心が薄く、外部が厚くなる。この状態においては中心の薄い部分において溶媒の蒸発が活発である。蒸発が生じると、中心部における側部界面において薄膜材料の濃度が高くなり、その結果、側部界面の中心部から薄膜材料が晶出し始め結晶成長が始まる。

磁界を中心から半径方向に移動すると、側部界面はそれに沿って移動する。その状態において、同様に蒸発が生じて薄膜材料の晶出が生ずる。
磁化を順次移動されることにより全体的な結晶成長が進行する。
この結晶成長の様子は、図２に示すように、ブリッジマン法が水平面で生じている現象と同様であり、単結晶の成長が行われる。図２において、結晶は、左から右に向かって成長している。成長初期においては、成長面は多数存在するが、成長が進むにつれて成長可能な面は減少し、やがて１つの面のみとなる。そして単結晶が成長する。かかる現象はブリッジマン法における単結晶化と同様の現象である。

本発明において、基体としては、例えば、ガラス，プラスチック，石英，アンドープ・シリコン，高ドープ・シリコン等種々の材質のものが用いられる。プラスチックとしては、ポリカーボネート，マイラー，ポリイミドを含む群等種々の材質のものがある。また、これらに表面装飾を施しても良い。実施の形態では結晶質基板が用いられる。結晶質基板としては、例えば、Ｓｉ単結晶基板，表面装飾したＳｉ単結晶基板，ＫＣｌ等の結晶性基板がある

液状体は、薄膜材料を含有する。一般的には薄膜材料を溶媒に溶解して作成する。
液状体は水と同程度の粘度であっても用いることができる。粘度としては、０．０００１〜１０Ｐａ・ｓが好ましい。粘度が高すぎると側部界面形成のための磁気力を大きくせざるを得なくなる。

薄膜材料としては、例えば、有機材料、無機材料、半導体材料、金属材料を用いることができる。
モーゼ効果を利用する場合は、反磁性材料が好ましい。例えば、有機材料を用いる。
有機材料としては、例えば、縮合多環式水素系有機物が用いられる。

縮合多環式水素系有機物の例として以下の材料が例示される。
ペンタレン，インデン，ナフタレン，アズレン，ヘプタレン，ビフェニレン，ａｓ−インダセン，ｓ−インダセン，アセナフチレン，フルオレン，フェナレン，フェナントレン，アントラセン，フルオランテン，アセフェナントリレン，アセアントレン，トリフェニレン，ピレン，クリセン，テトラセン，ポレイアデン，ピセン，ペリレン，ペンタフェン，ペンタセン，テトラフェニレン，ヘキサフェン，ヘキサセン，ルビセン，コロレン，トリナフチレン，ヘプタフェン，ヘプタセン，ピラントレン，オバレンまたはこれらの誘導体から選択される１又は２種以上の材料があげられる。

一方、溶媒としては、薄膜材料を溶解可能な液体ならばその種類は問わない。
具体的には、有機材料について、溶解度などを実際に実験により調査して最適な溶媒を選択すればよい。
モーゼ効果を利用する場合、印加する磁場強度は０．０５Ｔ（テラス）以上が好ましく、１Ｔ以上がより好ましく、２Ｔ以上がさらに好ましい。上限は特になく、達成可能な強度ならばよい。

磁場の印加は超伝導バルク磁石を用いることが好ましい。コイルによる磁場の印加の場合には、磁場の大きさＨは大きくできても磁場勾配（ｄＨ／ｄｔ）には限界がある。磁気力Ｆ（＝（ｄＨ／ｄｔ）・Ｈ）として所望の値が得ることができず、反磁性が大きくない薄膜材料によってはモーゼ効果を必ずしも達成できない。それに対して、超伝導バルク磁石の場合にはｄＨ／ｄｔを大きくすることが可能なため所望の磁気力Ｆを得ることが可能となる。

また、超伝導磁石による磁場空間内で磁場の印加を行なう場合には、被着接体に容易に強磁場を印加することができ、薄膜の形成においては、磁場が強い程薄膜の分子配列を密にすることができるので、より一層、配向性を向上させ、結晶を大きく形成することができるようになる。

本発明では、例えば、モーゼ効果により、側部界面を形成、保持した状態で結晶成長を行わせる。結晶成長は側部界面からの溶媒の蒸発による高濃度化により生ずる。薄い部分において溶媒の蒸発が生ずるとその部分で薄膜材料の濃度が高くなり、薄膜材料は晶出あるいは析出する。晶出あるいは析出が連続的に行われると結晶の成長が進行する。なお、基体表面は露出させることが好ましい。薄い部分においては蒸発により薄膜材料が高濃度化し、薄膜材料が晶出あるいは析出しやすいからである。側部界面の傾きは小さい方が好ましく、５〜６０°が好ましく、５〜３０°がより好ましく、５〜１０°がさらに好ましい。

以上の説明では、モーゼ効果を利用して側部界面を形成し保持する場合の説明であるが他の方法により側部界面を形成し、保持してもよい。
蒸発をより促進するためには、加熱することが好ましい。特に、側部界面の薄い部分（側部界面と基板表面との交差部）を局所的に加熱することが好ましい。例えば、熱線をその部分に照射してもよい。また、磁場の移動にあわせて加熱部分を移動させてもよい。

本例では、薄膜材料としてペンタセンを使用した。
ペンタセンの分子構造を化１に示す。

本例では、まず、ペンタセンに対する好適な溶媒を探索した。
次の溶媒を用意した。
1,2,4−トリクロロベンゼン（1,2,4-ＴＣＢ）
テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）
モノクロロベンゼン
酢酸2-n-ブトキシエチル
ベンゼン
ヘキサン

表１はペンタセンを多量に溶解でき、なおかつ溶液からの結晶成長に適した有機溶媒の探索の結果である。溶液温度を70 ℃とした時は、ヘキサン以外の有機溶媒でペンタセンを溶解したことが確認された。しかし、溶液温度が25 ℃の場合ではTHFと1,2,4-TCBのみペンタセンを溶解することが確認された。
さらに、この2つを比較すると1,2,4-TCBの方がペンタセンを多量に溶解したことが確認できた。

（表１）
溶媒の調査結果
極性 室温（２５℃） ７０℃
１，２，４−ＴＣＢ 大 ◎ ◎
ＴＨＦ 大 ◎ ◎
モノクロロベンゼン 中 × ○
酢酸２−ｎ−ブトキシエチル 中 × △
ベンゼン 小 × △
ヘキサン 小 × ×

◎：濃紫
○：紫
△：薄紫
×：薄黄色

また、ペンタセン溶液を光照射の条件で放置していたところ紫色の溶液が薄くなり、最終的には薄黄色の溶液に変化する現象が起こった。この現象はペンタセンが光により酸化が促進され、酸化物のペンタセンキノンに変化したことが原因であると判明している。
THFと1,2,4-TCBでこの酸化現象の耐久時間を計測したところ、1,2,4-TCBが約30分で薄黄色になったのに対し、THFは倍の約1時間も酸化に耐えた。
以上の結果より、ペンタセンを溶解するための有機溶媒としては、THFと1,2,4-TCBが好ましいことがわかる。

ペンタセン溶液はTHFを溶媒に使用し、60 ℃のTHF50 mlにペンタセンを1 mg溶解させ、過飽和溶液とした。そして、磁石上にSiウェハを置いてペンタセン過飽和溶液の上澄み液を滴下し、蒸発させて結晶薄膜を作製した。基板の配置は磁束の向きを考慮しながらセットした。

強磁場中で溶液からの結晶成長を行うことで、溶液成長の制御因子としての磁場の可能性を調査した。強磁場発生源として、超伝導バルク磁石を使用した。
図３が超伝導バルク磁石の外観である。超伝導バルク磁石とは、超伝導バルク体に磁場を印加したとき、バルク内部にある粒界や転移、常伝導析出物質等の不均質物質によって磁束線の運動が拘束されるピンニング効果によって、強い磁場を発生させる磁石である。今回使用した超伝導バルク磁石は2連構造となっており、図３の概略図で示すように中心磁場がそれぞれ2.2 Tと1.6 Tである。また、磁石の磁場分布は図４のようになっている。
基板を磁場強度2 Tの中心と無磁場環境下に置いてペンタセン溶液を基板一面に滴下した後の溶液の挙動を観察すると、無磁場では溶液は基板の淵から中心に向かって蒸発した。

しかし、磁場中心では中心から外側へ向かって蒸発した。この現象は溶媒の反磁性により磁場中心から溶液が割れ、中心から遠ざかるモーゼ効果が原因である。このモーゼ効果が起きると図１に示すように溶液界面部分の厚さが減るのでその一部分が蒸発しやすくなり、界面の濃度が高くなり結晶成長が起こりやすくなる。
このモーゼ効果を利用して磁場中心から基板をずらすことで溶液を一方向に移動させて蒸発させ、面内のＸ線測定を行った。

図５が無磁場環境下のもの、図６が強磁場環境下で一方向に蒸発させて作製したペンタセン結晶薄膜の面内X線回折パタンである。図５、６を比較すると無磁場では不規則にピークが出ているが、強磁場ではピークが180 °間隔で一部分のみ現れた。このことから、強磁場環境下で一方向に薄膜結晶を作製することで、結晶が一方向に配向したことが明らかとなった。

ペンタセン分子は5つの芳香環を縮合した構造をとっており、その芳香環に存在するπ電子が磁場の影響を受けて回転する。π電子が回転運動をすることで渦電流が発生し、磁束の向きと逆方向にローレンツ力を生じる。このため、ペンタセン結晶は磁場に対して配向した。
よってモーゼ効果による溶液の一方向移動とペンタセン分子の反磁性磁化率の異方性の組み合わせにより、高い配向性をもって配向したペンタセン結晶薄膜を作製することができた。

本例では、実施例２におけるＴＨＦに代えて１，２，４−ＴＣＢを用いた。他の点は実施例２と同様とした。
得られた薄膜は実施例２と同様の特性を有していた。

本例では、薄膜材料として有機半導体であるアントラセンを使用した。アントラセンは、HOMO-LUMOギャップが3.8 eVであり、シンチレーション検出器の材料として使用されている。化２に分子構造を示す。

溶媒にはテトラヒドロフラン（THF）、トリクロロベンゼン、エタノール、ジメチルスルホキシドを使用し、それぞれの溶解特性を調査した。
表２に各溶媒の簡単な特性を示す。

（表２）
IUPAC 分子式 分子量(g/mol） 融点（℃） 沸点（℃）
テトラヒドロフラン C4H8O 72.11 -108.5 66
トリクロロベンゼン C6H3Cl3 181.5 218.5 53.5
エタノール C2H6O 46.1 -117 78
ジメチルスルホキシド C2H6OS 78.13 18.5 189

図７に、作製したアントラセンのTHFに対する溶解度曲線とファントフォッフプロットを示す。溶解度曲線は縦軸が溶解度、横軸が温度となっており、ファントフォッフプロットは縦軸が溶解度の対数をとったものとなっており、横軸が絶対温度の逆数となっている。
溶解度曲線を見ると温度が上昇するにつれて溶解度が増加していることが分かる。またファントフォッフプロットからはこの結晶成長が一種類の反応過程であることが示され、また溶解の活性化エネルギーが4８kJ/molであることが明らかとなった。この二つのグラフを利用することで、固-液平衡状態を設定することが容易となり、これでアントラセン単結晶の結晶成長を観察・記録することが可能になった。

なお、他の有機材料と溶媒についても同様に予め溶解度を調べておき、任意の飽和度において結晶成長を行えばよい。

本例では、有機半導体としてアントラセン、溶媒としてＴＨＦを用いて結晶成長を行った。
結晶成長を行う手順は実施例２と同様とした。
その様子を図８に示す。

図８から溶液自体の反磁性によって、界面が放射状に移動している様子が見られる。また結晶が規則正しく並びながら成長したことが分かる。
上記により作製したアントラセン薄膜の配向性を調査するため、結晶の一部分を切り取り、面内のＸ線回折を行った。その結果を図９に示す。

図９は磁場中で作製したアントラセン結晶の110反射の面内Ｘ線回折パタンである。
縦軸がＸ線の強度、横軸は2θの角度を表している。従来のＸ線回折（θ−２θスキャン）では配向方向に関わらず観測される、基板面に平行な（ｈ００）面に起因する回折線しか観測されないため、この方法を定量的配向評価に適用することは難しい。

しかし面内Ｘ線回折は，X 線を全反射臨界角に近い非常に小さな角度で試料面に入射させ、面内方向に回折するＸ線を検出する測定法であり、基板面に垂直な面に関する情報を得ることができる。今回のアントラセン薄膜の場合（１１０）回折強度が特に強いため、このピーク位置に検出器を固定し試料の面内回転を行うことにより、アントラセン薄膜の面内での配向分布を測定した。図９を見ると、四つの回折ピークがほぼ等間隔に現れているのが確認できる。これは作製したアントラセン結晶がほぼ単結晶状態であることを表し、またこの結晶が面内で配向していることを示している。

アントラセン薄膜の面内での配向を分かりやすくするため、110反射の面内Ｘ線回折パタンから分かる測定中でのアントラセン結晶の110反射の幾何学的配置を図１０の模式図で表す。

本例では、図１１に示すＴＦＴを作成した。
図１１に示す構造の有機半導体層を実施例２において述べた薄膜の製造方法により形成した。

製造したＴＦＴの特性を図１２に示す。
一方、実施例２において、磁場を加えることなく有機半導体層を形成した場合のＴＦＴトランジスタの特性を図１３に示す。
図１２と図１３とを比較してわかるように、磁場を印加して形成した半導体層を有するＴＦＴは、優れた特性を示している。

図１４に、ロール・ツー・ロールにより半導体デバイスなどを作成する方法を示す。
ロール１０１ａとロール１０１ｂとの間において長尺状の基体１０７を走行させる。走行中に基体１０７の表面にデバイスの必要に応じて各種の層を形成する。１０２〜１０４は各種の層を形成するためのチャンバであり、必要に応じて真空室とすることができる。
本方法の特徴は、基体１０７の走行中に基体１０７上に液状体１０９を滴下し、滴下下部の下流に磁場１０５を、基体１０７に垂直方向に印加する点にある。この場合、基体１０７の走行速度は成長速度と同じとすることが好ましい。

本発明は、機能性薄膜及びその製膜技術に関し、詳しくは、電子写真感光体、太陽電池などに有用な異方導電性膜（異方導電性膜、異方光導電性膜など）や光メモリー、カラーフィルターなどに有用な光学的異方性膜、及びこれらの製造方法に関する。

これらの薄膜の配向性が向上し、結晶が大きくなると、キャリアの移動度が向上して品質の高い半導体材料を提供できるようになる。 そして、縮合多環式水素系有機物として、ペンタレン，ペリレン，ペンタセン等の縮合多環式水素の３５種の基本環及びこれらの誘導体から選択する場合には、これらの物質は、トランジスタデバイス等の半導体材料の薄膜として機能させることができ、これらの配向性が向上し、結晶が大きくなると、キャリアの移動度が向上して品質の高い半導体材料を提供できるようになる。その結果、高品質な有機半導体薄膜において、有機トランジスタ（ＦＥＴ）や有機発光素子を実現し、更にこれらを用いた有機薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）による液晶及び有機ＥＩ表示パネルの駆動等に応用され、小型電子機器の低コスト化，軽量化を促進し、産業分野や社会生活への多大な貢献が期待できる。

（ａ）はモーゼ効果を利用した側部界面の形成を示す概念図であり、（ｂ）は液状体の濃度分布図である。 単結晶の成長を示す概念図である。 超伝導バルク磁石の平面概略図である。 超伝導バルク磁石の磁場分布を示すグラフである。 無磁場環境下で作成したペンタセン結晶薄膜の面内Ｘ回折パターン図である。 磁場環境下で作成したペンタセン結晶薄膜の面内Ｘ回折パターン図である。 アントレセンの溶解度曲線とファンとフォッフプロットである。 磁場中での濃縮による結晶化の様子を示す外観写真図である。 アントラセン結晶の１１０反射の面内Ｘセン回折パターンである。 アントラセン薄膜の１１０反射の幾何学的配置を示す概念図である。 半導体装置の構造を示す断面概念図である。 実施例により作成した半導体装置のＩ−Ｄ特性を示すグラフである。 比較例により作成した半導体装置のＩ−Ｄ特性を示すグラフである。 ロール・ツー・ロールによる薄膜形成を示す概念図である。

符号の説明

１ 基体
２ 液状体
３ 側部界面
４ 磁束
１０１ａ、１０１ｂ ロール
１０２、１０３，１０４ 膜形成チャンバ
１０５ 超伝導磁石
１０６ 磁束
１０７ 長尺状基体
１０９ 液状体

Claims (18)

1. 基体上の薄膜材料を含む液状体に側部界面を形成し、かつ、側部界面の位置を移動しつつ、該液状体から該薄膜材料の結晶を該基体上に成長させる薄膜の製造方法。
2. 側部界面の位置を前記結晶の成長速度に合わせて移動させる請求項１又は２記載の薄膜の製造方法。
3. 前記液状体は、溶媒中に前記薄膜材料を溶解してなる請求項１又は２記載の薄膜の製造方法。
4. 前記液状体は過飽和溶液である請求項３記載の薄膜の製造方法。
5. 前記液状体は反磁性である請求項１ないし４のいずれか１項記載の薄膜の製造方法。
6. 前記液状体は反磁性の異方性を有する請求項５記載の薄膜の製造方法。
7. 前記薄膜材料は、有機材料である請求項１ないし６のいずれか１項記載の薄膜の製造方法。
8. 前記有機材料は、縮合多環式水素系有機物を含む請求項７記載の薄膜の製造方法。
9. 前記縮合多環式水素系有機物は、ペンタレン，インデン，ナフタレン，アズレン，ヘプタレン，ビフェニレン，ａｓ−インダセン，ｓ−インダセン，アセナフチレン，フルオレン，フェナレン，フェナントレン，アントラセン，フルオランテン，アセフェナントリレン，アセアントレン，トリフェニレン，ピレン，クリセン，テトラセン，ポレイアデン，ピセン，ペリレン，ペンタフェン，ペンタセン，テトラフェニレン，ヘキサフェン，ヘキサセン，ルビセン，コロレン，トリナフチレン，ヘプタフェン，ヘプタセン，ピラントレン，オバレンまたはこれらの誘導体から選択される１又は２種以上である請求項８記載の薄膜の製造方法。
10. 前記側部界面は基体表面に対して直角方向の磁場を与えることにより形成する請求項１ないし９のいずれか１項記載の薄膜の製造方法。
11. 結晶の成長速度と同じ速度で磁場を移動させる請求項１０記載の薄膜の製造方法。
12. 超伝導磁石により磁場の印加を行なう請求項１０又は１１記載の薄膜の製造方法。
13. 磁場強度Ｔ（テスラ）を、Ｔ≧０．０５とする請求項１０ないし１２のいずれか１項記載の薄膜の製造方法。
14. 磁場強度Ｔ（テスラ）を、Ｔ≧１とする請求項１３記載の薄膜の製造方法。
15. 前記薄膜はＴＦＴの半導体層である請求項１ないし１４のいずれか１項記載の薄膜の製造方法。
16. 前記基体は長尺状の基体である請求項１ないし１５のいずれか１項記載の薄膜の製造方法。
17. 前記長尺状の基体をロールツーロールで送りつつ薄膜を形成する請求項１６記載の薄膜の製造方法。
18. 半導体層を請求項１ないし１７のいずれか１項記載の方法により形成した半導体装置。

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