本发明专利技术包括半导体薄膜（１），半导体薄膜层叠在栅电极（１３）上，在半导体薄膜和栅电极之间具有栅绝缘膜（１５）。半导体薄膜（１）具有叠层结构，并且包括至少两个半导体层（ａ、ａ′）。在半导体薄膜（１）中，例如，由与两个半导体层（ａ、ａ′）不同的材料组成的中间层（ｂ）被夹在两个半导体层（ａ、ａ′）之间。两个半导体层（ａ、ａ′）由同一材料组成，中间层（ｂ）有绝缘材料组成。构成上述叠层结构的材料由有机材料组成。因此，提供了薄膜半导体装置和场效应晶体管，其中可以抑制由加热所引起的迁移率的降低和由迁移率的降低所引起的特性的降低，并且增强了耐热性。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及薄膜半导体装置和场效应晶体管，尤其涉及抑制了由加热所引起的特 性降低的薄膜半导体装置和场效应晶体管。
技术介绍
在使用有机半导体薄膜的薄膜半导体装置(例如，有机薄膜晶体管(有机TFT)) 的生产中，可能是应用涂层和印刷工艺的有机半导体薄膜的成膜。例如，在溶剂中已溶解有 机半导体材料的溶液被涂覆在衬底上并被干燥，从而获得由单组分有机半导体材料组成的 有机半导体薄膜。因此，与使用传统无机半导体材料(例如硅(Si))的半导体装置相比，可 以实现衬底尺寸的增大和生产成本的降低。此外，由于涂层和印刷工艺等具有低工艺温度， 所以可以在塑料衬底上成形，也可望获得具有柔性的半导体装置。作为这样的示例，已有报 道生产在塑料衬底上设置有机TFT的背板，并利用所述背板生产平板型显示设备(例如，液 晶显示设备或0LED显示设备)。对于构成有机半导体薄膜的材料，各种材料(例如，聚噻吩、并五苯和红荧烯)正 在研究中。已有报道，存在迁移率等于或大于使用由非晶硅组成的半导体薄膜的薄膜半导 体装置的迁移率的材料，(例如，参考非专利文件《Applied Physics Letters》(超链接 http://scitation. aip. org/dbt/dbt. jsp ？ KEY = APPLAB&Volume = 69，卷 69) 1996 年 26 期，4108-4110 页)。
技术实现思路
但是，使用有机半导体薄膜的薄膜半导体装置具有由加热所引起的迁移率降低的 问题。在实际的实验中，已证实加热前0. 14cm2/Vs的迁移率在氮气环境下加热到180°C的 状态下变成6Xl(T4Cm2/VS的迁移率，迁移率随着加热降低至1/100或更少。注意，有机半 导体材料在氮气环境下被加热不会氧化，此外，所用的有机半导体材料自身被加热到180°C 不会热分解。因此，应当理解，上述由加热所引起的迁移率的降低不是由有机半导体材料自 身的变化所引起的。因此，本专利技术的目的是提供薄膜半导体装置和场效应晶体管，在薄膜半导体装置 和场效应晶体管中，可以抑制由加热所引起的迁移率的降低和由迁移率的降低所引起的特 性的降低，并且增强了耐热性。根据本专利技术的用于实现上述目的薄膜半导体装置包括半导体薄膜，半导体薄膜层 叠在栅电极上，在半导体薄膜和栅电极之间具有栅绝缘膜；并且特征为半导体薄膜具有叠 层结构，并且包括至少两个半导体层。此外，根据本专利技术的场效应晶体管包括层叠在栅电极上的半导体薄膜，在半导体 薄膜和栅电极之间具有栅绝缘膜；以及源极和漏极，其设置在与栅电极的两侧相对应的位 置上，从而与半导体薄膜接触；并且特征为半导体薄膜具有叠层结构，并且包括至少两个半 导体层。在包括具有上述叠层结构的半导体薄膜的薄膜半导体装置和薄膜晶体管中，实验 已证实，与使用具有单层结构的半导体薄膜的构造相比，由加热所引起的迁移率的降低可 以被抑制到较小的程度。上述对迁移率的降低的抑制能够实现，一个原因是因为通过叠层 结构可以抑制由加热和冷却所引起的半导体薄膜的膨胀和收缩应力。附图说明图1是应用于本专利技术的半导体薄膜的剖视图。图2是示出应用本专利技术的薄膜半导体装置的第一示例的截面构造图。图3是示出应用本专利技术的薄膜半导体装置的第二示例的截面构造图。图4是示出应用本专利技术的薄膜半导体装置的第三示例的截面构造图。图5是示出应用本专利技术的薄膜半导体装置的第四示例的截面构造图。图6是示出应用本专利技术的薄膜半导体装置的第五示例的截面构造图。图7是示出应用本专利技术的薄膜半导体装置的第六示例的截面构造图。图8是示出应用本专利技术的薄膜半导体装置的第八示例的截面构造图。图9是根据示例1所生产的半导体薄膜的SIMS分步曲线。图10是根据比较示例1所生产的半导体薄膜的SIMS分布曲线。图11是根据示例2所生产的半导体薄膜的SIMS分布曲线。图12是根据比较示例2、示例1和比较示例1所生产的半导体薄膜的XRD光谱。图13是示出在根据装置的示例和比较示例所生产的薄膜晶体管(场效应晶体管) 中迁移率根据加热温度的变化的示图。图14是示出根据装置的示例和实施例所生产的薄膜晶体管(场效应晶体管)的 栅电压Vg-漏电流Id特性的示图。具体实施例方式在下文中，将参照附图详细描述本专利技术的实施例。注意，在下文中，将描述多个实 施例，依次是，根据本专利技术的用于薄膜半导体装置和场效应晶体管的半导体薄膜的构造、形 成上述半导体薄膜的方法、和使用半导体薄膜的场效应晶体管构造的薄膜半导体装置。<半导体薄膜>图1是示出应用于本专利技术的半导体薄膜的构造示例的剖视图。图1中示出的半导 体薄膜1的特征为所谓的半导体复合薄膜，其中叠层结构包括至少两个半导体层a、a'。如 图所示，上述半导体层a、a'可以设置成使得两个半导体层a-a'之间夹着主要由另一种 不同的材料组成的中间层b。在此情况下，两个半导体层a、a'可以由不同的材料组成或者 可以由相同的材料组成。中间层b由不同于两个半导体层a、a'的材料组成。包括中间层b的半导体薄膜 1作为整体应当具有所需要的半导体特性。因此，例如，中间层b可以由具有比两个半导体 层a、a'低的导电率的绝缘材料组成，或者可以由具有与两个半导体层a、a'相似的导电 率的半导体材料组成。或者，另一个示例的中间层b可以由具有比两个半导体层a、a'高 的导电率的导体材料组成。此外，中间层b自身可以由叠层结构组成。此外，当中间层b由 混合材料组成时，可以包含半导体层a、a'的材料作为构成材料。或者，半导体薄膜1可以具有两个半导体层a、a'直接层叠在一起的构造。在此 情况下，两个半导体层a、a'由不同的材料组成。此外，在上述半导体薄膜1中，当两个半 导体层a、a'中的一层组成半导体薄膜1的表面时，另外的层可以进一步设置在半导体层 a、a'中的另一个的外侧上。在上述半导体薄膜1中，对于构成半导体层a、a'和由半导体材料组成的中间层 b的半导体材料，使用有机半导体材料或者无机半导体材料。对于有机半导体材料，适合使 用低分子半导体材料，例如并苯化合物、低聚噻吩衍生物、酞菁衍生物、或茈聚合物。共轭低 分子材料应当是多晶的或结晶的。或者，有机半导体材料可以是高分子有机半导体材料，例 如聚(3-己烷基噻吩)。特别是，构成半导体层a、a'的材料优选共轭型低分子材料。另一 方面，中间层b优选由高分子材料组成，高分子材料可以是非晶的。此外，对于构成中间层b的绝缘材料，使用有机绝缘材料或者无机绝缘材料(例 如氧化硅)。有机绝缘材料可以是低分子材料或高分子材料，并且当发生交联反应是可以 交联或不交联。优选高分子绝缘材料。作为这样的材料，使用聚酰亚胺、聚碳酸酯、聚二甲 硅氧烷、尼龙、聚酰亚胺、环烯烃共聚物、环氧聚合物、纤维素、聚甲醛、聚烯烃基聚合物、聚 乙烯基聚合物、聚酯基聚合物、聚醚基聚合物、聚酰胺基聚合物、氟基聚合物、生物可降解塑 料、聚酚树脂、氨基树脂、不饱和聚酯树脂、邻苯二甲酸二烯丙酯树脂、环氧树脂、聚酰亚胺 树脂、聚氨基甲酸乙酯树脂、硅树脂、组合各种共聚物单元的共聚物等。注意，上面的形成叠层结构的各层可以由单组分形成或者上述层可以由混合多种 材料的混合材料形成。此外，完全界定各层的状态不是限制性的，构成各层的材料靠近界面本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种薄膜半导体装置，其包括层叠在栅电极上的半导体薄膜，在所述栅电极和所述半导体薄膜之间具有栅绝缘膜，其中，所述半导体薄膜具有叠层结构，并且包括至少两个半导体层。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：大江贵裕，君岛美树，
申请(专利权)人：索尼公司，
类型：发明
国别省市：JP
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