(57)【要約】【課題】ＴＦＴの性能を改善すること。【解決手段】誘電体層、界面層、および半導体層を有する薄膜トランジスタであって、前記界面層は前記誘電体層と前記半導体層との間にあり、前記界面層はシランから形成され、前記半導体層は下記式（Ｉ）の半導体を含む、薄膜トランジスタ。【化１】2009260346.tif 000013［式中、Ｒ1およびＲ2はアルキル、置換アルキル、アリール、および置換アリールより独立に選択され、Ｒ3およびＲ4は水素、アルキル、置換アルキル、アリール、および置換アリールより独立に選択される。］【選択図】図１
2009260346.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体層、界面層、および半導体層を有する薄膜トランジスタであって、
前記界面層は前記誘電体層と前記半導体層との間にあり、
前記界面層はシランから形成され、
前記半導体層は下記式（Ｉ）の半導体を含む、
薄膜トランジスタ。
【化１】
2009260346.tif 000011
［式中、Ｒ1およびＲ2はアルキル、置換アルキル、アリール、および置換アリールより独立に選択され、Ｒ3およびＲ4は水素、アルキル、置換アルキル、アリール、および置換アリールより独立に選択される。］
【請求項２】
ゲート電極、ソース電極、ドレイン電極、誘電体層、界面層、および半導体層を含む薄膜トランジスタであって、
前記界面層は前記誘電体層と前記半導体層との間に位置しており、
前記誘電体層は前記ゲート電極と前記半導体層との間に位置しており、
前記界面層は式Ｃ12Ｈ25ＳｉＸ3（ＸはＣｌ、ＯＣＨ3、およびこれらの混合から選択される）のシランから形成され、
前記半導体層は下記式（Ｉ）の半導体を含む、
薄膜トランジスタ。
【化２】
2009260346.tif 000012
［式中、Ｒ1およびＲ2はアルキル、置換アルキル、アリール、および置換アリールより独立に選択され、Ｒ3およびＲ4は水素、アルキル、置換アルキル、アリール、および置換アリールより独立に選択される。］
【請求項３】
薄膜トランジスタのゲート誘電体層と半導体層との間に界面層を形成するための方法であって、
ゲート誘電体層上に親水性表面を提供することと、
シラン溶液を提供することと、
前記シラン溶液を３０％〜８０％の相対湿度で、２５℃〜８０℃の温度で、１０分間〜６０分間熟成させることと、
前記親水性表面を前記熟成させたシラン溶液でコーティングして界面層を形成することと、
を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、各種態様において、薄膜トランジスタ（「ＴＦＴ」）等の電子装置における使用に適した、組成物および方法に関する。本開示はまた、そのような組成物および方法を用いて製造される構成要素または層と、そのような材料を含む電子装置と、に関する。
【背景技術】
【０００２】
薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）は、例えばセンサー、イメージスキャナ、および電子ディスプレイ装置等の現代の電子装置に欠かせない部品である。現在主流のシリコン技術を用いたＴＦＴ回路は、一部の用途に対して、特に、高速なスイッチングが必須ではないディスプレイ（アクティブマトリックス液晶モニタまたはテレビ等）のためのバックプレーンスイッチ回路等の大面積電子機器に対して、費用がかかりすぎる場合がある。シリコンベースのＴＦＴ回路に高いコストがかかるのは、主に、資本集約的なシリコン製造設備と、厳密に制御された環境の下での複雑な高温高真空フォトリソグラフィー製造工程とを用いることが原因である。製造コストがずっと低いだけでなく、物理的にコンパクトであること、軽量であること、可撓性であること等の魅力的な機械的特性を示すＴＦＴを製造することが一般的に望ましい。
【０００３】
ＴＦＴは一般に、支持基板と、３つの導電性電極（ゲート、ソース、およびドレイン電極）と、チャネル半導体層と、ゲート電極を該半導体層から分離する電気絶縁ゲート誘電体層（electrically insulating gate dielectric layer）とから構成される。特許文献１および２は、ＴＦＴに関連する技術を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００５／００８２５２５号明細書
【特許文献２】米国特許第６９１３７１０号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
公知のＴＦＴの性能を改善することが望ましい。性能は少なくとも２つの特性（移動度（mobility）、およびＯＮ／ＯＦＦ比）によって測定可能である。移動度はｃｍ2／Ｖ・ｓｅｃの単位で測定され、より高い移動度が望ましい。ＯＮ／ＯＦＦ比は、ＯＦＦ状態でＴＦＴを通って漏れる電流の量と、ＯＮ状態でＴＦＴを通って流れる電流との間の比である。典型的には、より高いＯＮ／ＯＦＦ比がより望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示は、各種態様において、誘電体層と半導体層との間に界面層を有する、改善された性能を提供する薄膜トランジスタを対象とする。半導体層は特定の種類の半導体材料を含み、界面層はシランを含む。
【０００７】
ある態様において、誘電体層と、界面層と、半導体層とを含み、
前記界面層は前記誘電体層と前記半導体層との間にあり、
前記界面層はシランより形成され、
前記半導体層は下記式（Ｉ）の半導体を含む、
薄膜トランジスタが開示される。
【化１】
2009260346.tif 000003
［式中、Ｒ1およびＲ2はアルキル、置換アルキル、アリール、および置換アリールより独立に選択され、Ｒ3およびＲ4は水素、アルキル、置換アルキル、アリール、および置換アリールより独立に選択される。］
【０００８】
他の態様において、シランは下記式（ＩＩ）であってよい。
【化２】
2009260346.tif 000004
［式中、Ｒ’は炭素数約１〜約２４のアルキルであり；Ｒ”は炭素数約１〜約２４のアルキル、ハロゲン、アルコキシ、ヒドロキシル、またはアミノであり；Ｌはハロゲン、アルコキシ、ヒドロキシル、またはアミノであり；ｋは１または２であり；ｍは１〜３の整数である。］
【０００９】
他の態様において、Ｒ’は炭素数約８〜約１８、または炭素数約１２のアルキルであってよい。シランは、（ｉ）ヘキサメチルジシラザン、および（ｉｉ）式  Ｒ’ＳｉＸ3  のシラン［式中、Ｒ’は炭素数約１〜約２４のアルキルであり、Ｘはハロゲンである］からなる群より選択されてもよい。例示的なシランはドデシルトリクロロシランである。界面層は自己集合単分子層または多分子層であってよい。
【００１０】
さらなる態様において、Ｒ1およびＲ2は互いに同一であって、炭素数約８〜約１８のアルキルであってよい。Ｒ3およびＲ4も互いに同一であって、炭素数約８〜約１８のアルキルであってよい。Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、およびＲ4は、全て互いに同一であって、炭素数約８〜約１８のアルキルであってよい。具体的態様において、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、およびＲ4は、Ｃ12Ｈ25である。さらなる具体的態様において、Ｒ’、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、およびＲ4は互いに同一であり、炭素数約８〜約１８の直鎖アルキルである。
【００１１】
トランジスタは０．１ｃｍ2／Ｖ・ｓｅｃ以上の移動度を有していてよい。移動度は０．２５ｃｍ2／Ｖ・ｓｅｃ以上であってもよい。
【００１２】
他の態様において、
ゲート電極、ソース電極、ドレイン電極、誘電体層、界面層、および半導体層を含み、
前記界面層は前記誘電体層と前記半導体層との間に位置しており、
前記誘電体層は前記ゲート電極と前記半導体層との間に位置しており、
前記界面層は式  Ｃ12Ｈ25ＳｉＸ3  のシランから形成され、ここでＸはＣｌ、ＯＣＨ3、およびこれらの混合から選択され、
前記半導体層は下記式（Ｉ）の半導体を含む、
薄膜トランジスタが開示される。
【化３】
2009260346.tif 000005
［式中、Ｒ1およびＲ2はアルキル、置換アルキル、アリール、および置換アリールより独立に選択され；Ｒ3およびＲ4は水素、アルキル、置換アルキル、アリール、および置換アリールより独立に選択される。］
【００１３】
さらに他の態様において、薄膜トランジスタのゲート誘電体層と半導体層との間に界面層を形成するための方法が開示される。該方法は、ゲート誘電体層上に親水性表面を提供することと、新たなシラン溶液を提供することと、該シラン溶液を約３０％〜８０％の相対湿度で、約２５℃〜約８０℃の温度で、約１０分間〜約６０分間熟成（aging）させることと、親水性のゲート誘電体表面を熟成させたシラン溶液でコーティングして界面層を形成することと、を含む。
【００１４】
さらなる態様には、この方法によって製造される界面層および／または薄膜トランジスタも含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本開示のＯＴＦＴの第１の例示的態様である。
【図２】本開示のＯＴＦＴの第２の例示的態様である。
【図３】本開示のＯＴＦＴの第３の例示的態様である。
【図４】本開示のＯＴＦＴの第４の例示的態様である。
【図５Ａ】本開示において用いられる界面層の第１の描写である。
【図５Ｂ】本開示において用いられる界面層の第２の描写である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本明細書に開示される構成要素、方法、および装置のより完全な理解は添付の図を参照することにより得られる。これらの図は、便宜上の、本成果の証明を容易にすることに基づいた模式図に過ぎず、従って装置またはその構成要素の相対的サイズおよび寸法を示すこと、および／または例示的態様の範囲を定義または制限することを意図したものではない。
【００１７】
以下の記載においては明瞭さのために具体的な用語が用いられているが、これらの用語は図面中の説明のために選択された態様の特定の構造を指すことだけを意図したものであり、本開示の範囲を定義または制限することを意図したのものではない。図面および以下の記載においては、同様の数字表示は同様の機能の構成要素を指すと理解されるべきである。
【００１８】
図１に、第１のＯＴＦＴの態様または構成を図示する。ＯＴＦＴ１０は、ゲート電極３０および誘電体層４０と接する基板２０を備える。ここでゲート電極３０は基板２０内に描かれているが、これは必須ではない。しかし、誘電体層４０がソース電極５０、ドレイン電極６０、および半導体層７０からゲート電極３０を分離していることは重要である。ソース電極５０は半導体層７０と接している。ドレイン電極６０も半導体層７０と接している。半導体層７０は、ソース電極５０およびドレイン電極６０の、上方および間を通る。界面層８０は誘電体層４０と半導体層７０との間に位置する。
【００１９】
図２に、第２のＯＴＦＴの態様または構成を図示する。ＯＴＦＴ１０は、ゲート電極３０および誘電体層４０と接する基板２０を備える。半導体層７０は、誘電体層４０の上方または上部に位置し、それをソース電極５０およびドレイン電極６０から分離する。界面層８０は誘電体層４０と半導体層７０との間に位置する。
【００２０】
図３に、第３のＯＴＦＴの態様または構成を図示する。ＯＴＦＴ１０は、ゲート電極としての機能も果たして誘電体層４０に接している基板２０を備える。半導体層７０は誘電体層４０の上方または上部に位置し、それをソース電極５０およびドレイン電極６０から分離する。界面層８０は誘電体層４０と半導体層７０との間に位置する。
【００２１】
図４に、第４のＯＴＦＴの態様または構成を図示する。ＯＴＦＴ１０は、ソース電極５０、ドレイン電極６０、および半導体層７０と接している基板２０を備える。半導体層７０は、ソース電極５０およびドレイン電極６０の、上方および間を通る。誘電体層４０は半導体層７０の上部にある。ゲート電極３０は誘電体層４０の上部にあって半導体層７０とは接しない。界面層８０は誘電体層４０と半導体層７０との間に位置する。
【００２２】
半導体層は下記式（Ｉ）の半導体を含む。この半導体はポリ（ベンゾ［１，２−ｂ：４，５−ｂ’］ジチオフェン−ｃｏ−ビチオフェン）、またはベンゾジチオフェン−チオフェンコポリマーとしても公知である。
【化４】
2009260346.tif 000006
［式中、Ｒ1およびＲ2はアルキル、置換アルキル、アリール、および置換アリールより独立に選択され；Ｒ3およびＲ4は水素、アルキル、置換アルキル、アリール、および置換アリールより独立に選択され；ｎは重合度である］
【００２３】
さらなる態様においては、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、およびＲ4はそれぞれアルキルであり、これはポリ（４，８−ジアルキル−２，６−ビス（３−アルキルチオフェン−２−イル）ベンゾ［１，２−ｂ：４，５−ｂ’］ジチオフェン）として知られている。さらなる具体的態様において、これらはそれぞれ炭素数約８〜約１８のアルキルである。他の態様において、Ｒ1およびＲ2は互いに同一であり、あるいはＲ3およびＲ4は互いに同一である。さらに、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、およびＲ4はそれぞれ、炭素数約８〜約１８のアルキルから選択されてよい。ある具体例において、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、およびＲ4はそれぞれＣ12Ｈ25である。この特定の半導体はＰＢＴＢＴ−１２として公知であり、下記式を有する。
【化５】
2009260346.tif 000007
ＰＢＴＢＴ−１２は２００６年１０月２５日に出願された米国特許出願第１１／５８６，４４９号に開示されているように調製することができる。この出願は参照により全体が本明細書に組み入れられたものとする。
【００２４】
所望により、半導体層はさらに他の有機半導体材料を含んでいてよい。他の有機半導体材料の例としては、アントラセン、テトラセン、ペンタセン、およびこれらの置換誘導体等のアセン；ペリレン；フラーレン；オリゴチオフェン；トリアリールアミンポリマー、ポリインドロカルバゾール、ポリカルバゾール、ポリアセン、ポリフルオレン、ポリチオフェン、およびこれらの置換誘導体等の他の半導体ポリマー；銅フタロシアニンまたは亜鉛フタロシアニンおよびこれらの置換誘導体等のフタロシアニン；等が挙げられるがこれらに限定されない。
【００２５】
半導体層は約５ｎｍ〜約１０００ｎｍ厚、特に約１０ｎｍ〜約１００ｎｍ厚である。半導体層は任意の適した方法により形成され得る。しかし、半導体層は一般に分散液または溶液等の液体組成物から形成され、トランジスタの基板上に堆積される。例示的な堆積法としては、スピンコーティング、ディップコーティング、ブレードコーティング、ロッドコーティング（rod coating）、スクリーン印刷、スタンピング（stamping）、インクジェット印刷等の液体堆積（liquid deposition）、および当該分野で公知の他の従来法が挙げられる。
【００２６】
有機薄膜トランジスタにおける電荷輸送は半導体層と誘電体層との間の界面において生ずるため、この界面はＴＦＴの特性を決定する重要な部分である。本開示の装置においては、界面層が誘電体層と半導体層との間に位置し、この界面を修飾する。具体的には、界面層はシランから形成される。シランは下記式（ＩＩ）のものであってよい。
【化６】
2009260346.tif 000008
［式中、Ｒ’は炭素数約１〜約２４のアルキルであり；Ｒ”は炭素数約１〜約２４のアルキル、ハロゲン、アルコキシ、ヒドロキシル、またはアミノであり；Ｌはハロゲン、酸素、アルコキシ、ヒドロキシル、またはアミノであり；ｋは１または２であり；ｍは１〜３の整数である。］
一般に、Ｒ”およびＬは界面層がシランから形成されることを可能にする脱離基である。
【００２７】
式（ＩＩ）のシランの限定されない１例として、Ｒ’＝ＣＨ3、Ｒ”＝ＣＨ3、ｍ＝１、ｋ＝２、およびＬ＝ＮＨである、ヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）が挙げられる。式（ＩＩ）のより具体的な１態様は、式  Ｒ’ＳｉＸ3  のシランであって、ここでＲ’は炭素数約１〜約２４のアルキルであり、Ｘはハロゲン、ＯＣＨ3等のアルコキシ、およびこれらの混合である（ここでは、ｍ＝１、ｋ＝１、およびＬ＝Ｒ”＝Ｘ）。通常、Ｘは塩素である。さらなる態様において、Ｒ’は炭素数約８〜約１８、具体的には炭素数約１２のアルキルである。ある具体的態様において、Ｒ’はＣ12Ｈ25、およびＸは塩素である。この特定のシランはドデシルトリクロロシランである。式  Ｒ’ＳｉＸ3  の他の例示的なシランとしては、オクチルトリクロロシランおよびオクタデシルトリクロロシランが挙げられる。これらの界面層の使用は、ＯＴＦＴ全体のキャリア電荷移動度（carrier charge mobility）を有意に増加させる。
【００２８】
具体的態様において、シランは、（ｉ）ヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）、および（ｉｉ）式  Ｒ’ＳｉＸ3  のシラン（Ｒ’は炭素数約１〜約２４のアルキル、Ｘはハロゲン）からなる群より選択されてよい。
【００２９】
これらのシランは基板と相互作用し、界面層の表面から半導体層に向かって伸びるアルキル側鎖を有するシラン化界面層を形成する。この理論に制約されるものではないが、これらのアルキル側鎖の存在は、式（Ｉ）の半導体材料のアルキル側鎖と組み合わさって、電荷輸送（および結果として生ずる電荷キャリア移動度）に有益な薄板（lamellar sheet）の形成をもたらすと考えられる。界面層は、前記表面から伸びるＲ’側鎖を有する個々のまたは相互につながったシリコン原子の形態をとると考えられる。界面層の例示的描写を図５Ａおよび５Ｂに示す。図５Ａにおいて、界面層はＨＭＤＳから形成され、誘電体層に共有結合した個々のシリコン原子の形態をとっていると考えられる。ここで、側鎖はメチルである。図５Ｂにおいて、界面層は相互につながったシリコン原子から形成される。ここで、該相互連結は、酸素原子から生じ、「シロキサン化」界面層を形成する。Ｒ’側鎖はアルキル、例えばオクチル、ドデシル、およびオクタデシルである。結果として、本開示の一部の態様においては、Ｒ1＝Ｒ2＝Ｒ3＝Ｒ4＝Ｒ’であり、ここでＲ’は炭素数約８〜約１８の直鎖アルキルである。形成される界面層は単分子層または多分子層のいずれであってもよく、側鎖は互いに相互作用し得る。ある態様において、界面層は約２〜約３０オングストロームの厚さを有する単分子層である。他の態様において、界面層は少なくとも１０オングストローム〜約１００オングストローム、または少なくとも２０オングストローム〜約１００オングストロームという合計の厚さを有する多分子層である。
【００３０】
ある態様において、界面層は、シランと、芳香族炭化水素および脂肪族炭化水素からなる群より選択される溶媒と、を含むシラン溶液を提供することにより形成される。例示的な炭化水素としては、例えば、トルエン、キシレン、ヘプタン、オクタン、デカン、ドデカン、ＩＳＯＰＡＲ  Ｇ（ＥｘｘｏｎＭｏｂｉｌより入手可能）等が挙げられる。シラン溶液は、約３０％〜８０％、特に約３５％〜６０％の相対湿度で、約２０℃〜約８０℃、特に約２５〜約６０℃の温度で、約１０分間〜約６０分間、特に約２０分間〜約３０分間熟成される。シランの濃度は約０．００１Ｍ〜約０．５Ｍ、または約０．０１〜０．１Ｍである。ある態様において、溶媒はトルエンであり、該濃度は０．１Ｍである。次いで、ゲート誘電体層の親水性表面が、熟成したシラン溶液でコーティングされ、界面層が形成される。コーティングはスピンコーティング、ディップコーティング、バーコーティング等により実施してよい。具体的には、熟成工程は生成される界面層の表面エネルギーを低下させる。このことは大きい前進水接触角（advancing water contact angle）から分かる。例えば、オクチルトリクロロシランを用いた場合、前進水接触角は、熟成工程無しで９０°であったものが、熟成工程を行って１００°へと増加した。この理論に制約されるものではないが、シラン分子は熟成工程中に互いに反応し、水素結合によるシランネットワークを形成すると考えられる。水素結合によるネットワークは誘電体層の表面の水酸基と反応し、界面層を形成する。従って、誘電体層の表面上の水酸基の均一性に全くまたは少ししか依存せずに、均一な界面層が達成され得る。
【００３１】
基板はシリコン、ガラス板、プラスチックフィルムまたはシートを含むがこれらに限定されない材料から構成されてよい。構造的に可撓性の装置には、例えばポリエステル、ポリカーボネート、ポリイミドシート等のプラスチック基板を用いてよい。基板の厚さは約１０マイクロメートル〜１０ミリメートル超、例示的な厚さとして、特にフレキシブルプラスチック基板については約５０マイクロメートル〜約５ミリメートル、ガラスまたはシリコン等のリジッド基板については約０．５〜約１０ミリメートルであってよい。
【００３２】
ゲート電極は導電性材料からから構成される。これは金属薄膜；導電性高分子フィルム；導電性インクもしくはペーストから形成された導電性フィルム；または基板自身、例えば高濃度にドープされたシリコン等；であり得る。ゲート電極材料の例としては、アルミニウム；金；銀；クロム；インジウムスズ酸化物；ポリスチレンスルホネートをドープしたポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）（ＰＳＳ−ＰＥＤＯＴ）等の導電性ポリマー；およびカーボンブラック／グラファイトまたは銀コロイドを含む導電性インク／ペースト；等が挙げられるがこれらに限定されない。ゲート電極は、真空蒸着、金属または導電性金属酸化物のスパッタリング、従来のリソグラフィーおよびエッチング法、化学蒸着、スピンコーティング、キャスティングもしくは印刷、または他の堆積法によって調製され得る。ゲート電極の厚さは、金属膜については約１０〜約５００ナノメートル、導電性ポリマーについては約０．５〜約１０マイクロメートルの範囲である。
【００３３】
誘電体層は一般に無機材料フィルム、有機ポリマーフィルム、または有機−無機複合フィルムであり得る。誘電体層として適した無機材料の例としては、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化アルミニウム、チタン酸バリウム、チタン酸バリウムジルコニウム（barium zirconium titanate）等が挙げられる。適した有機ポリマーの例としては、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリ（ビニルフェノール）、ポリイミド、ポリスチレン、ポリメタクリレート、ポリアクリレート、エポキシ樹脂等が挙げられる。誘電体層の厚さは用いる材料の誘電率次第であり、例えば約１０ナノメートル〜約５００ナノメートルであり得る。誘電体層は、例えば約１０-12ジーメンス／センチメートル（Ｓ／ｃｍ）未満の導電率を有していてよい。誘電体層は、ゲート電極の形成において記載した方法等の、当該分野で公知の常法を用いて形成される。
【００３４】
ソース電極およびドレイン電極として用いるのに適した典型的な材料としては、金、銀、ニッケル、アルミニウム、プラチナ、導電性ポリマー、および導電性インク等のゲート電極材料のものなどが挙げられる。具体的態様において、電極材料は半導体に対して低い接触抵抗を提供する。典型的な厚さはおよそ、例えば、約４０ナノメートル〜約１マイクロメートル、より具体的な厚さとして約１００〜約４００ナノメートルである。本開示のＯＴＦＴ装置は半導体チャネルを備える。半導体チャネル幅は、例えば、約５マイクロメートル〜約５ミリメートル、具体的なチャネル幅として、約１００マイクロメートル〜約１ミリメートルであってよい。半導体チャネル長は、例えば、約１マイクロメートル〜約１ミリメートル、より具体的なチャネル長として約５マイクロメートル〜約１００マイクロメートルであってよい。
【００３５】
ソース電極は接地され、例えば約＋１０ボルト〜約−８０ボルトの電圧がゲート電極に印加された際に、例えば約０ボルト〜約８０ボルトのバイアス電圧がドレイン電極に印加され、半導体チャネルを通って輸送される電荷キャリアが集められる。電極は当該分野で公知の常法を用いて形成または堆積されてよい。
【００３６】
所望により、バリア層をＴＦＴの上部に堆積させ、その電気的特性を劣化させ得る環境条件、例えば光、酸素および湿気等からそれを保護してもよい。このようなバリア層は当該分野において公知であり、単純にポリマーからなっていてよい。
【００３７】
ＯＴＦＴの各種構成要素は、図に見られるように、どのような順序で基板上に堆積されてもよい。「基板上に」という語は、各構成要素が直接基板に接することを必要とすると解釈すべきではない。この語は基板に対する構成要素の位置を記述するものと解釈すべきである。しかし一般に、ゲート電極および半導体層は両者とも誘電体層と接するべきである。さらに、ソース電極およびドレイン電極は両者とも半導体層に接するべきである。本開示の方法により形成される半導体ポリマーは、有機薄膜トランジスタの任意の適当な構成要素上に堆積されてそのトランジスタの半導体層を形成し得る。
【００３８】
得られるトランジスタは、ある態様において、０．１ｃｍ2／Ｖ・ｓｅｃ以上の移動度を有していてよい。一部の態様において、移動度は０．２５ｃｍ2／Ｖ・ｓｅｃ以上である。
【００３９】
次の実施例は本開示の方法により製作されたＯＴＦＴを例証するものである。実施例は単に例証であって、そこに示す材料、条件、または工程上のパラメーターに関して本開示を制限することを意図するものではない。特に断りがない限り、全ての部は重量パーセントである。
【実施例】
【００４０】
一部のＴＦＴにおいては、ｎ型にドープしたシリコンウェハーを基板として用い、ＯＴＦＴ装置を製作した。ここで、ｎ型にドープしたシリコンはゲート電極として機能した。他のＴＦＴにおいては、アルミニウムコーティングしたポリエステルを基板として用いた。ここで、アルミニウムはゲート電極として機能した。
【００４１】
一部の装置においては、ポリビニルフェノール（ＰＶＰ）層を誘電体層として適用した。他の装置においては、ＰＶＰとポリ（メチルシルセスキオキサン）（ＰＭＳＳＱ）との混合物を誘電体層として適用した。
【００４２】
ウェハー表面を４種の異なる界面層で修飾した。０．１Ｍのシラン溶液を、トルエン中、ヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）、オクチルトリクロロシラン（ＯＴＳ−８）、ドデシルトリクロロシラン（ＤＴＳ）、およびオクタデシルトリクロロシラン（ＯＴＳ−１８）でそれぞれ作成した。該溶液を、室温（２３−２５℃）で、４０−５０％の相対湿度下、３０分間熟成させた。ウェハー表面を各溶液中に６０℃で２０分間浸漬した。表面をトルエン、イソプロパノールで順に洗浄し、風乾した。ＰＶＰとＰＭＭＳＱとの誘電体混合物については、表面を１分間酸素プラズマ洗浄し、０．１ＭＤＴＳトルエン溶液をプラズマ洗浄した表面にスピンコーティングした。トルエンを用いて洗浄後、修飾された表面をホットプレート上で６０℃において２０分間乾燥した。
【００４３】
半導体溶液を、１ｇのジクロロベンゼン中に１０ｍｇのＰＢＴＢＴ−１２と１ｍｇのポリスチレン（Ｍｗ＝２８０，０００）とを加熱しながら溶解することにより調製した。ＰＢＴＢＴ−１２は以下に示す化学構造を有する。
【化７】
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【００４４】
０．４５μｍのシリンジフィルターを通して濾過した後、半導体溶液を上述のウェハー基板上に１０００ｒｐｍにて９０秒間スピンコーティングした。溶媒を乾燥後、金のソース電極／ドレイン電極をシャドーマスクを通して半導体層の上部に蒸着し、ＯＴＦＴ装置を完成した。
【００４５】
装置は、Ｋｅｉｔｈｌｅｙ  ４２００−ＳＣＳ機器を用いて、周囲条件において暗所で特性を調べた。表１に、各種の試験された装置の組成、ならびにこれら装置の移動度およびＯＮ／ＯＦＦ比のデータを示す。
【表１】
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【００４６】
シランから形成された界面層は高い移動度を達成した。特に、ＤＴＳから作製された界面層を有する装置において最大の移動度が達成された。
［比較例］
【００４７】
この比較例においては、ＤＴＳを用いてシリコンウェハー基板上に界面層を形成した。実施例１の試料とは対照的に、この誘電体表面は、新たな０．１ＭのＤＴＳのトルエン溶液を用いて修飾した。トランジスタの完成後、移動度は０．１６−０．１９ｃｍ2／Ｖ・ｓｅｃと測定された。これは熟成したＤＴＳ溶液から作製した界面層を有する装置よりもずっと低い。
【００４８】
前記結果から、熟成したドデシルトリクロロシラン（ＤＴＳ）を用いて作製した界面層を有する装置が最高の移動度を示すことが示された。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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