(57)【要約】【課題】簡便なウェットプロセスで、ガラスやフレキシブル基板上に、高性能の高分子ゲート絶縁膜の形成方法を提供する。【解決手段】基板上に、ウェットプロセスを用いてゲート絶縁膜を形成する方法であって、基板上に高分子材料を塗布して高分子膜を形成し、その後高分子膜表面を表面処理剤で処理することを特徴とするゲート絶縁膜の形成方法。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に、ウェットプロセスを用いてゲート絶縁膜を形成する方法であって、基板上に高分子材料を塗布して高分子膜を形成し、その後高分子膜表面を表面処理剤で処理することを特徴とするゲート絶縁膜の形成方法。
【請求項２】
前記表面処理剤がシランカップリング剤であり、その後該高分子膜を硬化処理することを特徴とする請求項１に記載のゲート絶縁膜の形成方法。
【請求項３】
前記高分子材料が酸性プロトンを含有する化合物を含有していることを特徴とする請求項１または２に記載のゲート絶縁膜の形成方法。
【請求項４】
前記高分子材料が、有機高分子材料であることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のゲート絶縁膜の形成方法。
【請求項５】
前記有機高分子材料が熱硬化性を有することを特徴とする請求項４に記載のゲート絶縁膜の形成方法。
【請求項６】
前記高分子材料が、無機高分子材料であることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のゲート絶縁膜の形成方法。
【請求項７】
前記高分子膜を表面処理後、加熱処理を施すことを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載のゲート絶縁膜の形成方法。
【請求項８】
請求項１〜７の何れか１項に記載されたゲート絶縁膜の形成方法により形成されたゲート絶縁膜上の少なくとも一部に有機半導体膜を形成することを特徴とする有機薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項９】
請求項８に記載の有機薄膜トランジスタの製造方法により製造されたことを特徴とする有機薄膜デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は有機薄膜トランジスタに関し、特に塗布法によるゲート絶縁膜の形成方法に関し、それを用いた移動度の高い有機薄膜トランジスタの製造方法及びそれを用いた有機半導体デバイスに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
情報端末の普及に伴い、コンピュータ用のディスプレイとしてフラットパネルディスプレイに対するニーズが高まっている。また、更に情報化の進展に伴い、従来紙媒体で提供されていた情報が電子化されて提供される機会が増え、薄くて軽い、手軽に持ち運びが可能なモバイル用表示媒体として、電子ペーパーあるいはデジタルペーパーへのニーズも高まりつつある。
【０００３】
一般に平板型のディスプレイ装置においては、液晶、有機エレクトロルミネッセンス素子（以後、有機ＥＬともいう）、電気泳動等を利用した素子を用いて表示媒体を形成している。また、こうした表示媒体では画面輝度の均一性や画面書き換え速度等を確保するために、画像駆動素子として薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）により構成されたアクティブ駆動素子を用いる技術が主流になりつつある。
【０００４】
ここでＴＦＴ素子は、通常、ガラス基板上に主にａ−Ｓｉ（アモルファスシリコン）、ｐ−Ｓｉ（ポリシリコン）等の半導体薄膜や、ソース電極、ドレイン電極、ゲート電極等の金属薄膜を基板上に順次形成していくことで製造される。このＴＦＴを用いるフラットパネルディスプレイの製造には、通常ＣＶＤ、スパッタリング等の真空系設備や高温処理工程を要する薄膜形成工程に加え、精度の高いフォトリソグラフ工程が必要であり、設備コスト、ランニングコストの負荷が非常に大きく、更に近年のディスプレイの大画面化のニーズに伴い、それらのコストは非常に膨大なものとなっている。
【０００５】
近年、従来のＴＦＴ素子のデメリットを補う技術として、有機半導体材料を用いた有機ＴＦＴ素子の研究開発が盛んに進められている。
【０００６】
上記有機ＴＦＴ素子は低温プロセスで製造可能であるため、軽く、割れにくい樹脂基板を用いることができ、更に樹脂フィルムを支持体として用いたフレキシブルなディスプレイが実現できると言われている。
【０００７】
大気圧下で印刷や塗布等のウェットプロセスで製造できる有機半導体材料を用いることで、生産性に優れ、非常に低コストのディスプレイが実現できる。
【０００８】
また、ガラス基板上やシリコン基板上等に形成された熱酸化ＳｉＯ２ゲート絶縁膜表面にシランカップリング剤で表面処理を施すことにより、その上に形成される半導体薄膜や、ソース電極、ドレイン電極との親和性が向上し、形成される有機薄膜トランジスタの性能が向上するという技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。しかし熱酸化膜ＳｉＯ２はフレキシブル基板上への適用ができない。
【０００９】
一方、基板材料に依存しない高分子材料を塗布してゲート絶縁膜を製膜する方法が知られている（例えば、特許文献２参照。）。しかしながら、その高分子材料で形成されたゲート絶縁膜の性能は、その上に形成される有機半導体層との接着性や移動度といった点で十分に満足されるものではなかった。
【特許文献１】米国特許第６４０３３９７号明細書
【特許文献２】特表平５−５０８７４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、簡便なウェットプロセスで、ガラスやフレキシブル基板上に、高性能の高分子ゲート絶縁膜の形成方法を提供することができ、それを用いて高性能の有機薄膜トランジスタの形成方法及び有機薄膜デバイスを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題は、以下の構成により解決することができた。
【００１２】
１．基板上に、ウェットプロセスを用いてゲート絶縁膜を形成する方法であって、基板上に高分子材料を塗布して高分子膜を形成し、その後高分子膜表面を表面処理剤で処理することを特徴とするゲート絶縁膜の形成方法。
【００１３】
２．前記表面処理剤がシランカップリング剤であり、その後該高分子膜を硬化処理することを特徴とする前記１に記載のゲート絶縁膜の形成方法。
【００１４】
３．前記高分子材料が酸性プロトンを含有する化合物を含有していることを特徴とする前記１または２に記載のゲート絶縁膜の形成方法。
【００１５】
４．前記高分子材料が、有機高分子材料であることを特徴とする前記１〜３の何れか１項に記載のゲート絶縁膜の形成方法。
【００１６】
５．前記有機高分子材料が熱硬化性を有することを特徴とする前記４に記載のゲート絶縁膜の形成方法。
【００１７】
６．前記高分子材料が、無機高分子材料であることを特徴とする前記１〜３の何れか１項に記載のゲート絶縁膜の形成方法。
【００１８】
７．前記高分子膜を表面処理後、加熱処理を施すことを特徴とする前記１〜６の何れか１項に記載のゲート絶縁膜の形成方法。
【００１９】
８．前記１〜７の何れか１項に記載されたゲート絶縁膜の形成方法により形成されたゲート絶縁膜上の少なくとも一部に有機半導体膜を形成することを特徴とする有機薄膜トランジスタの製造方法。
【００２０】
９．前記８に記載の有機薄膜トランジスタの製造方法により製造されたことを特徴とする有機薄膜デバイス。
【発明の効果】
【００２１】
本発明により、高分子材料を用いて、塗布法により形成されるゲート絶縁膜の性能を向上し、その上に形成される有機半導体層との親和性が高く、移動度の高い有機薄膜トランジスタを形成することができ、優れた有機薄膜デバイスを提供することができた。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明の絶縁層の形成方法において、塗布法により高分子材料による被膜を形成した後、硬化処理を施す前にシランカップリング剤でゲート絶縁膜表面を処理し、その後硬化処理を施すことにより、優れた性能を有する表面が得られることがわかったものである。その表面に有機半導体層を形成することにより、性能に優れる有機薄膜トランジスタを形成することができたものである。
【００２３】
また、塗布法により、高分子材料から形成された被膜を硬化処理した後にシランカップリング剤で表面処理してもある程度の効果が得られることが分かった。しかしながら、高分子材料からなる塗布液中にシランカップリング剤を添加したとしても、優れた性能は得られないことがわかった。
【００２４】
その理由は定かではないが、高分子材料に形成された膜の表面のプロトン基の密度が高い状態で表面処理剤と反応させることが重要で、それにより表面の接触角が高くなり、その上に形成される有機半導体材料との親和性が向上し、移動度が優れるものとなったものと解釈される。
【００２５】
以下、更に本発明を詳細に説明する。
【００２６】
本発明のゲート絶縁膜の形成方法に用いられる高分子材料について説明する。
【００２７】
本発明のゲート絶縁膜に用いられる高分子材料としては、有機高分子材料及び無機高分子材料を挙げることができる。
【００２８】
〈無機高分子材料〉
本発明のゲート絶縁膜の形成方法に用いられる無機高分子材料としては、無機酸化物を好ましく用いることができる。
【００２９】
無機酸化物皮膜の形成に用いる無機酸化物としては、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化タンタル、酸化チタン、酸化スズ、酸化バナジウム、チタン酸バリウムストロンチウム、ジルコニウム酸チタン酸バリウム、ジルコニウム酸チタン酸鉛、チタン酸鉛ランタン、チタン酸ストロンチウム、チタン酸バリウム、フッ化バリウムマグネシウム、チタン酸ビスマス、チタン酸ストロンチウムビスマス、タンタル酸ストロンチウムビスマス、タンタル酸ニオブ酸ビスマス、トリオキサイドイットリウム等が挙げられる。
【００３０】
〈有機高分子材料〉
本発明のゲート絶縁膜の形成方法に用いられる有機高分子材料としては、例えば、ポリイミド、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリアクリレート、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、光ラジカル重合系、光カチオン重合系の光硬化性樹脂、あるいはアクリロニトリル成分を含有する共重合体、ポリビニルフェノール、ポリビニルアルコール、ポリビニルクロライド、ポリ酢酸ビニル、ポリウレタン、ポリスルホン、エポキシ樹脂、ノボラック樹脂、シルセスキオキサン骨格を有するポリシロキサン、及びシアノエチルプルラン等の骨格を有し、後述する硬化処理により架橋し得る構造を有するか、その前駆体構造を有するものである。
【００３１】
架橋し得る構造としては、ビニル基、エポキシ基、オキセタン基、ＯＨ基、ＳＨ基、ＮＨ基等が挙げられる。
【００３２】
（高分子材料膜の形成及び硬化処理）
本発明に係るゲート絶縁膜は、軟化した状態の前記高分子材料または高分子材料の前駆体を用いて形成されることが好ましい。
【００３３】
ここで、軟化した状態の高分子材料としては、架橋前の高分子材料前駆体、硬化処理前の高分子材料、加熱して軟化した熱可塑性の高分子材料等を用いることができ、各々に適した方法によって、硬化させる。
【００３４】
例えば、架橋前の高分子材料前駆体を、必要に応じてラジカルなどの重合開始剤や架橋剤を添加した溶液を用いて塗布し、高分子材料層を形成した後、熱、光、酸などによって架橋硬化する方法、高分子材料溶液を用いて塗布し、乾燥後あるいは乾燥前にソース電極及びドレイン電極形成工程、平坦化工程を行い、熱、光、酸などによって硬化する方法、あるいは、熱可塑性の高分子材料を用いて高分子材料層を形成後、ソース電極及びドレイン電極形成工程、加熱下での平坦化工程を行った後、冷却して硬化する方法などが適用できるが、本発明はこれらに限定されない。
【００３５】
高分子材料膜の形成方法としては、スプレーコート法、スピンコート法、ブレードコート法、ディップコート法、キャスト法、ロールコート法、バーコート法、ダイコート法等の塗布による方法、印刷やインクジェット等のパターニングによる方法等のウェットプロセスによる塗布法が挙げられる。
【００３６】
また、絶縁材料層の膜厚としては、５０ｎｍ〜３μｍの範囲が好ましく、更に好ましくは、１００ｎｍ〜１μｍである。
【００３７】
〈表面処理剤及び処理方法〉
本発明に用いられる表面処理剤として、プロトン基とカップリングし得る化合物であればどのような化合物であっても良いが、例えば、シランカップリング剤、チタンカップリング剤等が挙げられる。
【００３８】
〈シランカップリング剤〉
本発明に用いられるシランカップリング剤としては、従来より知られている種々のものを用いることができ、例えば、オクタデシルトリクロロシラン（ＯＴＳ）、ノニルトリクロロシラン、オクチルトリクロロシラン、オクチルトリメトキシシラン、オクチルトリエトキシシラン、ｎ−ブチルトリクロロシラン、ｉ−ブチルトリクロロシラン、エチルトリクロロシラン、メチルトリクロロシラン、トリメチルクロロシラン、ヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）、４−フェニルブチルトリクロロシラン、３−フェノキシプロピルトリクロロシラン、フェニルトリクロロシラン、シクロヘキシルトリクロロシラン、ヘプタデカフルオロ−１，１，２，２−テトラヒドロデシルトリクロロシラン等の公知の材料が好ましい例として挙げられるが、本発明はこれらに限らない。
【００３９】
〈チタンカップリング剤〉
本発明に用いられるチタンカップリング剤としては、従来より知られている種々のものを用いることができ、例えば、イソプロピルトリイソステアロイルチタネート、イソプロピルトリス（ジオクチルパイロホスフェート）チタネート、イソプロピルトリ（Ｎ−アミノエチル−アミノエチル）チタネート、テトラオクチルビス（ジトリデシルホスファイト）チタネート、テトラ（２，２−ジアリルオキシメチル−１−ブチル）ビス（ジトリデシル）ホスファイトチタネート、ビス（ジオクチルパイロホスフェート）オキシアセテートチタネート、ビス（ジオクチルパイロホスフェート）エチレンチタネート、イソプロピルトリオクタノイルチタネート、イソプロピルジメタクリルイソステアロイルチタネート、イソプロピルトリドデシルベンゼンスルホニルチタネート、イソプロピルイソステアロイルジアクリルチタネート、イソプロピルトリ（ジオクチルホスフェート）チタネート、イソプロピルトリアシルフェニルチタネート、テトライソプロピルビス（ジオクチルホスファイト）チタネート等が用いられる。
【００４０】
表面処理剤で処理する方法としては、表面処理剤を必要により溶剤で希釈若しくはそのまま原液を用いて、高分子材料で形成された高分子膜の表面に塗布する方法が用いられる。
【００４１】
塗布方法としては、前述したスプレーコート法、スピンコート法、ブレードコート法、ディップコート法、キャスト法、ロールコート法、バーコート法、ダイコート法等の塗布による方法、印刷やインクジェット等のパターニングによる方法等が用いられる。
【００４２】
以下に、本発明の有機薄膜トランジスタの形成に用いられる材料について説明する。
【００４３】
〈有機半導体材料〉
本発明に係わる有機半導体層の形成には種々の有機半導体材料を用いることができ、好ましくは縮合多環式化合物をはじめとする共役系化合物を使用することができる。
【００４４】
縮合多環式化合物としては、例えば、アントラセン、テトラセン、ペンタセン、ヘキサセン、ヘプタセン、クリセン、ピセン、フルミネン、ピレン、ペロピレン、ペリレン、テリレン、クオテリレン、コロネン、オバレン、サーカムアントラセン、ビスアンテン、ゼスレン、ヘプタゼスレン、ピランスレン、ビオランテン、イソビオランテン、サーコビフェニル、フタロシアニン、ポルフィリンなどの化合物及びこれらの誘導体が挙げられる。
【００４５】
その他の共役系化合物としては、例えば、ポリチオフェン及びそのオリゴマー、ポリピロール及びそのオリゴマー、ポリアニリン、ポリフェニレン及びそのオリゴマー、ポリフェニレンビニレン及びそのオリゴマー、ポリチエニレンビニレン及びそのオリゴマー、ポリアセチレン、ポリジアセチレン、テトラチアフルバレン化合物、キノン化合物、テトラシアノキノジメタンなどのシアノ化合物、フラーレン及びこれらの誘導体或いは混合物を挙げることができる。
【００４６】
また、特にポリチオフェン及びそのオリゴマーのうち、チオフェン６量体であるα−セクシチオフェンα，ω−ジヘキシル−α−セクシチオフェン、α，ω−ジヘキシル−α−キンケチオフェン、α，ω−ビス（３−ブトキシプロピル）−α−セクシチオフェン、などのオリゴマーが好適に用いることができる。
【００４７】
本発明においては、これらのπ共役系材料のうちでも、置換基を有する縮合多環式化合物が好ましく用いられ、好ましい置換基としては、アルキル基、アルケニル基、アルキニルキ基、アリール基、これらの基がヘテロ原子、例えば，Ｏ，Ｓ，Ｎ，Ｓｉ等、で結合された基等が挙げられる。
【００４８】
〈塗布溶媒〉
本発明においては、有機半導体溶液を塗布・乾燥することにより有機半導薄層を形成するが、有機半導体材料溶液を構成する塗布溶媒としては、特に限定されるものではなく、例えば、アルコール系、エーテル系、エステル系、ケトン系、グリコールエーテル系など広範囲の適度の蒸気圧或いは沸点を有する有機溶媒から、有機半導体薄膜を得ようとする有機半導体化合物に応じて適宜選択される。
【００４９】
例えば、ジエチルエーテルやジイソプロピルエーテル等の鎖状エーテル系溶媒、酢酸エチル、酢酸イソプロピル等のエステル系溶媒、ベンゼン、キシレン、トルエン等の芳香族炭化水素系溶媒、ｏ−ジクロロベンゼン、ニトロベンゼン等の芳香族系溶媒、ヘキサン、シクロヘキサン、トリデカンなどの脂肪族炭化水素溶媒、α−テルピネオール、また、クロロホルムや１，２−ジクロロエタン等のハロゲン化アルキル系溶媒、等を好適に用いることができるが、特に、芳香族炭化水素系溶媒、例えば、トルエン、キシレン等が好ましい溶媒として挙げられる。
【００５０】
〈有機半導体膜の形成方法〉
これらの有機半導体層の形成は、本発明の塗布溶媒を用い、スピンコート、ディップコート、バーコート法、ダイコート法、スプレーコート法、およびＬＢ法等、またスクリーン印刷法、インクジェット法、ブレード塗布法などの溶液による塗布方法を用いて行うことができる。
【００５１】
〈支持体〉
本発明に用いられる支持体（基材とも言う）について説明する。
【００５２】
支持体材料としては、種々の材料が利用可能であり、例えば、ガラス、石英、酸化アルミニウム、サファイア、チッ化珪素、炭化珪素などのセラミック基板、シリコン、ゲルマニウム、ガリウム砒素、ガリウム燐、ガリウム窒素など半導体基板、紙、不織布などを用いることができる。本発明においては、支持体は樹脂からなることが好ましく、例えばプラスチックフィルムシートを用いることができる。プラスチックフィルムとしては、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンスルフィド、ポリアリレート、ポリイミド、ボリカーボネート（ＰＣ）、セルローストリアセテート（ＴＡＣ）、セルロースアセテートプロピオネート（ＣＡＰ）等からなるフィルム等が挙げられる。プラスチックフィルムを用いることで、ガラス基板を用いる場合に比べて軽量化を図ることができ、可搬性を高めることができるとともに、衝撃に対する耐性を向上できる。
【００５３】
また、本発明に用いられる樹脂フィルム支持体においては、蒸着膜を形成する前にコロナ処理、火炎処理、プラズマ処理、グロー放電処理、粗面化処理、薬品処理などの表面処理を行ってもよい。
【００５４】
また、本発明に用いられる樹脂フィルム支持体は、フィルム形状のものの膜厚としては１０〜２００μｍが好ましく、より好ましくは５０〜１００μｍである。
【００５５】
〈導電性材料〉
支持体上にゲート電極を形成した後、本発明の方法によりゲート絶縁膜を形成し、ゲート絶縁膜上に有機半導体層（薄膜）を形成した後、それぞれソース、ドレイン電極を形成することにより本発明の有機薄膜トランジスタは形成される。
【００５６】
このように支持体上にゲート電極、ゲート絶縁膜、有機半導体層、ソース電極、ドレイン電極をそれぞれ必要な場合には適宜パターニングし、最適に配置することで、本発明の有機薄膜トランジスタは得られる。
【００５７】
本発明において、前記ソース電極、ドレイン電極及びゲート電極を形成する材料は導電性材料であれば特に限定されず、白金、金、銀、ニッケル、クロム、銅、鉄、スズ、アンチモン鉛、タンタル、インジウム、パラジウム、テルル、レニウム、イリジウム、アルミニウム、ルテニウム、ゲルマニウム、モリブデン、タングステン、酸化スズ、アンチモン、酸化インジウム−錫（ＩＴＯ）、フッ素ドープ酸化亜鉛、亜鉛、炭素、グラファイト、グラッシーカーボン、銀ペースト、及びカーボンペースト、リチウム、ベリリウム、ナトリウム、マグネシウム、カリウム、カルシウム、スカンジウム、チタン、マンガン、ジルコニウム、ガリウム、ニオブ、ナトリウム−カリウム合金、マグネシウム／銅混合物、マグネシウム／銀混合物、マグネシウム／アルミニウム混合物、マグネシウム／インジウム混合物、アルミニウム／酸化アルミニウム混合物、リチウム／アルミニウム混合物が用いられるが、特に白金、金、銀、銅、アルミニウム、インジウム、ＩＴＯ及び炭素が好ましい。あるいはドーピング等で導電率を向上させた公知の導電性ポリマー、例えば、導電性ポリアニリン、導電性ポリピロール、導電性ポリチオフェン、ポリエチレンジオキシチオフェンとポリスチレンスルホン酸の錯体等も好適に用いられる。中でも、有機半導体層との接触面において電気抵抗が少ないものが好ましい。
【００５８】
電極の形成方法としては、上記を原料として蒸着やスパッタリング等の方法を用いて形成した導電性薄膜を公知のフォトリソグラフ法やリフトオフ法を用いて電極形成する方法、アルミニウムや銅等の金属箔上に熱転写、インクジェット等によるレジストを用いて電極形成する方法がある。また導電性ポリマーの溶液あるいは分散液、導電性微粒子分散液を直接インクジェットによりパターニングしてもよいし、塗工膜からリソグラフやレーザーアブレーション等により形成してもよい。更に導電性ポリマーや導電性微粒子を含むインク、導電性ペースト等を凸版、凹版、平版、スクリーン印刷等の印刷法でパターニングする方法も用いることができる。
【００５９】
本発明においては、前記ソース、ドレイン電極は前記導電性ポリマーの溶液あるいは分散液、導電性微粒子分散液等の流動性電極材料から形成されることが好ましく、例えば、金属等からなる導電性微粒子を好ましくは有機材料からなる分散安定剤を用いて、水や有機溶剤またはその混合物である分散媒中に分散させ、ペーストあるいはインク等の導電性微粒子分散液とし、これを塗設、パターニングすることで電極を形成することが好ましい。
【００６０】
導電性微粒子の金属材料（金属微粒子）としては、白金、金、銀、コバルト、ニッケル、クロム、銅、鉄、錫、アンチモン、鉛、タンタル、インジウム、パラジウム、テルル、レニウム、イリジウム、アルミニウム、ルテニウム、ゲルマニウム、モリブデン、タングステン、亜鉛等を用いることができるが、特に仕事関数が４．５ｅＶ以上の白金、金、銀、銅、コバルト、クロム、イリジウム、ニッケル、パラジウム、モリブデン、タングステンが好ましい。
【００６１】
このような金属微粒子分散物の製造方法として、ガス中蒸発法、スパッタリング法、金属蒸気合成法等の物理的生成法や、コロイド法、共沈法等の、液相で金属イオンを還元して金属微粒子を生成する化学的生成法が挙げられるが、好ましくは特開平１１−７６８００号、同１１−８０６４７号、同１１−３１９５３８号、特開２０００−２３９８５３号の各公報に示されたコロイド法、特開２００１−２５４１８５号、同２００１−５３０２８号、同２００１−３５２５５号、同２０００−１２４１５７号、同２０００−１２３６３４号の各公報に記載されたガス中蒸発法により製造された金属微粒子分散物である。
【００６２】
分散される金属微粒子の平均粒径としては、２０ｎｍ以下であることが本発明の効果の点で好ましい。
【００６３】
また、金属微粒子分散物に導電性ポリマーを含有させることが好ましく、これをパターニングして押圧、加熱等によりソース電極、ドレイン電極を形成すれば、導電性ポリマーにより有機半導体層とのオーミック接触を可能とできる。即ち、金属微粒子の表面に導電性ポリマーを介在させて、有機半導体への接触抵抗を低減させ、且つ金属微粒子を加熱融着させることで、更に本発明の効果を高めることができる。
【００６４】
導電性ポリマーとしては、ドーピング等で導電率を向上させた公知の導電性ポリマーを用いることが好ましく、例えば、導電性ポリアニリン、導電性ポリピロール、導電性ポリチオフェン、ポリエチレンジオキシチオフェンとポリスチレンスルホン酸の錯体等が好適に用いられる。
【００６５】
金属微粒子の含有量は、導電性ポリマーに対する質量比で０．００００１〜０．１が好ましい。この量を超えると金属微粒子の融着が阻害されることがある。
【００６６】
これらの金属微粒子分散物で電極を形成した後、加熱により前記の金属微粒子を熱融着させてソース電極、ドレイン電極を形成する。また、電極形成時に概ね１〜５００００Ｐａ、更に１０００〜１００００Ｐａ程度の押圧をかけ、融着を促進することも好ましい。
【００６７】
上記金属微粒子分散物を用いて電極様にパターニングする方法としては、例えば、金属微粒子分散物をインクとして用いて印刷法によりパターニング方法がある。また、インクジェット法によりパターニングする方法があり、これは金属微粒子分散物をインクジェットヘッドより吐出し、金属微粒子の分散物をパターニングする方法であり、インクジェットヘッドからの吐出方式としては、ピエゾ方式、バブルジェット（登録商標）方式等のオンデマンド型や静電吸引方式等の連続噴射型のインクジェット法等公知の方法によりパターニングすることができる。
【００６８】
加熱また加圧する方法としては、加熱ラミネータ等に用いられる方法をはじめ公知の方法を用いることができる。
【実施例】
【００６９】
以下、実施例により本発明を更に具体的に説明する。しかし、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００７０】
比較例１
市販の白板ガラス上に、ＩＴＯ薄膜をスパッタリングにより形成し、ゲート電極とした。
【００７１】
この基板上に、アルドリッチ製Ｐｏｌｙ（４−ｖｉｎｙｌｐｈｅｎｏｌ）（ａｖｅｒａｇｅ  Ｍｗ  〜２０，０００、以下ＰＶＰと略す。）、Ｐｏｌｙ（ｍｅｌａｍｉｎｅ−ｃｏ−ｆｏｒｍａｌｄｅｈｙｄｅ）、ｍｅｔｈｙｌａｔｅｄ  ｓｏｌｕｔｉｏｎ（ａｖｅｒａｇｅ  Ｍｎ  〜４３２，８４質量％  ｉｎ  １−ｂｕｔａｎｏｌ、以下メラミンＡと略す。）、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートを、それぞれ質量比１０％、５％、８５％の割合で溶解した混合液を、スピンコート塗布し、９０℃９０秒加熱処理し、塗布膜とした。
【００７２】
この塗布膜付基板を、オーブンで２００℃１時間加熱処理することにより熱硬化させ、ＰＶＰゲート絶縁膜を製膜した。
【００７３】
さらにこの基板上に、フォトリソグラフィー工程を経て金のソースドレイン電極をパターンニング形成した。
【００７４】
次いで基板をペンタフルオロベンゼンチオールの２−プロパノール溶液に浸漬して金表面を修飾した。この基板上に下記半導体材料（１）の溶液を塗布し、溶媒を乾燥させることにより半導体層を形成した。
【００７５】
以上のようにして作製した有機薄膜トランジスタを大気中にて評価したところ、移動度０．０１であった。
【００７６】
比較例２
市販の白板ガラス上に、ＩＴＯ薄膜をスパッタリングにより形成し、ゲート電極とした。
【００７７】
この基板上に、前記ＰＶＰ、メラミンＡ、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートをそれぞれ質量比１０％、５％、８５％の割合で溶解した混合液に、ヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）を質量比で１％添加し、スピンコート塗布し、９０℃９０秒加熱処理し、塗布膜とした。
【００７８】
この塗布膜付基板を、オーブンで２００℃１時間加熱処理することにより熱硬化させ、ＰＶＰゲート絶縁膜を製膜した。
【００７９】
さらにこの基板上に、フォトリソグラフィー工程を経て金のソースドレイン電極をパターンニング形成した。
【００８０】
次いで基板をペンタフルオロベンゼンチオールの２−プロパノール溶液に浸漬して金表面を修飾した。この基板上に半導体材料（１）の溶液を塗布し、溶媒を乾燥させることにより半導体層を形成した。
【００８１】
以上のようにして作製した有機薄膜トランジスタを大気中にて評価したが、ＦＥＴ特性を得ることができなかった。高分子材料膜を形成し、加熱処理する際、混合したＨＭＤＳが内部で揮発することにより、表面平滑性が劣下したことによるものと思われる。
【００８２】
実施例１
市販の白板ガラス上に、ＩＴＯ薄膜をスパッタリングにより形成し、ゲート電極とした。
【００８３】
この基板上に、前記ＰＶＰ、メラミンＡ、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートをそれぞれ質量比１０％、５％、８５％の割合で溶解した混合液を、スピンコート塗布し、９０℃９０秒加熱処理し、ゲート絶縁膜とした。
【００８４】
この塗布膜付基板を、オーブンで２００℃１時間加熱処理することにより熱硬化させ、ＰＶＰゲート絶縁膜を製膜した。このゲート絶縁膜表面に、ＨＭＤＳをスピンコートし、再び９０℃９０秒加熱処理した。
【００８５】
この時点での表面の水接触角は、６４°であった。
【００８６】
さらにこの基板上に、フォトリソグラフィー工程を経て金のソースドレイン電極をパターンニング形成した。
【００８７】
次いで基板をペンタフルオロベンゼンチオールの２−プロパノール溶液に浸漬して金表面を修飾した。この基板上に半導体材料（１）の溶液を塗布し、溶媒を乾燥させることにより半導体層を形成した。
【００８８】
以上のようにして作製した有機薄膜トランジスタを大気中にて評価したところ、移動度０．０５であった。
【００８９】
実施例２
市販の白板ガラス上に、ＩＴＯ薄膜をスパッタリングにより形成し、ゲート電極とした。
【００９０】
この基板上に、前記ＰＶＰ、メラミンＡ、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートをそれぞれ質量比１０％、５％、８５％の割合で溶解した混合液を、スピンコート塗布し、９０℃９０秒加熱処理し、塗布膜とした。
【００９１】
この塗布膜表面に、ＨＭＤＳをスピンコートし、再び９０℃９０秒加熱処理した。
【００９２】
この塗布膜付基板を、オーブンで２００℃１時間加熱処理することにより熱硬化させ、ＰＶＰゲート絶縁膜を製膜した。
【００９３】
この時表面の水接触角は、実施例１（硬化後処理）よりも約１０°高い７５°であったことから、疎水性が向上していることが推測される。
【００９４】
さらにこの基板上に、フォトリソグラフィー工程を経て金のソースドレイン電極をパターンニング形成した。次いで基板をペンタフルオロベンゼンチオールの２−プロパノール溶液に浸漬して金表面を修飾した。
【００９５】
この基板上に下記半導体材料（１）の溶液を塗布し、溶媒を乾燥させることにより半導体層を形成した。
【００９６】
以上のようにして作製した有機薄膜トランジスタを大気中にて評価したところ、移動度０．３であった。
【００９７】
実施例３
市販の白板ガラス上に、ＩＴＯ薄膜をスパッタリングにより形成し、ゲート電極とした。
【００９８】
この基板上に、ノボラック樹脂（旭有機剤社製、ＲＭ１００６Ｍ）、ヘキサメチレンテトラミン、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートをそれぞれ質量比１０％、５％、８５％の割合で溶解した混合液を、スピンコート塗布し、９０℃９０秒加熱処理し、ゲート絶縁膜とした。
【００９９】
このゲート絶縁膜表面に、ＨＭＤＳをスピンコートし、再び９０℃９０秒加熱処理した。
【０１００】
この塗布膜付基板を、オーブンで２００℃１時間加熱処理することにより熱硬化させ、ゲート絶縁膜を製膜した。
【０１０１】
さらにこの基板上に、フォトリソグラフィー工程を経て金のソースドレイン電極をパターンニング形成した。次いで基板をペンタフルオロベンゼンチオールの２−プロパノール溶液に浸漬して金表面を修飾した。
【０１０２】
この基板上に半導体材料（１）の溶液を塗布し、溶媒を乾燥させることにより半導体層を形成した。
【０１０３】
以上のようにして作製した有機薄膜トランジスタを大気中にて評価したところ、移動度０．１であった。
【０１０４】
実施例４
市販の白板ガラス上に、ＩＴＯ薄膜をスパッタリングにより形成し、ゲート電極とした。
【０１０５】
この基板上に、レゾール樹脂溶液（旭有機剤社製、ＨＰ３０００Ａ）を、スピンコート塗布し、９０℃９０秒加熱処理し、ゲート絶縁膜とした。
【０１０６】
このゲート絶縁膜表面に、ＨＭＤＳをスピンコートし、再び９０℃９０秒加熱処理した。
【０１０７】
この塗布膜付基板を、オーブンで２００℃１時間加熱処理することにより熱硬化させ、ゲート絶縁膜を製膜した。さらにこの基板上に、フォトリソグラフィー工程を経て金のソースドレイン電極をパターンニング形成した。
【０１０８】
次いで基板をペンタフルオロベンゼンチオールの２−プロパノール溶液に浸漬して金表面を修飾した。
【０１０９】
この基板上に半導体材料（１）の溶液を塗布し、溶媒を乾燥させることにより半導体層を形成した。
【０１１０】
以上のようにして作製した有機薄膜トランジスタを大気中にて評価したところ、移動度０．１であった。
【０１１１】
実施例５
市販の白板ガラス上に、ＩＴＯ薄膜をスパッタリングにより形成し、ゲート電極とした。
【０１１２】
この基板上に、前記ＰＶＰ、メラミンＡ、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートをそれぞれ質量比１０％、５％、８５％の割合で溶解した混合液を、スピンコート塗布し、９０℃９０秒加熱処理し、塗布膜とした。
【０１１３】
この塗布膜表面にオクチルトリクロロシラン（ＯＴＳ）希釈液（トルエン１％溶液）を塗り広げ、再び９０℃９０秒加熱処理し、その後トルエンで洗浄した。
【０１１４】
この表面処理した塗布膜付基板を、オーブンで２００℃１時間加熱処理することにより熱硬化させ、ゲート絶縁膜を製膜した。さらにこの基板上に、フォトリソグラフィー工程を経て金のソースドレイン電極をパターンニング形成した。
【０１１５】
次いで基板をペンタフルオロベンゼンチオールの２−プロパノール溶液に浸漬して金表面を修飾した。
【０１１６】
この基板上に半導体材料（１）の溶液を塗布し、溶媒を乾燥させることにより半導体層を形成した。
【０１１７】
以上のようにして作製した有機薄膜トランジスタを大気中にて評価したところ、移動度０．２であった。
【０１１８】
比較例３
市販の白板ガラス上に、ＩＴＯ薄膜をスパッタリングにより形成し、ゲート電極とした。
【０１１９】
この基板上に、ポリシラザン溶液（アクアミカ社製、ＮＮ１１０−１０）を塗布し、９０℃９０秒加熱処理した。
【０１２０】
この塗布膜付基板を、オーブンで４５０℃１時間加熱処理することにより熱硬化させ、ＳｉＯ２ゲート絶縁膜を製膜した。さらにこの基板上に、フォトリソグラフィー工程を経て金のソースドレイン電極をパターンニング形成した。
【０１２１】
次いで基板をペンタフルオロベンゼンチオールの２−プロパノール溶液に浸漬して金表面を修飾した。
【０１２２】
この基板上に半導体材料（１）の溶液を塗布し、溶媒を乾燥させることにより半導体層を形成した。
【０１２３】
以上のようにして作製した有機薄膜トランジスタを大気中にて評価したところ、移動度０．０１であった。
【０１２４】
比較例４
市販の白板ガラス上に、ＩＴＯ薄膜をスパッタリングにより形成し、ゲート電極とした。
【０１２５】
この基板上に、ポリシラザン溶液（アクアミカ社製、ＮＮ１１０−１０）にＨＭＤＳ１質量％を添加してスピンコート塗布し、９０℃９０秒加熱処理した。
【０１２６】
この塗布膜付基板を、オーブンで４５０℃１時間加熱処理することにより熱硬化させ、ＳｉＯ２ゲート絶縁膜を製膜した。さらにこの基板上に、フォトリソグラフィー工程を経て金のソースドレイン電極をパターンニング形成した。
【０１２７】
次いで基板をペンタフルオロベンゼンチオールの２−プロパノール溶液に浸漬して金表面を修飾した。
【０１２８】
この基板上に下記半導体材料（１）の溶液を塗布し、溶媒を乾燥させることにより半導体層を形成した。
【０１２９】
以上のようにして作製した有機薄膜トランジスタを大気中にて評価したがＦＥＴ特性を示さなかった。表面平滑性が劣っていたことによるものと思われる。
【０１３０】
実施例６
市販の白板ガラス上に、ＩＴＯ薄膜をスパッタリングにより形成し、ゲート電極とした。
【０１３１】
この基板上に、ポリシラザン溶液（アクアミカ社製、ＮＮ１１０−１０）をスピンコート塗布し、９０℃９０秒加熱処理した。
【０１３２】
この塗布膜表面に、ＨＭＤＳをスピンコートし、再び９０℃９０秒加熱処理した。
【０１３３】
この塗布膜付基板を、オーブンで４５０℃１時間加熱処理することにより熱硬化させ、ＳｉＯ２ゲート絶縁膜を製膜した。
【０１３４】
この時表面の水接触角は、比較例３よりも約１０°高い７５°であったことから、疎水性が向上していることが推測される。さらにこの基板上に、フォトリソグラフィー工程を経て金のソースドレイン電極をパターンニング形成した。
【０１３５】
次いで基板をペンタフルオロベンゼンチオールの２−プロパノール溶液に浸漬して金表面を修飾した。
【０１３６】
この基板上に下記半導体材料（１）の溶液を塗布し、溶媒を乾燥させることにより半導体層を形成した。
【０１３７】
以上のようにして作製した有機薄膜トランジスタを大気中にて評価したところ、移動度０．３であった。
【０１３８】
このようにして、得られた各試料を以下のようにして評価した。以上の結果を表１に纏めて示す。
【０１３９】
【化１】
2010056115.tif 000002
【０１４０】
【表１】
2010056115.tif 000003
【０１４１】
表１から、分かるように本発明の試料は優れた性能を示すことが分かる。