(57)【要約】【課題】本発明は、液晶性有機半導体材料が用いられることにより、半導体特性に優れた有機半導体素子を製造することが可能な有機半導体素子の製造方法を提供することを主目的とする。【解決手段】本発明は、第１基板と、上記第１基板上に形成されたゲート電極と、上記ゲート電極を覆うように形成されたゲート絶縁層と、上記ゲート絶縁層上に形成され、液晶性有機半導体材料からなる有機半導体層とを有する有機半導体素子用基板、および、第２基板を用い、上記第２基板を、上記有機半導体層上に配置し、上記有機半導体層を上記液晶性有機半導体材料の液晶相温度以上に加温することによって、上記有機半導体層を介して上記ゲート絶縁層と上記第２基板とを接着する接着工程を有することを特徴とする、有機半導体素子の製造方法を提供することにより、上記課題を解決するものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１基板と、前記第１基板上に形成されたゲート電極と、前記ゲート電極を覆うように形成されたゲート絶縁層と、前記ゲート絶縁層上に形成され、液晶性有機半導体材料からなる有機半導体層とを有する有機半導体素子用基板、および、第２基板が用いられた対向基板を用い、
前記対向基板を、前記有機半導体層上に配置し、前記有機半導体層を前記液晶性有機半導体材料の液晶相温度以上に加温することによって、前記有機半導体層を介して前記ゲート絶縁層と前記対向基板とを接着する接着工程を有することを特徴とする、有機半導体素子の製造方法。
【請求項２】
第１基板と、前記第１基板上に形成されたゲート電極と、前記ゲート電極を覆うように形成されたゲート絶縁層と、を有するゲート絶縁層側基板、および、
第２基板と、前記第２基板上に形成され、液晶性有機半導体材料からなる有機半導体層とを有する有機半導体層側基板を用い、
前記ゲート絶縁層と前記有機半導体層とが接するように、前記ゲート絶縁層側基板と前記有機半導体層側基板と配置し、前記有機半導体層を前記液晶性有機半導体材料の液晶相温度以上に加温することによって、前記有機半導体層を介して前記ゲート絶縁層と、前記有機半導体層とを接着する接着工程を有することを特徴とする、有機半導体素子の製造方法。
【請求項３】
第１基板と、前記第１基板上に形成されたゲート電極と、前記ゲート電極を覆うように形成されたゲート絶縁層と、前記ゲート絶縁層上に形成され、液晶性有機半導体材料からなる有機半導体層とを有する有機半導体素子用基板、および、
第２基板と、前記第２基板上に形成され、液晶性有機半導体材料からなる有機半導体層とを有する有機半導体層側基板を用い、
前記有機半導体素子用基板の有機半導体層と、前記有機半導体層側基板の有機半導体層とが接するように、前記有機半導体素子用基板と前記有機半導体層側基板と配置し、前記各有機半導体層を前記液晶性有機半導体材料の液晶相温度以上に加温することによって、前記各有機半導体層を介して前記ゲート絶縁層と、前記第２基板とを接着する接着工程を有することを特徴とする、有機半導体素子の製造方法。
【請求項４】
前記ゲート絶縁層の表面エネルギーと、前記第２基板の表面エネルギーとが同程度であることを特徴とする、請求項１から請求項３までのいずれかの請求項に記載の有機半導体素子の製造方法。
【請求項５】
第１基板と、前記第１基板上に形成されたゲート電極と、前記ゲート電極を覆うように形成されたゲート絶縁層と、前記ゲート絶縁層上に形成され、液晶性有機半導体材料からなる有機半導体層と、前記有機半導体層上に接着された第２基板と、を有し、
前記ゲート絶縁層と、前記第２基板とが、前記有機半導体層によって接着されており、かつ、素子分離層が形成されていることを特徴とする、有機半導体素子。
【請求項６】
前記ゲート絶縁層の表面エネルギーと、前記第２基板の表面エネルギーと、前記素子分離層の表面エネルギーと、が同程度であることを特徴とする、請求項５に記載の有機半導体素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板上に有機トランジスタが形成された構成を有する有機半導体素子の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＴＦＴに代表される半導体トランジスタは、近年、ディスプレイ装置の発展に伴ってその用途を拡大する傾向にある。このような半導体トランジスタは、半導体材料を介して電極が接続されていることにより、スイッチング素子としての機能を果たすものである。
【０００３】
ここで、図２３に例示するように上記半導体材料を用いたトランジスタ１００は、通常、ゲート電極１０１と、上記ゲート電極１０１を絶縁するゲート絶縁層１０２と、上記半導体材料からなる半導体層１０３と、上記半導体層１０３に接触するように形成されたソース電極１０４およびドレイン電極１０５を有するものであり、上記ゲート電極１０１が、上記半導体層１０３の下面側に配置されているボトムゲート構造のものと（図２３（ａ））、上記ゲート電極１０１が上記半導体層１０３の上面側に配置されているトップゲート構造のものと（図２３（ｂ））、が知られている。
【０００４】
従来、上記半導体トランジスタに用いられる半導体材料としては、シリコン（Ｓｉ）やガリウム砒素（ＧａＡｓ）やインジウムガリウム砒素（ＩｎＧａＡｓ）などの無機半導体材料が用いられており、近年、普及が拡大している液晶表示素子のディスプレイ用ＴＦＴアレイ基板にもこのような無機半導体材料を用いた半導体トランジスタが用いられている。その一方で、上記半導体材料としては、有機化合物からなる有機半導体材料も知られている。
【０００５】
このような有機半導体材料が用いられたトランジスタは、上記無機半導体材料が用いられたものに比べて安価に大面積化が可能であり、フレキシブルなプラスチック基板上に形成でき、さらに機械的衝撃に対して安定であるという利点を有することから、電子ペーパーに代表されるフレキシブルディスプレイ等の、次世代ディスプレイ装置への応用などを想定した研究が活発に行われている。なかでも、トランジスタ性能を向上させると共に、高生産性で製造可能な製造方法の研究に注力されている。
【０００６】
このような状況において、特許文献１には、有機半導体層を構成する有機半導体材料として液晶性有機半導体材料を用い、当該有機半導体材料を含有する塗工液を塗工することによって有機トランジスタを形成する方法が開示されている。このような方法は、上記液晶性有機半導体材料を有機半導体層中において配向させることができるため、製造される有機トランジスタの性能を向上させるという利点を有するものである。しかしながら、産業上汎用性の高い高性能な有機半導体素子を製造するには、製造される有機トランジスタの構成として、多数の有機トランジスタが基板上に配置された構成を採用することが望ましいものであるが、特許文献１に記載された方法では、有機半導体層をパターン状に複数形成することが困難であるため、このような構成を有する有機半導体素子を製造することが極めて困難であるという問題点があった。
【０００７】
また、有機半導体層に液晶性有機半導体材料を用いた場合、当該有機半導体層は、上記有機半導体材料を規則的に配向させることによって優れた半導体特性を発揮するものになるが、上記特許文献１に記載された方法で有機半導体素子を作製した場合、上記有機半導体層は最表層に形成されることになるため、上記有機半導体層に含有される液晶性有機半導体材料を配向させる処理を事後的に行うことが困難であるという問題点があった。このため、上記特許文献１に記載された方法においては、上記液晶性有機半導体材料を規則的に配向させることが困難であったことから、液晶性有機半導体材料を用いる利点を十分に発揮することが難しいという問題点があった。
【０００８】
さらに、有機半導体材料が用いられた有機半導体素子においては、有機半導体層の劣化を防止するために、有機半導体層上に保護層（パッシベーション層）を形成することが望ましいものであるところ、上記特許文献１の方法によって形成された有機半導体層上に保護層を形成する場合、有機半導体層を形成した後に、事後的に当該有機半導体層上にパッシベーション層を形成することが必要になる。しかしながら、上記特許文献１の方法によって形成された有機半導体素子においては、パッシベーション層を形成する際に、有機半導体層における液晶性有機半導体材料の配向が損なわれたり、あるいは液晶性有機半導体材料が溶出したりするなどして有機半導体層が劣化されてしまい、半導体素子としての性能が低下してしまうという問題点があった。
【０００９】
このようなことから、特許文献１に記載された方法では、液晶性有機半導体材料を用いている利点を十分に活かすことができず、性能に優れた有機半導体素子を得ることが困難であるという問題点があった。
【００１０】
【特許文献１】特開２００６−３３９４７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、液晶性有機半導体材料が用いられることにより、半導体特性に優れた有機半導体素子を製造することが可能な有機半導体素子の製造方法を提供することを主目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために本発明は、第１基板と、上記第１基板上に形成されたゲート電極と、上記ゲート電極を覆うように形成されたゲート絶縁層と、上記ゲート絶縁層上に形成され、液晶性有機半導体材料からなる有機半導体層とを有する有機半導体素子用基板、および、第２基板が用いられた対向基板を用い、上記対向基板を、上記有機半導体層上に配置し、上記有機半導体層を上記液晶性有機半導体材料の液晶相温度以上に加温することによって、上記有機半導体層を介して上記ゲート絶縁層と上記第２基板とを接着する接着工程を有することを特徴とする、有機半導体素子の製造方法を提供する。
【００１３】
また、上記課題を解決するために本発明は、第１基板と、上記第１基板上に形成されたゲート電極と、上記ゲート電極を覆うように形成されたゲート絶縁層と、を有するゲート絶縁層側基板、および、第２基板と、上記第２基板上に形成され、液晶性有機半導体材料からなる有機半導体層とを有する有機半導体層側基板を用い、上記ゲート絶縁層と上記有機半導体層とが接するように、上記ゲート絶縁層側基板と上記有機半導体層側基板と配置し、上記有機半導体層を上記液晶性有機半導体材料の液晶相温度以上に加温することによって、上記有機半導体層を介して上記ゲート絶縁層と、上記有機半導体層とを接着する接着工程を有することを特徴とする、有機半導体素子の製造方法を提供する。
【００１４】
さらに上記課題を解決するために本発明は、第１基板と、上記第１基板上に形成されたゲート電極と、上記ゲート電極を覆うように形成されたゲート絶縁層と、上記ゲート絶縁層上に形成され、液晶性有機半導体材料からなる有機半導体層とを有する有機半導体素子用基板、および、第２基板と、上記第２基板上に形成され、液晶性有機半導体材料からなる有機半導体層とを有する有機半導体層側基板を用い、上記有機半導体素子用基板の有機半導体層と、上記有機半導体層側基板の有機半導体層とが接するように、上記有機半導体素子用基板と上記有機半導体層側基板と配置し、上記各有機半導体層を上記液晶性有機半導体材料の液晶相温度以上に加温することによって、上記各有機半導体層を介して上記ゲート絶縁層と、上記第２基板とを接着する接着工程を有することを特徴とする、有機半導体素子の製造方法を提供する。
【００１５】
本発明によれば、上記接着工程が上記有機半導体層を接着層として、上記第２基板および上記ゲート絶縁層を接着するものであることにより、上記第２基板と上記ゲート絶縁層とを有機半導体層を介して接着することができ、かつ、作製される有機半導体素子を有機半導体層の表面上に第２基板が配置された構成を有するものにできる。このため、本発明によって製造される有機半導体素子は、有機半導体層が最表層に配置されるのではなく、第２基板が有機半導体層を保護するように有機半導体層上に配置されたものになることから、事後的に有機半導体層上にパッシベーション層を形成する必要がなくなる。したがって、本発明によれば事後的に有機半導体層上にパッシベーション層を形成することに伴って、有機半導体層の半導体特性が損なわれることを防止できるため、性能に優れた有機半導体素子を製造することができる。
また、本発明においては、上記接着工程が、上記液晶性有機半導体材料の液晶相温度以上に上記有機半導体層を加熱することによって接着させるものであることにより、接着工程において上記液晶性有機半導体材料を配向させることができる。さらに、本発明によって製造される有機半導体素子は、有機半導体層が第２基板と、ゲート絶縁層によって挟持された構成を有するものになるため、有機半導体層中に含まれる液晶性有機半導体材料を、事後的に任意の手段を用いて配向させることも可能になる。したがって、本発明によれば液晶性有機半導体素子が規則的に配向した有機半導体素子を製造することが容易になる。
このようなことから、本発明によれば、液晶性有機半導体材料が用いられることにより、半導体特性に優れた有機半導体素子を製造することできる。
【００１６】
本発明においては、上記ゲート絶縁層の表面エネルギーと、上記第２基板の表面エネルギーとが同程度であることが好ましい。これにより本発明によって製造された有機半導体素子において、上記有機半導体層が上記ゲート絶縁層あるいは上記第２基板のいずれか一方側から片面剥離することを防止することができるからである。
【００１７】
また本発明は、第１基板と、上記第１基板上に形成されたゲート電極と、上記ゲート電極を覆うように形成されたゲート絶縁層と、上記ゲート絶縁層上に形成され、液晶性有機半導体材料からなる有機半導体層と、上記有機半導体層上に接着された第２基板と、を有し、上記ゲート絶縁層と、上記第２基板とが、上記有機半導体層によって接着されており、かつ、素子分離層が形成されていることを特徴とする、有機半導体素子を提供する。
【００１８】
本発明によれば、上記有機半導体層によって第２基板とゲート絶縁層とが接着されており、かつ上記素子分離層が形成されていることにより、複数の有機ＴＦＴが上記第１基板と第２基板の間に挟持された構成を有する有機半導体素子を得ることが可能になる。
【００１９】
本発明においては、上記ゲート絶縁層の表面エネルギーと、上記第２基板の表面エネルギーと、上記素子分離層の表面エネルギーと、が同程度であることが好ましい。これにより本発明の有機半導体素子において、上記有機半導体層が上記ゲート絶縁層、上記第２基板あるいは上記素子分離層のいずれかから片面剥離することを防止することができるからである。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の有機半導体素子の製造方法は、液晶性有機半導体材料が用いられることにより、半導体特性に優れた有機半導体素子を製造することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の有機半導体素子の製造方法および有機半導体素子について順に説明する。
【００２２】
Ａ．有機半導体素子の製造方法
最初に、本発明の有機半導体素子の製造方法について説明する。本発明の有機半導体素子の製造方法は、接着工程の態様により３態様に大別することができる。
したがって、以下、各態様にごとに本発明の有機半導体素子の製造方法について説明する。
【００２３】
Ａ−１：第１態様の有機半導体素子の製造方法
まず、本発明の第１態様の有機半導体素子の製造方法について説明する。本態様の有機半導体素子の製造方法は、第１基板と、上記第１基板上に形成されたゲート電極と、上記ゲート電極を覆うように形成されたゲート絶縁層と、上記ゲート絶縁層上に形成され、液晶性有機半導体材料からなる有機半導体層とを有する有機半導体素子用基板、および、第２基板が用いられた対向基板を用い、上記対向基板を、上記有機半導体層上に配置し、上記有機半導体層を上記液晶性有機半導体材料の液晶相温度以上に加温することによって、上記有機半導体層を介して上記ゲート絶縁層と上記第２基板とを接着する接着工程を有することを特徴とするものである。
【００２４】
このような本発明の有機半導体素子の製造方法について図を参照しながら説明する。図１は本態様の有機半導体素子の製造方法について、その一例を説明する概略図である。図１に例示するように、本態様の有機半導体素子の製造方法は、第１基板１１と、上記第１基板１１上に形成されたゲート電極１２と、上記ゲート電極１２を覆うように形成されたゲート絶縁層１３と、上記ゲート絶縁層１３上に形成され、液晶性有機半導体材料からなる有機半導体層１４とを有する有機半導体素子用基板１０、および、第２基板２１からなる対向基板２０を用い（図１（ａ））、上記対向基板２０を、上記有機半導体層１４上に接着させる接着工程を有するものであり（図１（ｂ））、ゲート絶縁層１３と対向基板２０とが有機半導体層１４によって接着された構成を有する有機半導体素子１を製造するものである（図１（ｃ））。
このような例において、本態様の有機半導体素子の製造方法は、上記接着工程（図１（ｂ））が、上記対向基板２０を、上記有機半導体層１４上に配置し、上記有機半導体層１４を上記液晶性有機半導体材料の液晶相温度以上に加温することによって、上記有機半導体層１４を介して上記ゲート絶縁層１３と上記対向基板２０とを接着するものであることを特徴とするものである。
【００２５】
本態様によれば、上記接着工程が上記有機半導体層を接着層として用い、上記対向基板および上記ゲート絶縁層を接着するものであることにより、上記対向基板と上記ゲート絶縁層とを有機半導体層を介して接着することができ、かつ、作製される有機半導体素子を有機半導体層の表面上に第２基板が配置された構成を有するものにできる。このため、本態様によって製造される有機半導体素子は、有機半導体層が最表層に配置されるのではなく、第２基板が有機半導体層を保護するように、有機半導体層上に配置されることになることから、事後的に有機半導体層上にパッシベーション層を形成する必要がなくなる。したがって、本態様によれば事後的に有機半導体層上にパッシベーション層を形成することに伴って、有機半導体層の半導体特性が損なわれることを防止できるため、性能に優れた有機半導体素子を製造することができる。
また、本態様においては、上記接着工程が、上記液晶性有機半導体材料の液晶相温度以上に上記有機半導体層を加熱することによって接着させるものであることにより、接着工程において上記液晶性有機半導体材料を配向させることができる。さらに、本態様によって製造される有機半導体素子は、有機半導体層が第２基板と、ゲート絶縁層によって挟持された構成を有するものになるため、有機半導体層中に含まれる液晶性有機半導体材料を、事後的に任意の手段を用いて配向させることも可能になる。したがって、本態様によれば液晶性有機半導体素子が規則的に配向した有機半導体素子を製造することが容易になる。
このようなことから、本態様によれば、液晶性有機半導体材料が用いられることにより、半導体特性に優れた有機半導体素子を製造することできる。
【００２６】
本態様の有機半導体素子の製造方法は、少なくとも上記接着工程を有するものであり、必要に応じて他の工程を有してもよいものである。
以下、本態様に用いられる各工程について順に説明する。
【００２７】
１．接着工程
まず、本態様に用いられる接着工程について説明する。本工程は、第１基板と、上記第１基板上に形成されたゲート電極と、上記ゲート電極を覆うように形成されたゲート絶縁層と、上記ゲート絶縁層上に形成され、液晶性有機半導体材料からなる有機半導体層とを有する有機半導体素子用基板、および、第２基板が用いられた対向基板を用い、上記対向基板を、上記有機半導体層上に配置し、上記有機半導体層を上記液晶性有機半導体材料の液晶相温度以上に加温することによって、上記有機半導体層を介して上記ゲート絶縁層と上記対向基板とを接着する工程である。
【００２８】
（１）有機半導体素子用基板
本工程に用いられる有機半導体素子用基板について説明する。本工程に用いられる有機半導体素子用基板は、第１基板と、上記第１基板上に形成されたゲート電極と、上記ゲート電極を覆うように形成されたゲート絶縁層と、上記ゲート絶縁層上に形成され、液晶性有機半導体材料からなる有機半導体層とを有するものである。
【００２９】
（有機半導体層）
本態様に用いられる有機半導体層は、後述するゲート絶縁層上に形成され、液晶性有機半導体材料からなるものである。また、本態様において有機半導体層は、本工程において有機半導体素子用基板と第２基板とを接着する際に、両者を接着する接着層としての機能を有するものである。
【００３０】
本工程に用いられる液晶性有機半導体材料としては、半導体特性を備えるものであって、液晶相温度以上に加熱されることにより、後述するゲート絶縁層と対向基板とを接着することができるものであれば特に限定されるものではない。このような液晶性有機半導体材料は、本態様によって製造される有機半導体素子の用途等に応じて適宜選択して用いることができる。なかでも本態様に用いられる液晶性有機半導体材料は、液晶相を示す液晶相温度が、４５０℃以下であることが好ましく、３００℃以下であることがより好ましく、２００℃以下であることがさらに好ましい。
ここで、上記液晶相温度とは、上記液晶性有機半導体材料が液晶相を発現する温度を意味するものである。このような液晶相温度は、例えば、示差走査熱量測定（ＤＳＣ）による熱分析や、偏光顕微鏡によるテクスチャー観察等によって測定することができる。
【００３１】
本態様に用いられる液晶性有機半導体材料としては、高分子系液晶性有機半導体材料と、低分子系液晶性有機半導体材料とを挙げることができるが、本態様においては、高分子系液晶性有機半導体材料と、低分子系液晶性有機半導体材料とのいずれであっても好適に用いることができる。
【００３２】
上記高分子系液晶性有機半導体材料としては、例えば、ポリチオフェン誘導体、ポリフェニレン誘導体、ポリアニリン誘導体、ポリフェニレンビニレン誘導体、ポリチエニレンビニレン誘導体、ポリアセチレン誘導体、ポリジアセチレン誘導体、ポリトリフェニルアミン誘導体、トリフェニルアミンとフェニレンビニレンとの共重合誘導体、チオフェンとフェニレンとの共重合誘導体、チオフェンとチエノチオフェンとの共重合誘導体、およびチオフェンとフルオレンとの共重合誘導体等を挙げることができる。
【００３３】
一方、上記低分子系液晶性有機半導体材料としては、例えば、オリゴカルコゲノフェン誘導体、オリゴフェニレン誘導体、カルコゲノフェンとフェニレンのコオリゴマー誘導体、テトラチエノアセン等のカルコゲノフェンの縮環化合物誘導体、カルコゲノフェンとフェニレンの縮環化合物誘導体、アントラセン、テトラセン、ペンタセン、ピレン、トリフェニレン、コロネン等の縮合多環炭化水素誘導体、カルコゲノフェンと縮合多環炭化水素とのコオリゴマー誘導体、フタロシアニン誘導体、ポルフィリン誘導体、テトラチオフルバレン誘導体、トリフェニルアミン誘導体、テトラシアノキノジメタン誘導体、ベンゾキノン誘導体、チアゾロチアゾール誘導体、およびフラーレン誘導体等を挙げることができる。
【００３４】
なお、本態様に用いられる液晶性有機半導体材料は１種類のみであってもよく、あるいは、２種類以上であってもよい。
【００３５】
本態様に用いられる有機半導体層の厚みとしては、上記液晶性有機半導体材料の種類等に応じて有機半導体層に所望の半導体特性を付与でき、かつ、本工程において有機半導体素子用基板と対向基板とを所望の接着力で接着させることが可能な接着力を発現できる範囲内であれば特に限定されるものではない。なかでも本態様に用いられる有機半導体層の厚みは２０ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲内であることが好ましく、２０ｎｍ〜５００ｎｍの範囲内であることがより好ましく、２０ｎｍ〜３００ｎｍの範囲内であることが特に好ましい。厚みが上記範囲よりも厚いと、上記有機半導体層の全体に渡って液晶性有機半導体材料を均一に配向させることが困難になる場合があるからである。また、厚みが上記範囲よりも薄いと、有機半導体層に所望の半導体特性を付与することが困難になる場合があるからである。
【００３６】
本態様に用いられる有機半導体層がゲート絶縁層上に形成されている態様としては、本工程において有機半導体素子用基板と対向基板とを接着させる接着層として機能できる態様であれば特に限定されるものではない。したがって、本態様に用いられる有機半導体層は、ゲート絶縁層上にパターン状に形成されていてもよく、あるいはゲート絶縁層上の全面に形成されていてもよい。なかでも本態様に用いられる有機半導体層は、上記ゲート絶縁層上の全面に形成されていることが好ましい。有機半導体層がこのような態様で形成されていることにより、有機半導体素子用基板と対向基板との接着力を向上させることができ、本態様によって製造された有機半導体素子において有機半導体層が、対向基板あるいはゲート絶縁層から剥離してしまうことを防止できるからである。
【００３７】
（第１基板）
次に、本工程に用いられる第１基板について説明する。本工程に用いられる第１基板としては、上述した有機半導体層、および後述するゲート電極、ゲート絶縁層を支持することができるものであれば特に限定されるものではなく、本態様により製造される有機半導体素子の用途等に応じて任意の基板を適宜選択して用いることができる。このような第１基板としては、ガラス基板等の可撓性を有さないリジット基板であってもよく、または、プラスチック樹脂からなるフィルム等の可撓性を有するフレキシブル基板であってもよい。本態様においては、このようなリジット基板およびフレキシブル基板のいずれであっても好適に用いられるが、なかでもフレキシブル基板を用いることが好ましい。このようなフレキシブル基板を用いることにより、本態様の有機半導体素子の製造方法をＲｏｌｌ  ｔｏ  Ｒｏｌｌプロセスにより実施することができるため、より高い生産性で有機半導体素子を製造することが可能になるからである。
【００３８】
ここで、上記プラスチック樹脂としては、例えば、ＰＥＴ、ＰＥＮ、ＰＥＳ、ＰＩ、ＰＥＥＫ、ＰＣ、ＰＰＳおよびＰＥＩ等を挙げることができる。
【００３９】
また、本態様に用いられる第１基板は単一層からなるものであってもよく、または、複数の層が積層された構成を有するものであってもよい。上記複数の層が積層された構成を有する第１基板としては、例えば、上記プラスチック樹脂からなる基板上に、金属材料からなるバリア層が積層された構成を有するものを例示することができる。ここで、上記プラスチック樹脂からなる基板は、本態様によって製造される有機半導体素子を、可撓性を有するフレキシブルなものにできるという利点を有する反面、表面に損傷を受けやすいという欠点を有することが指摘されている。しかしながら、上記バリア層が積層された基板を用いることにより、上記プラスチック樹脂からなる基板を用いる場合であっても、上記のような欠点を解消することができるという利点がある。
【００４０】
本態様に用いられる第１基板の厚みは、通常、１ｍｍ以下であることが好ましく、なかでも１μｍ〜７００μｍの範囲内であることが好ましい。ここで、本態様に用いられる第１基板が複数の層が積層された構成を有するものである場合、上記厚みは、各層の厚みの総和を意味するものとする。
【００４１】
（ゲート電極）
次に、上記ゲート電極について説明する。本態様に用いられるゲート電極は、上記第１基板上に形成されたものである。本態様に用いられるゲート電極としては、所望の導電性を備える材料からなるものであれば特に限定されるものではない。本態様においては、ゲート電極に用いられる材料としては、一般的に有機トランジスタに用いられる金属材料を用いることができ、このような金属材料の例としては、例えば、Ａｇ、Ａｕ、Ｔａ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｍｏ、Ｍｏ−Ｔａ合金、ＩＴＯ、ＩＺＯ等の無機材料、および、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ等の導電性を有する有機材料を挙げることができる。
【００４２】
また、本態様に用いられるゲート電極は、通常、上記第１基板上にパターン状に形成されるが、ゲート電極が形成されているパターンとしては特に限定されるものではなく、本態様によって製造される有機半導体素子の用途に応じて適宜、適切なパターンを採用することができる。
【００４３】
（ゲート絶縁層）
次に、上記ゲート絶縁層について説明する。本態様に用いられるゲート絶縁層は、上記ゲート電極を覆うように形成され、ゲート電極と他の層とを絶縁する機能を有するものである。
【００４４】
本態様に用いられるゲート絶縁層は、上述したゲート電極を覆うように上記第１基板上に形成されるものであるが、本態様においてゲート絶縁層が形成されている態様としては、ゲート電極を覆うように、上記第１基板上の全面に形成された態様であってもよく、あるいは上記ゲート電極を覆うように、上記第１基板上にパターン状に形成された態様であってもよい。
本工程に用いられる有機半導体素子用基板において、ゲート絶縁層が形成されている態様について図を参照しながら説明する。図２は、本態様においてゲート絶縁層が形成されている態様について説明する概略図である。本工程に用いられる有機半導体素子用基板１０において、ゲート絶縁層１３が形成されている態様としては、図２（ａ）に例示するように、ゲート電極１２を覆うように、上記第１基板１１上の全面にゲート絶縁層１３が形成された態様であってもよく、あるいは図２（ｂ）に例示するように、上記ゲート電極１２を覆うように、上記第１基板１１上にパターン状にゲート絶縁層１３が形成された態様であってもよい。
本態様に用いられるゲート絶縁層は、これらのいずれの態様で形成されたものであってもよい。
【００４５】
本態様に用いられるゲート絶縁層としては、所望の絶縁性を有するものであれば特に限定されるものではないが、なかでも表面エネルギーが後述する対向基板の表面エネルギーと同程度のものであることが好ましい。これにより、本発明によって製造された有機半導体素子において、上記有機半導体層が上記ゲート絶縁層あるいは上記対向基板のいずれか一方側から片面剥離することを防止することができるからである。
ここで、同程度とは、上記ゲート絶縁層の表面エネルギーと、上記対向基板の表面エネルギーとの差が５０ｍＪ／ｍ２以下であることを意味するものとする。
なかでも本態様におけるゲート絶縁層の表面エネルギーは、上記対向基板との表面エネルギーの差が５０ｍＪ／ｍ２以下であることが好ましく、３０ｍＪ／ｍ２以下であることがより好ましく、１０ｍＪ／ｍ２以下であることがさらに好ましい。
【００４６】
また、本態様に用いられるゲート絶縁層は、表面上に液晶性有機半導体材料を配向させることが可能な配向性を備えるものであることが好ましい。これにより、本工程において上記有機半導体層を介してゲート絶縁層と対向基板とを接着した際に、上記ゲート絶縁層が上記液晶性有機半導体材料の配向を促すことができるため、本態様によってより半導体特性に優れた有機半導体素子を製造することができるからである。
【００４７】
本態様に用いられるゲート絶縁層が表面に上記配向性を備える態様としては、所望の配向性を備えることができる態様であれば特に限定されるものではなく、本態様の有機半導体素子の製造方法によって製造される有機半導体素子の用途等に応じて適宜選択して用いることができるものである。このような態様としては、例えば、ゲート絶縁層を構成する材料として上記配向性を備えるものが用いられた態様（第１態様のゲート絶縁層）、絶縁性を有する絶縁性機能材料からなるゲート絶縁層が形成された後、表面が上記配向性を備えるように配向処理された態様（第２態様のゲート絶縁層）、および、ゲート電極上に形成され、絶縁性を有する絶縁性機能材料からなる絶縁層と、上記絶縁層上に形成され、液晶性有機半導体材料を配向させることが可能な配向層とが積層された態様（第３態様のゲート絶縁層）等を挙げることができる。本態様においてはこれらのいずれの態様のゲート絶縁層であっても好適に用いることができる。
以下、これらの態様のゲート絶縁層について順に説明する。
【００４８】
（第１態様のゲート絶縁層）
まず、上記第１態様のゲート絶縁層について説明する。本態様のゲート絶縁層は、ゲート絶縁層を構成する材料として上記配向性を備えるものが用いられたものである。本態様に用いられるゲート絶縁層を構成する材料としては、上記配向性および所望の絶縁性を備えるものであれば特に限定されるものではない。このような材料としては、例えば、ポリイミド、ポリアミド、ポリビニルアルコール、ポリビニルフェノール、ポリシロキサン、ポリエステル、ナイロン、及びこれらの誘導体等を挙げることができる。本態様においてはこれらのいずれの材料であっても好適に用いることができる。
【００４９】
（第２態様のゲート絶縁層）
次に、上記第２態様のゲート絶縁層について説明する。本態様のゲート絶縁層は、絶縁性を有する絶縁性機能材料からなるゲート絶縁層が形成された後、表面が上記配向性を備えるように配向処理されたものである。
本態様に用いられる絶縁性機能材料としては、ゲート絶縁層に所望の絶縁性を付与することができるものであれば特に限定されるものではない。このような絶縁性樹脂材料としては、例えば、アクリル系樹脂、フェノール系樹脂、フッ素系樹脂、エポキシ系樹脂、カルド系樹脂、ビニル系樹脂、イミド系樹脂、ノボラック系樹脂等を挙げることができる。
【００５０】
本態様において、ゲート絶縁層の表面を上記配向性を備えるように配向処理する方法としては、上記液晶性有機半導体材料をゲート絶縁層上に所望の形態に配向させることができる処理方法であれば特に限定されるものではない。このような処理方法としては、例えば、表面を物理的に修飾する方法や化学的修飾する方法を挙げることができる。
上記物理的に修飾する方法としては、例えば、オゾンＵＶやＯ２プラズマによる処理を挙げることができる。
一方、上記化学的に修飾する方法としては、例えば、シランカップリング剤等の表面処理剤による処理を挙げることができる。ここで、上記表面処理剤としては、アルキルクロロシラン類、アルキルアルコキシシラン類、フッ素化アルキルクロロシラン類、フッ素化アルキルアルコキシシラン類、ヘキサメチルジシラザン等のシリルアミン化合物等が挙げられる。なお、当該表面処理は、例えば、上記表面処理剤の溶液や気体にゲート絶縁層を接触させ、表面処理剤をゲート絶縁層の表面に吸着させることで行うことができる。表面処理前には、絶縁層の表面処理を行う面を、オゾンＵＶやＯ２プラズマで処理しておいてもよい。
【００５１】
（第３態様のゲート絶縁層）
次に、上記第３態様のゲート絶縁層について説明する。本態様のゲート絶縁層は、ゲート電極上に形成され、絶縁性を有する絶縁性機能材料からなる絶縁層と、上記絶縁層上に形成され、液晶性有機半導体材料を配向させることが可能な配向層とが積層されたものである。
本態様に用いられる絶縁性機能材料としては、本態様に用いられる絶縁性機能材料としては、ゲート絶縁層に所望の絶縁性を付与することができるものであれば特に限定されるものではない。このような絶縁性樹脂材料としては、例えば、アクリル系樹脂、フェノール系樹脂、フッ素系樹脂、エポキシ系樹脂、カルド系樹脂、ビニル系樹脂、イミド系樹脂、ノボラック系樹脂等を挙げることができる。また、このような絶縁性機能材料によって形成される上記絶縁層の厚みは、０．０１μｍ〜５μｍの範囲内であることが好ましく、特に０．０１μｍ〜３μｍの範囲内であることが好ましく、さらに０．０１μｍ〜１μｍの範囲内であることが好ましい。
【００５２】
次に、本態様に用いられる配向層について説明する。本態様に用いられる配向層は、上述した有機半導体層素子用基板の有機半導体層に含有される液晶性有機半導体材料を配向させる機能を有するものである。
以下、このような配向層について説明する。
【００５３】
本態様に用いられる配向層は、上記液晶性有機半導体材料を配向させることができるものであれば特に限定されるものではなく、上記液晶性有機半導体材料の種類に応じて適宜選択して用いることができる。このような配向層としては、上記液晶性有機半導体材料を、配向層上において配向層の表面に対して平行方向に配向させる平行配向膜と、上記液晶性有機半導体材料を配向層上において配向層の表面に対して垂直方向に配向させる垂直配向膜とを挙げることができる。
【００５４】
上記平行配向膜としては、液晶性有機半導体材料を所定の方向に配向させることができるものであれば特に限定されるものではない。このような平行配向膜としては、例えば、ラビング処理を施すことによりラビング方向に液晶性有機半導体材料を配向させる機能を付与することができるラビング膜や、光反応性材料が用いられ、偏光が照射されることにより一定の方向に液晶性有機半導体材料を配向させる機能を付与することができる光配向膜等を挙げることができる。
上記ラビング膜としては、例えば、ポリイミド、ポリアミド、ポリビニルアルコール、ポリビニルフェノール、ポリエステル、ナイロン等からなる膜を挙げることができる。
また、上記光配向膜としては、例えば、ポリイミド、ポリアミド、ポリビニルシンナメート等からなる膜を挙げることができる。
【００５５】
一方、上記垂直配向膜としては、上記液晶性有機半導体材料を配向層の表面に対して垂直方向に配向させることができるものであれば特に限定されるものではない。このような垂直配向膜としては、例えば、ポリイミド、フッ素系ポリマー、シリコーン系ポリマー等からなる膜を挙げることができる。
【００５６】
本態様に用いられる配向層の厚みは、配向層として用いられる配向膜の種類等に応じて、所望の配向機能を付与できる範囲内であれば特に限定されるものではない。なかでも本態様に用いられる配向層の厚みは、１ｎｍ〜３μｍの範囲内であることが好ましく、１ｎｍ〜１μｍの範囲内であることがより好ましく、１ｎｍ〜０．５μｍの範囲内であることがさらに好ましい。
【００５７】
（その他の構成）
本工程に用いられる有機半導体素子用基板は、少なくとも上記第１基板、ゲート電極、ゲート絶縁層、および有機半導体層を有するものであるが、必要に応じて他の構成を有するものであってもよい。本工程に用いられる他の構成としては、例えば、上記ゲート絶縁層上に接するように形成されたソース電極およびドレイン電極や、素子分離層を挙げることができる。
【００５８】
本工程に用いられる有機半導体素子用基板にソース電極およびドレイン電極が形成されている場合について図を参照しながら説明する。図３は、本工程に用いられる有機半導体素子用基板にソース電極およびドレイン電極が形成されている場合の一例を示す概略断面図である。図３（ａ）、（ｂ）に例示するように、本工程に用いられる有機半導体素子用基板１０は、ゲート絶縁層１３上に接するようにソース電極１５およびドレイン電極１６が形成されたものであってもよい。
【００５９】
また、図４は、本工程に用いられる有機半導体素子用基板に素子分離層が形成されている場合の一例を示す概略図である。図４（ａ）〜（ｆ）に例示するように、本工程に用いられる有機半導体素子用基板１０は、素子分離層１７が形成されたものであってもよい。
【００６０】
本態様に用いられるソース電極およびドレイン電極としては、導電性材料からなるものであれば特に限定されるものではない。このようなソース電極およびドレイン電極としては、例えば、Ａｕ、Ａｇ等の無機材料、およびＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ等の導電性有機材料からなるものを挙げることができる。
【００６１】
なお、上記素子分離層については、後述する「Ｂ．有機半導体素子」の項において詳述するため、ここでの詳しい説明は省略する。
【００６２】
（２）対向基板
次に、本工程に用いられる対向基板について説明する。本工程に用いられる対向基板は、２基板が用いられたものであり、第２基板のみからなるものであってもよく、あるいは第２基板上に他の構成が形成されたものであってもよい。
【００６３】
本工程に用いられる第２基板としては、上記有機半導体層上に接着することができるものであれば特に限定されるものではなく、本態様によって製造される有機半導体素子の種類や用途等に応じて適宜選択して用いることができる。なかでも本工程に用いられる第２基板は、上述した有機半導体層上に接着されることによって、本態様において製造された有機半導体素子において有機半導体層を保護し得るものであるため、上記第２基板としては有機半導体層の保護の保護機能を有するものであることが好ましい。本工程に用いられる第２基板は、ガラス基板等の可撓性を有さないリジット基板であってもよく、または、プラスチック樹脂からなるフィルム等の可撓性を有するフレキシブル基板であってもよい。ここで、上記プラスチック樹脂としては、例えば、ＰＥＴ、ＰＥＮ、ＰＥＳ、ＰＩ、ＰＥＥＫ、ＰＣ、ＰＰＳおよびＰＥＩ等を挙げることができる。さらに、必要に応じて平坦化層やバリア層となりうる無機材料、有機材料等を積層した構成を有するもの等を用いることができる。
【００６４】
また、本工程に用いられる対向基板は、表面エネルギーが上記ゲート絶縁層の表面エネルギーと同程度のものであることが好ましい。これにより、本発明によって製造された有機半導体素子において、有機半導体層が上記第２基板あるいはゲート絶縁層のいずれか一方側から片面剥離することを防止することができるからである。なお、第２基板上に配向層等の他の層が形成されている場合、当該他の層の表面エネルギーが上記ゲート絶縁層の表面エネルギーと同程度のものであることが好ましいことになる。
ここで、同程度とは、対向基板の表面エネルギーと、ゲート絶縁層の表面エネルギーとの差が５０ｍＪ／ｍ２以下であることを意味するものとする。
なかでも、本態様に用いられる対向基板の表面エネルギーは、ゲート絶縁層の表面エネルギーとの差が５０ｍＪ／ｍ２以下であることが好ましく、３０ｍＪ／ｍ２以下であることがより好ましく、１０ｍＪ／ｍ２以下であることがさらに好ましい。
【００６５】
本工程に用いられる対向基板は、表面に液晶性有機半導体材料を配向させることが可能な配向性を備えるものであることが好ましい。これにより、本工程において上記有機半導体層を介してゲート絶縁層と第２基板とを接着した際に、上記ゲート絶縁層が上記液晶性有機半導体材料の配向を促すことができるため、本態様によってより半導体特性に優れた有機半導体素子を製造することができるからである。
【００６６】
本態様に用いられる対向基板が表面に上記配向性を備える態様としては、所望の配向性を備えることができる態様であれば特に限定されるものではなく、本態様の有機半導体素子の製造方法によって製造される有機半導体素子の用途等に応じて適宜選択して用いることができるものである。このような態様としては、例えば、第２基板を構成する材料として上記配向性を備えるものが用いられた態様（第１態様の対向基板）、表面が上記配向性を備えるように配向処理された態様（第２態様の対向基板）、および、対向基板が第２基板と、上記第２基板上に形成され、液晶性有機半導体材料を配向させることが可能な配向層とが積層された態様（第３態様の対向基板）等を挙げることができる。本態様においてはこれらのいずれの態様の対向基板であっても好適に用いることができる。
以下、これらの態様の対向基板について順に説明する。
【００６７】
（第１態様の対向基板）
まず、上記第１態様の対向基板について説明する。本態様の対向基板は、第２基板を構成する材料として上記配向性を備えるものが用いられたものである。本態様に用いられる第２基板を構成する材料としては、上記配向性および所望の絶縁性を備えるものであれば特に限定されるものではない。このような材料としては、例えば、ポリイミド、ポリアミド、ポリビニルアルコール、ポリビニルフェノール、ポリシロキサン、ポリエステル、ナイロン、及びこれらの誘導体等を挙げることができる。本態様においてはこれらのいずれの材料であっても好適に用いることができる。
【００６８】
（第２態様の対向基板）
次に、上記第２態様の対向基板について説明する。本態様の対向基板は、第２基板の表面が上記配向性を備えるように配向処理されたものである。このような第２基板に用いられる材料としては、例えば、アクリル系樹脂、フェノール系樹脂、フッ素系樹脂、エポキシ系樹脂、カルド系樹脂、ビニル系樹脂、イミド系樹脂、ノボラック系樹脂等を挙げることができる。
【００６９】
また本態様において、第２基板の表面を上記配向性を備えるように配向処理する方法としては、上記液晶性有機半導体材料を第２基板上に所望の形態に配向させることができる処理方法であれば特に限定されるものではない。このような処理方法としては、上記「（１）有機半導体素子用基板」の項において、ゲート絶縁層の表面を処理する方法として説明したものと同様であるため、ここでの説明は省略する。
【００７０】
（第３態様の対向基板）
次に、上記第３態様の対向基板について説明する。本態様の対向基板は、第２基板と上記第２基板上に形成され、液晶性有機半導体材料を配向させることが可能な配向層とが積層されたものである。
【００７１】
本態様に用いられる第２基板としては、後述する配向層を支持できるものであれば特に限定されるものではなく、本態様によって形成される有機半導体素子の用途等に応じて適宜選択して用いることができる。このような第２基板としては、例えば、ガラス等のリジット基板や、ＰＥＴ、ＰＥＮ、ＰＥＳ、ＰＩ、ＰＥＥＫ、ＰＣ、ＰＰＳ、およびＰＥＩ等のフレキシブル基板等を例示することができる。
【００７２】
なお、本態様に用いられる第２基板の厚みは、１μｍ〜１０００μｍの範囲内であることが好ましく、１μｍ〜７００μｍの範囲内であることがさらに好ましい。
【００７３】
上記配向層としては、上述した有機半導体層に含有される液晶性有機半導体材料を配向させる機能を有するものであれば特に限定されるものではない。このような配向層については、上記「（１）有機半導体素子用基板」の項において、ゲート絶縁層に用いられる配向層として説明したものと同様であるため、ここでの説明は省略する。
【００７４】
なお、本工程に用いられる対向基板は、上記第１態様から第３態様のいずれにおいても、ソース電極およびドレイン電極、あるいは素子分離層が形成されているものであってもよい。
【００７５】
図５は、本工程に用いられる対向基板にソース電極およびドレイン電極が形成されている場合の一例を示す概略図である。図５に例示するように、本工程に用いられる対向基板は、第２基板２１と、上記第２基板２１上に形成されたソース電極２２およびドレイン電極２３とを有するものであってもよい。
【００７６】
（３）接着方法
次に、本工程において、上記有機半導体素子用基板と上記対向基板とを接着させる方法について説明する。本工程において上記有機半導体素子用基板と、上記対向基板とを接着させる方法としては、上記対向基板を、上記有機半導体層上に配置し、上記有機半導体層を上記液晶性有機半導体材料の液晶相温度以上に加温することによって、上記有機半導体層を介して上記ゲート絶縁層と上記対向基板とを接着する方法が用いられる。このような方法が用いられることにより、本工程において、対向基板とゲート絶縁層とを接着させることのみではなく、液晶性有機半導体材料を配向させることが可能になる。
【００７７】
本工程において、上記有機半導体層を加熱する温度としては、上記液晶性有機半導体材料の液晶相温度以上であれば特に限定されるものではない。すなわち、本工程は、上記有機半導体層中の液晶性有機半導体材料を相転移させることによって、上記有機半導体層に接着性を付与し、これに伴って上記ゲート絶縁層と対向基板とを有機半導体層を介して接着させるものである。このため、本工程において上記有機半導体層が加熱する態様としては、上記液晶製有機半導体材料の液晶相温度を経由させるように上記有機半導体層の温度を昇降させる方法であれば特に限定されるものではない。上記有機半導体層を加熱する方法としては、例えば、ホットプレートやオーブン、温度制御付加熱ステージ、ラミネーター装置等を用いる方法を挙げることができる。
【００７８】
また、本工程においては、上記対向基板を、上記有機半導体層上に配置した後、上記有機半導体素子用基板と上記対向基板とを密着させるために必要に応じて加圧してもよい。
【００７９】
２．有機半導体素子の製造方法
本態様の有機半導体素子の製造方法においては、上記接着工程に用いられる有機半導体素子用基板および対向基板の構成によって種々の態様で実施することができる。すなわち、上述したように、上記本発明に用いられる有機半導体素子用基板および対向基板は、いずれもソース電極、およびドレイン電極が形成されていてもよいものであるため、有機半導体素子用基板としてソース電極およびドレイン電極が形成されたものを用い、対向基板としてはソース電極およびドレイン電極が形成されていないものを用いる態様で実施されてもよく（第１実施態様）、あるいは上記対向基板としてソース電極およびドレイン電極が形成されたものを用い、上記有機半導体素子用基板としてソース電極およびドレイン電極が形成されていないものを用いる態様（第２実施態様）で実施されてもよい。
【００８０】
上記第１実施態様について図を参照しながら説明する。図６、図７は、上記第１実施態様の一例を説明する概略図である。図６に例示するように、本態様の有機半導体素子の製造方法は、接着工程において有機半導体素子用基板１０として、ソース電極１５およびドレイン電極１６が用いられたものを用い、対向基板２０としてソース電極およびドレイン電極が形成されていないものを用いる態様で実施されてもよい。この場合、上記有機半導体素子用基板１０としては、ゲート絶縁層１３と有機半導体層１４との間に上記ソース電極１５およびドレイン電極１６が形成されているものが用いられてもよく（図６（ａ）、（ｂ））、あるいは、上記有機半導体層１４上に上記ソース電極１５およびドレイン電極１６が形成されているものが用いられてもよい（図７（ａ）、（ｂ））。
【００８１】
次に上記第２実施態様について図を参照しながら説明する。図８は上記第２実施態様の一例を説明する概略図である。図８に例示するように、本態様の有機半導体素子の製造方法は、接着工程において、有機半導体素子用基板１０として、ソース電極およびドレイン電極が形成されていないものを用い、かつ上記対向基板２０として、ソース電極２２およびドレイン電極２３が形成されているものが用いられてもよい（図８（ａ）、（ｂ））、さらに、上記対向基板２０として、素子分離層２４が形成されているものが用いられてもよい（図８（ｃ））。
【００８２】
本態様の有機半導体素子の製造方法は、上記接着工程以外の他の工程を有してもよいものである。本態様に用いられる他の工程としては、本態様によって製造される有機半導体素子の用途や種類等に応じて、所望の機能を有する有機半導体素子を製造することができるものであれば特に限定されるものではない。
このような他の工程としては、例えば、上記接着工程後に実施され、上記有機半導体層中の上記液晶性有機半導体材料を配向させる液晶配向工程を挙げることができる。このような液晶配向工程を有することにより、上記接着工程後においては、液晶性有機半導体材料の配向性が不十分であったとしても、事後的に配向性を向上させることができ、性能に優れた有機半導体素子を得ることができる。
【００８３】
上記液晶配向工程以外に、本態様に用いられる他の工程としては、例えば、ソース電極およびドレイン電極を形成するソース・ドレイン電極形成工程を挙げることができる。
ここで、上記ソース・ドレイン電極形成工程は、上記接着工程の前に有機半導体素子用基板の有機半導体層上にソース電極およびドレイン電極を形成する態様で実施されてもよく、あるいは、第２基板上にソース電極およびドレイン電極を形成する態様で実施されてもよい。
【００８４】
上記ソース・ドレイン電極形成工程においてソース電極およびドレイン電極を形成する方法としては、例えば、Ａｕ、Ａｇ等の無機材料、および、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ等の導電性を有する有機材料を蒸着する方法や、塗布法、転写法等が挙げられる。
【００８５】
また、上記液晶配向工程以外に本態様に用いられる他の工程としては、例えば、素子分離層を形成する素子分離層形成工程を挙げることができる。
【００８６】
Ａ−２：第２態様の有機半導体素子の製造方法
次に、本発明の第２態様の有機半導体素子の製造方法について説明する。本態様の有機半導体素子の製造方法は、第１基板と、上記第１基板上に形成されたゲート電極と、上記ゲート電極を覆うように形成されたゲート絶縁層と、を有するゲート絶縁層側基板、および、第２基板と、上記第２基板上に形成され、液晶性有機半導体材料からなる有機半導体層とを有する有機半導体層側基板を用い、上記ゲート絶縁層と上記有機半導体層とが接するように、上記ゲート絶縁層側基板と上記有機半導体層側基板と配置し、上記有機半導体層を上記液晶性有機半導体材料の液晶相温度以上に加温することによって、上記有機半導体層を介して上記ゲート絶縁層と、上記有機半導体層とを接着する接着工程を有することを特徴とするものである。
【００８７】
このような本態様の有機半導体素子の製造方法について図を参照しながら説明する。図９は本態様の有機半導体素子の製造方法について、その一例を示す概略図である。図９に例示するように、本態様の有機半導体素子の製造方法は、第１基板４１と、上記第１基板４１上に形成されたゲート電極４２と、上記ゲート電極４２を覆うように形成されたゲート絶縁層４３とを有するゲート絶縁層側基板４０、および、第２基板３１と、上記第２基板３１上に形成され、液晶性有機半導体材料からなる有機半導体層３２とを有する有機半導体層側基板３０を用い（図９（ａ））、上記ゲート絶縁層４３と上記有機半導体層３２とが接するように、上記ゲート絶縁層側基板４０と上記有機半導体層側基板３０とを接着させる接着工程を有し（図９（ｂ））、ゲート絶縁層４３と第２基板３１とが有機半導体層３２によって接着された構成を有する有機半導体素子１を製造するものである（図９（ｃ））。
このような例において、本態様の有機半導体素子の製造方法は、上記接着工程（図９（ｂ））が、上記ゲート絶縁層４３と上記有機半導体層３２とが接するように、上記ゲート絶縁層側基板４０と上記有機半導体層側基板３０と配置し、上記有機半導体層３２を上記液晶性有機半導体材料の液晶相温度以上に加温することによって、上記有機半導体層３２を介して上記ゲート絶縁層４３と、上記有機半導体層３２とを接着するものであることを特徴とするものである。
【００８８】
本態様によれば、上記接着工程が上記有機半導体層を接着層として用い、上記第２基板および上記ゲート絶縁層を接着するものであることにより、上記第２基板と上記ゲート絶縁層とを有機半導体層を介して接着することができ、かつ、作製される有機半導体素子を有機半導体層の表面上に第２基板が配置された構成を有するものにできる。このため、本態様によって製造される有機半導体素子は、有機半導体層が最表層に配置されるのではなく、第２基板が有機半導体層を保護するように、有機半導体層上に配置されることになることから、事後的に有機半導体層上にパッシベーション層を形成する必要がなくなる。したがって、本態様によれば事後的に有機半導体層上にパッシベーション層を形成することに伴って、有機半導体層の半導体特性が損なわれることを防止できるため、性能に優れた有機半導体素子を製造することができる。
また、本態様においては、上記接着工程が、上記液晶性有機半導体材料の液晶相温度以上に上記有機半導体層を加熱することによって接着させるものであることにより、接着工程において上記液晶性有機半導体材料を配向させることができる。さらに、本態様によって製造される有機半導体素子は、有機半導体層が第２基板と、ゲート絶縁層によって挟持された構成を有するものになるため、有機半導体層中に含まれる液晶性有機半導体材料を、事後的に任意の手段を用いて配向させることも可能になる。したがって、本態様によれば液晶性有機半導体素子が規則的に配向した有機半導体素子を製造することが容易になる。
このようなことから、本態様によれば、液晶性有機半導体材料が用いられることにより、半導体特性に優れた有機半導体素子を製造することできる。
【００８９】
本態様の有機半導体素子の製造方法は、少なくとも上記接着工程を有するものであり、必要に応じて他の工程を有してもよいものである。
以下、本態様に用いられる各工程について順に説明する。
【００９０】
１．接着工程
まず、本態様に用いられる接着工程について説明する。本工程は、第１基板と、上記第１基板上に形成されたゲート電極と、上記ゲート電極を覆うように形成されたゲート絶縁層と、を有するゲート絶縁層側基板、および、第２基板と、上記第２基板上に形成され、液晶性有機半導体材料からなる有機半導体層とを有する有機半導体層側基板を用い、上記ゲート絶縁層と上記有機半導体層とが接するように、上記ゲート絶縁層側基板と上記有機半導体層側基板と配置し、上記有機半導体層を上記液晶性有機半導体材料の液晶相温度以上に加温することによって、上記有機半導体層を介して上記ゲート絶縁層と、上記有機半導体層とを接着する工程である。
【００９１】
（１）有機半導体層側基板
本工程に用いられる有機半導体層側基板について説明する。本工程に用いられる有機半導体層側基板は、第２基板と、上記第２基板上に形成され、液晶性有機半導体材料からなる有機半導体層とを有するものである。
【００９２】
ここで、本態様に用いられる第２基板および有機半導体層については、上記「Ａ−１：第１態様の有機半導体素子の製造方法」の項において説明したものと同様であるため、ここでの説明は省略する。
【００９３】
また、本工程に用いられる有機半導体層側基板には、上記有機半導体層および第２基板以外の他の構成が用いられていてもよい。このような他の構成としては、例えば、上記有機半導体層に接するように形成されたソース電極およびドレイン電極や、素子分離層等を挙げることができる。
【００９４】
本工程に用いられる有機半導体層側基板にソース電極およびドレイン電極が形成されている場合について図を参照しながら説明する。図１０は、本工程に用いられる有機半導体層側基板にソース電極およびドレイン電極が形成されている場合の一例を示す概略断面図である。図１０に例示するように、本工程に用いられる有機半導体層側基板３０は有機半導体層３２に接するようにソース電極３３およびドレイン電極３４が形成されたものであってもよい。
【００９５】
また、図１１は、本工程に用いられる有機半導体層側板に素子分離層が形成されている場合の一例を示す概略図である。図１１（ａ）〜（ｄ）に例示するように、本工程に用いられる有機半導体素子側基板３０には、上記有機半導体層３２に接するように素子分離層３５が形成されていてもよい。
【００９６】
（２）ゲート絶縁層側基板
次に、本工程に用いられるゲート絶縁層側基板について説明する。本工程に用いられるゲート絶縁層側基板は、第１基板と、上記第１基板上に形成されたゲート電極と、上記ゲート電極を覆うように形成されたゲート絶縁層と、を有するものである。
【００９７】
（第１基板）
本工程に用いられる第１基板としては、後述するゲート電極およびゲート絶縁層を支持することができるものであれば特に限定されるものではなく、本態様により製造される有機半導体素子の用途等に応じて任意の基板を適宜選択して用いることができる。このような第１基板としては、上記「Ａ−１：第１態様の有機半導体素子の製造方法」の項において説明したものと同様であるため、ここでの説明は省略する。
【００９８】
（ゲート電極）
本態様に用いられるゲート電極としては、所望の導電性を備える材料からなるものであれば特に限定されるものではない。このようなゲート電極についても、上記「Ａ−１：第１態様の有機半導体素子の製造方法」の項において説明したものと同様であるため、ここでの説明は省略する。
【００９９】
（ゲート絶縁層）
本態様に用いられるゲート絶縁層は、上述したゲート電極を覆うように上記第１基板上に形成されるものであるが、本態様においてゲート絶縁層が形成されている態様としては、ゲート電極を覆うように、上記第１基板上の全面に形成された態様であってもよく、あるいは上記ゲート電極を覆うように、上記第１基板上にパターン状に形成された態様であってもよい。
本工程に用いられるゲート絶縁層側基板において、ゲート絶縁層が形成されている態様について図を参照しながら説明する。図１２は、本態様においてゲート絶縁層が形成されている態様について説明する概略図である。図１２に例示するように、本工程に用いられるゲート絶縁層側基板４０において、ゲート絶縁層４３が形成されている態様としては、図１２（ａ）に例示するように、ゲート電極４２を覆うように、上記第１基板４１上の全面にゲート絶縁層４３が形成された態様であってもよく、あるいは図１２（ｂ）に例示するように、上記ゲート電極４２を覆うように、上記第１基板４１上にパターン状にゲート絶縁層４３が形成された態様であってもよい。
本態様に用いられるゲート絶縁層は、これらのいずれの態様で形成されたものであってもよい。
【０１００】
なお、上記以外の本態様に用いられるゲート絶縁層に関する事項については、上記「Ａ−１：第１態様の有機半導体素子の製造方法」の項において説明したものと同様であるため、ここでの説明は省略する。
【０１０１】
（その他の構成）
本工程に用いられるゲート絶縁層側基板は、少なくとも第１基板、ゲート電極、およびゲート絶縁層を有するものであるが、必要に応じて他の構成を有するものであってもよい。本工程に用いられる他の構成としては、例えば、上記ゲート絶縁層上に接するように形成されたソース電極およびドレイン電極や、ゲート絶縁層上に形成された素子分離層を挙げることができる。
【０１０２】
本工程に用いられるゲート絶縁層側基板にソース電極およびドレイン電極が形成されている場合について図を参照しながら説明する。図１３は、本工程に用いられるゲート絶縁層側基板にソース電極およびドレイン電極が形成されている場合の一例を示す概略断面図である。図１３（ａ）、（ｂ）に例示するように、本工程に用いられるゲート絶縁層側基板４０は、ゲート絶縁層４３上に接するようにソース電極４４およびドレイン電極４５が形成されたものであってもよい。
【０１０３】
また、図１４は、本工程に用いられるゲート絶縁層側基板に素子分離層が形成されている場合の一例を示す概略図である。図１４（ａ）〜（ｄ）に例示するように、本工程に用いられるゲート絶縁層側基板４０は、上記ゲート絶縁層４３上に素子分離層４６が形成されたものであってもよい。
【０１０４】
なお、上記ソース電極およびドレイン電極については、上述した有機半導体層側基板に用いられるものと同様であるため、ここでの説明は省略する。
また、上記素子分離層については、後述する「２．有機半導体素子」の項において詳述するため、ここでの詳しい説明は省略する。
【０１０５】
（３）接着方法
次に、本工程において、上記有機半導層側基板と上記ゲート絶縁層側基板とを接着させる方法について説明する。本工程において上記有機半導体層側基板と、上記ゲート絶縁層側基板とを接着させる方法としては、上記ゲート絶縁層と上記有機半導体層とが接するように、上記ゲート絶縁層側基板と上記有機半導体層側基板と配置し、上記有機半導体層を上記液晶性有機半導体材料の液晶相温度以上に加温する方法が用いられる。このような方法が用いられることにより、本工程において、第１基板とゲート絶縁層とを接着させることのみではなく、液晶性有機半導体材料を配向させることが可能になる。
【０１０６】
本工程において、上記有機半導体層を加熱する温度としては、上記液晶性有機半導体材料の液晶相温度以上であれば特に限定されるものではない。すなわち、本工程は、上記有機半導体層中の液晶性有機半導体材料を相転移させることによって、上記有機半導体層に接着性を付与し、これに伴って上記ゲート絶縁層と第２基板とを有機半導体層を介して接着させるものである。このため、本工程において上記有機半導体層が加熱する態様としては、上記液晶製有機半導体材料の液晶相温度を経由させるように上記有機半導体層の温度を昇降させる方法であれば特に限定されるものではない。本工程において、上記有機半導体層を加熱する方法としては、例えば、ホットプレートやオーブン、温度制御付加熱ステージ、ラミネーター装置等を用いる方法等を挙げることができる。
【０１０７】
また、本工程においては、上記ゲート絶縁層側基板と上記有機半導体層側基板と配置した後、上記有機半導層側基板と上記ゲート絶縁層側基板とを密着させるために必要に応じて加圧してもよい。
【０１０８】
２．有機半導体素子の製造方法
本態様の有機半導体素子の製造方法においては、上記接着工程に用いられる有機半導体層側基板およびゲート絶縁層側基板の構成によって種々の態様で実施することができる。すなわち、上述したように、上記本発明に用いられる有機半導体層側基板およびゲート絶縁層側基板は、いずれもソース電極、およびドレイン電極が形成されていてもよいものであるため、有機半導体層側基板としてソース電極およびドレイン電極が形成されたものを用い、ゲート絶縁層側基板としてはソース電極およびドレイン電極が形成されていないものを用いる態様で実施されてもよく（第１実施態様）、あるいは上記ゲート絶縁層側基板としてソース電極およびドレイン電極が形成されたものを用い、上記有機半導体層側基板としてソース電極およびドレイン電極が形成されていないものを用いる態様（第２実施態様）で実施されてもよい。
【０１０９】
上記第１実施態様について図を参照しながら説明する。図１５は、上記第１実施態様の一例を説明する概略図である。図１５（ａ）〜（ｄ）に例示するように、本態様の有機半導体素子の製造方法は、接着工程において有機半導体層側基板３０として、ソース電極３３およびドレイン電極３４が用いられたものを用い、ゲート絶縁層側基板４０としてソース電極およびドレイン電極が形成されていないものを用いる態様で実施されてもよい。この場合、上記有機半導体素子用基板３０としては、第２基板３１と有機半導体層３２との間に上記ソース電極３３およびドレイン電極３４が形成されているものが用いられてもよく（図１５（ａ）、（ｂ））、あるいは、上記有機半導体層３２上に上記ソース電極３３およびドレイン電極３４が形成されているものが用いられてもよい（図１５（ｃ）、（ｄ））。
【０１１０】
次に上記第２実施態様について図を参照しながら説明する。図１６は上記第２実施態様の一例を説明する概略図である。図１６（ａ）、（ｂ）に例示するように、本態様の有機半導体素子の製造方法は、接着工程において、有機半導体層側基板３０として、ソース電極およびドレイン電極が形成されていないものを用い、かつ上記ゲート絶縁層側基板４０として、ソース電極４４およびドレイン４５が形成されているものが用いられてもよい。
【０１１１】
本態様の有機半導体素子の製造方法は、上記接着工程以外の他の工程を有してもよいものである。本態様に用いられる他の工程としては、本態様によって製造される有機半導体素子の用途や種類等に応じて、所望の機能を有する有機半導体素子を製造することができるものであれば特に限定されるものではない。
このような他の工程としては、例えば、上記接着工程後に実施され、上記有機半導体層中の上記液晶性有機半導体材料を配向させる液晶配向工程を挙げることができる。このような液晶配向工程を有することにより、上記接着工程後においては、液晶性有機半導体材料の配向性が不十分であったとしても、事後的に配向性を向上させることができ、性能に優れた有機半導体素子を得ることができる。
【０１１２】
なお、上記液晶配向工程については、上記「Ａ−１：第１態様の有機半導体素子の製造方法」の項において説明したものと同様であるため、ここでの説明は省略する。
【０１１３】
上記液晶配向工程以外に、本態様に用いられる他の工程としては、例えば、ソース電極およびドレイン電極を形成するソース・ドレイン電極形成工程を挙げることができる。
ここで、上記ソース・ドレイン電極形成工程は、上記接着工程の前に有機半導体層側基板の有機半導体層上にソース電極およびドレイン電極を形成する態様で実施されてもよく、あるいは、ゲート絶縁層側基板のゲート絶縁層上にソース電極およびドレイン電極を形成する態様で実施されてもよい。
【０１１４】
上記ソース・ドレイン電極形成工程においてソース電極およびドレイン電極を形成する方法としては、例えば、Ａｕ、Ａｇ等の無機材料、および、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ等の導電性を有する有機材料を蒸着する方法や、塗布法、転写法等が挙げられる。
【０１１５】
また、上記液晶配向工程以外に本態様に用いられる他の工程としては、例えば、素子分離層を形成する素子分離層形成工程を挙げることができる。
【０１１６】
Ａ−３：第３態様の有機半導体素子の製造方法
次に、本発明の第３態様の有機半導体素子の製造方法について説明する。本態様の有機半導体素子の製造方法は、第１基板と、上記第１基板上に形成されたゲート電極と、上記ゲート電極を覆うように形成されたゲート絶縁層と、上記ゲート絶縁層上に形成され、液晶性有機半導体材料からなる有機半導体層とを有する有機半導体素子用基板、および、第２基板と、上記第２基板上に形成され、液晶性有機半導体材料からなる有機半導体層とを有する有機半導体層側基板を用い、上記有機半導体素子用基板の有機半導体層と、上記有機半導体層側基板の有機半導体層とが接するように、上記有機半導体素子用基板と上記有機半導体層側基板と配置し、上記各有機半導体層を上記液晶性有機半導体材料の液晶相温度以上に加温することによって、上記各有機半導体層を介して上記ゲート絶縁層と、上記第２基板とを接着する接着工程を有することを特徴とするものである。
【０１１７】
このような本態様の有機半導体素子の製造方法について図を参照しながら説明する。図１７は本態様の有機半導体素子の製造方法について、その一例を示す概略図である。図１７に例示するように、本態様の有機半導体素子の製造方法は、第１基板１１と、上記第１基板１１上に形成されたゲート電極１２と、上記ゲート電極１２を覆うように形成されたゲート絶縁層１３と、前記ゲート絶縁層１３上に形成され、液晶性有機半導体材料からなる有機半導体層１４と、を有する有機半導体素子用基板１０、および、第２基板３１と、上記第２基板３１上に形成され、液晶性有機半導体材料からなる有機半導体層３２とを有する有機半導体層側基板３０を用い（図１７（ａ））、上記各有機半導体層３２，１４が互いに接するように、上記有機半導体素子用基板１０と上記有機半導体層側基板３０とを接着させる接着工程を有し（図１７（ｂ））、ゲート絶縁層１３と第２基板３１とが有機半導体層３２、１４によって接着された構成を有する有機半導体素子１を製造するものである（図１７（ｃ））。
このような例において、本態様の有機半導体素子の製造方法は、上記接着工程（図１７（ｂ））が、上記有機半導体素子用基板１０の有機半導体層１４と、上記有機半導体層側基板３０の有機半導体層３２とが接するように、上記有機半導体素子用基板１０と上記有機半導体層側基板３０と配置し、各有機半導体層１４，３２を上記液晶性有機半導体材料の液晶相温度以上に加温することによって、上記各有機半導体層１４，３２を介して上記ゲート絶縁層１３と、上記第２基板３１とを接着することを特徴とするものである。
【０１１８】
本態様によれば、上記接着工程が上記有機半導体素子用基板、および有機半導体層側基板に形成された各有機半導体層を接着層として用いて、上記第２基板および上記ゲート絶縁層を接着するものであることにより、上記第２基板と上記ゲート絶縁層とを上記各有機半導体層を介して接着することができ、かつ、作製される有機半導体素子を有機半導体層の表面上に第２基板が配置された構成を有するものにできる。このため、本態様によって製造される有機半導体素子は、有機半導体層が最表層に配置されるのではなく、第２基板が有機半導体層を保護するように、有機半導体層上に配置されることになることから、事後的に有機半導体層上にパッシベーション層を形成する必要がなくなる。したがって、本態様によれば事後的に有機半導体層上にパッシベーション層を形成することに伴って、有機半導体層の半導体特性が損なわれることを防止できるため、性能に優れた有機半導体素子を製造することができる。
また、本態様においては、上記接着工程が、上記液晶性有機半導体材料の液晶相温度以上に上記各有機半導体層を加熱することによって接着させるものであることにより、接着工程において上記液晶性有機半導体材料を配向させることができる。さらに、本態様によって製造される有機半導体素子は、有機半導体層が第２基板と、ゲート絶縁層によって挟持された構成を有するものになるため、有機半導体層中に含まれる液晶性有機半導体材料を、事後的に任意の手段を用いて配向させることも可能になる。したがって、本態様によれば液晶性有機半導体素子が規則的に配向した有機半導体素子を製造することが容易になる。
このようなことから、本態様によれば、液晶性有機半導体材料が用いられることにより、半導体特性に優れた有機半導体素子を製造することできる。
【０１１９】
本態様の有機半導体素子の製造方法は、少なくとも上記接着工程を有するものであり、必要に応じて他の工程を有してもよいものである。
以下、本態様に用いられる各工程について順に説明する。
【０１２０】
１．接着工程
まず、本態様に用いられる接着工程について説明する。本工程は、第１基板と、上記第１基板上に形成されたゲート電極と、上記ゲート電極を覆うように形成されたゲート絶縁層と、上記ゲート絶縁層上に形成され、液晶性有機半導体材料からなる有機半導体層とを有する有機半導体素子用基板、および第２基板と、上記第２基板上に形成され、液晶性有機半導体材料からなる有機半導体層とを有する有機半導体層側基板を用い、上記有機半導体素子用基板、および上記有機半導体層側基板に形成された有機半導体層が互いに接するように、上記有機半導体素子用基板と上記有機半導体層側基板と配置し、上記各有機半導体層を上記液晶性有機半導体材料の液晶相温度以上に加温することによって、上記各有機半導体層を介して上記ゲート絶縁層と、上記第２基板とを接着する工程である。
【０１２１】
（１）有機半導体素子用基板
本工程に用いられる有機半導体素子用基板は、第１基板と、上記第１基板上に形成されたゲート電極と、上記ゲート電極を覆うように形成されたゲート絶縁層と、上記ゲート絶縁層上に形成され、液晶性有機半導体材料からなる有機半導体層とを有するものであり、必要に応じて他の構成を有してもよいものである。
ここで、本工程に用いられる有機半導体素子用基板については、上記「Ａ−１：第１態様の有機半導体素子の製造方法」の項において説明したものと同様であるため、ここでの説明は省略する。
【０１２２】
（２）有機半導体層側基板
次に、本工程に用いられる有機半導体層側基板について説明する。本工程に用いられる有機半導体層側基板は、第２基板と、上記第２基板上に形成され、液晶性有機半導体材料からなる有機半導体層とを有するものであり、必要に応じて他の構成を有してもよいものである。
ここで、本工程に用いられる有機半導体素子用基板については、上記「Ａ−２：第２態様の有機半導体素子の製造方法」の項において説明したものと同様であるため、ここでの説明は省略する。
【０１２３】
（３）接着方法
次に、本工程において、上記有機半導体素子用基板と、上記有機半導層側基板とを接着させる方法について説明する。本工程において上記有機半導体素子用基板と、上記有機半導体層側基板と、を接着させる方法としては、上記有機半導体素子用基板および上記有機半導体層側基板に形成された有機半導体層が互いに接するように、上記有機半導体素子用基板と上記有機半導体層側基板と配置し、上記各有機半導体層を上記液晶性有機半導体材料の液晶相温度以上に加温する方法が用いられる。このような方法が用いられることにより、本工程において、第２基板とゲート絶縁層とを接着させることのみではなく、液晶性有機半導体材料を配向させることが可能になる。
【０１２４】
本工程において、上記有機半導体層を加熱する温度としては、上記液晶性有機半導体材料の液晶相温度以上であれば特に限定されるものではない。すなわち、本工程は、上記有機半導体層中の液晶性有機半導体材料を相転移させることによって、上記有機半導体層に接着性を付与し、これに伴って上記ゲート絶縁層と第２基板とを有機半導体層を介して接着させるものである。このため、本工程において上記有機半導体層を加熱する態様としては、上記液晶製有機半導体材料の液晶相温度を経由させるように上記有機半導体層の温度を昇降させる方法であれば特に限定されるものではない。本工程において、上記有機半導体層を加熱する方法としては、例えば、ホットプレートやオーブン、温度制御付加熱ステージ、ラミネーター装置等を用いる方法等を挙げることができる。
【０１２５】
また、本工程においては、上記有機半導体素子用基板と上記有機半導体層側基板と配置した後、上記有機半導層側基板と上記ゲート絶縁層側基板とを密着させるために必要に応じて加圧してもよい。
【０１２６】
２．有機半導体素子の製造方法
本態様の有機半導体素子の製造方法は、上記接着工程に用いられる有機半導体素子用基板および有機半導体層側基の構成によって種々の態様で実施することができる。すなわち、上述したように、上記本発明に用いられる有機半導体素子用基板および有機半導体層側基板は、いずれもソース電極、およびドレイン電極が形成されていてもよいものであるため、有機半導体層側基板としてソース電極およびドレイン電極が形成されたものを用い、有機半導体素子用基板としてはソース電極およびドレイン電極が形成されていないものを用いる態様で実施されてもよく（第１実施態様）、あるいは上記有機半導体素子用基板としてソース電極およびドレイン電極が形成されたものを用い、上記有機半導体層側基板としてソース電極およびドレイン電極が形成されていないものを用いる態様（第２実施態様）で実施されてもよい。
【０１２７】
上記第１実施態様について図を参照しながら説明する。図１８は、上記第１実施態様の一例を説明する概略図である。図１８（ａ）〜（ｃ）に例示するように、本態様の有機半導体素子の製造方法は、接着工程において有機半導体層側基板３０として、ソース電極３３およびドレイン電極３４が用いられたものを用い、有機半導体素子用基板１０としてソース電極およびドレイン電極が形成されていないものを用いる態様で実施されてもよい。この場合、上記有機半導層側基板３０としては、第２基板３１と有機半導体層３２との間に上記ソース電極３３およびドレイン電極３４が形成されているものが用いられてもよく（図１８（ａ）、（ｂ））、あるいは、上記有機半導体層３２上に上記ソース電極３３およびドレイン電極３４が形成されているものが用いられてもよい（図１８（ｃ））。
【０１２８】
次に、上記第２実施態様について図を参照しながら説明する。図１９は上記第２実施態様の一例を説明する概略図である。図１９（ａ）〜（ｃ）に例示するように、本態様の有機半導体素子の製造方法は、接着工程において、有機半導体層側基板３０として、ソース電極およびドレイン電極が形成されていないものを用い、かつ上記有機半導体素子用基板１０として、ソース電極１５およびドレイン電極１６が形成されているものが用いられてもよい。この場合、上記有機半導素子用基板１０としては、ゲート絶縁層１３と、有機半導体層１４との間に上記ソース電極１５およびドレイン電極１６が形成されているものが用いられてもよく（図１９（ａ）、（ｂ））、あるいは、上記有機半導体層１４上に上記ソース電極１５およびドレイン電極１６が形成されているものが用いられてもよい（図１９（ｃ））。
【０１２９】
また、本態様の有機半導体素子の製造方法は、上記接着工程以外の他の工程を有してもよいものである。本態様に用いられる他の工程としては、本態様によって製造される有機半導体素子の用途や種類等に応じて、所望の機能を有する有機半導体素子を製造することができるものであれば特に限定されるものではない。
このような他の工程としては、例えば、上記接着工程後に実施され、上記有機半導体層中の上記液晶性有機半導体材料を配向させる液晶配向工程を挙げることができる。このような液晶配向工程を有することにより、上記接着工程後においては、液晶性有機半導体材料の配向性が不十分であったとしても、事後的に配向性を向上させることができ、性能に優れた有機半導体素子を得ることができる。
【０１３０】
なお、上記液晶配向工程については、上記「Ａ−１：第１態様の有機半導体素子の製造方法」の項において説明したものと同様であるため、ここでの説明は省略する。
【０１３１】
上記液晶配向工程以外に、本態様に用いられる他の工程としては、例えば、ソース電極およびドレイン電極を形成するソース・ドレイン電極形成工程を挙げることができる。
ここで、上記ソース・ドレイン電極形成工程は、上記接着工程の前に有機半導体層側基板の有機半導体層上にソース電極およびドレイン電極を形成する態様で実施されてもよく、あるいは、ゲート絶縁層側基板のゲート絶縁層上にソース電極およびドレイン電極を形成する態様で実施されてもよい。
【０１３２】
上記ソース・ドレイン電極形成工程においてソース電極およびドレイン電極を形成する方法としては、例えば、Ａｕ、Ａｇ等の無機材料、および、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ等の導電性を有する有機材料を蒸着する方法や、塗布法、転写法等が挙げられる。
【０１３３】
また、上記液晶配向工程以外に本態様に用いられる他の工程としては、例えば、素子分離層を形成する素子分離層形成工程を挙げることができる。
【０１３４】
Ｂ．有機半導体素子
次に、本発明の有機半導体素子について説明する。上述したように本発明の有機半導体素子は、第１基板と、上記第１基板上に形成されたゲート電極と、上記ゲート電極を覆うように形成されたゲート絶縁層と、上記ゲート絶縁層上に形成され、液晶性有機半導体材料からなる有機半導体層と、上記有機半導体層上に接着された第２基板と、を有し、上記ゲート絶縁層と上記第２基板とが上記有機半導体層によって接着されており、かつ、上記有機半導体層に接するように素子分離層が形成されていることを特徴とするものである。
【０１３５】
このような本発明の有機半導体素子について図を参照しながら説明する。図２０は本発明の有機半導体素子について、その一例を示す概略図である。図２０に例示するように本発明の有機半導体素子５０は、第１基板５１と、上記第１基板５１上に形成されたゲート電極５２と、上記ゲート電極５２を覆うように形成されたゲート絶縁層５３と、上記ゲート絶縁層上５３に形成され、液晶性有機半導体材料からなる有機半導体層５４と、上記有機半導体層５４上に接着された第２基板５５と、を有するものである。
このような例において、本発明の有機半導体素子５０は、上記ゲート絶縁層５３と、上記第２基板５５とが、上記有機半導体層５４によって接着されており、かつ、上記有機半導体層５４に接するように素子分離層５６が形成されていることを特徴とするものである。
なお、図２０に例示するように本発明の有機半導体素子には、通常、ソース電極５７およびドレイン電極５８が形成されることになる。
【０１３６】
本発明によれば、上記有機半導体層によって第２基板とゲート絶縁層とが接着されており、かつ上記素子分離層が形成されていることにより、複数の有機ＴＦＴが上記第１基板と第２基板の間に挟持された構成を有する有機半導体素子を得ることができる。
【０１３７】
本発明の有機半導体素子は、少なくとも上記第１基板、ゲート電極、ゲート絶縁層、有機半導体層、素子分離層および第２基板、を有するものであり、必要に応じてこれら以外の他の構成を有してもよいものである。
以下、本発明に用いられる各構成について順に説明する。
なお、本発明に用いられる第１基板、ゲート電極、ゲート絶縁層、有機半導体層および第２基板については、上記「Ａ．有機半導体素子の製造方法」の項において説明したものと同様であるため、ここでの説明は省略する。
【０１３８】
１．素子分離層
まず、本発明に用いられる素子分離層について説明する。本発明に用いられる素子分離層は、後述する有機半導体層上に形成されるものである。
ここで、
本発明に用いられる素子分離層は、本発明の有機半導体素子に複数の有機ＴＦＴが形成される場合において、各有機ＴＦＴが通電することにより性能が低下してしまうことを防止する機能を有するものである。このような素子分離層の機能について図を参照しながら説明する。図２１は、本発明における素子分離層の機能を説明する概略図である。ここで、図２１（ａ）は、本発明において素子分離層が形成されていないと仮定した場合の一例を示す概略図である。
図２１（ａ）に例示するように有機半導体層５４が第１基板５１および第２基板５５の間の全面に形成されている場合、第１基板５１と第２基板５５の間に複数の有機ＴＦＴ（図中、ａ、ｂで示す単位）を形成すると、各有機ＴＦＴが通電し、有機ＴＦＴの性能が損なわれてしまうおそれがある。
しかしながら、図２１（ｂ）に例示するように、各有機ＴＦＴごとに素子分離層５６が形成されていることにより、第１基板５１と第２基板５５との間に複数の有機ＴＦＴが形成されている場合であっても、それが通電することを防止できるため、各有機ＴＦＴの性能を向上させることができる。
このように、本発明に用いられる素子分離層は、本発明において複数の有機ＴＦＴが用いられる場合に、各有機ＴＦＴの性能を向上させる機能を有するものである。
以下、このような有機ＴＦＴについて詳細に説明する。
【０１３９】
本発明に用いられる素子分離層としては、本発明の有機半導体素子に複数の有機ＴＦＴが形成された場合に、各有機ＴＦＴが通電してしまうことを防止できるものであれば特に限定されるものではない。このような素子分離層が形成されている態様としては、例えば、図２２ａ）〜（ｄ）に例示するような態様を挙げることができる。
【０１４０】
本発明に用いられる素子分離層を構成する材料としては、所望の絶縁性を有するものであれば特に限定されるものではないが、例えば、アクリル系樹脂、フェノール系樹脂、フッ素系樹脂、エポキシ系樹脂、カルド系樹脂、ビニル系樹脂、イミド系樹脂、シロキサン系樹脂、ノボラック系樹脂等を挙げることができる。
【０１４１】
２．その他の構成
本発明の有機半導体素子は、少なくとも上記第１基板、ゲート電極、ゲート絶縁層、有機半導体層、素子分離層および第２基板を有するものであるが、必要に応じて他の構成を有してもよい。本発明に用いられる他の構成は特に限定されるものではなく、本発明の有機半導体素子の用途や種類等に応じて、所望の機能を有するものを適宜選択して用いることができる。このような他の構成としては、例えば、上記有機半導体層に接するように形成されたソース電極およびドレイン電極を挙げることができる。
【０１４２】
３．有機半導体素子の製造方法
本発明の有機半導体素子は、上述した各構成を用いることにより一般的に有機半導体素子を製造する方法として公知の方法により製造することができる。なかでも本発明の有機半導体素子の製造方法は、上記「Ａ．有機半導体素子の製造方法」の項において説明した方法によって最も好適に製造することができる。
【０１４３】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と、実質的に同一の構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなる場合であっても本発明の技術的範囲に包含される。
【実施例】
【０１４４】
次に、実施例及び比較例を挙げて、本発明についてさらに具体的に説明する。
【０１４５】
［実施例１］
（１）液晶相同定・相転移温度確認実験
液晶性有機半導体材料である５，５’’−Ｄｉｏｃｔｙｌ−２，２’：５’，２’’−Ｔｅｒｔｈｉｏｐｈｅｎｅ、（以下「８−ＴＴＰ−８」）の液晶相、相転移温度を確認するため加熱ステージ（メトラー・ドレド社製 ＦＰ８２ＨＴ、ＦＰ８０ＨＴ）を用いた偏光顕微鏡（オリンパス株式会社製ＢＨ２−ＵＭＡ）によるテクスチャー観察、及びＤＳＣ（示差走査型熱量計：Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ  Ｓｃａｎｎｉｎｇ  Ｃａｌｏｒｉｍｅｔｅｒ，ＮＥＴＺＳＣＨ社製ＤＳＣ２０４  μ‐Ｓｅｎｓｏｒ）測定を実施し、Ｉｓｏ  ９０．４、ＳｍＣ８７．６、ＳｍＦ７２．６、ＳｍＧ５９．３  Ｃｒｙｓｔ．（℃）の結果を得た。
【０１４６】
（２）有機半導体素子用基板の作製
＜第１基板、ゲート電極、ゲート絶縁層および配向層の作製＞
第１基板としては、厚さ約３０００Å（３００ｎｍ）の酸化ケイ素層が付した厚さ０．６２５ｍｍのｎ−ヘビードープシリコンウエハを用いた。これはｎ−ヘビードープシリコン部がゲート電極として機能する一方、酸化ケイ素層はゲート絶縁層として働くものであり、その静電容量は約１１ｎＦ／ｃｍ２（ナノファラッド／平方センチメートル)であった。さらにゲート絶縁層上に配向層を形成するため、上記第１基板を０．１Ｍのｎ−Ｏｃｔｙｌｔｒｉｃｈｌｏｒｏｓｉｌａｎｅ（ＯＴＳ）の脱水トルエン溶液に６０℃で２０分間浸した。次いで、このウエハをトルエン、アセトン、イソプロピルアルコールで洗い、残液を窒素ガンで除いた後、１００℃で１時間乾燥することにより（以下、「ＯＴＳ処理」）、液晶性有機半導体材料を表面上に垂直配向させる配向性を有するゲート絶縁層を形成した。
【０１４７】
＜ソース電極・ドレイン電極の作製＞
次に、シャドウマスクを用いた真空蒸着法にて、クロムおよび金をゲート絶縁層の上に積層することで、Ｗ（幅）＝１０００μｍ、Ｌ（長さ）＝５０μｍのソースおよびドレイン電極を作製した。なお、このときのクロムおよび金の厚みはそれぞれ５ｎｍ、３０ｎｍとした。
【０１４８】
＜有機半導体層の形成＞
上記ソース電極・ドレイン電極まで形成したゲート絶縁層上に、液晶性有機半導体材料である上記８−ＴＴＰ−８の４ｗｔ％クロロホルム溶液をスピンコート（２０００ｒｐｍ、１０秒）し、有機半導体層を形成した。
【０１４９】
（３）対向基板の作製
第２基板としては、厚さ０．１５ｍｍのガラスを用いた。さらに上記基板をＯＴＳ処理することにより、上記ゲート絶縁層表面と同程度の表面エネルギーを有する第２基板を形成した。
【０１５０】
（４）接着工程
上記有機半導体素子用基板上に上記対向基板を配置し、熱転写装置（ＧＬＭ３５０Ｒ６・ＧＢＣ株式会社製）を用いて、ローラー温度８０℃、１１０℃にて加熱することで、有機半導体層を接着層として一体化した有機半導体素子を形成した。
【０１５１】
［実施例２］
（１）有機半導体素子用基板の作製
＜第１基板、ゲート電極、ゲート絶縁層および配向層の作製＞
第１基板としては、厚さ約３０００Å（３００ｎｍ）の酸化ケイ素層が付した厚さ０．６２５ｍｍのｎ−ヘビードープシリコンウエハを用いた。これはｎ−ヘビードープシリコン部がゲート電極として機能する一方、酸化ケイ素層はゲート絶縁層として働くものであり、その静電容量は約１１ｎＦ／ｃｍ２（ナノファラッド／平方センチメートル)であった。さらにゲート絶縁層上に配向層を形成するため、上記第１基板をＯＴＳ処理することにより、液晶性有機半導体材料を表面上に垂直配向させる配向性を有するゲート絶縁層を形成した。
【０１５２】
＜有機半導体層の形成＞
上記ゲート絶縁層上に、液晶性有機半導体材料である上記８−ＴＴＰ−８の４ｗｔ％クロロホルム溶液をスピンコート（２０００ｒｐｍ、１０秒）し、有機半導体層を形成した。
【０１５３】
（２）対向基板の作製
＜第２基板＞
第２基板としては、厚さ０．１５ｍｍのガラスを用いた。さらに上記基板をＯＴＳ処理することにより、上記ゲート絶縁層表面と同程度の表面エネルギーを有する第２基板を形成した。
【０１５４】
＜ソース電極・ドレイン電極の作製＞
次に、シャドウマスクを用いた真空蒸着法にて、クロムおよび金を第２基板上に積層することで、Ｗ（幅）＝１０００μｍ、Ｌ（長さ）＝５０μｍのソースおよびドレイン電極を作製した。なお、このときのクロムおよび金の厚みはそれぞれ５ｎｍ、３０ｎｍとした。
【０１５５】
（３）接着工程
上記有機半導体素子用基板上に上記対向基板を配置し、熱転写装置（ＧＬＭ３５０Ｒ６・ＧＢＣ株式会社製）を用いて、ローラー温度８０℃、１１０℃にて加熱することで、有機半導体層を接着層として一体化した有機半導体素子を形成した。
【０１５６】
［実施例３］
（１）ゲート絶縁層側基板の作製
＜第１基板、ゲート電極、ゲート絶縁層および配向層の作製＞
第１基板としては、厚さ約３０００Å（３００ｎｍ）の酸化ケイ素層が付した厚さ０．６２５ｍｍのｎ−ヘビードープシリコンウエハを用いた。これはｎ−ヘビードープシリコン部がゲート電極として機能する一方、酸化ケイ素層はゲート絶縁層として働くものであり、その静電容量は約１１ｎＦ／ｃｍ２（ナノファラッド／平方センチメートル)であった。さらにゲート絶縁層上に配向層を形成するため、上記第１基板をＯＴＳ処理することにより、液晶性有機半導体材料を表面上に垂直配向させる配向性を有するゲート絶縁層を形成した。
【０１５７】
＜ソース電極・ドレイン電極の作製＞
次に、シャドウマスクを用いた真空蒸着法にて、クロムおよび金をゲート絶縁層の上に積層することで、Ｗ（幅）＝１０００μｍ、Ｌ（長さ）＝５０μｍのソースおよびドレイン電極を作製した。なお、このときのクロムおよび金の厚みはそれぞれ５ｎｍ、３０ｎｍとした。
【０１５８】
（２）有機半導体層側基板の作製
＜第２基板＞
第２基板としては、厚さ０．１５ｍｍのガラスを用いた。さらに上記基板をＯＴＳ処理することにより、上記ゲート絶縁層表面と同程度の表面エネルギーを有する第２基板を形成した。
【０１５９】
＜有機半導体層の形成＞
上記第２基板上に、液晶性有機半導体材料である上記８−ＴＴＰ−８の４ｗｔ％クロロホルム溶液をスピンコート（２０００ｒｐｍ、１０秒）し、有機半導体層を形成した。
【０１６０】
（３）接着工程
上記ゲート絶縁層側基板上に上記有機半導体層側基板を配置し、熱転写装置（ＧＬＭ３５０Ｒ６・ＧＢＣ株式会社製）を用いて、ローラー温度８０℃、１１０℃にて加熱することで、有機半導体層を接着層として一体化した有機半導体素子を形成した。
【０１６１】
［実施例４］
（１）ゲート絶縁層側基板の作製
＜第１基板、ゲート電極、ゲート絶縁層および配向層の作製＞
第１基板としては、厚さ約３０００Å（３００ｎｍ）の酸化ケイ素層が付した厚さ０．６２５ｍｍのｎ−ヘビードープシリコンウエハを用いた。これはｎ−ヘビードープシリコン部がゲート電極として機能する一方、酸化ケイ素層はゲート絶縁層として働くものであり、その静電容量は約１１ｎＦ／ｃｍ２（ナノファラッド／平方センチメートル)であった。さらにゲート絶縁層上に配向層を形成するため、上記基板をＯＴＳ処理することにより、液晶性有機半導体材料を表面上に垂直配向させる配向性を有するゲート絶縁層を形成した。
【０１６２】
（２）有機半導体層側基板の作製
＜第２基板＞
第２基板としては、厚さ０．１５ｍｍのガラスを用いた。さらに上記第２基板をＯＴＳ処理することにより、上記ゲート絶縁層表面と同程度の表面エネルギーを有する第２基板を形成した。
【０１６３】
＜ソース電極・ドレイン電極の作製＞
次に、シャドウマスクを用いた真空蒸着法にて、クロムおよび金をゲート絶縁層の上に積層することで、Ｗ（幅）＝１０００μｍ、Ｌ（長さ）＝５０μｍのソースおよびドレイン電極を作製した。なお、このときのクロムおよび金の厚みはそれぞれ５ｎｍ、３０ｎｍとした。
【０１６４】
＜有機半導体層の形成＞
上記ソース電極・ドレイン電極を作製した第２基板上に、液晶性有機半導体材料である上記８−ＴＴＰ−８の４ｗｔ％クロロホルム溶液をスピンコート（２０００ｒｐｍ、１０秒）し、有機半導体層を形成した。
【０１６５】
（３）接着工程
上記ゲート絶縁層側基板上に上記有機半導体層側基板を配置し、熱転写装置（ＧＬＭ３５０Ｒ６・ＧＢＣ株式会社製）を用いて、ローラー温度８０℃、１１０℃にて加熱することで、有機半導体層を接着層として一体化した有機半導体素子を形成した。
【０１６６】
［比較例］
上記実施例１〜実施例４において、接着工程におけるローラ温度を５０℃としたところ、接着が困難であり素子作製および特性評価に至らなかった。
【０１６７】
［評価］
上記実施例において作製した有機半導体素子について、トランジスタ特性を評価した。トランジスタ特性評価は、ＫＥＩＴＨＬＥＹ製２３７ＨＩＧＨ  ＶＯＬＴＡＧＥ  ＳＯＵＲＣＥ  ＭＥＡＳＵＲＥＭＥＮＴ  ＵＮＩＴで行った。キャリヤ移動度（μ）は、飽和領域(ゲート電圧ＶＧ＜ソース・ドレイン電圧ＶＳＤ）におけるデータより、下記式に従って計算した。式中、ＩＳＤは飽和領域におけるドレイン電流であり、ＷとＬはそれぞれ半導体チャネルの幅と長さであり、Ｃｉはゲート絶縁層の単位面積当たりの静電容量であり、ＶＧ及びＶＴはそれぞれ、ゲート電圧及び閾電圧である。
ＩＳＤ＝Ｃｉμ（Ｗ／２Ｌ）（ＶＧ−ＶＴ）２
【０１６８】
評価結果を以下の表１に示す。なお、表１の正孔移動度は５個以上のトランジスタから得られた平均値であり、測定は大気中下、ゲート電圧ＶＧを＋５０Ｖ〜−８０Ｖ、ソース・ドレイン間電圧ＶＳＤを−８０Ｖ印加して行った。
【０１６９】
【表１】
2010040768.tif 000003
【図面の簡単な説明】
【０１７０】
【図１】本発明の第１態様の有機半導体素子の製造方法について、その一例を示す概略図である。
【図２】本発明に用いられる有機半導体素子用基板の一例を示す概略図である。
【図３】本発明に用いられる有機半導体素子用基板の他の例を示す概略図である。
【図４】本発明に用いられる有機半導体素子用基板の他の例を示す概略図である。
【図５】本発明に用いられる対向基板の一例を示す概略図である。
【図６】本発明の第１態様の有機半導体素子の製造方法について、他の例を示す概略図である。
【図７】本発明の第１態様の有機半導体素子の製造方法について、他の例を示す概略図である。
【図８】本発明の第１態様の有機半導体素子の製造方法について、他の例を示す概略図である。
【図９】本発明の第２態様の有機半導体素子の製造方法について、その一例を示す概略図である。
【図１０】本発明に用いられる有機半導体層側基板の一例を示す概略図である。
【図１１】本発明に用いられる有機半導体層側基板の他の例を示す概略図である。
【図１２】本発明に用いられるゲート絶縁層側基板の一例を示す概略図である。
【図１３】本発明に用いられるゲート絶縁層側基板の他の例を示す概略図である。
【図１４】本発明に用いられるゲート絶縁層側基板の他の例を示す概略図である。
【図１５】本発明の第２態様の有機半導体素子の製造方法について、他の例を示す概略図である。
【図１６】本発明の第２態様の有機半導体素子の製造方法について、他の例を示す概略図である。
【図１７】本発明の第３態様の有機半導体素子の製造方法について、他の例を示す概略図である。
【図１８】本発明の第３態様の有機半導体素子の製造方法について、他の例を示す概略図である。
【図１９】本発明の第３態様の有機半導体素子の製造方法について、他の例を示す概略図である。
【図２０】本発明の有機半導体素子の一例を示す概略図である。
【図２１】本発明における素子分離層について説明する概略図である。
【図２２】本発明の有機半導体素子の他の例を示す概略図である。
【図２３】一般的な半導体トランジスタの一例を示す概略図である。
【符号の説明】
【０１７１】
１  …  有機半導体素子
１０  …  有機半導体素子用基板
１１，４１，５１  …  第１基板
１２，４２，５２  …  ゲート電極
１３，４３，５３  …  ゲート絶縁層
１４，３２，５４  …  有機半導体層
１５，２２、３３，４４，５７  …  ソース電極
１６，２３、３４，４５，５８  …  ドレイン電極
１７，２４、３５，４６，５６  …  素子分離層
２０  …  対向基板
２１，３１，５５  …  第２基板
３０  …  有機半導体層側基板
４０  …  ゲート絶縁層側基板
５０  …  有機半導体素子
ａ，ｂ  …  有機ＴＦＴ
１００  …  有機トランジスタ
１０１  …  ゲート電極
１０２  …  ゲート絶縁層
１０３  …  有機半導体層
１０４  …  ソース電極
１０５  …  ドレイン電極
【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５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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