TWI270224B - Organic semiconductor device and method for manufacturing the same - Google Patents

Description

1270224 (1) 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於有機半導體元件和該製造方法。 【先前技術】 近年來’利用有機半導體材料作爲活性層之有機半導 體元件的硏究正急速地進展中。就有機半導體元件而言， Φ 已知有例如在設置於樹脂基板的閘極電極上，經由閘極絕 緣膜形成有機半導體層，並在其上形成源極電極及汲極電 極的場效型有機薄膜電晶體（有機TFT )(例如參照曰本 特開2000 — 3 07 1 72號公報、日本特開2003 - 1 79234號公報 )° 有機半導體元件與使用習知之矽等無機半導體的元件 不同’有機半導體層的形成具有可適用低成本之印刷法等 的優點。再者，有機半導體元件亦具有容易大面積化的優 點。此外，除了有機半導體層本身的柔軟性外，藉由適用 印刷法，可使用樹脂基板，所以具有可製作撓性半導體元 件的特徵。 使用於有機半導體元件的有機半導體材料，五苯（ pentacene )等低分子系有機半導體材料與聚噻吩（poly thiophene )、聚荀（polyfluorene )、聚苯乙炔（ polyphenylene vinylene)等高分子系有機半導體材料有很 大的不同。由於聚噻吩等高分子系有機半導體材料對有機 溶媒等的溶解性良好，所以嘗試使用溶液狀高分子系有機 -5- (2) 1270224 半導體材料作爲油墨，適用噴墨法、膠版印刷（〇ffset pnnt )法、凹版印刷法等印刷法，來形成有機半導體層。 追些印刷方法中’噴墨法可直接描繪，而不用使用遮 罩等’此外，雖然對於元件構造的微細化等亦有效，但會 有有機半導體元件之製造效率較低的困難。再者，膠版印 刷或凹版印刷，對有機半導體元件的製造效率良好，反之 ，必須依據元件構造來製造版。因此，有機半導體元件的 φ 製造成本容易增加，同時，不適合製造少量多種類的有機 半導體元件。又，膠版印刷或照相凹版印刷具有無法將元 件構造充分地微細化之困難點。 另一方面，由於五苯（pentacene)等低分子系有機半 導體材料缺少溶媒溶解性，所以難以像高分子系有機半導 體材料那樣適用印刷法來製造有機半導體元件。使用低分 子系有機半導體材料的有機半導體元件，與以往的無機半 導體同樣地，嘗試適用真空成膜步驟來製造，但是，此方 II式將無法充分地發揮使用有機半導體材料之半導體元件的 特徵。低分子系有機半導體材料相較於高分子系材料，半 導體特性良好，所以需要開發可以低成本且適用樹脂基板 等的製造步驟。 【發明內容】 本發明之一型態的有機半導體元件，其特徵爲具備： 具有有機半導體粒子之熱熔接層的有機半導體層；和將電 流或電場供給至上述有機半導體層的電極。 -6- (3) 1270224 本發明之其他型態的有機半導體元件，其特徵爲具備 :具有有機半導體粒子之熱熔接層的有機半導體層；和以 在上述有機半導體層施加電場的方式，經由閘極絕緣膜而 配置的閘極電極；和 與上述有機半導體層電性連接的源極電極；和與上述 有機半導體層電性連接，且以在與上述源極電極之間介設 上述閘極電極之形成區域的方式配置的汲極電極。 本發明之一型態的有機半導體元件之製造方法，係製 造具有有機半導體層之有機半導體元件的方法，其特徵爲 :令有機半導體粒子附著於上述有機半導體層之基底層上 的步驟；和將上述有機半導體粒子加熱，使之熱熔接，藉 以形成上述有機半導體層的步驟。 【實施方式】 以下，參照圖面，說明用以實施本發明的型態。以下 Φ係依據圖面，闡述本發明的實施型態，然而這些圖面僅供 圖解用，本發明並不受限於這些圖面。 第1圖係表示根據本發明之第1實施型態之有機半導體 元件的槪略構造的剖面圖。該圖所示的有機半導體元件1 具有由例如絕緣性樹脂所構成的基板2。尤其，絕緣性樹 脂薄膜等撓性基板，在活化有機半導體元件1的特性上是 有效的，更且，從有機半導體元件1之製造成本的降低或 利用領域的擴大等方面來看，更爲理想。然而，基板2的 構成材料並不限定於絕緣性樹脂，亦可使用由各種絕緣材 (4) 1270224 料構成的基板。 基板2上形成有閘極電極3。閘極電極3係由例如電鍍 基底層4和形成於其表面的金屬電鍍層5所構成。但是，閘 極電極3並不限定於此，亦可利用例如印刷法、蒸鍍法、 濺鍍法等來形成。在閘極電極3上形成有閘極絕緣膜6。即 ，基板2的表面包含閘極電極3上均被閘極絕緣膜6覆蓋。 閘極絕緣膜6係藉由例如聚乙嫌苯酚（ρ ο 1 y v i n y 1 p h e η ο 1 ) φ 、聚醯亞胺（polyimide )、氟系樹脂等絕緣性樹脂、或 Si02或Si03N4等的無機絕緣物形成。 在閘極絕緣膜6上，源極電極7與汲極電極8係保持預 定距離而配置。即，源極電極7與汲極電極8係以在彼此間 介設閘極電極3之形成區域的方式配置。此等電極7、8係 與閘極電極3同樣，分別由電鍍基底層9和形成於其表面的 金屬電鑛層10構成。源極電極7及汲極電極8亦與鬧極電極 3同樣不限定於此種構成。具有各電極3、7、8及閘極絕緣 φ膜6的基板2，係如後所述可藉由使用電子照相方式的畫像 形成裝置來製作。然而，此種基板2亦可適用印刷法或層 壓法（laminate)來製作。 在源極電極7及汲極電極8上，以覆蓋兩者的表面和閘 極絕緣膜6整體的方式，形成有機半導體層1 1作爲活性層 。有機半導體層1 1的構成材料，可適用例如聚噻吩（p〇ly thiophene )、聚芴（polyfluorene )、聚苯乙炔（ polyphenylene vinylene)等高分子系有機半導體材料、再 者五苯（pentacene )等低分子系有機半導體材料。有機半 -8- (5) 1270224 導體層11係令此種有機半導體材料的粒子（有機半導體粒 子）熱熔接而形成層狀。 有機半導體層π係藉由令有機半導體粒子附著於具有 作爲基底之源極電極7及汲極電極8的閘極絕緣膜6上，且 在該有機半導體粒子的附著層實施加熱處理，使有機半導 體粒子間熱熔接而形成者。有機半導體粒子對於閘極絕緣 膜6的附著步驟係以適用電子照相方式爲佳。以此方式， φ 可提升元件製造效率或微細圖案的再現性等。 此外，有機半導體粒子的附著步驟並不侷限於電子照 相方式，亦可藉由塗佈例如令有機半導體粒子分散於分散 媒中而形成的液狀物，加以乾躁的方式來實施。無論是哪 一種，重要的是令有機半導體材料以粒子形態附著於基底 層上，藉此方式，可一邊維持有機半導體材料的特性，一 邊形成有機半導體層1 1。又，即使使用缺乏溶媒溶解性等 的低分子系有機半導體材料時，也可形成有機半導體層11 •，而不用使用真空成膜步驟等。 適用電子照相方式形成有機半導體層1 1時，可使用例 如第2圖或第3圖所示的電子照相式畫像形成裝置。第2圖 係表示使用電子照相方式之乾式顯影型畫像形成裝置1 00 的一構成例。畫像形成裝置100主要是由感光鼓（drum) 101、帶電器102、曝光部1〇3、乾式顯影機104、轉印部 105、及固著器106所構成。乾式顯影機104儲存由有機半 導體粒子構成的色彩碳粉粒子。構成色彩碳粉粒子之有機 導體粒子的粒徑係以平均粒徑爲0.5至20μιη的範圍爲佳。 (6) 1270224 使用乾式顯影機1 04時，有機半導體粒子的平均粒徑係以3 至2 0 μ m的範圍爲佳。 第3圖是表示適用電子照相方式之濕式顯影型畫像形 成裝置200的一構成例。畫像形成裝置200主要是由感光鼓 (drum) 201、帶電器202、曝光部203、濕式顯影機204、 及具有中間轉印滾筒205和加壓·加熱滾筒206的轉印·固 著器207構成。濕式顯影機204中儲存液體顯像劑，而該液 φ 體顯像劑係令有機半導體粒子所構成的色彩碳粉粒子懸浮 於介電性液體中而形成者。使用濕式顯影機204時，構成 色彩碳粉粒子之有機半導體粒子的平均粒徑係以0.1至3 μιη 的範圍，尤其以0.1至0.5 μηι的範圍爲佳。 參照第4圖說明使用此種畫像形成裝置之有機半導體 層1 1的形成步驟。首先，就使用第2圖所示之乾式顯影型 畫像形成裝置100的例子，加以闡述。一邊令感光鼓101朝 箭號方向旋轉，一邊藉由帶電器102使感光鼓101的表面電 鲁位帶有一定電位（例如負電荷）。具體的帶電方法，具有 電腦電壓帶電法、滾筒（roller )帶電法、刷子（blush ) 帶電法等。繼之，在適用例如雷射產生·掃描裝置的曝光 部1 03中，依據畫像信號，將雷射光照射在感光鼓1 〇 1，而 去除照射部分的負電荷。以此方式，在感光鼓1 0 1的表面 ，形成依據預定元件圖案的電荷像（靜電潛像）1 07。 然後，從乾式顯影機1 04供給色彩碳粉粒子，即帶電 的有機半導體粒子，使之附著於感光鼓1 0 1上的靜電潛像 1 〇 7，而形成可視像1 0 8。此時，可使用正顯影法或反轉顯 -10- (7) 1270224 影法。又，乾式顯影機1 04可適用眾所周知之電子照像式 複寫系統的乾式色彩碳粉轉印技術。接著，將有機半導體 粒子（色彩碳粉粒子）所形成的可視像1 08，透過轉印部 105從感光鼓101轉印在基材109上。轉印方式已知有靜電 轉印法、黏著轉印法、壓力轉印法等，亦可使用任一者。 即，如第4A圖所示，將作爲色彩碳粉粒子使用的有機 半導體粒子12，依據有機半導體層11的形成圖案，轉印而 φ 附著在具有作爲基材109之閘極絕緣膜6的基板上。接著， 將轉印在閘極絕緣膜6上的有機半導體粒子1 2，透過固著 器106加熱，使之固著。在該加熱固著時，將有機半導體 粒子1 2的至少表面部熔化或軟化，以使相鄰接之有機半導 體粒子12彼此熱熔接。以此方式，如第4B圖所示，形成由 有機半導體粒子12之熱熔接層所構成的有機半導體層11。 此外，有機半導體粒子1 2的轉印步驟及加熱固著步驟亦可 依據有機半導體層11的厚度等反覆實施複數次。 Φ 使用第3圖所示之濕式顯影型畫像形成裝置200時，係 與乾式顯影型畫像形成裝置100同樣地，一邊令感光鼓201 朝箭號方向旋轉，一邊進行帶電器202所致之帶電、曝光 部203所致之靜電潛像208的形成。繼之，從濕式顯影機 2 04供給液體顯像劑，而該液體顯影劑係使有機半導體粒 子作爲色彩碳粉粒子懸浮於介電性液體中而形成者，並且 令該液體顯像劑附著於感光鼓2 0 1上的靜電潛像2 0 8。藉由 內設於濕式顯像機204的濟壓部（Squeeze) 209，去除多餘 的液體，而在感光鼓2 0 1的表面形成可視像2 1 0。 -11 - (8) 1270224 接著，將有機半導體粒子（色彩碳粉粒子）所形成的 可視像208，藉由中間轉印滾筒205暫時印取。然後，將印 取於中間轉印滾筒205的可視像2 1 0，從基材2 1 1的背側， 透過加壓·加熱滾筒206，一邊施加壓力和溫度，一邊轉 印在基材211上。此時，有機半導體粒子所形成的可視像 208，與對於基材2 1 1上的轉印同時加熱而固著。以此方式 ，如第4A圖及第4B圖所示，實施令有機半導體粒子12附著 φ 的步驟、及有機半導體粒子12之熱熔接層（有機半導體層 1 1 )的形成步驟。 在上述有機半導體元件1中，源極電極7與汲極電極8 之間係藉由有機半導體層1 1電性連接。從源極電極7供給 至有機半導體層1 1的電流會從汲極電極8排出。閘極電極3 係經由閘極絕緣膜6配置，俾可在連接源極電極7與汲極電 極8之間的有機半導體層11施加電場。有機半導體元件1係 依據對閘極電極3之電壓的導通·截斷，而具有用以控制 φ源極電極7和汲極電極8間之電流之場效型電晶體（FET ) 的功能。亦即，有機半導體元件1係構成具有開關元件等 功能的有機TFT。 此外，有機半導體元件1亦可適用例如第5圖或第6圖 所示的元件構造。第5圖所示的有機半導體元件1具有在基 板2上形成源極電極7及汲極電極8，且在其上依序設置有 機半導體層1 1、閘極絕緣膜6及閘極電極3的元件構造。第 6圖所示的有機半導體元件1具有在閘極絕緣膜6上形成有 機半導體層11，且在其上形成源極電極7及汲極電極8的元 -12- (9) 1270224 件構造。此時，源極電極7及汲極電極8亦可藉由印刷法等 形成。 在這些構造中，有機半導體元件1以適用第1圖或第5 圖所示的元件構造爲佳。第1圖所示的有機半導體元件1中 ，有機半導體層1 1的形成步驟爲最後步驟。所以，在電極 3、7、8的形成步驟適用電鍍法時，可抑制有機半導體層 1 1的特性劣化。第5圖所示的有機半導體元件1中，在有機 φ 半導體層1 1上形成電極3時，閘極絕緣膜6具有有機半導體 層11之保護層的功能。因此，可抑制有機半導體層11的特 性劣化。 上述第1實施型態中，由於係在有機半導體層適用有 機半導體粒子的熱熔接層，所以可將各種有機半導體材料 所構成的有機半導體層11，一邊維持其半導體特性，一邊 形成。再者，可實現有機半導體元件1之製作成本的降低 、製造效率的提升等。例如，並不限定於高分子系有機半 #導體材料，在使用缺乏溶媒溶解性等低分子系有機半導體 材料時，亦可一邊維持有機半導體粒子本來具有的半導體 特性，一邊以良好再現性且以低成本來製作微細的有機半 導體層1 1。 藉由在有機半導體粒子的附著步驟適用電子照相方式 ’可提升有機半導體元件1的製造效率，而不會損及微細 圖案的形成性或直接描繪所致之低成本性等。亦即，根據 電子照相方式，不需使用遮罩或版等，可依據有機半導體 層11的形成圖案，直接令有機半導體粒子附著於基材（基 -13- 1270224 do) 底）上。藉由令此種有機半導體粒子的附著層加熱固著， 可以良好再現性獲得微細的有機半導體層1 1。因此，不會 損及微細圖案的形成性或直接描繪所致之低成本性等，而 可提高有機半導體元件1的製造效率。 該實施型態的有機半導體元件1可適用各種電氣·電 子裝置。例如，作爲有機半導體元件1作爲液晶顯示器或 有機電激發光顯示器等的顯示裝置、光感應器或感壓感應 φ 器等的薄片（Sheet )型感應器裝置、太陽能電池等發電裝 置、無線電標籤（RF tag)等數據載體（data carrier)零 件的開關元件或電路元件等來使用。有機半導體元件之熱 熔接層所構成的有機半導體層1 1並不侷限於FET，亦可使 用於雙載子電晶體（bipolar transistor)等其他三端子構 造的半導體元件。 再者，有機半導體層11亦可適用於有機二極體或有機 半導體開關元件（thyristor)等兩端子構造的半導體元件 φ 。在有機二極體或有機半導體開關元件中，以有機半導體 粒子的熱熔接層，形成P型有機半導體層和η型有機半導體 層的積層膜。藉由在此種積層膜（有機半導體層）附設陽 極與陰極，可構成兩端子構造的有機半導體元件。有機二 極體可作爲例如光感應益或於太陽能電池所使用的受光元 件、有機電激發光顯示器所使用的發光元件等使用。 上述有機半導體層11的形成步驟，即適用電子照相方 式之有機半導體層11的形成步驟，亦可應用於電極3、7、 8的形成步驟（具體而言’電鍍基底層的形成步驟）或閘 -14- (11) 1270224 極絕緣0吴6的形成步驟。也就是說，有機半導體元件1整體 的製作步驟’可適用電子照相方式。參照第7圖，就關於 使用此種電子照相方式之有機半導體元件i的製作步驟加 以闡述。 首先，如第7A圖所示，在基板2上適用電子照相方式 形成閘極電極3的電鍍基底層（電鍍薄片層）5。適用電子 照相方式形成電鍍基底層5時，係使用含金屬微粒子的絕 φ 緣性樹脂粒子（含金屬的樹脂粒子）作爲色彩碳粉。含金 屬的樹脂粒子，可使用在例如B級（stage )的環氧樹脂等 熱硬化性樹脂中，含Pt、Pd、Cu、Au、Ni、Ag等金屬微 粒子的粒子。樹脂粒子中的金屬微粒子係爲無電解電鍍的 核。含金屬的樹脂粒子係與有機半導體粒子同樣地，可使 用第2圖或第3圖所示之電子照相式畫像形成裝置來形成。 例如第2圖所示的畫像形成裝置100中，係在帶有一定 電位的感光鼓1 〇 1，藉由曝光部1 〇3形成預定圖案的靜電潛 φ像108。靜電潛像107係與閘極電極3的形成圖案對應而形 成。從顯影機1 〇4供給含金屬樹脂粒子所構成的色彩碳粉 ，使之附著於感光鼓1 〇 1上的靜電潛像1 0 7。繼之’用轉印 部1 〇 5將形成於感光鼓1 〇 1表面的可視像1 0 8轉印於基材1 0 9 上。然後，將轉印於基材1 〇 9上之含金屬樹脂子所構成 的色彩碳粉，透過固著器1 0 6加熱而固著。B級的熱硬化性 樹脂係藉由加熱而硬化。 如上所述，在基板2上形成有含金屬微粒子之絕緣性 樹脂層所構成的電鍍基底層4。使用第3圖所示之畫像形成 -15- (12) 1270224 裝置200的情形也是同樣。然後，如第7B圖所示，藉由對 電鍍基底層4實施無電解電鍍處理，得以形成作爲電極層 的金屬電鍍層5。第2圖中雖省略圖示，然而係連接固著器 106，設有無電解電鍍槽。具有電鍍基底層4的基板2係浸 漬於Cu等無電解電鍍槽，且將突出於電鍍基底層4之表面 的金屬微粒子作爲核，選擇性地令Cu等金屬析出。藉由此 種無電解電鍍步驟，形成具有金屬電鍍層5的閘極電極3。 | 接著，如第7C圖所示，在閘極電極3上適用電子照相 方式，形成閘極絕緣膜6。適用電子照相方式形成閘極絕 緣膜6時，可使用例如聚乙嫌苯酌（polyvinyl phenol)、 聚醯亞胺（polyimide )、氟系樹脂等絕緣性樹脂粒子作爲 色彩碳粉。使用此種絕緣性樹脂粒子所構成的色彩碳粉， 係與形成電鍍基底層4的情形同樣地，得以實施藉由色彩 碳粉所形成之靜電潛像的現象、藉由色彩碳粉所形成之可 視像的轉印、轉印像的加熱固著。因此，在閘極電極3上 φ形成絕緣性樹脂層所構成的閘極絕緣膜6。此外，在轉印 像的加熱固著中，係藉由使熱硬化性樹脂所構成的色彩碳 粉加熱硬化而固著。使用熱可塑性樹脂所構成的色彩碳粉 時，例如使之熱熔接而固著。 然後，如第7圖所示，在閘極絕緣膜6上形成源極電極 7及汲極電極8。源極電極7及汲極電極8的形成步驟，係以 相同於閘極電極3之形成步驟的方式來實施。亦即，在閘 極絕緣膜6上，形成源極電極7及汲極電極8的電鍍基底層9 ’並以突出於這些電鍍基底層9表面的金屬微粒子作爲核 -16- (13) 1270224 心，使Cu等金屬藉由無電解電鍍選擇性地吸出。以此方式 ，形成具有金屬電鍍層10的源極電極7及汲極電極8。然後 ，在閘極絕緣膜6上適用電子照相方式，形成有機半導體 層11。有機半導體層11的形成步驟係如上所述。 此外，第5圖所示之有機半導體元件1，係在設有源極 電極7及汲極電極8的基板2上，適用電子照相方式形成有 機半導體層11。此時之有機半導體層11的形成步驟的相異 φ 點，僅在於基底層係設有源極電極7及汲極電極8的基板2 ，此外，均以相同於第4圖的方式來實施。第6圖所示的有 機半導體元件1中，源極電極7及汲極電極8的形成，適用 電子照相方式時，以使用含金屬微粒子的有機半導體粒子 作爲色彩碳粉，來形成電鍍基底層1〇爲佳。因此，可良好 地確保源極電極7及汲極電極8與有機半導體層1 1的電性連 接。 上述有機半導體元件1的製造步驟中，閘極電極3的形 φ成步驟、閘極絕緣膜6的形成步驟、源極電極7與汲極電極 8的形成步驟及有機半導體層11的形成步驟’任一者均可 適用電子照相方式來實施。因此’可以低成本且良好效率 製作有機半導體元件1整體。又，可將有機半導體元件1的 元件構造整體微細化。藉此方式’可實現有機半導體元件 1的小型·高密度化、高功能化、低成本化等。 本實施型態之有機半導體元件的製造步驟並不侷限於 FET，亦可適用於其他三端子構造的半導體元件、或有機 二極體等兩端子構造的半導體元件。電子照相方式可適用 -17- (14) 1270224 於各種構造之有機半導體元件的製作步驟’任一者均可將 元件整體以低成本且良好效率來製作。亦即，根據本實施 型態的製造步驟，可實現各種構造之有機半導體元件的小 型·高密度化、高功能化、低成本化等。 繼之，參照第8圖，說明本發明之第2實施型態的有機 半導體元件。此外，在與上述第1實施型態相同的部分附 註相同的符號，以省略部分的說明。第8圖所示的有機半 φ 導體元件20中，係在基板2上分別形成具有電鍍基底層9與 金屬電鍍層1〇的源極電極7及汲極電極8。這些電極7、8係 與上述第1實施型態同樣地，藉由電子照相方式來形成。 在源極電極7及汲極電極8上，形成有機半導體層1 1作 爲活性層。與第1實施型態同樣，有機半導體層1 1的構成 材料，可適用例如例如聚噻吩（poly thiophene )、聚芴 (poly fluorene)、聚苯乙炔（polyphenylene vinylene) 等高分子系有機半導體材料、五苯（pentacene)等低分子 鲁系有機半導體材料。有機半導體層11係令此種有機半導體 材料的粒子（有機半導體粒子）熱熔接。亦即，有機半導 體層U係令有機半導體粒子附著於具有源極電極7及汲極 電極8的基板2上，且在該有機半導體粒子的附著層實施加 熱處理’藉由使有機半導體粒子間熱熔接，而形成層狀。 具體的形成步驟係與第1實施型態相同。 在有機半導體粒子之熱熔接層所構成的有機半導體層 11上’形成有閘極電極3的電鍍基底層4。在電鍍基底層4 上形成具備閘極電極3功能的金屬電鍍層5。電鍍基底層4 -18- (15) 1270224 係與上述第1實施型態同樣地，可藉由電子照相方式形成 。在此，電鍍基底層4係藉由含有金屬微粒子的絕緣性樹 脂層構成，層整體具有絕緣層的功能。亦即，在電鍍基底 層4中，由於作爲電鍍核的金屬微粒子係分散於絕緣性樹 脂層中，所以電鍍基底層4本身得以維持絕緣層的功能。 第2實施型態的有機半導體元件20，係利用具有絕緣 層功能的電鍍基底層4作爲閘極絕緣膜6。亦即，具有閘極 φ 電極3功能的金屬電鍍層5，係經由電鍍基底層4所構成的 閘極絕緣膜6，形成於有機半導體層1 1上。換言之，在用 以連接源極電極7與汲極電極8之間的有機半導體層1 1上， 經由電鍍基底層4所構成的閘極絕緣膜6配置閘極電極3， 並從該閘極電極3施加電場而構成。有機半導體元件20係 與第1實施型態同樣地，具有場效電晶體的功能。 在上述第2實施型態的有機半導體元件20中，藉由利 用電鍍機體層4作爲閘極絕緣膜6，可使構成元件的層數減 φ少。因此，可進一步削減有機半導體元件20的製造成本。 此外，與第1實施型態同樣地，因爲適用有機半導體粒子 之熱熔接層所構成的有機半導體層1 1，所以可將各種有機 半導體材料所構成的層1 1，一邊維持其半導體特性，一邊 以低成本來製作。再者，藉由在有機半導體粒子的附著步 驟適用電子照相方式，不會損及微細圖案的形成性或直接 描繪所致之低成本性等，而可提高有機半導體元件20的製 造效率。 此外，本發明並不限定於上述實施型態，只要是利用 -19- (16) 1270224 有機半導體層作爲活性層的有機半導體元件及其製造方法 ，均包含於本發明。又，本發明的實施型態在本發明的技 術思想範圍內均可加以擴張或變更，而該擴張或變更的實 施型態亦包含於本發明的技術範圍。 【圖式簡單說明】 本發明係參照圖面來加以描述，然而，這些圖面僅供 φ 圖解用，並非用以限定發明。 第1圖係模式地表示本發明之第1實施型態之有機半導 .體元件之槪略構造的剖面圖。 第2圖係表示適用於本發明之第1實施型態之有機半導 體元件的製造步驟之乾式顯影型畫像形成裝置的一構成例 之圖。 第3圖係表不適用於本發明之第1實施型態之有機半導 體元件的製造步驟之濕式顯影型畫像形成裝置的一構成例 φ之圖。 第4A圖及第4B圖係模式地表示第1圖所示之有機半導 體元件之有機半導體層的製造步驟之剖面圖。 第5圖係模式地表示本發明之第1實施型態之有機半導 體元件之一變形例的槪略構造之剖面圖。 第6圖係模式地表示本發明之第1實施型態之有機半導 體元件之其他變形例的槪略構造之剖面圖。 第7A圖、第7B圖、第7C圖、第7D圖及第7E圖係模式 地表示本發明之第1實施型態之有機半導體元件的製造步 -20- (17) (17)1270224 驟之剖面圖。 第8圖係模式地表示本發明之第2實施型態之有機半導 體元件的槪略構造之剖面圖。 【主要元件符號說明】 1、20 有機半導體元件 2 基板 3 閘極電極 4、9 電鍍基底層 5、10 金屬電鍍層 6 閘極絕緣膜 7 源極電極 8 汲極電極 11 有機半導體層 100 乾式顯像型畫像形成裝置 101 、 201 感光鼓 102 、 202 帶電器 103 、 203 曝光部 104 乾式顯影機 105 轉印部 106 固著器 107 靜電潛像 108 、 208 可視像 109 、 211 基材 -21 - 1270224 (18) 204 濕式顯影機 205 中間轉印滾筒 206 加壓·加熱滾筒 207 轉印·固著部

-22-

Claims (1)

1. (1) 1270224 十、申請專利範圍 1·一種有機半導體元件，其特徵爲具備： 具有有機半導體粒子之熱熔接層的有機半導體層；和 將電流或電場供給至上述有機半導體層的電極。 2·如申請專利範圍第1項之有機半導體元件，其中， 上述有機半導體粒子具有0.5至20 μηι範圍的平均粒徑。 3 ·如申請專利範圍第1項之有機半導體元件，其中， φ 上述有機半導體層係直接或經由其他層形成於絕緣性樹脂 基板上。 4 .如申請專利範圍第1項之有機半導體元件，其中， 上述電極具備：由含有金屬微粒子之絕緣性樹脂層或有機 半導體層所構成的電鍍基底層；和形成於上述電鍍基底層 上的金屬電鍍層。 5. —種有機半導體元件，其特徵爲具備： 具有有機半導體粒子之熱熔接層的有機半導體層；和 φ 以在上述有機半導體層施加電場的方式，經由閘極絕 緣膜而配置的閘極電極；和 與上述有機半導體層電性連接的源極電極；和 與上述有機半導體層電性連接，且以在與上述源極電 極之間介設上述閘極電極之形成區域的方式配置的汲極電 極。 6. 如申請專利範圍第5項之有機半導體元件，其中’ 選自上述閘極電極、上述源極電極及上述汲極電極之至少 一者具備：具有含有金屬微粒子之絕緣性樹脂層或有機半 -23- (2) 1270224 導體層的電鍍基底層；和形成於上述電鍍基底層上的金屬 電鍍層。 7·如申請專利範圍第5項之有機半導體元件，其中， 上述閘極絕緣膜具備絕緣性樹脂層。 8 ·如申請專利範圍第5項之有機半導體元件，其中， 上述閘極絕緣膜係以覆蓋具有上述閘極電極之基板表面的 方式形成，且上述有機半導體層係以覆蓋形成於上述閘極 φ 絕緣膜上之上述源極電極及上述汲極電極的方式形成。 9·如申請專利範圍第5項之有機半導體元件，其中， 上述有機半導體層係以覆蓋具有上述源極電極及上述汲極 電極之基板表面的方式形成，且上述閘極絕緣膜係形成於 上述有機半導體層上，且上述閘極電極係形成於上述閘極 絕緣膜上。 10·如申請專利範圍第9項之有機半導體元件，其中， 上述閘極絕緣膜具有含有金屬微粒子的絕緣性樹脂層，且 •上述閘極電極具有將上述閘極絕緣膜作爲電鍍基底層而形 成的金屬電鍍層。 11·一種有機半導體元件之製造方法，係製造具有有 機半導體層之有機半導體元件的方法，其特徵爲： 令有機半導體粒子附著於上述有機半導體層之基底層 上的步驟；和 將上述有機半導體粒子加熱，使之熱熔接的步驟。 1 2 ·如申請專利範圍第1 1項之有機半導體元件之製造 方法，其中，使用電子照相方式，令上述有機半導體粒子 -24- (3) 1270224 附著於上述基底層上。 1 3 ·如申請專利範圍第1 2項之有機半導體元件之製造 方法，其中，上述有機半導體粒子的附著步驟具備：將感 光體依據上述有機半導體層的畫像資訊加以曝光，而在上 述感光體上形成靜電潛像的步驟；和以含有上述有機半導 體粒子的色彩碳粉（toner )粒子，將上述感光體上的上述 靜電潛像加以顯影，而在上述感光體上形成色彩碳粉像的 φ 步驟；和將上述感光體上的上述色彩碳粉像轉印於上述基 底層上的步驟。 1 4.如申請專利範圍第1 3項之有機半導體元件之製造 方法，其中，上述顯影步驟具有：以含有平均粒徑爲3至 2 0 μηι範圍之上述有機半導體粒子的上述色彩碳粉粒子，將 上述靜電潛像進行乾式顯影的步驟。 1 5 .如申請專利範圍第1 3項之有機半導體元件之製造 方法，其中，上述顯影步驟具有：藉由令平均粒徑爲0.1 φ至3μιη範圍之上述有機半導體粒子作爲上述色彩碳粉粒子 懸浮於介電性液體中而形成的液體顯像劑，將上述靜電潛 像進行濕式顯影的步驟。 1 6 .如申請專利範圍第1 1項之有機半導體元件之製造 方法，其中，又具備：形成在上述有機半導體層供給電流 或電場之電極的步驟。 17.如申請專利範圍第16項之有機半導體元件之製造 方法，其中，上述電極的形成步驟具備：使用電子照相方 式，令分散有金屬微粒子的絕緣性樹脂粒子或有機半導體 -25- (4) 1270224 粒子，附著於上述電極之基底層上的步驟；和將上述絕緣 性樹脂粒子或上述有機半導體粒子加熱而形成電鍍基底層 的步驟；和在上述電鍍基底層上實施無電解電鍍而形成金 屬電鍍層的步驟。 1 8 ·如申請專利範圍第1 1項之有機半導體元件之製造 方法，其中，又具備：形成在上述有機半導體層供給電流 之源極電極及汲極電極的步驟；和形成在上述有機半導體 φ 層施加電場之閘極電極的步驟、和在上述有機半導體層與 上述閘極電極之間，形成閘極絕緣膜的步驟。 1 9 ·如申請專利範圍第1 8項之有機半導體元件之製造 方法，其中，形成上述源極電極、上述汲極電極及上述閘 極電極之至少一者的步驟係具備：使用電子照相方式，令 分散有金屬微粒子的絕緣性樹脂粒子或有機半導體粒子， 附著於上述電極之基底層上的步驟；和將上述絕緣性樹脂 粒子或上述有機半導體粒子加熱而形成電鍍基底層的步驟 φ ;和在上述電鍍基底層實施無電解電鍍而形成金屬電鍍層 的步驟。 2 0.如申請專利範圍第18項之有機半導體元件之製造 方法，其中，上述閘極絕緣膜的形成步驟係使用電子照相 方式，令絕緣性樹脂粒子附著於上述閘極絕緣膜之基底層 上的步驟；和將上述絕緣性樹脂粒子加熱，使之熱硬化或 熱熔接的步驟。 •26-