电子器件、电子器件制造方法和图像显示装置制造方法
【专利摘要】本发明提供了一种电子器件，该电子器件包括电极结构(11，14)、绝缘层(12)和活性层(13)。所述活性层(13)是由有机半导体材料形成的，优选地是由PXX基化合物形成的。与所述活性层(13)接触的绝缘层(12B)是由环状环烯烃聚合物或环状环烯烃共聚物形成的。
【专利说明】电子器件、电子器件制造方法和图像显示装置
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及电子器件、电子器件制造方法和图像显示装置。
【背景技术】
[0002]目前，包括被用于各种各样的电子设备中的薄膜晶体管(TFT:thin filmtransistor)的场效应晶体管(FET:field effect transistor)例如是由如下部分构成的:被形成于诸如硅半导体基板或硅半导体材料层等基材中的沟道形成区和源极电极及漏极电极；被形成于所述基材的表面上且包括S12的栅极绝缘层；以及栅极电极，所述栅极电极被设置成面对所述沟道形成区且所述栅极绝缘层介于所述栅极电极与所述沟道形成区之间。此外，这样的FET被简称为顶栅型FET。可替代地，FET是由如下部分构成的:被设置于基底上的栅极电极；被设置于包括所述栅极电极的所述基底上且包括S12的栅极绝缘层；以及被形成于所述栅极绝缘层上的沟道形成区和源极电极及漏极电极。此外，这样的FET被简称为底栅型FET。非常昂贵的制造半导体器件用的器件被用来制造具有上述结构的FET，且因此有必要降低制造成本。
[0003]在这些器件之中，近年来已经积极地开发了具有由有机半导体材料形成的活性层的电子器件，尤其是，诸如有机晶体管等有机电子器件(在下文中，其可以被简称为有机器件)引起了人们的关注。这些有机器件的最终目标也许是具有低成本、质量轻、挠性和高性能。当与无机材料(硅是这些无机材料的主要例子)相比时，有机半导体材料使得:(I)能够以简单工艺、在低温下、低成本地制造出大尺寸的有机器件，(2)能够制造出具有挠性的有机器件，并且(3)能够通过将组成有机半导体材料的分子改变为所期望的形态来控制有机器件的性能或者物理特性。因此，有机半导体材料具有这些各种各样的优势。
[0004]由有机半导体材料形成的活性层通常被形成于绝缘材料层上。而且，在这种情况下，通常，通过首先形成绝缘材料层、然后在该绝缘材料层上涂敷有机半导体材料溶液、且进行干燥来获得所述活性层。旋转涂敷方法常常被用来涂敷有机半导体材料溶液。
[0005]引用文献列表
[0006]专利文献:
[0007]专利文献I JP 2007-538381T
[0008]专利文献2 JP 2008-535218T
[0009]专利文献3 JP 2009-177136A
[0010]非专利文献:
[0011]非专利文献I T.0he et.al., App.Phys.Lett.93, 053303, 2008
【发明内容】
[0012]要解决的技术问题
[0013]然而，为了改善有机晶体管的特性，从例如JP 2007-538381T和JP2008-535218T中已知晓了用于形成表面改善层、且该表面改善层具有位于绝缘材料层与活性层之间的聚乙烯树脂作为主要元件的技术。而且，作为用于形成这样的层结构的方法，从例如JP2009-177136A 和 T.0he et.Al.，App.Phys.Lett.93，053303，2008 中已知晓了如下的用于形成绝缘材料层和活性层的双层结构的技术:通过同时将构成绝缘材料层的材料和有机半导体材料溶解在溶剂中，然后涂敷所得到的混合物，由此在干燥期间发生自发的相分离。然而，这些文献中所公开的聚乙烯树脂具有低的约为100°C的玻璃化转变温度Tg，这导致电子器件的热可靠性劣化，并且机械性能(形状稳定性)也不好。而且，因为这些文献中所公开的电子器件具有底接触型结构，其可靠性差，所以实际使用很困难。
[0014]鉴于此，本发明的第一方面是提供能够实质上改善活性层的特性的结构、具有该结构的电子器件、以及包括该电子器件的图像显示装置。而且，除第一方面之外，本发明的第二方面是提供如下的电子器件制造方法:该电子器件具有有机绝缘材料层和有机半导体材料层二者的层叠结构；且在该电子器件中，有机绝缘材料层与有机半导体材料层之间的界面具有高的平滑度，并且这些层具有高的膜厚精度，然而这些层确实处于相分离的状态。
[0015]解决技术问题所采用的方案
[0016]用于实现第一目的的本发明的电子器件包括电极结构、绝缘层和活性层。所述活性层是由有机半导体材料形成的。与所述活性层接触的所述绝缘层是由环状环烯烃聚合物或环状环烯烃共聚物形成的。
[0017]用于实现第二目的的根据本发明第一方面的电子器件制造方法包括至少如下的工序:(A)在基底上形成控制电极和覆盖所述控制电极的第一绝缘层；(B)然后在所述第一绝缘层上形成由有机绝缘材料形成的第二绝缘层；以及(C)然后通过形成有机材料溶液层(在所述有机材料溶液层中，已将有机半导体材料溶解在溶剂中)、且接着进行干燥而在所述第二绝缘层上形成有机半导体材料层。所述有机绝缘材料是由环状环烯烃聚合物或环状环烯烃共聚物形成的。当在所述第二绝缘层上形成所述有机材料溶液层时，所述有机绝缘材料和所述有机半导体材料因为所述第二绝缘层的表面被所述有机材料溶液层中所包含的溶剂溶解而在所述第二绝缘层与所述有机材料溶液层之间的界面处混合。当所述有机材料溶液层已经干燥时，所述第二绝缘层和所述有机半导体材料层分离。
[0018]用于实现第二目的的根据本发明第二方面的电子器件制造方法包括至少如下的工序:㈧在基底上形成控制电极和覆盖所述控制电极的第一绝缘层；以及⑶然后通过在所述第一绝缘层上形成有机材料溶液层(在该有机材料溶液层中，已经溶解有有机绝缘材料和有机半导体材料)、且接着干燥所述有机材料溶液层，获得由所述有机绝缘材料形成的第二绝缘层和由所述有机半导体材料形成的有机半导体材料层的层叠结构。所述有机绝缘材料是由环状环烯烃聚合物或者环状环烯烃共聚物形成的。当所述有机材料溶液层已经干燥时，所述第二绝缘层和所述有机半导体材料层分离。
[0019]用于实现上述第一方面的本发明的图像显示装置包括:图像显示单元；以及控制单元，所述控制单元被构造成控制该图像显示单元上的图像的显示。这里，所述控制单元包括本发明的所述电子器件。
[0020]本发明的有益效果
[0021]本发明的电子器件及其制造方法和本发明的图像显示装置是利用如下的绝缘层而形成的:该绝缘层由环状环烯烃聚合物或环状环烯烃共聚物形成且与由有机半导体材料形成的活性层接触。环状环烯烃聚合物或环状环烯烃共聚物具有比在过去的技术中被用作表面改善层的聚苯乙烯树脂的玻璃化转变温度高的玻璃化转变温度Tg。因此，就不太可能因为电子器件的制造工序中的热处理而出现问题，能够为电子器件赋予高的热可靠性，并且机械性能(形状稳定性)良好。此外，虽然能够实现电子器件的性能的改善，但是这被认为是因为如下原因:由于在活性层与绝缘层之间的界面处存在环状环烯烃聚合物或环状环烯烃共聚物而引起的在该界面处的载流子陷阱密度的降低。
[0022]而且，在根据本发明第一实施方式的电子器件制造方法中，当在第二绝缘层(有机绝缘材料层)上已经形成了有机材料溶液层时，有机绝缘材料和有机半导体材料就因为第二绝缘层的表面被有机材料溶液层中所包含的溶剂溶解而在第二绝缘层与有机材料溶液层之间的界面处混合，但是在远离该界面的区域中，有机绝缘材料和有机半导体材料没有混合，因而当有机材料溶液层已经干燥时，第二绝缘层和有机半导体材料层分离。在根据本发明第二实施方式的电子器件制造方法中，当有机材料溶液层已经干燥时，第二绝缘层和有机半导体材料层分离。因此，第二绝缘层与有机半导体材料层之间的界面具有高的平滑度，并且这些层具有高的膜厚精度，但是这些层确实处于相分离(s印arate phase)的状态，因而在形成有机半导体材料层之前第二绝缘层没有污染。因此，能够制造出很少具有特性不均匀性而且具有优良性能的电子器件。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]图1中的(IA)至(IE)是为了图示实施例1的三端子式电子器件(底栅极/顶接触型半导体器件)的制造方法(根据本发明第一实施方式的电子器件制造方法)而给出的基底等的示意性局部断面图(partial end diagram)。
[0024]图2中的(2A)至(2D)是为了图示实施例2的三端子式电子器件(底栅极/顶接触型半导体器件)的制造方法(根据本发明第二实施方式的电子器件制造方法)而给出的基底等的示意性局部断面图。
【具体实施方式】
[0025]在下文中，将参照附图详细地说明本发明的优选实施例。需要注意的是，在本说明书和附图中，用相同的附图标记来表示具有大体上相同的功能和结构的元件，并且省略重复性的说明。现在按照下列顺序进行说明。
[0026]1.关于本发明的电子器件及其制造方法、本发明的图像显示装置和一般事项的说明
[0027]2.实施例1 (本发明的电子器件和图像显示装置，以及根据本发明第一实施方式的电子器件制造方法)
[0028]3.实施例2(根据本发明第二实施方式的电子器件制造方法)和其他事项
[0029]关于本发明的电子器件及其制造方法、本发明的图像显示装置和一般事项的说明
[0030]根据本发明第一实施方式和第二实施方式的电子器件制造方法可以进一步包括如下的工序:在已经形成有机半导体材料层之后，在该有机半导体材料层上形成第一电极和第二电极。
[0031]而且，从改善电子器件的特性的角度来看，在本发明的电子器件中，或者在本发明的图像显示装置中的电子器件中，优选的是:第一绝缘层和第二绝缘层层叠起来从而形成所述绝缘层，并且所述第二绝缘层是由环状环烯烃聚合物或者环状环烯烃共聚物形成的。
[0032]因此，如果该电子器件由三端子式半导体器件构成，那么:所述电极结构由栅极电极和源极电极及漏极电极构成，所述活性层构成沟道形成区和沟道形成区延伸部，并且所述绝缘层构成栅极绝缘层。需要注意的是，所述栅极电极对应于控制电极，并且所述源极电极及漏极电极分别对应于第一电极和第二电极。而且，在这种情况下，所述栅极电极、所述栅极绝缘层和所述沟道形成区可以按照此顺序从底部开始层叠，并且所述源极电极及漏极电极可以被形成于沟道形成区延伸部上。即，该电子器件可以是底栅极/顶接触型半导体器件。
[0033]更具体地，如果该电子器件是底栅极/顶接触型TFT，那么:被形成于所述基底上或者所述基底中的所述栅极电极是由控制电极构成的，被形成于所述栅极电极和所述基底上的所述栅极绝缘层是由绝缘层构成的，被形成于所述栅极绝缘层上的所述沟道形成区和所述沟道形成区延伸部是由活性层构成的，并且被形成于所述沟道形成区延伸部上的一对源极电极及漏极电极是由第一电极和第二电极构成的。这里，所述电极结构是由控制电极(栅极电极)以及第一电极和第二电极(一对源极电极及漏极电极)构成的。
[0034]在根据本发明第一实施方式的电子器件制造方法的优选模式中，或者可替代地，在下述电子器件的优选模式中，当有机材料溶液层被形成于第二绝缘层上时该第二绝缘层在所述溶剂中的溶解速度优选地是大于O nm/分钟且不大于50 nm/分钟。
[0035]在本发明的电子器件或者本发明的图像显示装置中的电子器件中，优选的是，在绝缘层与活性层之间的界面处，有机绝缘材料和有机半导体材料没有混合且绝缘层和活性层是分离的。在这种情况下，优选的是，其中已经将有机半导体材料(构成活性层或者有机半导体材料层的材料)溶解在溶剂中的有机材料溶液层被形成于第二绝缘层(构成绝缘层或者有机绝缘材料层的层)上，从而有机绝缘材料和有机半导体材料因为第二绝缘层的表面被有机材料溶液层中所包含的溶剂溶解而在第二绝缘层与有机材料溶液层之间的界面处混合，并且当有机材料溶液层已经干燥时，第二绝缘层和有机半导体材料层分离。或者可替代地，在这种情况下，优选的是，通过形成其中已溶解了有机绝缘材料和有机半导体材料的有机材料溶液层、然后干燥该有机材料溶液层，第二绝缘层(构成绝缘层或者有机绝缘材料层的层)和有机半导体材料层(构成活性层的层)分离。
[0036]在包括各种上述优选模式和结构的本发明的电子器件和本发明的图像显示装置中的电子器件中，或者在包括各种上述优选模式和结构的根据本发明第一实施方式和第二实施方式(在下文中，它们有时统一被简称为“本发明”)的电子器件制造方法中，当第二绝缘层的表面被有机材料溶液层中所包含的溶剂溶解时，第二绝缘层被溶解的深度优选为距第二绝缘层的表面lX10_9m至lX10_8m，但是该深度不局限于上述数值。
[0037]根据本发明的各实施方式，有机半导体材料的示例可以包括聚合物和多环缩合产物，例如:聚吡咯及其衍生代替物、聚噻吩及其衍生物、诸如聚异硫茚等异硫茚类物质、诸如聚噻吩乙炔等噻吩乙炔类物质(thienylenevinylene)、诸如聚(对苯乙炔)等聚(对苯乙炔)类物质、聚苯胺及其衍生物、聚乙炔、聚二乙炔、聚奥、聚芘、聚咔唑、聚硒吩、聚呋喃、聚(对苯)(poly (p-phenylene))、聚Π引哚、聚咕嗪、聚乙烯咔唑、聚苯硫醚和聚亚乙烯硫醚。可替代地，示例可以包括与这些聚合物具有相同的重复单元的低聚物。或者，进一步的示例包括:并苯，诸如并四苯、并五苯[2，3，6，7- 二苯并蒽]及其衍生物、蒽衍生物、低聚噻吩衍生物、并六苯、并七苯、二苯并并五苯、四苯并并五苯、芘、苯并芘、二苯并芘、茴、花、蘧(coronene)、terylene (三萘嵌二苯)、卵苯、quaterrylene (四萘嵌三苯)和循环蒽(circumanthracene);并苯的一部分碳原子被诸如N原子、S原子和O原子或者羰基等官能团取代的衍生物(包括迫咕吨并咕吨及其衍生物的二氧杂蒽嵌蒽化合物、三苯并二噁嗪、三苯并二噻嗪、并六苯-6，15-醌等)；以及并苯的氢原子被另外的官能团取代的衍生物。可替代地，示例可以进一步包括:以铜酞菁为代表的金属酞菁；四硫并环戊二烯及其衍生物；诸如萘1，4，5，8_四羧酸二酰亚胺、N，N’ -双(4-三氟甲基苄基)萘1，4，5，8_四羧酸二酰亚胺、N，N’ -双(1H，IH-全氟辛基)、N，N’双(1H，IH-全氟丁基)和N，N’ - 二辛基萘1，4，5，8-四羧酸二酰亚胺衍生物等四羧酸二酰亚胺；诸如萘2，3，6，7-四羧酸二酰亚胺等萘四羧酸二酰亚胺；诸如蒽四羧酸二酰亚胺(例如蒽2，3，6，7-四羧酸二酰亚胺)等稠环四羧酸二酰亚胺；C60、C70、C76、C78、C84等富勒烯及其衍生物；诸如SWNT等碳纳米管；以及诸如部花青颜料、半菁颜料等颜料及其衍生物。可替代地，有机半导体材料的进一步示例可以包括将己基引入聚噻吩的聚3-己基噻吩(P3HT)、聚蒽、三亚苯、聚碲吩、聚萘、聚亚乙二氧基噻吩、聚(3，4亚乙二氧基噻吩)/聚苯乙烯磺酸(PED0T/PSS)和喹吖啶酮。可替代地，有机半导体材料的进一步示例可以包括从由缩合多环芳香族化合物、P卜啉衍生物、基于苯基亚乙烯基(phenyl vinylidene)的共轭低聚物和基于噻吩的共轭低聚物组成的群中选择的化合物。有机半导体材料的具体示例包括诸如基于并苯的分子(并五苯、并四苯等)等稠合多环芳香族化合物、P卜啉分子和共轭低聚物(基于苯基亚乙烯基或者基于噻吩的共轭低聚物)。可替代地，有机半导体材料的进一步示例可以包括:叶啉；4，4’ -联苯二硫酚(BTOT) ;4，4’ - 二异氰基联苯；4，4’ - 二异氰基-对-三联苯；2，5_双(5，-硫代乙酰基-2’ -噻吩基)噻吩；2，5-双(5’ -硫代乙酰基-2’ -噻吩基)噻吩；4，4’ - 二异氰基苯基；联苯胺(联苯_4，4’-二胺)；TCNQ (四氰基醌二甲烷)；四硫富瓦烯及其衍生物；以四硫富瓦烯(TTF) -TCNQ络合物、双亚乙基四硫富瓦烯(bisethylenetetrathiafulvalene)(BEDTTTF)-高氯酸络合物、BEDTTTF-碘络合物和TCNQ-碘络合物为代表的电荷转移络合物；联苯_4，4’-二羧酸；1，4_ 二(4-噻吩基乙炔基)-2-乙基苯；1，4_ 二(4-异氰基苯基乙炔基)-2-乙基苯；树状聚合物(dendrimer) ;1，4_二(4-噻吩基乙基)-2-乙基苯；2，2”_二羟基-1，I，:4，，I”-联三苯；4，4，-联苯二乙醛；4，4，-联苯二酚；4，4，-联苯异氰酸酯；1，4- 二乙酰基苯；联苯-4，4，- 二羧酸二乙酯；苯并[I, 2-c ;3，4-c，;5，6_c” ]三[I, 2] 二硫酚_1，4，7-三硫酮；α-六噻吩；四硫代并四苯；四硒代并四苯；四碲代并四苯?’聚(3-烷基噻吩)?’聚(3-噻吩-[β]_乙烷磺酸)；聚(N-烷基吡咯)聚(3-烷基吡咯)；聚(3，4-二烷基吡咯)；聚(2，2’ -噻吩基吡咯)和聚(二苯并噻吩硫醚)。
[0038]而且，构成绝缘层(第二绝缘层、有机绝缘材料层、有机绝缘材料)的环状环烯烃聚合物或者环状环烯烃共聚物的具体示例包括TOPAS (注册商标，由TopasAdvanced Polymers GmbH(Topas先进聚合物有限公司)制造)、ARTON(注册商标，由JSRCorporat1n (JSR 公司)制造)以及 ZE0N0R (注册商标，由 Zeon Corporat1n (Zeon 公司)制造)。需要注意的是，下面示出了这些材料的玻璃化转变温度Tg。
[0039]TOPAS:大约 165 O
[0040]ARTON:大约 165 O
[0041]ZE0N0R:大约 163 O
[0042]有机材料溶液层中所包含的溶剂可以从能够将有机绝缘材料或者有机半导体材料合适地溶解至期望浓度的溶剂中适当地选择。
[0043]需要注意的是，在本发明中，更加优选的有机半导体材料是迫咕吨并咕吨化合物(PXX化合物)。而且，更加优选的溶剂的示例包括诸如甲苯和二甲苯等芳香族有机溶剂、诸如环戊酮等酮类溶剂、以及诸如PGMEA等醚类溶剂。
[0044]根据本发明各实施方式的第一绝缘层可以是单层的，或者可以是多层的。构成第一绝缘层的材料的示例不仅包括诸如硅氧化物类材料、氮化硅(SiNY)和金属氧化物高介电绝缘膜(例如氧化招(Al2O3)和HfO2)等无机绝缘材料,还包括诸如phenol resin (酹醒树脂)、聚酰亚胺树脂、novolac resin (酚醛树脂)、肉桂酸树脂、丙烯酸树脂、环氧树脂和聚对二甲苯树脂等热固性树脂。这些材料还可以结合起来使用。这里，硅氧化物类材料的示例包括氧化硅(S1x)、BPSG、PSG、BSG、AsSG、PbSG、氮氧化硅(S1N)、SOG (旋涂式玻璃)或者低介电常数S12基材料(例如，聚芳醚、环全氟碳聚合物和苯并环丁烯、环状氟树脂、聚四氟乙烯、氟化芳醚、氟化聚酰亚胺、无定形碳和有机S0G)。需要注意的是，第一绝缘层的形成方法的示例除了包括下述的涂敷方法、下述的物理气相沉积方法(PVD方法)和各种化学气相沉积方法(CVD方法)以外，还包括剥离方法、溶胶-凝胶方法、电沉积方法和阴影掩模(shadow mask)方法中的任一者与图形化技术的任意结合。当在第一绝缘层上形成由有机绝缘材料构成的第二绝缘层时，或者可替代地，当在第一绝缘层上形成有机材料溶液层时，优选的是，第一绝缘层由其中该第一绝缘层的表面不会被溶解的材料构成。
[0045]例如，涂敷方法能够被用作根据本发明第一实施方式或第二实施方式的电子器件制造方法中的有机材料溶液层的形成方法。这里，涂敷方法的示例可以包括:各种印刷方法，诸如丝网印刷方法、喷墨印刷方法、胶版印刷方法、反向胶版印刷方法、凹版印刷方法、凹版胶印方法、凸版印刷、柔版印刷和微接触方法；旋转涂敷方法；各种涂敷方法，诸如气刀涂布机方法、刮刀涂布机方法、棒式涂布机方法、刀式涂布机方法、挤压式涂布机方法、逆棍式涂布机方法、转送棍式涂布机方法、槽棍涂布机(gravure coater)方法、吻合式涂布机(kiss coater)方法、涂铸机(cast coater)方法、喷雾涂布机方法、狭缝涂布机方法、狭缝喷口型涂布机方法、压延机型涂布机方法、浇注法、毛细管涂布机方法、条式涂布机方法和浸溃方法；喷雾方法；使用分配器的方法；以及涂敷湿垫的方法，诸如压印方法(stampmethod)。第二绝缘层和有机半导体材料层可以视需要基于诸如湿式蚀刻法、干式蚀刻法或者激光烧蚀方法等已知方法而被图形化。而且，在这种情况下，优选地利用钝化膜来涂敷图形化的第二绝缘层和图形化的有机半导体材料层。
[0046]虽然形成方法取决于构成第二绝缘层的材料，但是除了可以采用上述的那些涂敷方法以外，各种下述的PVD方法和各种CVD方法也可以被用作根据本发明第一实施方式的电子器件制造方法中的第二绝缘层的形成方法，该PVD方法包括电阻加热蒸镀方法、溅射方法和真空沉积方法。
[0047]根据本发明，基底可以利用硅氧化物类材料(例如，S1x、旋涂式玻璃(SOG))、氮化硅(SiNY)、以及金属氧化物高介电绝缘膜(诸如氧化铝(Al2O3)和HfO2等)而被构成。如果基底是利用这些材料而被构成的，那么该基底可以被形成于可从下面所列材料中适当选出的支撑构件上(或者支撑构件的上方)。即，支撑构件的示例，或者可替代地，不同于上述基底的基底的示例包括诸如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚乙烯醇(PVA)、聚乙烯基苯酚(PVP)、聚醚砜(PES)、聚酰亚胺、聚酰胺、聚缩醒(polyacetal)、聚碳酸酯(PC)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、聚乙基醚酮、聚烯烃等挠性塑料膜、塑料片或者塑料基板。可替代地，示例可以包括云母。如果使用了由诸如有机聚合物或挠性聚合物材料构成的基底，那么例如，电子器件可以被安装于具有曲面形状的图像显示装置或电子设备上，或者与具有曲面形状的图像显示装置或电子设备集成为一体。可替代地，基底的进一步示例包括:各种玻璃基板；其中有绝缘膜形成于表面上的各种玻璃基板；石英基板；其中有绝缘膜形成于表面上的石英基板；其中有绝缘膜形成于表面上的硅基板；蓝宝石基板；金属基板，该金属基板包括诸如不锈钢、铝和镍等各种金属的合金或者各种金属；金属箔；以及纸张。作为具有电绝缘特性的支撑构件，可以从上述的材料中选择合适的材料。支撑构件的进一步示例包括导电基板(包括诸如金和铝等金属的基板；包括高取向性石墨的基板；不锈钢基板等)。此外，取决于电子器件的模式和结构，电子器件可以被设置于支撑构件上，并且该支撑构件可以利用上述的材料构成。用于提高粘合性和平整度的缓冲层、用于提高气体阻隔特性的阻挡膜等也可以被形成于上述的基底上。
[0048]构成控制电极、第一电极和第二电极的材料的示例包括:金属，诸如钼(Pt)、金(Au)、钯(Pd)、铬(Cr)、钥(Mo)、镍(Ni)、铝(Al)、银(Ag)、钽(Ta)、钨(W)、铜(Cu)、钛(Ti)、铟(In)、锡(Sn)、铁(Fe)、钴(Co)、锌(Zn)、镁(Mg)、锰(Mn)、钌(Rh)和铷(Rb);或者导电性物质，诸如包括上述那些金属元素的合金、包括上述那些金属的导电性粒子、包括上述那些金属的合金的导电性粒子、含杂质的多晶硅，等等。也能够使用包括这些元素的层叠结构层。构成控制电极、第一电极和第二电极等的材料的进一步示例包括有机材料(导电聚合物)，诸如聚(3，4-亚乙二氧基噻吩)/聚苯乙烯磺酸[PED0T/PSS]、TTF-TCNQ和聚苯胺。构成控制电极、第一电极或第二电极等的材料可以是相同材料或不同材料。
[0049]虽然控制电极、第一电极和第二电极的形成方法取决于构成这些部件的材料，但是形成方法的示例可以包括:上述的各种涂敷方法；各种PVD方法；脉冲激光沉积(PLD:pulsed laser d印osit1n)、电弧放电法；包括MOCVD方法的各种CVD方法；剥离方法；阴影掩模方法；以及任何镀覆方法(诸如电解镀覆方法、化学镀覆法或两者)的结合，或者上述这些方法与图形化技术的任意结合。PVD方法的示例包括:(a)各种真空沉积方法，诸如电子束加热方法、电阻加热蒸镀方法、闪蒸、加热坩埚的方法等；(b)等离子体蒸发方法；(c)各种溅射方法，诸如二极管溅射方法、直流溅射方法、直流磁控溅射方法、高频溅射方法、磁控溅射方法、离子束溅射方法、偏压溅射方法等；以及(d)各种离子镀法，诸如直流(DC)方法、RF(射频)方法、多阴极方法、活性化反应方法、场致蒸发方法、高频离子镀法、反应离子镀方法等。当基于蚀刻方法来形成控制电极、第一电极和第二电极时，可以采用干式蚀刻法或者湿式蚀刻法。干式蚀刻法的示例包括离子统削和反应离子蚀刻(RIE:reactive 1netching)。而且，也可以基于激光烧蚀方法、掩模蒸发方法、激光转印方法等来形成控制电极、第一电极和第二电极。
[0050]其内安装有根据本发明实施方式的电子器件的装置的示例可以包括但不局限于图像显示装置。这里，图像显示装置的示例可以包括:所谓的台式个人计算机；笔记本式个人计算机；移动式个人计算机；个人数字助理(PDA:personal digital assistant);移动电话；游戏机；诸如电子书和电子报等电子纸；诸如布告板、海报和黑板等公告板；复印机；代替打印纸用的可复写纸；计算器；家用电器中的显示单元；诸如积分卡等卡显示单元；以及电子广告和电子POP中的各种图像显示装置(例如，有机电致发光显示装置、液晶显示装置、等离子体显示装置、电泳型显示装置、冷阴极场发射显示装置等)。进一步的示例包括各种照明装置。
[0051 ] 如果本发明的电子器件被应用于或者使用于显示装置或者各种电子设备中，那么所使用的电子器件可以被用作如下的单片式集成电路:在该单片式集成电路中，多个电子器件被集成到支撑构件上，或者各电子器件可以单独地被分开且用作分立元件。而且，可以用树脂封装该电子器件。
[0052]实施例1
[0053]实施例1涉及本发明的电子器件，具体地，涉及三端子式电子器件(底栅极/顶接触型半导体器件)和图像显示装置。而且，实施例1还涉及根据本发明第一实施方式的电子器件制造方法和图像显示装置制造方法。
[0054]实施例1或下述的实施例2的电子器件包括电极结构、绝缘层和活性层。所述活性层是由有机半导体材料形成的。与所述活性层接触的所述绝缘层是由环状环烯烃聚合物或者环状环烯烃共聚物形成的。
[0055]需要注意的是，在下面的说明中，术语“栅极电极”可以用来代替“控制电极”，术语“沟道形成区和/或沟道形成区延伸部”可以用来代替“活性层”和“有机半导体材料层”，术语“源极电极及漏极电极”可以用来代替“第一电极和第二电极”，术语“第二栅极绝缘层”可以用来代替“绝缘层”、“第二绝缘层”和“有机绝缘材料层”，并且术语“第一栅极绝缘层”可以用来代替“第一绝缘层”。
[0056]这里，实施例1或下述的实施例2的电子器件是由三端子式半导体器件构成的，而且，电极结构是由栅极电极11以及源极电极及漏极电极14构成的。活性层13构成了沟道形成区13A和沟道形成区延伸部13B。绝缘层构成了第二绝缘层12B。需要注意的是，栅极电极11相当于控制电极，且源极电极及漏极电极14相当于第一电极和第二电极。
[0057]而且，在实施例1的电子器件中，栅极电极11、栅极绝缘层12和沟道形成区13A可以从底部(基底侧)依上述次序层叠，并且源极电极及漏极电极14可以被形成于沟道形成区延伸部13B上，从而形成底栅极/顶接触型半导体器件。
[0058]更具体地，在实施例1的电子器件中，被形成于基底10上的栅极电极11是由控制电极构成的，被形成于栅极电极和基底上的栅极绝缘层(更具体地，第二栅极绝缘层)12B是由绝缘层构成的，被形成于栅极绝缘层12上的沟道形成区13A和沟道形成区延伸部13B是由活性层13构成的，并且被形成于沟道形成区延伸部13B上的一对源极电极及漏极电极14是由第一电极和第二电极构成的。需要注意的是，所述栅极绝缘层(绝缘层)具有从栅极电极侧开始的第一栅极绝缘层(第一绝缘层)12A和第二栅极绝缘层(第二绝缘层)12B的层叠结构。
[0059]在实施例1中，构成活性层13 (有机半导体材料层、沟道形成区13A和沟道形成区延伸部13B)的有机半导体材料具体是由迫咕吨并咕吨(PXX ;6，12-d1xaanthanthrene)衍生物形成的，且更具体地是由乙基苯基-PXX形成的，并且甲苯被用作溶剂。而且，充当构成绝缘层(有机绝缘材料层、第二绝缘层、第二栅极绝缘层)12B的有机绝缘材料的环状环烯烃聚合物或者环状环烯烃共聚物具体是由TOPAS形成的，并且二甲苯被用作溶剂。需要注意的是，其中有机半导体材料已经被溶解在溶剂中的溶液有时被称为“有机半导体材料溶液”，并且其中有机绝缘材料已经被溶解在溶剂中的溶液有时被称为“有机绝缘材料溶液”。这同样也适用于下面的内容。
[0060]将参照图1中的(IA)至(IE)(它们是基底等的示意性局部断面图)来说明实施例I的三端子式电子器件(底栅极/顶接触型半导体器件)的制造方法。
[0061]首先，在基底10上形成栅极电极11以及覆盖栅极电极11的第一栅极绝缘层12A，基底10是由表面上形成有由S12形成的绝缘膜1B的玻璃基板1A构成的。
[0062]工序-100
[0063]具体地，基于光刻技术，在被形成于玻璃基板1A的表面上且由S12形成的绝缘膜1B上形成抗蚀剂层(未图示)，且该抗蚀剂层中的将要形成栅极电极11处的部分被去除。然后，利用真空沉积方法在整个表面上依次沉积作为粘合层的钛(Ti)层(未图示)和作为栅极电极11的金(Au)层之后，此后去除上述抗蚀剂层。以这种方式，基于所谓的剥离方法，能够获得栅极电极11。需要注意的是，也能够基于印刷方法而在被形成于玻璃基板1A的表面上且由S12形成的绝缘膜1B上形成栅极电极11。
[0064]工序-110
[0065]接着，基于溅射方法而在基底10和栅极电极11上形成由S12形成的第一栅极绝缘层12A。以这种方式，能够获得图1中的(IA)所示的结构。
[0066]工序-120
[0067]然后，在第一栅极绝缘层12A上形成由有机绝缘材料形成的第二栅极绝缘层12B。具体地，通过利用狭缝涂布机方法在第一栅极绝缘层12A上沉积绝缘材料溶液、然后在140°C下进行干燥而能够获得厚度为20nm的第二栅极绝缘层12B。以这种方式，能够获得图1中的(IB)所示的结构。
[0068]工序-130
[0069]接着，通过利用狭缝涂布机方法在第二栅极绝缘层12B上沉积有机半导体材料溶液113、然后在140°C下进行干燥而能够形成沟道形成区13A和沟道形成区延伸部13B。以这种方式，能够获得图1中的(ID)所示的结构。这里，当在第二栅极绝缘层12B上已经沉积了有机半导体材料溶液113时，有机绝缘材料和有机半导体材料因为第二绝缘层12B的表面被有机材料溶液层中所包含的溶剂溶解而在第二绝缘层12B与有机材料溶液层之间的界面(图1的(IC)中用附图标记113’表示)处混合。当有机材料溶液层已经干燥时，第二绝缘层12B与沟道形成区13A及沟道形成区延伸部13B分离(参照图1中的(ID))。
[0070]工序-140
[0071]然后，在沟道形成区延伸部13B上形成源极电极及漏极电极14。具体地，利用真空沉积方法形成由100 nm厚度的金(Au)层构成的源极电极及漏极电极14(参照图1中的(IE))。当沉积源极电极及漏极电极14时，通过用硬掩模覆盖沟道形成区13A和沟道形成区延伸部13B的一部分，不必使用光刻工艺就能形成源极电极及漏极电极14。需要注意的是，也能够基于印刷方法来形成源极电极及漏极电极14。
[0072]工序-150
[0073]例如，在图像显示装置的制造过程中，继这一工序之后，能够通过基于已知方法在由此获得的TFT(该TFT是构成图像显示装置的控制单元(像素驱动电路)的电子器件)上或者上方形成图像显示单元(具体地,包括有机电致发光元件或电泳显示元件、或者半导体发光元件等的图像显示单元)而制造出图像显示装置。这里，由此获得的构成图像显示装置的控制单元(像素驱动电路)的电子器件与图像显示单元中的电极(例如，像素电极)例如可以利用诸如接触孔或配线等连接部而连接起来。同样，在下述的实施例2中，也能够通过在完成了电子器件的制造之后执行相似工序而获得图像显示装置。
[0074]可供选择地，在整个表面上形成钝化膜(未图示)。通过这样做，能够获得底栅极/顶接触型半导体器件(FET，具体地，TFT)。可供选择地，可以在将沟道形成区延伸部13B和第二栅极绝缘层12B图形化之后在整个表面上形成钝化膜(未图示)。这使得能够提高活性层13和第二栅极绝缘层12B之间的粘合性。
[0075]实施例1或实施例2的电子器件是利用如下的绝缘层而被形成的:该绝缘层由环状环烯烃聚合物或环状环烯烃共聚物形成，且与由有机半导体材料形成的活性层接触。因此，能够为该电子器件赋予高的热可靠性，而不会因为电子器件的制造工序中的热处理而出现问题，此外，机械特性(形状稳定性)也是优良的。此外，能够实现电子器件的特性的改善。
[0076]在某些情况下，能够在基底10和栅极电极11上形成第二栅极绝缘层12B，而不用形成第一栅极绝缘层12A。
[0077]实施例2
[0078]实施例2涉及根据本发明第二实施方式的电子器件制造方法。尽管图2中的(2D)图示了实施例2的电子器件的示意性局部断面图，但是实施例2的电子器件的基本构造和结构与实施例1中所说明的电子器件的构造和结构相同。
[0079]在实施例2中，充当构成绝缘层(有机绝缘材料层、第二绝缘层、第二栅极绝缘层)12B的有机绝缘材料的环状环烯烃聚合物或环状环烯烃共聚物具体是由TOPAS形成的，构成活性层13 (有机半导体材料层、沟道形成区13A和沟道形成区延伸部13B)的有机半导体材料具体是由乙基苯基-PXX形成的，并且二甲苯被用作溶剂。
[0080]现在将参照图2中的(2A)至(2D)(它们是基底等的示意性局部断面图)来说明实施例2的电子器件制造方法。
[0081]工序-200
[0082]首先，以与实施例1的工序-100相同的方式在基底10上形成控制电极(栅极电极 11)。
[0083]工序-210
[0084]接着，形成覆盖基底10和控制电极的第一绝缘层。具体地，利用狭缝涂布机方法将包括交联剂的聚乙烯基苯酚(PVP)溶液涂敷在基底10和栅极电极11上，然后加热到150°C，以获得由聚乙烯基苯酚形成的第一栅极绝缘层12A。以这种方式，能够获得图2中的(2A)所示的结构。
[0085]工序-220
[0086]然后，在第一栅极绝缘层12A上形成其中有机绝缘材料和有机半导体材料已被溶解在溶剂中的有机材料溶液层213。具体地，通过利用狭缝涂布机方法在第一栅极绝缘层12A上沉积有机半导体材料溶液层213、然后在140°C下进行干燥，就能够获得具有20nm厚度的第二绝缘层(第二栅极绝缘层)12B且获得活性层13 (有机半导体材料层、沟道形成区13A和沟道形成区延伸部13B)。
[0087]这里，在第一栅极绝缘层12A上形成有机材料溶液层213 (参照图2中的(2B))，然后当有机材料溶液层213已经干燥时，第二栅极绝缘层12B就与沟道形成区13A和沟道形成区延伸部13B分离(参照图2中的(2C))。即，当有机材料溶液层213已经干燥时，第二栅极绝缘层12B就与沟道形成区13A和沟道形成区延伸部13B自发且自然地彼此分离。因此，在第二栅极绝缘层12B与沟道形成区13A和沟道形成区延伸部13B之间的界面处，有机绝缘材料和有机半导体材料没有混合，从而能够获得其中第二栅极绝缘层12B与沟道形成区13A和沟道形成区延伸部13B分离的状态。
[0088]工序-230
[0089]通过随后执行与实施例1的工序-140相同的工序(参照图2中的(2D))，然后执行与工序-150相同的工序，能够获得底栅极/顶接触型半导体器件(FET，具体地，TFT)和图像显示装置。
[0090]在实施例2中，当有机材料溶液层213已经干燥时，第二栅极绝缘层12B与沟道形成区13A和沟道形成区延伸部13B分离。因此，能够在第二栅极绝缘层12B与沟道形成区13A和沟道形成区延伸部13B之间的界面处获得高的平滑度。而且，能够为这些层获得高的膜厚精度和可靠的相分离。此外，在形成沟道形成区13A和沟道形成区延伸部13B之前，第二栅极绝缘层12B没有污染。作为上述技术的结果，能够制造出很少具有特性不均匀性且具有优良性能的电子器件。
[0091]在上述内容中，虽然基于优选的实施例说明了本发明，但是本发明不局限于这些实施例。各实施例中所说明的电子器件和图像显示装置的构造和结构、以及各实施例中所说明的电子器件制造方法中的形成条件、制造条件等都是能够适当地被改变的示例。例如，当通过本发明而获得的电子器件被应用于或者使用于显示装置或各种电子设备中时，该电子器件能够被用作如下的单片式集成电路:在该单片式集成电路中，多个电子器件被集成到基底、支撑件或支撑构件上，或者各电子器件可以单独地被分开且用作分立元件。
[0092]需要注意的是，本发明还能够采用下列技术方案。
[0093][I]电子器件
[0094]一种电子器件，其包括电极结构、绝缘层和活性层，
[0095]其中所述活性层是由有机半导体材料形成的，并且
[0096]与所述活性层接触的所述绝缘层是由环状环烯烃聚合物或环状环烯烃共聚物形成的。
[0097][2]根据[I]所述的电子器件，
[0098]其中第一绝缘层和第二绝缘层被层叠起来以形成所述绝缘层，并且
[0099]所述第二绝缘层是由环状环烯烃聚合物或环状环烯烃共聚物形成的。
[0100][3]根据[I]所述的电子器件，
[0101]其中所述电子器件是由三端子式半导体器件构成的，
[0102]所述电极结构是由栅极电极和源极电极及漏极电极构成的，
[0103]所述活性层构成沟道形成区和沟道形成区延伸部，并且
[0104]所述绝缘层构成栅极绝缘层。
[0105][4]根据[3]所述的电子器件，
[0106]其中所述栅极电极、所述栅极绝缘层和所述沟道形成区从底部依照该次序层叠，并且
[0107]所述源极电极及漏极电极被形成于所述沟道形成区延伸部上。
[0108][5]电子器件制造方法:第一实施方式
[0109]一种电子器件制造方法，其包括至少如下的工序:
[0110](A)在基底上形成控制电极和覆盖所述控制电极的第一绝缘层；
[0111](B)然后在所述第一绝缘层上形成由有机绝缘材料构成的第二绝缘层；以及
[0112](C)然后在所述第二绝缘层上通过形成其中有机半导体材料被溶解在溶剂中的有机材料溶液层、接着进行干燥而形成有机半导体材料层，
[0113]其中所述有机绝缘材料是由环状环烯烃聚合物或环状环烯烃共聚物形成的，
[0114]当在所述第二绝缘层上形成所述有机材料溶液层时，所述有机绝缘材料和所述有机半导体材料因为所述第二绝缘层的表面被所述有机材料溶液层中所包含的溶剂溶解而在所述第二绝缘层与所述有机材料溶液层之间的界面处混合，并且
[0115]当所述有机材料溶液层已经干燥时，所述第二绝缘层和所述有机半导体材料层分离。
[0116][6]电子器件制造方法:第二实施方式
[0117]一种电子器件制造方法，其包括至少如下的工序:
[0118](A)在基底上形成控制电极和覆盖所述控制电极的第一绝缘层；以及
[0119](B)然后通过在所述第一绝缘层上形成其中有机绝缘材料和有机半导体材料被溶解的有机材料溶液层、接着干燥所述有机材料溶液层，获得由所述有机绝缘材料形成的第二绝缘层和由所述有机半导体材料形成的有机半导体材料层的层叠结构，
[0120]其中所述有机绝缘材料是由环状环烯烃聚合物或者环状环烯烃共聚物形成的，并且
[0121]当所述有机材料溶液层已经干燥时，所述第二绝缘层和所述有机半导体材料层分离。
[0122][7]根据[5]或[6]所述的电子器件制造方法，其还包括如下的工序:
[0123]在形成所述有机半导体材料层之后，在所述有机半导体材料层上形成第一电极和第二电极。
[0124][8]图像显示装置
[0125]一种图像显示装置，其包括:
[0126]图像显示单元；以及
[0127]控制单元，所述控制单元被构造成控制所述图像显示单元上的图像的显示，
[0128]其中所述控制单元包括如[I]至[4]中任一者所述的电子器件。
[0129]附图标记列表:
[0130]10 基底
[0131]1A玻璃基板
[0132]1B绝缘膜
[0133]11栅极电极
[0134]12栅极绝缘层
[0135]12A第一栅极绝缘层(第一绝缘层)
[0136]12B第二栅极绝缘层(第二绝缘层)
[0137]13活性层
[0138]13A沟道形成区(活性层)
[0139]13B沟道形成区延伸部(活性层)
[0140]14源极电极及漏极电极
[0141]113有机半导体材料溶液
[0142]113’有机绝缘材料和有机半导体材料的混合层
[0143]213有机材料溶液层
【权利要求】
1.一种电子器件，其包括: 电极结构； 绝缘层；以及 活性层， 其中所述活性层是由有机半导体材料形成的，并且 与所述活性层接触的所述绝缘层是由环状环烯烃聚合物或环状环烯烃共聚物形成的。
2.根据权利要求1所述的电子器件， 其中所述绝缘层由第一绝缘层和第二绝缘层层叠起来而形成，并且 所述第二绝缘层由环状环烯烃聚合物或环状环烯烃共聚物形成。
3.根据权利要求1所述的电子器件， 其中所述电子器件是由三端子式半导体器件构成的， 所述电极结构是由栅极电极和源极电极及漏极电极构成的， 所述活性层构成沟道形成区和沟道形成区延伸部，并且 所述绝缘层构成栅极绝缘层。
4.根据权利要求3所述的电子器件， 其中所述栅极电极、所述栅极绝缘层和所述沟道形成区按照此顺序从底部开始层叠，并且 所述源极电极及漏极电极被形成于所述沟道形成区延伸部上。
5.一种电子器件制造方法，该方法包括至少如下的工序: (A)在基底上形成控制电极和覆盖所述控制电极的第一绝缘层；然后 (B)在所述第一绝缘层上形成由有机绝缘材料形成的第二绝缘层；且然后 (C)在所述第二绝缘层上通过形成已经在溶剂中溶解了有机半导体材料的有机材料溶液层、接着进行干燥而形成有机半导体材料层， 其中所述有机绝缘材料是由环状环烯烃聚合物或环状环烯烃共聚物形成的， 当在所述第二绝缘层上形成所述有机材料溶液层时，由于所述第二绝缘层的表面被所述有机材料溶液层中所包含的所述溶剂溶解，因而所述有机绝缘材料和所述有机半导体材料在所述第二绝缘层与所述有机材料溶液层之间的界面处混合，并且 当所述有机材料溶液层已经干燥时，所述第二绝缘层和所述有机半导体材料层分离。
6.一种电子器件制造方法，该方法包括至少如下的工序: (A)在基底上形成控制电极和覆盖所述控制电极的第一绝缘层；然后 (B)通过在所述第一绝缘层上形成已经溶解了有机绝缘材料和有机半导体材料的有机材料溶液层、接着干燥所述有机材料溶液层，获得由所述有机绝缘材料形成的第二绝缘层和由所述有机半导体材料形成的有机半导体材料层的层叠结构， 其中所述有机绝缘材料是由环状环烯烃聚合物或者环状环烯烃共聚物形成的，并且 当所述有机材料溶液层已经干燥时，所述第二绝缘层和所述有机半导体材料层分离。
7.根据权利要求5或6所述的电子器件制造方法，其还包括如下的工序:在形成所述有机半导体材料层之后，在所述有机半导体材料层上形成第一电极和第二电极。
8.一种图像显示装置，其包括: 图像显示单元；以及控制单元,所述控制单元被构造成控制所述图像显示单元上的图像的显示，其中所述控制单元包括如权利要求1至4中任一项所述的电子器件。
【文档编号】H01L51/30GK104137267SQ201380010609
【公开日】2014年11月5日 申请日期:2013年4月3日 优先权日:2012年4月9日
【发明者】胜原真央, 福田敏生 申请人:索尼公司