有机半导体元件、其制造方法和有机半导体装置的制作方法

专利名称：有机半导体元件、其制造方法和有机半导体装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种有机半导体元件、其制造方法、利用该有机半导体元件的有源矩阵型显示装置以及利用该有机半导体作为IC-卡电子标签的有机半导体装置。
背景技术：
在过去十年，提出了使用有机半导体薄膜晶体管(有机TFT)的IC技术。这种电路主要吸引人之处在于其易于加工，且适于柔性衬底的可能性。希望在适当应用于智能卡、电子标签、显示器等的低成本IC技术中利用这些优点。
普通的有机TFT由玻璃衬底，栅极，栅绝缘膜，源极，漏极和有机半导体膜组成。施加给栅极的电压的变化(栅电压Vg)在栅绝缘膜与有机半导体膜之间产生过剩或不足电荷，从而改变流过电极/有机半导体/漏极的漏电流(Id)，以执行切换。
用于表示有机TFT性能的物理量包括迁移率，on/off比和栅电压阈值。迁移率与Id(漏电流)和Vg(栅电压)成线性关系的饱和区域中VId-Vg曲线的斜率成正比，表示电流流动的容易程度。用改变Vg时得到的最小Id与最大Id之间的强度比表示on/off比。用与上述饱和区域中VId-Vg曲线相切的直线的X截距定义栅电压阈值，表示引起切换的栅电压。
有机TFT的性质的目标值意在获得当前流行的有源矩阵液晶显示器中所使用的a-SiTFT的性质。更具体而言，目标值包括从0.3到1cm2/Vs的迁移率，106或更高的on/off比，以及从1到2V范围的栅电压阈值。
例如在美国专利No.5,596,208，美国专利No.5,625,199和美国专利No.5,574,291中描述了基于聚合物的TFT装置的最新进展。根据这些专利的描述，n-型和p-型聚合物材料的发展使得互补IC易于实现，如特别是美国专利No.5,625,199中详细描述的。
此外，已经进行了多种尝试来改善场效应晶体管的性质。
其中，尝试利用充分延伸的π-共轭系统(conjugated system)的有机半导体材料，改善有机半导体材料薄膜的结晶性，通过将甲基基团引入有机半导体材料中增强施主性质从而改善p-型半导体的性质，利用从具有单一聚合度的低聚物而非聚合度分散的有机半导体材料制造而成的有机半导体材料等等，改善场效应晶体管的性能。
根据最新研究，发现有机TFT的性质与有机半导体膜的结晶性有关，而不管有机半导体是低分子型还是高分子型的。例如，有一篇文章(A.R.Brown，D.M.de Leeuw，E.E.Havinga和A.Pomp，“Synthetic Metals”，Vol.68，pp.65-70(1994))披露了以下发现，即在使用非晶有机半导体膜的有机TFT中高迁移率与高on/off比彼此不相容。此外，另一篇文章(Y-Y.Lin，D.J.Gundlach，S.F.Nel son和T.N.Jackson，“IEEETransactions on Electron Devices”，Vol.44，No.8，pp.1325-1331(1997))披露了有机TFT的一种制造方法，其使用高结晶度汽相沉积的并五苯膜作为其中的半导体层，并且发现TFT具有如此高的性质，其迁移率为0.62cm2/Vs，on/off比为108或更大，栅阈值为-18V。
尝试基于设置在有机半导体层下面的底层来改善有机半导体膜的结晶性。日本专利申请未审公开第7-206599号披露了一种使用聚四氟乙烯(PTFE)取向膜作为底层的取向有机半导体膜低聚噻吩化合物等的制造方法。在此情形中，通过在一定压力下滑动PTFE实心块，在衬底表面上形成PTFE膜，从而难以使衬底的面积更大。此外，有机半导体层中的分子沿PTFE膜的取向方向均匀排列，从而分子之间难以发生载流子传导，因此难于获得所期望的性质。
另外，日本专利申请未审公开第9-232589号披露了一种设有取向膜的有机TFT的制造方法，使有机半导体层沿连接源极与漏极的方向取向。在此情形中，在上述基团上也难以发生分子间传导，从而难以获得高性能。
此外，文章(Y-Y.Lin，D.J.Gundlach，S.F.Nelson和T.N.Jackson，“IEEE Electron Devices Letters”，Vol.18，No.12，pp.606-608(1997))披露了通过在栅绝缘膜表面上形成两个并五苯沉积层而制造高性能有机TFT，其中栅绝缘膜涂有垂直取向薄膜型十八烷基丙硅烷。在此情形中，使用-80V漏电压和-100V栅电压评价TFT的性质，这些电压太高以至于不能作为施加给半导体元件的电压。
此外，日本专利未审公开第2001-94107号披露了一种有机半导体装置，其中通过浸渍方法在栅绝缘层表面上在厚度为0.3至10nm的氟基聚合物层上形成晶态有机半导体层。不过，利用这种制造方法，栅绝缘膜与氟基聚合物层之间形成界面，从而不能获得高迁移率，且根据所需结构驱动电压应当较大。而且，有机半导体层中的结晶层呈现两个峰值，从而其取向不能令人满意，因此不能大大改善性质。另外，日本专利未审公开第2001-94107号指出，通过并五苯提供的两个不同晶轴增加迁移率。发现该发明所基于的机制与本发明本质上是不同的，因为根据本发明，通过增加C-轴取向率来增大晶体管的迁移率。
为了改善有机TFT的性质，重要的是提高有机半导体膜的结晶度，改善元件结构设计，并且使绝缘膜具有高性能等等。
为了克服上述问题作出本发明，且本发明的一个目的在于提供一种可在大面积衬底上均匀制造，可通过施加给栅极的电压大大调制漏电流，并且具有高迁移率的有机半导体元件。
此外，本发明的另一目的在于提供一种操作稳定，可由低压驱动，工作寿命长和可通过简单、容易方法制造的有机半导体元件。
另外，本发明的再一目的在于提供一种利用上述有机半导体元件的有源矩阵型显示装置，或利用有机半导体元件作为IC-卡电子标签的有机半导体装置。

发明内容
更具体而言，本发明的第一发明是一种有机半导体元件，其包括设置在衬底的表面上的栅极，栅绝缘层，有机半导体层，源/漏极和保护膜，其中具有分散和低表面能岛形突起的岛形突起层设置成与上述有机半导体层相接触。
优选在上述栅绝缘层与有机半导体层之间设置具有分散和低表面能岛形突起的岛形突起层。
优选上述岛形突起的表面能为30dyn/cm2(达因/平方厘米)或更小。
优选分散在上述岛形突起层中的岛形突起相对于整个岛形突起层的比例为10％到95％。
优选上述突起的高度为0.2至150nm。
优选上述突起的平均直径为0.1至100nm。
优选上述具有低表面能的岛形突起由聚酰胺或聚酰亚胺形成。
优选上述具有低表面能的岛形突起由从聚富马酸酯基聚合物和环状全氟聚合物组成的组中选择出的一种氟基聚合物制成。
优选上述具有低表面能的岛形突起由从氟烷基硅烷化合物和全氟醚基化合物组成的组中选择出的一种氟基化合物制成。
优选上述有机半导体层由并五苯或并四苯形成。
优选上述有机半导体层相对于上述栅绝缘层的表面法向方向具有周期性。
优选上述有机半导体层由并五苯衍生物薄膜制成，且并五苯衍生物膜的C-轴取向率为85％或更大。
本发明的第二发明涉及有机半导体元件的一种制造方法，包括在衬底表面上设置栅极，栅绝缘层，有机半导体层，源/漏极和保护膜，其中通过旋涂或喷涂以分散方式形成岛形突起，形成与有机半导体层接触的分散和低表面能岛形突起的岛形突起层。
优选在通过上述旋涂或喷涂形成具有分散、岛形突起的岛形突起层后，在60℃至200℃加热条件下在岛形突起层上形成有机半导体层。
本发明的第三发明为一种利用上述有机半导体元件作为有源元件的有源矩阵型显示装置。
本发明的第四发明是一种利用上述有机半导体元件作为IC信息电子标签的有机半导体装置。
附图简要说明

图1为表示本发明有机半导体元件一个实施例的示意剖面图；
图2为AMF型电子显微照片(放大倍数×100,000)，显示在处于衬底上的栅绝缘层上形成的岛形突起的精细图案；图3A，3B，3C和3D表示汽相沉积并五苯膜的X-射线衍射；图4为表示本发明有机半导体元件制造方法的一个实施例的示意图；图5A和5B为表示本发明实施例1的有机半导体元件的示意图；图6表示本发明有机半导体元件的TFT性质；图7表示本发明有机半导体元件的TFT性质；图8表示本发明有机半导体元件的TFT性质；图9表示本发明有机半导体元件的TFT性质；图10表示根据本发明的有源矩阵液晶显示装置；图11为沿图10中线11-11作出的有源矩阵液晶显示装置的剖面图；图12A，12B和12C说明有源矩阵液晶显示装置的制造方法；图1 3所示的说明图表示IC板的一部分；以及图14为表示本发明IC信息电子标签的一个示例的示意图。
具体实施例方式
下面对本发明进行详细描述。
本发明的有机半导体元件包括处于衬底上的栅极，栅绝缘层，有机半导体层，源/漏极，和保护膜，以及以分散方式形成的具有低表面能岛形突起、与上述有机半导体层接触的岛形突起层。
普通的有机半导体由均形成在衬底上的栅极，栅绝缘层，之间具有水平距离的源极和漏极组成，并且在积累条件或损耗条件下工作。普通半导体元件的结构包括依次在衬底上形成栅极，栅绝缘层，源极和漏极以及保护膜的反转交错结构，和依次在衬底上形成栅极，栅绝缘层，源极和漏极，有机半导体层和保护膜的共面结构；以及使用有机半导体层介于源极与漏极之间的结构。
此外，对于普通有机半导体元件的上述结构，本发明有机半导体元件的特征在于该元件具有岛形突起层，其中以分散方式形成具有低表面能的岛形突起，且岛形突起层设置在与有机半导体层接触的位置。
本发明具有岛形突起层的有机半导体元件结构的优选实施例如下。
(1)一种有机半导体元件，其中在衬底表面上依次形成栅极，栅绝缘层，以分散方式形成具有低表面能岛形突起的岛形突起层，有机半导体层，源/漏极和保护膜。
(2)一种有机半导体元件，其中在衬底表面上依次形成栅极，栅绝缘层，有机半导体层，以分散方式形成具有低表面能岛形突起的岛形突起层，源/漏极和保护膜。
(3)一种有机半导体元件，其中在衬底表面上依次形成栅极，栅绝缘层，源/漏极，以分散方式形成具有低表面能岛形突起的岛形突起层，有机半导体层和保护膜。
(4)一种有机半导体元件，其中在衬底表面上依次形成栅极，栅绝缘层，源/漏极其中任何一个，以分散方式形成具有低表面能岛形突起的岛形突起层，有机半导体层，源/漏极中的另一个和保护膜。
在上述实施例中所示的本发明有机半导体元件的结构中，优选在栅绝缘层与有机半导体层之间设有以分散方式形成低表面能岛形突起的岛形突起层。
下面将具体描述本发明的有机半导体元件。
图1为表示本发明有机半导体元件一个实施例的示意剖面图。
在图1中，附图标记101表示栅极；102表示衬底；103表示栅绝缘层；104表示岛形突起层；105表示有机半导体层；106表示源极；107表示漏极；108表示保护膜。
在图1中，在本发明有机半导体元件的结构中，栅极101设置在衬底102的表面上，栅绝缘层103处于栅极之上，在栅绝缘层103的表面上设有以分散方式形成低表面能岛形突起的岛形突起层104，在岛形突起层104上设有中间为一定距离的源极106和漏极107，有机半导体层105设置在其上、与岛形突起层104和电极106与107接触，此外在有机半导体105上设有保护膜108。
对于本发明中的衬底102，可从很宽范围的材料中选择衬底的材料，只要材料是绝缘材料即可。特别是，可使用玻璃，包括氧化铝烧结体等的无机材料以及包括聚酰亚胺膜、聚酯膜、聚乙烯膜、聚亚苯基膜、聚对二甲苯膜等的多种绝缘塑料，等等。尤其是，使用塑料衬底具有重要意义，其可制造重量轻的柔性有机半导体元件。
使用包括聚氯丁二烯，聚(对苯二甲酸乙二醇酯)、聚(甲醛)、聚(氯乙烯)、聚(偏二氟乙烯)、氰乙基茁霉多糖、聚(甲基丙烯酸甲酯)、聚砜、聚碳酸酯、聚酰亚胺等的有机材料作为本发明中的栅绝缘层103；可使用这些有机材料通过涂覆方法形成层。此外，可使用包括SiO2，SiNx，Al2O3，Ta2O5等的无机材料。可使用这些无机材料通过包括掩模汽相沉积等的常规构图方法形成层。另外，优选使用用作后面所述岛形突起层的氟聚合物作为栅绝缘层。毫无疑问，用于栅绝缘层103的材料不限于上述材料，可使用两种或多种这些材料的任何组合。
此外，可将栅极金属氧化形成绝缘膜，用作栅绝缘层。
形成本发明的岛形突起层104，从而以分散方式形成具有低表面能的岛形突起。岛形突起的表面能为30dyn/cm2或更小，优选28dyn/cm2或更小，更优选处于26至3dyn/cm2或更小范围内。超过30dyn/cm2的表面能是不可取的，这是因为降低了垂直分子取向。顺便提及，本发明中定义的表面能表示用于构成岛形突起的材料所形成的连续膜的表面能。
此外，希望分散于上述岛形突起层中的岛形突起的比例处于整层的10％到95％的范围内，优选为20％至80％。不可取的是，小于10％的比例会降低垂直取向，超过95％的比例会导致电荷俘获于绝缘层中，这会引起电学性质降低。
另外，希望上述岛形突起的高度处于0.2至150nm范围内，优选从0.4到120nm。
而且，希望上述岛形突起的平均高度处于从0.1到100nm的范围内，优选从0.15到80nm。
图2表示AMF型电子显微照片(放大倍数×100,000)，显示出在由衬底上SiO2薄膜形成的栅绝缘层组成的SiO2薄膜衬底上形成的岛形突起的精细图案。图2中的突起显示为岛形突起；许多岛形突起中的每一个包括单个突起，有些岛形突起包括两个或多个彼此接触的突起。图2表示由下面将要描述的实施例1中氟聚合物形成的岛形突起；分散有岛形突起的平面层是岛形突起层。
优选上述具有低表面能的岛形突起由具有高线性化学结构的材料，如聚酰胺、聚酰亚胺等形成。
特别优选的聚酰胺例子为，例如，包含从下列结构式(1)至(3)所代表的二羧酸与下列结构式(11)至(13)所代表的二胺获得的缩聚产物的聚酰胺。
此外，聚酰亚胺特别优选的例子为，例如，包括从下列结构式(4)至(7)所代表的四羧酸氢化双酚与上述结构式(11)至(13)所代表的二胺获得的缩聚产物的聚酰亚胺。
另外，优选上述具有低表面能的岛形突起由包括从聚富马酸酯基聚合物和环状全氟聚合物组成的组中选择出的氟基聚合物的材料，或者包括从氟烷基硅烷化合物和全氟醚基化合物组成的组中选择出的氟基化合物的材料形成。
聚富马酸酯基聚合物包括，例如下面结构式(8)所代表的聚合物 其中R为-(CH2)L(CF2)mCF3，L≥0且m≥0。
氟烷基硅烷化合物包括，例如下面结构式(9)所代表的化合物CF3(CF2)a(CH2)bSi(OMe)3(9)其中Me为CH3，a≥0且b≥0。
全氟醚基化合物化学物包括，例如下面结构式(10)至(18)所代表的化合物F(CF2CF2CF2-O)mC2F4-COOH (10)OHCO(CF2CF2O)m(CF2)n-COOH (11)HO-CH2-(CF2CF2O)m(CF2O)n-CH2-OH (12)F(CF2CF2CF2-O)nC2F4-CH2-OH (13)F(CF2CF2CF2-O)nC2F4-COONH5-O-(14)-O-H3N-OCO-(CF2CF2O)m-(CF2O)n-COONH3-O-(15)F(CF2CF2CF2-O)nC2F4-COONH4(16)H4N-OCO-(CF2CF2O)m-(CF2O)n-COONH4(17)H2C-CH2-O-(CF2CF2O)m-(CF2O)n-O-CH2(18)毋庸置疑，用作本发明中具有低表面能岛形突起的氟基聚合物或氟基化合物不限于上述材料。
可使用包括聚苯胺和聚噻吩(polythiopohene)的有机材料或导电墨水作为其材料，利用在电极形成过程中易于进行的涂覆方法形成本发明中的栅极101。此外，栅极结构可利用金属，如金、铂、铬、钯、铝、铟、钼和镍；这些材料的合金；和诸如多晶硅、非晶硅、氧化锡、氧化铟和氧化铟锡(ITO)的无机材料；使用这些无机材料利用传统光刻方法形成电极。不用说，用于栅极结构的材料不限于上述材料，可利用上述材料中两种或多种的任何组合。
希望本发明中源极106和漏极107的材料由具有大功函的金属形成，这是因为大多数有机半导体为以空穴作为输运电荷的载流子、以便与半导体层形成欧姆接触的p-型半导体。特别是，这种金属包括金和铂，但不限于这些材料。此处，功函表示从固体抽取出电子所需的电势差，其定义为从真空值与费密值之间的能量差除以电荷量所得到的数值。此外，在杂质高密度地掺杂到半导体层表面的情况下，通过金属/半导体界面可产生载流子隧道效应，从而载流子的性质与金属材料的种类无关；因而，所列出的用于栅极的金属或有机导电材料也包括在所考虑的材料中。
希望本发明中的有机半导体层105由从π-电子共轭系统基芳族化合物，链状化合物、有机颜料、有机硅化合物等组成的组中选择出的材料形成。具体例子包括并五苯，中央苯环中引入双环的并五苯衍生物，并四苯，蒽，噻吩低聚物衍生物，亚苯基衍生物，酞菁染料化合物，聚乙炔衍生物，聚噻吩衍生物和花青染料；或者，所考虑的材料不限于这些材料。下面表示并五苯(式19)和并四苯(式20)的结构式 本发明的特征在于具有低表面能岛形突起的岛形突起层设置成与有机半导体层接触，其中以分散方式形成突起。在岛形突起层上形成由例如并五苯衍生物膜构成的有机半导体层的情形中，并五苯衍化物膜的C-轴取向率为85％或更大，优选为90％或更大，从而能增强并五苯衍生物膜的取向。
此外，优选岛形突起层设置在栅绝缘层与有机半导体层之间；还可以形成岛形突起层，使有机半导体层相对于上述栅绝缘层的表面法线方向具有周期性。此处，周期性表示连续层叠并五苯分子组成的单层。
下面，将描述本发明有机半导体元件的制造方法。
本发明有机半导体元件的制造方法是一种在衬底表面上形成栅极，栅绝缘层，有机半导体层，源/漏极和保护膜的方法，其特征在于通过旋涂或喷涂形成上面以分散方式形成有岛形突起的岛形突起层。
在本发明中，如上所述，在衬底表面上形成栅极，栅绝缘层，有机半导体层，源/漏极和保护电极；可通过传统方法形成除岛形突起层以外的上述电极和层。
具体来说，上述电极和层的制造方法包括对无机绝缘膜等实施等离子体CVD方法，对金属、氧化锡、氧化铟，ITO膜等实施溅射方法。此外，使用常规光刻方法和干蚀刻方法或湿蚀刻方法进行构图处理。另外，由导电有机材料，导电墨水，绝缘有机材料和半导体有机材料制成的薄膜的制造方法包括旋涂方法，铸造方法，拉伸方法，真空汽相沉积方法和喷墨方法。
本发明有机半导体元件制造方法的特征在于，形成与有机半导体层接触、其中以分散方式形成低表面能岛形突起的岛形突起层。
图4为表示本发明有机半导体制造方法一个实施例的示意图。在图4中，根据本发明有机半导体的制造方法，在衬底102的表面上形成栅极101和栅绝缘层103，随后通过旋涂或喷涂在栅绝缘层103上形成岛形突起层104，岛形突起层104由表面上以分散方式形成低表面能岛形突起109的一层组成。然后，在岛形突起层104上形成源极106和漏极107，随后通过汽相沉积将有机半导体层105成膜。有机半导体层105覆盖岛形突起109的表面，并且还填充在岛形突起109之间。此外，在有机半导体层上形成保护膜。
希望本发明分散有低表面能岛形突起的岛形突起层的制造方法包括上述旋涂或喷涂方法。例如，希望旋涂方法按照如下所述制造层在预定温度下将上述氟聚合物溶解到氟基溶剂中制备出溶液，并保持50转10秒时间，然后保持1,500转30秒时间，用该溶液进行涂覆。使用空气喷涂系统或无空气系统执行喷涂方法，优选在雾化状态下微粒尺寸尽可能的小。通常，随着溶液浓度和转数减小，膜厚度趋于更薄；因为即使在相同涂覆条件下，薄膜特征也会随氟基聚合物的吸附力和分子重量而明显不同，可在优选涂覆条件下适当进行涂覆。
在本发明中，使用上述旋涂或喷涂方法能够形成具有分散状态岛形突起的岛形突起层。形成分散状态岛形突起的原因大概包含旋涂的转数，涂覆膜的表面张力等原因。
此外，优选在通过旋涂或喷涂方法在上述栅绝缘层上形成具有以分散方式形成的低表面能岛形突起的岛形突起层之后，在60℃至200℃，优选80℃至180℃的温度条件下将有机半导体层加热成膜。优选在特定温度条件下形成有机半导体层，这是因为例如，在通过汽相沉积形成并五苯衍生物膜时，并五苯衍生物膜的C-轴取向率为85％或更大。
下面本发明涉及一种有机半导体装置，其特征在于该装置利用上述有机半导体元件作为IC信息电子标签。
以电子标签智能卡作为本发明利用IC信息电子标签的有机半导体装置的一个例子进行描述。很长时间以来，为了识别和搜索易于遗弃或丢失的物体，人们通过将具有条形码或代码的标签附着到物体上来方便光学字符识别，这些物体包括产品目录，行李条，纸凭单和其他移动物体。这些光学可检测标签需要保持可见以备识别；不过，由于表面划痕或其他损伤，标签易于变得不可分辨。为了增强搜索可靠性，人们尝试着使用基于射频的电子标签的方法。这种标签通常包括用于数据存储的半导体存储器，处理逻辑，用于数据广播的天线；所有这些部件都放置在由热固性树脂，包括环氧树脂、热塑性树脂或其他适当树脂制成的壳体中。
数据存储容量的范围从几比特到几千比特，且通常为64比特。标签可包含只读存储器(ROM)，电可编程或可擦除ROM(EPROM或EEPROM)或闪存。使用耐用小电池、光电电源、热转换器、取决于外部施加的电磁能量的感应电力变换器或其他适当电源为电子标签提供能量。通过利用有机半导体元件的电路形成这些电子标签，简化制造过程，从而降低价格。
下面，本发明涉及一种有源矩阵型显示装置，其特征在于使用上述有机半导体元件作为有源元件。
有源矩阵液晶显示装置是一种将有源矩阵附加到构成显示部分的每个像素，并通过有源矩阵向液晶输送电压的装置。采用下述系统作为驱动方法。有源矩阵元件如TFT设置在由n行扫描线与m列信号线组成的n×m矩阵导线的交点处；每个TFT的栅极、漏极和源极分别与扫描线、信号线和像素电极相连；分别向扫描线和信号线输送寻址信号和显示信号；并且像素电极上的液晶通过受寻址信号和on/off比信号控制的TFT开关而工作。将有机半导体元件作为开关元件，简化制造过程，从而可降低价格。
下面通过例子对本发明进行更具体的说明。
实施例1首先，将描述本实施例有机半导体装置中使用的衬底及其清洁方法。
本实施例中使用的硅衬底为掺有硼的p-型衬底。衬底的电阻系数为0.1至0.2Ωcm。晶轴为<100>。
在硅衬底上形成SiO2膜。SiO2膜厚度为200nm，其通过湿热氧化方法形成在硅衬底的表面上。氧化条件为熔炉温度设定在95℃，H2与O2的流入比设定为0.5。
硅衬底的清洁方法如下所述。重复以下处理两次将硅衬底浸泡到纯度为99％或更高的丙酮中，并经历超声波清洗5分钟，然后将衬底浸泡到纯净水中，并经历超声波清洗5分钟。在清洁之后，用N2气吹走纯净水，然后用波长为184.9nm和253.7nm的紫外(UV)光在强度为100mW的条件下照射衬底，照射时间为20秒以去除有机污染物。之后，在N2气氛下在250℃熔炉中将衬底加热1小时，以便去除SiO2表面上的湿气，并使UV线注入SiO2膜中的载流子热弛豫。
下面，将描述本发明有机半导体元件中所使用的岛形突起层的制造方法，其中以分散方式形成具有低表面能的岛形突起。使用处于酒精溶液(浓度10wt％；粘度3cps)，由Toray Down Corning Co.，Ltd.(商标名AY43-158E)制造且由下述结构式(21)表示的全氟辛基三甲氧基硅烷作为氟聚合物CF3(CF2)7Si(OCH3)3(21)全氟辛基三甲氧基硅烷(AY43-158E)的平均分子量为4,000。通过旋涂方法施加上述氟聚合物溶液，同时在1,500rpm下将上面具有SiO2膜的上述衬底旋转15秒，从而在SiO2膜的表面上形成分散有氟聚合物制成的岛形突起的岛形突起层。然后，在大气中在150℃条件下将衬底烘烤20分钟。
在AFM(隧道型电子显微镜)上通过图像处理观察衬底表面上的氟基聚合物膜的形状。图2中表示所得到的AFM图像。岛形突起层的空隙百分率为50％，岛形突起的高度为0.5nm，岛形突起的平均直径为0.5nm。用于形成岛形突起的氟基聚合物膜的表面能为20dyn/cm2。
此处描述测量上述表面能的方法。对于液晶元件的每个衬底，使用测量宏观表面状态下表面能的方法执行该方法。用于接触角测量的试剂为例如，Aα-溴代萘，B二碘甲烷，C水等。对于A，B，C等测量接触角，然后根据例如Kitasaki等人题为“Extension of the FowkesFormula and Estimation of the Surface Tension of Polymer Solids”(Adhesion Society of Japan出版，Vol.8，No.3(1972)，p.131以前)的文章中描述的计算公式计算表面能。
下面，将描述用于本发明半导体元件的并五苯汽相沉积膜的制造方法。
使用上面具有SiO2膜的上述硅衬底作为衬底。
所使用的并五苯原料粉末为商业上可购得的经过提纯净化的并五苯粉末。使用能利用扩散泵排真空的真空汽相沉积设备制造并五苯汽相沉积膜。并五苯汽相沉积膜的形成条件如下。汽相沉积设备腔室中获得的真空度为3至5×10-4帕(Pa)。将上述并五苯粉末放入K-盒中，将衬底设置在舟皿上大约20cm处，将盒加热到大约260℃，从而并五苯升华并沉积到衬底表面上。用加热板在125℃下加热衬底，并将石英晶体振荡器装配到高度大致与加热板上衬底位置的高度相同，并且由振荡器的谐振频率改变计算膜厚度和汽相沉积速度。并五苯膜的厚度设定为150nm。
表1表示本实验中使用的四种基体的制造条件。
制造条件No.1使用经过清洁处理但没有用氟聚合物涂覆SiO2膜的衬底，并在衬底温度设定为室温(24℃)，平均汽相沉积速度为7.5/秒时形成薄膜。
制造条件No.2使用Toray Dow Corning有限公司制造的全氟辛基三甲氧基硅烷(商标名AY43-158E)作为岛形突起层，且在衬底温度设定为室温和平均汽相沉积速度为7.5/秒形成薄膜。
制造条件No.3不使用氟基聚合物涂覆SiO2膜，并在衬底温度设定为125℃和平均汽相沉积速度为7.5/秒时形成薄膜。
制造条件No.4使用Toray Dow Corning有限公司制造的全氟辛基三甲氧基硅烷(商标名AY43-158E)作为岛形突起层，并在衬底温度设定为125℃和平均汽相沉积速度为7.5/秒时形成薄膜。
如上所述，并五苯汽相沉积薄膜是理想的。
表1

下面，将参照图3A至3D描述对于根据实施例1形成的并五苯汽相沉积膜的宽角X-射线测量结果。
图3A至3D分别表示对于根据表1中所示的四个制造条件(No.1到No.4)制造的并五苯汽相沉积膜，获得的X-射线衍射图。图3A中的标号201表示No.1并五苯汽相沉积膜的宽角X-射线图的峰值；图3B的202表示No.2膜的峰值；图3C中的203表示No.3膜的峰值；图3D中的204表示No.4膜的峰值。
测量所用的X-射线为0.15406nm的铜K-α射线。X-射线源的管电压设定为30kV，管电流设定为30mA。在样品与X-射线源之间设有狭缝，并且设定为使X-射线在样品表面上的横截面为2×2mm2。使用宽角测角器，并将入射X-射线路径与衬底表面法线之间的夹角设定为(90-θ)°，且引导到检测器的反射路径与衬底表面法线之间的夹角设定为(90-2θ)°。使用闪烁计数器作为检测器。扫描范围θ为1.5至15°，且步宽为0.2°。每个入射角θ的采样时间为5秒。
如图3中所示，在并五苯汽相沉积膜的X-射线峰值201，202，203，204中，观察到与1.57nm平面间距相应的峰值分别处于2θ＝5.6°，11.4°，17.1°，23.0°。此外，观察到与1.49nm平面间距相应的峰值分别处于2θ＝6.0°，12.1°，18.3°，24.6°。而且，与0.67nm平面间距相应的峰值分别处于2θ＝9.4°，11.7°，24.1°。
在加热衬底的X-射线峰值203(No.3)和涂有氟薄膜的衬底的X-射线峰值202中，观察到这两个峰值分别处于2θ＝5.6°和6.0°附近；另一方面，在通过加热衬底在岛形突起层上形成的并五苯汽相沉积膜的X-射线峰值204(No.4)中观察到一个峰值，而非两个峰值；峰值强度极低，在没有经过特殊预处理的衬底上的并五苯汽相沉积膜的X-射线峰值201(No.1)中观察与6至7平面间距相应的峰值强度。
根据文献(R.B.Campbell，J.M.Robertson和J.Trotter，“ActaCrystallogr.”Vol.14，p.705(1961))，并五苯单晶是三斜晶系，且a-轴，b-轴和c-轴的晶格常数分别为a＝7.90，b＝6.06和c＝16.01。a-轴与c-轴，b-轴与c-轴以及a-轴与b-轴之间的夹角分别为α＝101.9°，β＝112.6°和γ＝85.5°。
使用上述文献的数值对宽角X-射线中出现的峰值折射率进行计算，表明，与1.49nm平面间距相应的峰值用(00I)(I＝1，2，3，4)表示；此外，对于2θ＝19°峰值为(200)，对于2θ＝23°，峰值为(110)。
从上述式(19)可以看出，并五苯分子的纵向长度约为16。因此，由于沿衬底表面法线的平面间距为1.49nm，单晶层中并五苯分子有可能倾斜于法线取向。另一方面，由于薄膜层的平面间距为1.57nm，其中的并五苯分子呈现近似平行于法线，即垂直于衬底的取向。
根据以上描述，在室温时形成于SiO2膜上的条件No.1的并五苯汽相沉积膜，显示出呈现大多数分子平行于衬底，一部分分子从法线倾斜，另一部分分子垂直于衬底表面的状态。另一方面，在条件No2至No.4(表1中的No.2至No.4)的并五苯汽相沉积膜中，分子都不平行于衬底表面，不过垂直于衬底的分子与倾斜分子共存。特别是，在温度升高并存在岛形突起层的条件No.4的情形中，单晶部分的比例增大，这是因为宽角X-射线中呈现一个峰值。
多为对比例，用具有不同表面能的材料形成岛形突起层，且研究C-轴取向率与表面能之间的关系。特别是，使用通过控制氟基团相对于表面的比例来改变表面能的层，并且毋庸置疑C-轴取向率与表面能是彼此相关的，不过从表2中X-射线的C-轴取向率可以看出，随着表面能降低，平行于衬底法线方向的分子的比例增加。
表2

注PFE四氟乙烯PTFE聚四氟乙烯PMMA聚(甲基丙烯酸甲酯)氟化聚酰亚胺1氟改性率为20％的聚酰亚胺氟化聚酰亚胺2氟改性率为10％的聚酰亚胺氟化聚酰亚胺3氟改性率为5％的聚酰亚胺下面，将描述本发明有机半导体的制造方法。
图5A和5B为表示本发明实施例1的有机半导体元件的示意图。图5A表示有机半导体元件的剖面图，图5B表示有机半导体元件的平面图。附图标记302表示硅衬底，附图标记301表示在硅衬底302的背侧形成的银糊，即栅极，附图标记303表示SiO2膜，附图标记304表示用氟聚合物在SiO2膜上形成的岛形突起层，305为并五苯汽相沉积膜，306为源极，307为漏极。
将用于金属沉积的掩模放置在并五苯汽相沉积膜305上，通过汽相沉积方法制造源极306和漏极307。电极所用材料为金。电极制造条件如下。腔室中获得的最大真空度为3×10-5帕。衬底温度设为室温。将纯度为99.9％或更高的薄纯金导线放置在Mo(钼)金属舟皿中进行电阻加热，将衬底设置在舟皿上大约30cm的位置处，并且加热舟皿，将金汽相沉积。平均汽相沉积速度设定为0.5nm/sec(纳米/秒)。此外，汽相沉积金膜的膜厚度设定为100nm。使源极与漏极之间的分隔距离L为0.1mm，源极和漏极的长度为30mm。然后，用银糊涂覆衬底背侧，形成栅极。
如上所述，使用并五苯沉积膜的有机半导体元件(并五苯TFT)是理想的。
下面，将参照图6至9描述本发明有机半导体元件的TFT性质。
用具有以下结构的测量系统测量Vg-Id曲线。使用Agilent公司制造的测量设备4156C(商标名)进行测量。使用真空吸盘将有机半导体元件固定到金属平台上，并从平台向银糊301施加栅电压Vg。使直径为0.5mm的探针与有机半导体中的源极306和漏极307接触，并施加漏电压Vd。
图6表示通过改变施加给根据表1中制造条件No.1形成的样品的栅电压而获得的并五苯TFT的Vg-Id曲线，图7表示通过改变施加给根据表1中制造条件No.4形成的样品的栅电压而获得的并五苯TFT的Vg-Id曲线，图8表示使用根据制造条件No.1的衬底的有机半导体元件的Vg-Id曲线，图9表示使用根据制造条件No.4的衬底的有机半导体元件的Vg-Id曲线。此处，Vg＝-40V。
在图6包含的根据制造条件No.1的半导体元件中，其中直接在SiO2膜上产生并五苯汽相沉积膜，在Vd＝-34V附近Id增大，且Vd＝-40V时流动的电流Id＝1.6×10-7A。此时，on/off比为0.6×105。
另一方面，在图9包含的根据制造条件No.4的半导体元件中，其中在温度升高的条件下在氟基聚合物构成的岛形突起层上制造并五苯膜，在Vd＝-26V附近Id突然增大，且Vd＝-40V时流动的电流Id＝5.8×10-7A。该元件的on/off比为0.9×105。
同样，还获得对于条件No.2和No.3的电流值。在表1中汇集了所获得结果。
根据下式(1)计算迁移率 (公式1)此处，Ci为1×1cm2的栅绝缘膜的静电电容，W和L分别为例中所示的沟道长度和沟道宽度。
表1中表示对于条件No.1至No.4获得的迁移率。与直接在SiO2膜上制造并五苯汽相沉积膜的有机半导体元件相比，在具有分散的低表面能岛形突起的岛形突起层上制造并五苯汽相沉积膜的有机半导体元件(No.2和No.4)中迁移率μ增大。另一方面，发现on/off比没有差别。
根据以上所述，可以发现通过衬底加热在分散、岛形突起层上制造的并五苯汽相沉积膜中，改善了TFT性质。
如图3A至3D中X-射线分析所示，在与上面分散有低表面能岛形突起的岛形突起层相接触地形成的并五苯汽相沉积膜中，没有并五苯分子平行于衬底表面。因而，易于发生载流子的分子间迁移，从而迁移率变大。此外，与单晶层的C-轴相应的强度比变大，且在85％或更多单晶层部分平行于衬底法向方向的情况下，可获得具有高迁移率的TFT性质。
从而，根据本发明，发现通过在SiO2膜上形成分散有低表面能岛形突起的岛形突起层，可获得TFT的性质。
实施例2下面将参照图10至12C描述在有源矩阵液晶显示装置中使用本发明有机半导体元件的实施例。
图10表示根据本发明的有源矩阵液晶显示装置。
图11表示沿图10中线11-11作出的有源矩阵液晶显示装置的剖面图。附图标记401表示玻璃衬底，402为栅极，403为栅绝缘膜，404为上面分散有低表面能岛形突起的岛形突起层，405为源极，406为漏极，407为并五苯汽相沉积膜，408和408′为信号线，409和409′为扫描线，410为像素电极，411为SiNx保护膜，413和413′为取向膜，414为相对电极，415为液晶化合物，416为间隙，417为间隔珠，418和418′为偏振片，419为TFT衬底，420为相对衬底。图12A至12C表示图10和11中所示有源矩阵衬底显示装置的制造步骤(步骤601至622)。
首先，根据图12A中所示的操作步骤制造TFT衬底419。通过溅射方法在非碱性玻璃衬底401上形成厚度为大约150nm的Cr膜(步骤601)。通过光刻步骤将Cr膜构图，形成扫描线409和栅极402(步骤602)。通过溅射方法在其上形成厚度为300nm的SiO2膜和厚度为200nm的SiN膜403(步骤603)。通过溅射方法在其上形成厚度为300nm的ITO薄膜，然后通过光刻步骤构图以形成像素电极410(步骤605和606)。通过溅射方法在其上形成厚度为20nm的Cr膜，然后通过光刻步骤构图以形成信号线408、源极405和漏极406(步骤607和608)。此外，通过汽相沉积方法在其上形成厚度为150nm的Au薄膜，并通过光刻步骤构图以形成信号线408、源极405和漏极406(步骤609和610)。使用Cr膜提高Au膜与SiO2膜之间的粘接。
此外，按照实施例1中所描述的内容在其上形成岛形突起层(步骤611)。岛形突起层的平均高度为1nm。在其上形成厚度为80nm的并五苯汽相沉积膜(步骤612)。并五苯汽相沉积膜的制造条件与实施例1中相同。施加10秒钟的漏电压Vd＝-40V，以便使电流在源极与并五苯膜与漏极之间流动。而且，在其上形成厚度为500nm的环氧树脂薄膜作为保护膜412(步骤613)。然后，通过光刻步骤形成用于到达信号线408和扫描线409的孔(步骤614)。通过斜向汽相沉积在其上形成厚度为200nm的取向膜413(步骤615)。如上所述，TFT衬底419是理想的。
下面，根据图12B中所示的操作步骤形成相对衬底420。使用溅射方法在非碱性玻璃衬底414上形成厚度为140nm的ITO相对电极415(步骤616)。使用斜向汽相沉积方法在其上形成厚度为200nm的取向膜413′(步骤617)。
根据图12C中所示的操作步骤制造液晶板。在对分别处于TFT衬底419和相对衬底420上的取向膜413和413′的表面进行取向处理(步骤618)之后，将二氧化硅制成的直径为3μm的间隔珠417分散到TFT衬底419的表面上(步骤619)。将液晶化合物416引入TFT衬底419与相对电极420之间形成的间隙中(步骤620)。将偏振片418和418′分别固定到TFT衬底419和相对衬底420的表面，从而形成液晶板(步骤621)。
在本例中，按照与实施例1相同的方法，在作为底层、具有分散的低表面能岛形突起的岛形突起层上制造并五苯汽相沉积膜，从而有机半导体元件的性质表现出与实施例1的情形相似的令人满意的数值，如迁移率为0.21cm2/Vs，on/off比为1×105。在光照条件下评价上述液晶显示装置，发现像素对比度为150，产生令人满意的显示器。
实施例3将描述IC信息标签的制造方法。
就图13进行说明，图13表示IC基片的一部分。为了简化图13，仅表示出一个倒相TFT，不过此装置是一个大的集成阵列装置。此外，图中所示的元件等并未依照实际比例。本例中的IC信息标签具有以下结构，即有机半导体设置在底侧，且电介质存储器层叠在其上。在本发明中，使用有机电介质存储器，并且使用两个晶体管操纵该存储器。如果不考虑集成度，则可以将无机电介质组合到一个相同的平面内。还可能是将一个电介质指派给一个晶体管的结构。此外，可以通过倒相方式在有机电介质存储器上形成有机晶体管。
图14为系统10的示意图，系统10识别多个标签42、44、45、46和47(通常每个标签具有一个电子读出特定识别号)，并根据这些电子标签的显示为电子标签读出器20、26和28提供多种数字服务。为了访问数字服务器，电子标签读出器20(或电子标签读出器26和28)与计算机系统12连接，并且计算机系统还包括本地计算机14，数据库服务器16和网络计算机(网络服务器)18。
在本发明此处给出的实施例中，使用有机半导体元件作为标签。用回形针将电子标签32固定到纸文件30上，并将电子标签42、44、45、46、47分别固定到立方体形多边形的表面52、54、56。借助于多个文字、图形或符号标记(图中未示出)确定请求了哪种数字服务。标记分别靠近电子标签42、44、46设置。电子标签32或电子标签42、44和46被运送到一个或多个标签读出器附近，且在电子标签与标签读出器之间传送请求/响应信号22和24，因此将所读出的电子标签的识别号传送给计算机系统。
电子标签可以持久或暂时附着到多种物体上。所述的多种物体不限于，但包括纸文件30，多边形50，书本，杂志，海报，便笺(notecard)，印刷广告，墙壁，地板，天花板，家具物品，电子装置，移动计算机，集装箱，纸盒，布和其他适当物体。可通过从以下方法中选择出的一种方法将电子标签持久附着到物体上将其嵌入物体，粘接到物体的表面，通过钉书机固定到物体，或者将其牢固固定到物体的任何其他机制。
可使用回形针，扣子或绳(例如附着有电子标签的纸夹，附着有电子标签的橡胶圈或绳圈)，通过简单的分散设置(例如将电子标签投掷到地板上)，通过插入狭缝或者储藏空间中，或者通过使用用于暂时固定的其他适当机制，将电子标签暂时固定到物体。这种用于暂时固定的机制能够与附着有标签的多个物体建立连续联系；此外，使用有机半导体元件具有易于重复利用电子标签的优点。
图14为表示本发明中IC信息电子标签一个示例的示意图。
在图14中，将附着有一个或多个标签的物体表示为多边形50。多边形50包含多个电子标签42、44、45、46、47，其分别附着到表面52、54、56。旋转多边形50，使得基本上允许一个表面和附着到其中心的标签对准电子标签读出器20。电子标签可以附着到多边形50的任何部分，例如多边形50的边缘和顶点，相对于多边形随机分布或者半随机分布，或者相对于图中所示表面的中心对称分布。
使用这种多边形(例如立方体、四面体、斜方十二面体、具有两个表面的平面立体或相关形状)和其表面中心处的附件，具有表面提供被动屏蔽的优点，从而可防止大量标签同时读出。所示的多边形50为实心体，本发明范围内还可包含多种其他形状。例如，球形类似于多个直角棱形中的一个，可采取球状体，椭圆体，旋转圆锥体，平面，不确定形状，或者足以使用户确定物体形状的形体。此外，包括形状与电子标签一致的大量协作部件；所述部件包括允许使用包括球和穴，钥匙与锁，滑动或旋转连接形成部件，链条等在大量形状进行连接的通用结构。
根据本发明，这种有机电子标签适于附着到上述物体上，通常以各种选定射频广播特定识别号和任意数据。识别号取决于所使用的特定存储系统，在激活电子标签时可由用户分配，可通过软件指令由用户改变，或者可由有机标签制造商确定。在特定实施例中，单独使用红外线、超声波或其他适当数据传输系统，或者与射频标签结合使用，并且还可以广播特定识别号或相关数据。可通过外部电磁线圈以感应方式，通过内部电池，通过光电电池，通过从可得到的普通家用电流获得的少量电流，或者通过适当的电源供电装置，向有机电子标签输送电能。识别号和/或数据的广播可以是连续或间断的，可以对外部状况查询作出响应，并且可以对输送给电子标签的局部电源作出响应。
电子标签46可以任意地安装传感器。支持多种传感器模式，并且传感器模式包括传感器陀螺传感器、加速计，或音速或红外技术范围确定的绝对或相对位置信息。与存在的环境传感器兼容，其中环境传感器包括常规的光、图像、热、电磁、振动或音速传感器。根据所希望的应用方法，可使用环境或位置传感器。这些位置传感器包含不同的GPS位置检测，图像分析或识别，音速或声音识别，或者不同的热传感器。传感器可包括加速计，压缩形变或拉伸形变传感器，或者其他嵌入或附属的传感器。
在特定应用例中，使用连续传感器(例如由双层板制成的电容传感器)。一种特别有效的连续传感器为使用大量电容或电阻条的传感器，该传感器产生出模拟信号，模拟信号指示出与形变压力产生的与形变压力成正比的位置。可使用多种传感器，包括简单电容传感器，电阻形变(压力)传感器，模拟或数字压力开关，电感传感器或流体流动传感器。取决于所使用的传感器的类型，传感器数据还可以直接以数字形式传送给电子标签46，或者可通过一般提供4至8比特范围的通用模拟-数字转换器转换成数字形式(不过，多种应用可能要求从最小为1比特到最大高达32比特的各种范围)。使用这种传感器增加了输入信息，并且所获得的输入信息构成用户界面的一部分，而用户界面部分上可由有机电子标签形成。
除了传感器以外，可将多种反馈显示器固定到有机电子标签46。例如，可通过设置在电子标签46附近或者电子标签读出器20附近的装置提供的适当用户反馈，显示电子标签的启动和操作。例如，可在电子标签46附近设置LED态光源，在电子标签读出器20附近设置LED状态光源，其可提供间断或非间断的可见、明显的光，同时电子标签主动传输给电子标签读出器20。这样就为用户提供了可视确认，以进行数据传输。
可选择地，可使用便携式计算机中通常使用的传统的无源或有源矩阵液晶显示装置，并根据基于多种电光或微机械技术进行显示。此外，某些特殊装置利用由适当电致变色材料的聚焦或分布颜色改变构成的非成像显示，为用户提供可视反馈。
可以将标签读出器20(和标签读出器26，28)构造成能检测各种频率的电磁、光和声音信号。在特定实施例中，毋庸置疑，标签读出器20读出有机电子标签的识别号和数据，并且还可写入有机电子标签的识别号和数据。还可以根据标签读出器20、26、28中读出标签的装置，一个或多个标签读出器读取有机电子标签的顺序，有机电子标签对特定读出器的显示持续时间，或者用户能理解的用于读出有机电子标签的其他适当协议，根据标签的读出请求特定数字服务。
在读出电子标签之后，使用计算机系统12翻译有机电子标签的识别号，并提供数字服务指令。可在计算机14(可以为台式计算机，专用于电子标签的处理器或便携式笔输入计算机)，与网络连接的数据服务器16或者其他可访问的连网网络服务器(计算机)18上实现识别号的语义联系。计算机系统12中的计算机可通过各种有线或无线连接相互通信，并且可支持多种通信协议和设计。多种通信协议和设计包括使用serial tether(例如，使用RS-232C接口协议)，使用符合广泛使用的IRDA通信标准的红外信号，或者使用射频信号(可以为蜂窝电话系统，900MHz无线通信或数字PCS电话通信)。毫无疑问，可使用其他通信标准或其他通信载波，如基于光或声技术。计算机12的其他通信目标包括自动控制系统，安全认证系统，无线个人数字主理，笔记本电脑或者其他适当安装的电子系统。
可由用户定义数字服务器与特定电子标签之间的联系，可由系统提供上提供缺省联系，可根据系统状态重复或记忆，或者可以为其他适当语义联系技术的任何组合。例如，构造数据库格式，使电子标签的相应识别号成为数据库的关键词。
将关键词与执行电子标签识别号检测的数字操作集相互关联。存在以下操作列表，例如网页的显示，书面文件的显示，日历上日期的显示，以及文件内特定位置的替换。根据适合操作的成对特征(名称，数值)的列表用参数显示每个操作。例如，显示书面文档的操作包括表示待显示文件的成对特征，表示是否以只读模式进行显示的成对特征，或者表示是否将文件转换成特定格式的成对特征。通过使用这种通用(名称，数值)机制，并使数据库为人们可阅读的ASCII格式，用户易于将新标签和新操作加入原始提供的列表中。数据库是可编辑的，从而用户可在任何时间改变电子标签识别号与数字服务之间的关系。
有机电子标签32，42，44，45，46，47附着到诸如文件30和多边形50的物体上。设置电子标签的可读范围，使其彼此不重叠。每个有机电子标签特定的识别号提供给标签读出器20，26，28，以备读出。计算机系统12提供与所读出的识别号相应的数字服务。计算机系统12包括网络打印机，其打印出与识别号相关的文件。最好，读出多个标签，以便提供与多个识别号相应的服务。最好，电子标签设有屏蔽物，减小有机电子标签的可读范围。这些标签的特征在于使用有机半导体元件作为标签。
工业应用如上所述，本发明可获得具有高迁移率的有机半导体元件，其通过施加给栅极的电压大大改变漏电流，这是因为有机半导体元件设置成与有机半导体层接触，该元件包括上面以分散方式形成低表面能岛形突起的岛形突起层。特别是，通过设置岛形突起层，可控制并五苯汽相沉积层的结晶状态，从而获得对于低压驱动具有高迁移率的有机半导体元件。
此外，本发明的制造方法可在大面积衬底上形成岛形突起层，在岛形突起层上分散有低表面能岛形突起，从而易于制造上述的具有高迁移率的有机半导体元件。
另外，本发明可提供一种利用上述具有高迁移率的有机半导体元件的有源矩阵型显示装置，和利用有机半导体元件作为IC-卡电子标签的有机半导体装置。
权利要求
1.一种有机半导体元件，包括设置在衬底表面上的栅极，栅绝缘层，有机半导体层，源/漏极和保护膜，其中将具有分散和低表面能岛形突起的岛形突起层设置成与有机半导体层接触。
2.根据权利要求1所述的有机半导体元件，其中在栅绝缘层与有机半导体层之间设置具有分散和低表面能岛形突起的岛形突起层。
3.根据权利要求1所述的有机半导体元件，其中栅极，栅绝缘层，具有分散和低表面能岛形突起的岛形突起层，有机半导体层，源/漏极和保护膜依次设置在衬底表面上。
4.根据权利要求1所述的有机半导体元件，其中栅极，栅绝缘层，有机半导体层，具有分散和低表面能岛形突起的岛形突起层，源/漏极和保护膜依次设置在衬底表面上。
5.根据权利要求1所述的有机半导体元件，其中栅极，栅绝缘层，源/漏极，具有分散和低表面能岛形突起的岛形突起层，有机半导体层和保护膜依次设置在衬底表面上。
6.根据权利要求1所述的有机半导体元件，其中栅极，栅绝缘层，源/漏极其中任何一个，具有分散和低表面能岛形突起的岛形突起层，有机半导体层，源/漏极中另一个和保护膜依次设置在衬底表面上。
7.根据权利要求1所述的有机半导体元件，其中岛形突起的表面能为30dyn/cm2或更小。
8.根据权利要求1所述的有机半导体元件，其中分散在岛形突起层中的岛形突起相对于整个岛形突起层的比例为10％至95％。
9.根据权利要求1所述的有机半导体元件，其中岛形突起的高度为0.2至150nm。
10.根据权利要求1所述的有机半导体元件，其中岛形突起的平均直径为0.1至100nm。
11.根据权利要求1所述的有机半导体元件，其中具有低表面能的岛形突起由聚酰胺或聚酰亚胺制成。
12.根据权利要求1所述的有机半导体元件，其中具有低表面能的岛形突起由从聚富马酸酯基聚合物和环状全氟聚合物组成的组中选择出的氟基聚合物制成。
13.根据权利要求1所述的有机半导体元件，其中具有低表面能的岛形突起由从氟烷基硅烷化合物和全氟醚基化合物组成的组中选择出的氟基化合物制成。
14.根据权利要求1所述的有机半导体元件，其中有机半导体层由并五苯或并四苯制成。
15.根据权利要求1所述的有机半导体元件，其中有机半导体层相对于栅绝缘层的表面法向方向具有周期性。
16.根据权利要求1所述的有机半导体元件，其中有机半导体层由并五苯衍生物膜制成，且并五苯衍生物膜的C-轴取向率为85％或更大。
17.一种有机半导体元件的制造方法，包括在衬底表面上设置栅极，栅绝缘层，有机半导体层，源/漏极和保护膜，其中通过旋涂或喷涂以分散方式形成岛形突起，形成与有机半导体层接触的具有分散和低表面能岛形突起的岛形突起层。
18.根据权利要求17所述的制造方法，其中在通过旋涂或喷涂形成具有分散和低表面能岛形突起的岛形突起层之后，在60℃至200℃的加热条件下在岛形突起层上形成有机半导体层。
19.一种有源矩阵型显示装置，包括根据权利要求1所述的有机半导体元件，作为有源元件。
20.一种有机半导体装置，包括根据权利要求1所述的有机半导体元件，用作IC信息电子标签。
全文摘要
本发明提供了一种有机半导体元件，其具有结晶状态受到控制的汽相沉积并五苯层，且低压驱动时具有高迁移率。通过在衬底102的表面上形成栅极101，在其上形成栅绝缘层103，在栅绝缘层103的表面上形成具有分散和低表面能岛形突起的岛形突起层104，在岛形突起层104上形成之间具有一定距离的源极106和漏极107，在其上形成与岛形突起层104和电极106与107接触的有机半导体层105，以及在有机半导体层105上形成保护膜108，形成有机半导体元件。
文档编号H01L51/05GK1669154SQ0381713
公开日2005年9月14日 申请日期2003年6月19日 优先权日2002年6月20日
发明者海野章 申请人:佳能株式会社