(57)【要約】【課題】高精細なパターニングを可能とし、良好な接触で、リーク電流を防止する有機トランジスタを提供する。【解決手段】有機トランジスタは、基板１、基板１上に形成されたゲート電極２、ゲート電極２上に形成されたゲート絶縁層３、ゲート絶縁層３上に形成されたソース電極４とドレイン電極５、及びソース電極２とドレイン電極３間でゲート絶縁層３を介してゲート電極２に対向する有機半導体層６を有し、さらに、ペンタセン等の低分子系の有機半導体材料を用いて蒸着によって形成される前記有機半導体層６の形成領域を規定する開口部７ａを有する絶縁層７を備えている。【選択図】図１
2008117362.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上にゲート電極、ゲート絶縁層、ソース電極とドレイン電極、及び前記ソース電極と前記ドレイン電極間に介在する低分子系の有機半導体材料からなる有機半導体層を有する有機トランジスタであって、
前記有機半導体層が蒸着により形成される面上に、前記有機半導体層の形成領域を規定する開口部を有する絶縁層を備えたことを特徴とする有機トランジスタ。
【請求項２】
前記絶縁層は、前記ソース電極と前記ドレイン電極によって形成されるチャネル部の周囲４辺を囲むように形成されていることを特徴とする請求項１に記載された有機トランジスタ。
【請求項３】
前記絶縁層は、開口部の側面が逆テーパ形状であることを特徴とする請求項１または２に記載された有機トランジスタ。
【請求項４】
前記基板上に、前記ゲート電極、前記ゲート絶縁層、前記ソース電極と前記ドレイン電極、前記絶縁層、及び前記有機半導体層が順に積層され、
前記絶縁層の前記開口部は、前記ソース電極と前記ドレイン電極間よりも広いことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載された有機トランジスタ。
【請求項５】
前記基板上に、前記ゲート電極、前記ゲート絶縁層、前記ソース電極、前記絶縁層、前記有機半導体層と有機ＥＬ層を含む有機機能層、及び前記ドレイン電極が順に積層され、
前記絶縁層の開口部は、前記有機機能層の形成領域であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載された有機トランジスタ。
【請求項６】
前記絶縁層は、前記有機機能層の形成領域の周囲を囲むことを特徴とする請求項５に記載された有機トランジスタ。
【請求項７】
前記ドレイン電極上に導通層を有することを特徴とする請求項５又は６に記載された有機トランジスタ。
【請求項８】
前記絶縁層が形成される面と前記絶縁層の前記開口部の側面とのなす角度は、４０°〜８０°であることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載された有機トランジスタ。
【請求項９】
基板上にゲート電極、ゲート絶縁層、ソース電極とドレイン電極、及び前記ソース電極と前記ドレイン電極間に介在する有機半導体層を有する有機トランジスタの製造方法であって、
前記有機半導体層が形成される面上に、前記有機半導体層の形成領域を規定する開口部を有する絶縁層を形成し、この絶縁層をパターニングマスクにして低分子系の有機半導体材料を蒸着して前記有機半導体層を形成することを特徴とする有機トランジスタの製造方法。
【請求項１０】
前記絶縁層は、前記ソース電極と前記ドレイン電極によって形成されるチャネル部の周囲４辺を囲むように形成することを特徴とする請求項９に記載された有機トランジスタの製造方法。
【請求項１１】
前記絶縁層は、開口部の側面を逆テーパ形状に形成することを特徴とする請求項９または１０に記載された有機トランジスタの製造方法。
【請求項１２】
前記基板上に前記ゲート電極を形成し、
前記ゲート電極上に前記ゲート絶縁層を形成し、
前記ゲート絶縁層上に前記ソース電極と前記ドレイン電極を形成し、
前記ソース電極と前記ドレイン電極が形成された面上に前記開口部が前記ソース電極と前記ドレイン電極間よりも広い前記絶縁層を形成し、
前記絶縁層上から前記有機半導体層を蒸着により形成することを特徴とする請求項９から１１のいずれか１項に記載された有機トランジスタの製造方法。
【請求項１３】
前記基板上に前記ゲート電極を形成し、
前記ゲート電極上に前記ゲート絶縁層を形成し、
前記ゲート絶縁層上に前記ソース電極を形成し、
前記ソース電極が形成された面上に前記絶縁層を形成し、
前記絶縁層上から前記有機半導体層と有機発光層を含む有機機能層を形成し、
前記有機機能層上に前記ドレイン電極を形成することを特徴とする請求項９から１２のいずれか１項に記載された有機トランジスタの製造方法。
【請求項１４】
前記絶縁層は、前記有機機能層の形成領域の周囲を囲むように形成することを特徴とする請求項１３に記載された有機トランジスタの製造方法。
【請求項１５】
前記ドレイン電極上に導通層を形成することを特徴とする請求項１３又は１４に記載された有機トランジスタの製造方法。
【請求項１６】
前記絶縁層が形成される面と前記絶縁層の前記開口部の側面とのなす角度は、４０°〜８０°であることを特徴とする請求項９から１５のいずれか１項に記載された有機トランジスタの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機トランジスタ及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
高い移動度を示す有機半導体材料として、ペンタセンを代表とする低分子系有機半導体が広く知られている。その移動度は〜１０ｃｍ２／Ｖｓとアモルファスシリコンを大きく凌駕するものである。このような低分子系有機半導体材料は一般には溶液化が難しく、真空蒸着法を用いて成膜することが一般的であり、その際には個々の有機ＴＦＴ（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）に有機半導体材料を分離して形成する。そのパターニング方法としては従来シャドーマスクが使われてきた。しかしながら、シャドーマスクでは高精細なパターンを形成することが難しく、有機ＴＦＴのピッチも数十〜数百μｍ程度まで大きくなってしまう。また、マスクの加工精度に起因する位置合わせ精度にも課題がある。【０００３】
また、同様の課題が有機発光トランジスタ（ＯＬＥＴ、Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）にもある。有機発光トランジスタは、ディスプレイデバイスの有機化を目指して、有機ＥＬ（ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）と有機トランジスタを組み合わせたものであり、トランジスタ性能と発光面の有効性から垂直型の有機トランジスタを用いたものが注目されている。垂直型の有機発光トランジスタは、ソース電極とドレイン電極間に有機半導体層と有機発光層が垂直方向に積層される。低分子系の有機材料を用いる場合では、有機半導体層と有機発光層はシャドーマスクを用いて蒸着によって形成されるため、パターンの高精細化が難しいという課題がある。【０００４】
特許文献１には、低分子の有機半導体層を微細にパターニングするために、ソース・ドレイン電極、及びその上にあり電極と同一形状であるレジスト層を有機半導体のパターニングマスクとして使用する構成が提案されている。
【特許文献１】特開２００６−９３６５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このように、低分子系の有機半導体層を蒸着によって形成するときには、パターニングの高精細化が難しいという問題が一例として挙げられる。また、複数の有機トランジスタを配置する場合では、個々の有機トランジスタの有機半導体層がそれぞれ切断されていないと、隣接する有機トランジスタの有機半導体層が接触してリーク電流が発生するという問題が一例として挙げられる。【０００６】
特許文献１の構成では、ソース・ドレイン電極、及び電極上に形成されソース・ドレイン電極と同一形状のレジスト層をパターニングマスクとし、ソース・ドレイン電極の厚さとその上のレジスト層の厚さを合わせて段差を大きくすることで、段差の側面部に有機半導体層が形成されないようにしているため、ソース・ドレイン電極自体が非常に厚くなり、プロセスが長時間化し材料を多く消耗するという問題がある。加えて、蒸着する際に生じるソース・ドレイン電極近傍のエッジ効果により、チャネル領域に形成される有機半導体層の厚さが薄くなり、ソース・ドレイン電極と良好にコンタクトが取れなくなる可能性がある。また、チャネル領域の幅方向では、ソース・ドレイン電極が存在しないため有機半導体の成膜エリアの制御が難しく、例えば、同一のゲート電極上に平行して配置される素子の場合には、隣接する素子の有機半導体層が繋がる可能性があり、リーク電流が発生する原因になることがあるという問題がある。【０００７】
そこで、本発明の目的の一つとしては、高精細なパターニングを可能とし、良好な接触で、リーク電流を防止することができる有機トランジスタ及びその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の有機トランジスタとしては、請求項１に記載のとおり、基板上にゲート電極、ゲート絶縁層、ソース電極とドレイン電極、及び前記ソース電極と前記ドレイン電極間に介在する低分子系の有機半導体材料からなる有機半導体層を有する有機トランジスタであって、前記有機半導体層が蒸着により形成される面上に、前記有機半導体層の形成領域を規定する開口部を有する絶縁層を備えたことを特徴とする。【０００９】
本発明の有機トランジスタの製造方法としては、請求項９に記載のとおり、基板上にゲート電極、ゲート絶縁層、ソース電極とドレイン電極、及び前記ソース電極と前記ドレイン電極間に介在する有機半導体層を有する有機トランジスタの製造方法であって、前記有機半導体層が形成される面上に、前記有機半導体層の形成領域を規定する開口部を有する絶縁層を形成し、この絶縁層をパターニングマスクにして低分子系の有機半導体材料を蒸着して前記有機半導体層を形成することを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本発明の一実施の形態である有機ＴＦＴの模式図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は上面図である。
【図２】図２（ａ）〜（ｄ）は、図１に示す有機ＴＦＴの製造方法を説明するための図である。
【図３】図３は、本発明の他の実施の形態である有機発光トランジスタの断面模式図である。
【図４Ａ】図４Ａ（ａ）〜（ｄ）は、図３に示す有機発光トランジスタの製造方法を説明するための図である。
【図４Ｂ】図４Ｂ（ｅ）〜（ｈ）は、図３に示す有機発光トランジスタの製造方法を説明するための図である。
【符号の説明】
【００１１】
１    基板
２    ゲート電極
３    ゲート絶縁層
４    ソース電極
５    ドレイン電極
６    有機半導体層
７    絶縁層
７ａ  開口部
８    有機ＥＬ層
９    有機機能層
１０  チャージ抑止層
１１  導通層
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、以下の説明における例示が本発明を限定することはない。【００１３】
図１は、本発明の有機トランジスタの一実施の形態であるボトムコンタクト型の有機ＴＦＴの模式図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は上面図である。【００１４】
図１に示す有機ＴＦＴは、基板１、基板１上に形成されたゲート電極２、ゲート電極２上に形成されたゲート絶縁層３、ゲート絶縁層３上に形成されたソース電極４とドレイン電極５、及びソース電極２とドレイン電極３間でゲート絶縁層３を介してゲート電極２に対向するペンタセン等の有機半導体材料からなる有機半導体層６を有する。【００１５】
有機半導体層６が形成されるソース・ドレイン電極４、５上には絶縁層７が形成され、絶縁層７は有機半導体層６の形成領域が開口した開口部７ａを備え、開口部７ａの側面が逆テーパ形状である。このような構成では、蒸着法によって有機半導体層６を形成すると、絶縁層７がマスクとなって、開口部７ａの底面部に有機半導体層６が堆積されパターニングされる。有機半導体層６は、開口部７ａの広さによって形成領域が調整される。なお、絶縁層７の上面部に堆積する有機半導体層６は、底面部の有機半導体層６と絶縁層７の段差によって切り離され、有機ＴＦＴの動作に寄与しないことが望ましい。絶縁層７が逆テーパ形状であるため、底面部の有機半導体層６をより確実に切断することができる。開口部７ａの側面が垂直又は順テーパ形状であると、有機半導体層６が側面に付着し、絶縁層７の上面部と底面部に堆積した有機半導体層６が接触してしまう可能性がある。逆テーパ形状では、絶縁層７の側面への付着が防げるため、底面部の有機半導体層６をより確実に切断することができる。また、開口部７ａの底面部の有機半導体層６と絶縁層７の側面との間には隙間ｄが生じるため、この部分でも接触を防ぐことができ、さらに確実に有機半導体層６を切断することができる。また、絶縁層７が逆テーパ形状であれば、絶縁層７の高さをより低くすることも可能である。【００１６】
絶縁層７の開口部７ａは、ソース・ドレイン電極４、５間よりも広いことが好ましい。開口部７ａがソース・ドレイン電極４、５間と等しい場合では、有機半導体層６を絶縁層７上から形成すると、ソース・ドレイン電極４、５のエッジ部分で有機半導体層６の堆積が薄くなり、ソース・ドレイン電極４、５との接触が良好に保てないことがある。そのため、絶縁層７の開口部７ａをソース・ドレイン電極４、５間よりも広くし、有機半導体層６をソース・ドレイン電極４、５間よりも広い領域に形成し、電極のエッジ部分にも有機半導体層６が十分に堆積させるようにすることで、接触を良好に保つことができる。【００１７】
また、絶縁層７は、ソース・ドレイン電極４、５によって形成されるチャネル部の周囲４辺を囲むことが好ましい。図１（ｂ）に示すように、絶縁層７の開口部７ａがチャネル部を開口し、チャネル部の周囲を絶縁層７が囲むことで、チャネル部は全周に渡り絶縁層７に囲まれる。このように、チャネル部の長さ方向だけでなく、幅方向にも絶縁層７が設けられることで、チャネル部に形成される有機半導体層６の周囲が逆テーパ形状によって切断される。これによって、個々の有機ＴＦＴに有機半導体層６を個別にパターニングすることができる。そして、有機ＴＦＴを複数配置する構成では、隣接する有機ＴＦＴの有機半導体層６と接触しないようにして、リーク電流を防止することができる。なお、チャネル部の長さ方向のみを絶縁層７で囲み、幅方向を開放した構成にも本実施の形態を適用することができる。【００１８】
また、絶縁層７が形成される面と絶縁層７の開口部７ａの側面とのなす角度θは４０°〜８０°であることが好ましい。４０°未満であると逆テーパ形状とすることが難しく、また絶縁層７の面積を大きくする必要があり、８０°を超えると開口部７ａの側面に有機半導体層６が付着する等して切断が難しくなるからである。特に好ましくは、θは７０°である。【００１９】
図２は、図１に示す有機ＴＦＴの製造方法を説明するための図である。【００２０】
図２（ａ）に示すように、基板１上にゲート電極２を形成し、ゲート電極２上にゲート絶縁層３を形成し、ゲート絶縁層３上にチャネル部が配置されるようにソース・ドレイン電極４、５を形成する。例えば、ゲート電極２としてＴａを成膜してドライエッチングでパターニングし、Ｔａの表面を陽極酸化してＴａ２Ｏ５としてゲート絶縁層３を形成し、ソース・ドレイン電極４、５としてそれぞれＣｒ／Ａｕの積層膜を形成することができる。【００２１】
次に、図２（ｂ）に示すように、ソース・ドレイン電極４、５上の全面に絶縁層７を形成し、図２（ｃ）に示すように、絶縁層７をパターニングして開口部７ａを形成する。例えば、絶縁層７としてフォトレジストをソース・ドレイン電極４、５が形成された面の全面にスピンコート法等で塗布し、露光によってパターニングし、現像処理によって開口部７ａのフォトレジストを除去する。このとき、フォトレジストにネガ型レジストを使用すると、開口部７ａを露光するときに、光の散乱によって開口部７ａの底面方向ではレジストが直径方向にも広がって露光される。そして、フォトレジストを現像液で除去するときに、フォトレジストは開口部７ａの底面方向にかけて直径方向に徐々に広がって除去され、開口部７ａの側面が逆テーパ形状となる。なお、露光の強度や時間を制御することで角度θを調整することができる。このように、フォトレジストで絶縁層７を形成する場合、絶縁層７の厚さは、フォトレジストを塗布で形成することができる範囲である１μｍから１０μｍで調整することができる。また、絶縁層７の形成方法はこれに限らず、不図示であるが、他の基板に順テーパ形状の絶縁層を形成し、転写によってソース・ドレイン電極４、５上に逆テーパ形状の絶縁層を形成することもできる。【００２２】
次に、絶縁層７上からペンタセン等の有機半導体材料からなる有機半導体層６を形成すると、絶縁層７がマスクとなって、開口部７ａの底面部のチャンネル部に有機半導体層６が堆積されパターニングされる。有機半導体層６は、開口部７ａの広さによって形成領域が調整される。絶縁層７が逆テーパ形状であるため、絶縁層７の上面部の有機半導体層６との接触を防いで、より確実に有機半導体層６を切断することができる。開口部７ａがソース・ドレイン電極４、５間より広いことで、ソース・ドレイン電極４、５のエッジ部にも十分に有機半導体層６が堆積され、良好な接触が保たれる。ペンタセン等の低分子系の有機半導体材料は蒸着で形成して有機半導体層６とすることができる。【００２３】
このような有機ＴＦＴでは、有機半導体層６に低分子系の有機半導体材料を用いて蒸着で形成するときに、シャドーマスクを用いないで、絶縁層７自体をマスクとして用いて高精細なパターニングを可能にすることができる。また、絶縁層７の開口部７ａの側面が逆テーパ形状になっているため、個々の有機ＴＦＴで有機半導体層６はより確実に切断されて個別に形成することができる。複数の有機ＴＦＴを配置する構成では、チャネル部の周囲を絶縁層７で囲むことで、隣接する有機半導体層６の接触を防いでリーク電流を防止することができる。また、絶縁層７の開口部７ａがソース・ドレイン電極間４、５よりも広いことで、ソース・ドレイン電極４、５のエッジ部分にも有機半導体層６が十分に堆積するようになり、良好な接触を保つことができる。【００２４】
図３は、本発明の有機トランジスタの他の実施の形態である有機発光トランジスタの断面模式図であり、２つの素子がそれぞれ絶縁層で区切られている。以下の説明では、図１の例と同様の部材には同一の符号を付し、同様の構成についての説明は省略する。【００２５】
図３に示す有機発光トランジスタは、縦型の有機ＴＦＴと有機ＥＬを組み合わせた構造であり、ソース・ドレイン電極４、５間に有機半導体層６と有機ＥＬ層８を含む有機機能層９が垂直方向に積層されている。具体的には、基板１、基板１上に形成されたゲート電極２、ゲート電極２上に形成されたゲート絶縁層３、ゲート絶縁層３上にライン状に形成されたソース電極４、ソース電極４上に形成された有機半導体層６、有機半導体層６上にはソース電極４に垂直方向に対応してライン状に形成されたＳｉＯ２等の絶縁膜からなるチャージ抑止層１０、チャージ抑止層１０上に形成された有機ＥＬ層８、有機ＥＬ層８上に形成されたドレイン電極５、及びドレイン電極５上に形成されたＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｚｉｎｃ  Ｏｘｉｄｅ）膜等からなる導通層１１を有する。ドレイン電極５は有機ＥＬ層８の陰極としても機能する。なお、チャージ抑止層１０と導通層１１は用途や機能に応じて省略してもよい。【００２６】
絶縁層７は、有機半導体層６と有機ＥＬ層８を含む有機機能層９の形成領域が開口した開口部７ａを備え、開口部７ａの側面は逆テーパ形状になっている。また、絶縁層７は、ゲート電極２、ゲート絶縁層３、ソース電極４の形成領域の周囲に基板１上に形成されている。絶縁層７上から有機半導体層６が形成されると、絶縁層７がマスクとなって、開口部７ａの底面部に有機半導体層６がパターニングされる。有機半導体層６は、開口部７ａの広さによって形成領域が調整される。なお、絶縁層７の上面部に堆積した有機半導体層６には素子の動作に寄与しないことが望ましい。絶縁層７が逆テーパ形状であるため、底面部の有機半導体層６をより確実に切断することができる。開口部７ａの側面が垂直又は順テーパ形状であると、有機半導体層６が側面に付着し、絶縁層７の上面部と底面部の有機半導体層６が接触してしまう可能性がある。逆テーパ形状では、絶縁層７の側面への付着が防げるため、底面部の有機半導体層６をより確実に切断することができる。また、開口部７ａの底面部の有機半導体層６と絶縁層７の側面との間には隙間ｄが生じるため、この部分でも接触を防ぐことができ、さらに確実に有機半導体層６を切断することができる。また、絶縁層７が逆テーパ形状であれば、絶縁層７の高さをより低くすることも可能である。【００２７】
さらに、有機半導体層６にチャージ抑止層１０が形成された後、この上から有機ＥＬ層８が形成されると、絶縁層７がマスクとなって、有機ＥＬ層８が開口部７ａの底面部にパターニングされる。絶縁層７の上面部に堆積する有機ＥＬ層８は、絶縁層７と有機半導体層６の厚さによって、開口部７ａの有機ＥＬ層８と接触しなくなり、個々の素子に個別に形成されるようになる。【００２８】
絶縁層７は、有機機能層９の形成領域の周囲を囲むことが望ましい。このようにして、有機機能層９の形成領域の全周を絶縁層７で囲むことで、個々の素子で有機機能層９をより確実に切断して個別に形成することができ、素子を複数配置した場合に、隣接する素子の有機半導体層６が接触しないようにし、リーク電流を防止することができる。また、隣接する素子の有機ＥＬ層８も接触しないようにし、発光性能を高めることができる。なお、有機機能層９の形成領域の所定の方向のみを絶縁層７で規制する構成にも本実施の形態を適用することができる。【００２９】
有機ＥＬ層８上からドレイン電極５が絶縁層７の形状に合わせて形成されると、絶縁層７の上面部と開口部７ａの底面部の段差によってドレイン電極５が断線するが、ドレイン電極５上から導通層１１を形成することで、隣接する素子間での導通を確保することができる。【００３０】
絶縁層７が形成される面と絶縁層７の開口部７ａの側面とのなす角度θは、上述したように、４０°〜８０°が好ましく、特に７０°が好ましい。【００３１】
図４Ａ及び図４Ｂは、図３に示す有機発光トランジスタの製造方法を説明するための図である。【００３２】
図４Ａ（ａ）に示すように、基板１上にゲート電極２を形成し、ゲート電極２上にゲート絶縁層３を形成し、ゲート絶縁層３上にライン状にソース電極４を形成する。例えば、ゲート電極２としてＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍｕ  Ｚｉｎｃ  Ｏｘｉｄｅ）層を成膜しウェットエッチングによってパターニングし、ゲート絶縁層３をフォトレジストを用いて形成し、ソース電極４としてＡｕを真空蒸着で形成することができる。【００３３】
次に、図４Ａ（ｂ）に示すように、ソース電極４が形成された面の全面に絶縁層７を形成し、図４Ａ（ｃ）に示すように、絶縁層７の開口部７ａをパターニングして除去する。例えば、絶縁層７は、上述したように、ネガ型のフォトレジストを使用することで、開口部の側面を逆テーパ形状とすることができ、また、他の基板に形成した順テーパを転写して形成してもよい。【００３４】
次に、図４Ａ（ｄ）に示すように、絶縁層７上からペンタセン等の有機半導体材料からなる有機半導体層６を形成すると、絶縁層７がマスクとなって、開口部７ａの底面部に有機半導体層６が堆積しパターニングされる。有機半導体層６は、開口部７ａの広さによって形成領域が調整される。絶縁層７が逆テーパ形状であるため、絶縁層７の上面部の有機半導体層６との接触を防いで、より確実に有機半導体層６を切断することができる。ペンタセン等の低分子系の有機半導体材料は蒸着で形成して有機半導体層６とすることができる。【００３５】
次に、図４Ｂ（ｅ）に示すように、有機半導体層６上にチャージ抑止層１０をソース電極４と垂直方向に対応するようにライン状に形成する。チャージ抑止層１０は、蒸着によって成膜しパターニングすることができる。【００３６】
次に、図４Ｂ（ｆ）に示すように、チャージ抑制層１０を形成した後に、有機ＥＬ層８を形成する。有機ＥＬ層８は、絶縁層７の形状に合わせて、絶縁層７の上面部と開口部７ａの底面部に段差を設けて堆積し、個々の素子で有機ＥＬ層８が個別に形成されるようになる。有機ＥＬ層８は蒸着で形成することができる。【００３７】
次に、図４Ａ（ｇ）に示すように、有機ＥＬ層８上にドレイン電極５を形成する。ドレイン電極５もまた、絶縁層７の形状に合わせて、絶縁層７の上面部と開口部７ａの底面部で段差が設けられて堆積する。ドレイン電極５は蒸着で形成することができる。【００３８】
次に、図４Ａ（ｈ）に示すように、ドレイン電極５上にＩＺＯ膜等からなる導通層１１を形成する。この導通層１１は絶縁層７によってできた段差の側面まで成膜され、隣接する素子間でのドレイン電極５の断線を防止することができる。導通層１１はスパッタで形成するとよい。【００３９】
このような有機発光トランジスタでは、有機半導体層６を低分子系の有機半導体材料を用いて蒸着して形成する場合に、シャドーマスクを用いないで、絶縁層７自体をマスクとして用いて高精細なパターニングを可能にすることができる。また、絶縁層７の開口部７ａの側面が逆テーパ形状になっているため、有機半導体層６はより確実に切断されて個々の素子に個別に形成することができる。複数の素子を配置する構成では、絶縁層７が有機半導体層の周囲を囲むことで、隣接する有機半導体層６の接触を防いでリーク電流を防止することができる。【００４０】
本発明の有機半導体層としては、上述したペンタセンの他、真空蒸着やＯＶＰＤ（Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｖａｐｏｒ  Ｐｈａｓｅ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）等の蒸着方法で成膜できる低分子系の材料であればよい。具体的には、フタロシアニン系誘導体、ナフタロシアニン系誘導体、アゾ化合物系誘導体、ペリレン系誘導体、インジゴ系誘導体、キナクリドン系誘導体、アントラキノン類等の多環キノン系誘導体、シアニン系誘導体、フラーレン類誘導体、あるいはインドール、カルバゾール、オキサゾール、インオキサゾール、チアゾール、イミダゾール、ピラゾール、オキサアジアゾール、ピラゾリン、チアチアゾール、トリアゾール等の含窒素環式化合物誘導体、ヒドラジン誘導体、トリフェニルアミン誘導体、トリフェニルメタン誘導体、スチルベン類、アントラキノンジフェノキノン等のキノン化合物誘導体、アントラセン、ビレン、フェナントレン、コロネン等の多環芳香族化合物誘導体等である。【００４１】
本発明の基板としては、透明基板としてガラス基板を用いる他、ＰＥＳ（Ｐｏｌｙ  Ｅｔｈｅｒ  Ｓｕｌｐｈｏｎｅ）、ＰＣ（Ｐｏｌｙｃａｒｂｏｎａｔｅ）等のプラスティック基板や、ガラスとプラスティックの貼り合わせ基板も用いることができる。また、基板表面にアルカリバリア膜や、ガスバリア膜がコートされていてもよい。基板にフィルム材料を用いることによりフレキシブルなデバイス、例えばフレキシブルディスプレイ等に適用することができる。【００４２】
本発明のゲート電極としては、上述したＴａやＩＺＯに限らず、低抵抗材料であれば有機材料と無機材料のいずれでも有効である。例えば、Ｐｔ、Ａｕ、Ｗ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ａｌ、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔｃ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｃｄ、Ｌｎ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｔｌ、Ｐｂ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ等の金属単体、これらの化合物、又はこれらの積層でもよい。また、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）、ＩＺＯのような金属酸化物類、ポリアニリン類、ポリチオフェン類、ポリピロール類等の共役性高分子化合物を含む有機導電材料でもよい。【００４３】
本発明のゲート絶縁層としては、上述した陽極酸化によるＴａ２Ｏ５や、フォトレジストに限らず、ある程度の絶縁性を有すれば無機材料と有機材料のいずれでも有効である。例えば、ＬｉＯｘ、ＬｉＮｘ、ＮａＯｘ、ＫＯｘ、ＲｂＯｘ、ＣｓＯｘ、ＢｅＯｘ、ＭｇＯｘ、ＭｇＮｘ、ＣａＯｘ、ＣａＮｘ、ＳｒＯｘ、ＢａＯｘ、ＳｃＯｘ、ＹＯｘ、ＹＮｘ、ＬａＯｘ、ＬａＮｘ、ＣｅＯｘ、ＰｒＯｘ、ＮｄＯｘ、ＳｍＯｘ、ＥｕＯｘ、ＧｄＯｘ、ＴｂＯｘ、ＤｙＯｘ、ＨｏＯｘ、ＥｒＯｘ、ＴｍＯｘ、ＹｂＯｘ、ＬｕＯｘ、ＴｉＯｘ、ＴｉＮｘ、ＺｒＯｘ、ＺｒＮｘ、ＨｆＯｘ、ＨｆＮｘ、ＴｈＯｘ、ＶＯｘ、ＶＮｘ、ＮｂＯｘ、ＴａＯｘ、ＴａＮｘ、ＣｒＯｘ、ＣｒＮｘ、ＭｏＯｘ、ＭｏＮｘ、ＷＯｘ、ＷＮｘ、ＭｎＯｘ、ＲｅＯｘ、ＦｅＯｘ、ＦｅＮｘ、ＲｕＯｘ、ＯｓＯｘ、ＣｏＯｘ、ＲｈＯｘ、ＩｒＯｘ、ＮｉＯｘ、ＰｄＯｘ、ＰｔＯｘ、ＣｕＯｘ、ＣｕＮｘ、ＡｇＯｘ、ＡｕＯｘ、ＺｎＯｘ、ＣｄＯｘ、ＨｇＯｘ、ＢＯｘ、ＢＮｘ、ＡｌＯｘ、ＡｌＮｘ、ＧａＯｘ、ＧａＮｘ、ＩｎＯｘ、ＴｉＯｘ、ＴｉＮｘ、ＳｉＮｘ、ＧｅＯｘ、ＳｎＯｘ、ＰｂＯｘ、ＰＯｘ、ＰＮｘ、ＡｓＯｘ、ＳｂＯｘ、ＳｅＯｘ、ＴｅＯｘ等の金属酸化物でも、ＬｉＡｌＯ２、Ｌｉ２ＳｉＯ３、Ｌｉ２ＴｉＯ３、Ｎａ２Ａｌ２２Ｏ３４、ＮａＦｅＯ２、Ｎａ４ＳｉＯ４、Ｋ２ＳｉＯ３、Ｋ２ＴｉＯ３、Ｋ２ＷＯ４、Ｒｂ２ＣｒＯ４、Ｃｓ２ＣｒＯ４、ＭｇＡｌ２Ｏ４、ＭｇＦｅ２Ｏ４、ＭｇＴｉＯ３、ＣａＴｉＯ３、ＣａＷＯ４、ＣａＺｒＯ３、ＳｒＦｅ１２Ｏ１９、ＳｒＴｉＯ３、ＳｒＺｒＯ３、ＢａＡｌ２Ｏ４、ＢａＦｅ１２Ｏ１９、ＢａＴｉＯ３、Ｙ３Ａｌ５Ｏ１２、Ｙ３Ｆｅ５Ｏ１２、ＬａＦｅＯ３、Ｌａ３Ｆｅ５Ｏ１２、Ｌａ２Ｔｉ２Ｏ７、ＣｅＳｎＯ４、ＣｅＴｉＯ４、Ｓｍ３Ｆｅ５Ｏ１２、ＥｕＦｅＯ３、Ｅｕ３Ｆｅ５Ｏ１２、ＧｄＦｅＯ３、Ｇｄ３Ｆｅ５Ｏ１２、ＤｙＦｅＯ３、Ｄｙ３Ｆｅ５Ｏ１２、ＨｏＦｅＯ３、Ｈｏ３Ｆｅ５Ｏ１２、ＥｒＦｅＯ３、Ｅｒ３Ｆｅ５Ｏ１２、Ｔｍ３Ｆｅ５Ｏ１２、ＬｕＦｅＯ３、Ｌｕ３Ｆｅ５Ｏ１２、ＮｉＴｉＯ３、Ａｌ２ＴｉＯ３、ＦｅＴｉＯ３、ＢａＺｒＯ３、ＬｉＺｒＯ３、ＭｇＺｒＯ３、ＨｆＴｉＯ４、ＮＨ４ＶＯ３、ＡｇＶＯ３、ＬｉＶＯ３、ＢａＮｂ２Ｏ６、ＮａＮｂＯ３、ＳｒＮｂ２Ｏ６、ＫＴａＯ３、ＮａＴａＯ３、ＳｒＴａ２Ｏ６、ＣｕＣｒ２Ｏ４、Ａｇ２ＣｒＯ４、ＢａＣｒＯ４、Ｋ２ＭｏＯ４、Ｎａ２ＭｏＯ４、ＮｉＭｏＯ４、ＢａＷＯ４、Ｎａ２ＷＯ４、ＳｒＷＯ４、ＭｎＣｒ２Ｏ４、ＭｎＦｅ２Ｏ４、ＭｎＴｉＯ３、ＭｎＷＯ４、ＣｏＦｅ２Ｏ４、ＺｎＦｅ２Ｏ４、ＦｅＷＯ４、ＣｏＭｏＯ４、ＣｕＴｉＯ３、ＣｕＷＯ４、Ａｇ２ＭｏＯ４、Ａｇ２ＷＯ４、ＺｎＡｌ２Ｏ４、ＺｎＭｏＯ４、ＺｎＷＯ４、ＣｄＳｎＯ３、ＣｄＴｉＯ３、ＣｄＭｏＯ４、ＣｄＷＯ４、ＮａＡｌＯ２、ＭｇＡｌ２Ｏ４、ＳｒＡｌ２Ｏ４、Ｇｄ３Ｇａ５Ｏ１２、ＩｎＦｅＯ３、ＭｇＩｎ２Ｏ４、Ａｌ２ＴｉＯ５、ＦｅＴｉＯ３、ＭｇＴｉＯ３、Ｎａ２ＳｉＯ３、ＣａＳｉＯ３、ＺｒＳｉＯ４、Ｋ２ＧｅＯ３、Ｌｉ２ＧｅＯ３、Ｎａ２ＧｅＯ３、Ｂｉ２Ｓｎ３Ｏ９、ＭｇＳｎＯ３、ＳｒＳｎＯ３、ＰｂＳｉＯ３、ＰｂＭｏＯ４、ＰｂＴｉＯ３、ＳｎＯ２−Ｓｂ２Ｏ３、ＣｕＳｅＯ４、Ｎａ２ＳｅＯ３、ＺｎＳｅＯ３、Ｋ２ＴｅＯ３、Ｋ２ＴｅＯ４、Ｎａ２ＴｅＯ３、Ｎａ２ＴｅＯ４等の金属複合酸化物でも、ＦｅＳ、Ａｌ２Ｓ３、ＭｇＳ、ＺｎＳ等の硫化物、ＬｉＦ、ＭｇＦ２、ＳｍＦ３等のフッ化物、ＨｇＣｌ、ＦｅＣｌ２、ＣｒＣｌ３等の塩化物、ＡｇＢｒ、ＣｕＢｒ、ＭｎＢｒ２等の臭化物、ＰｂＩ２、ＣｕＩ、ＦｅＩ２等のヨウ化物、またはＳｉＡｌＯＮ等の金属酸化窒化物でも有効である。また、ポリイミド、ポリアミド、ポリエステル、ポリアクリレート、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリビニルアルコール等ポリマー系材料でも有効である。【００４４】
本発明のソース電極及びドレイン電極としては、上述したＣｒとＡｕの積層膜や、Ａｕ、ドレイン電極として有機ＥＬ素子の陰極と共通して用いたＡｌに限らず、低抵抗材料であれば無機材料と有機材料のいずれでも有効である。例えば、Ｐｔ、Ｗ、Ｒｕ、Ｉｒ、Ａｌ、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔｃ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ａｇ、Ｃｄ、Ｌｎ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｔｌ、Ｐｂ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔａ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ等の金属単体、これらの化合物、又はこれらの積層でもよい。また、ＩＴＯ、ＩＺＯのような金属酸化物類、ポリアニリン類、ポリチオフェン類、ポリピロール類等の共役性高分子化合物を含む有機導電材料でもよい。【００４５】
本発明の有機トランジスタとしては、基板上にゲート電極、ゲート絶縁層、ソース電極とドレイン電極、及び前記ソース電極と前記ドレイン電極間に介在する低分子系の有機半導体材料からなる有機半導体層を有する有機トランジスタであって、前記有機半導体層が蒸着により形成される面上に、前記有機半導体層の形成領域を規定する開口部を有する絶縁層を有することを特徴とする。【００４６】
また、本発明の有機トランジスタの製造方法としては、基板上にゲート電極、ゲート絶縁層、ソース電極とドレイン電極、及び前記ソース電極と前記ドレイン電極間に介在する有機半導体層を有する有機トランジスタの製造方法であって、前記有機半導体層が形成される面上に、前記有機半導体層の形成領域を規定する開口部を有する絶縁層を形成し、この絶縁層をパターニングマスクにして低分子系の有機半導体材料を蒸着して前記有機半導体層を形成することを特徴とする。【００４７】
このような有機トランジスタ及びその製造方法によれば、有機半導体層を低分子系の有機半導体材料を用いて蒸着で形成する場合に、シャドーマスクを用いないで、絶縁層自体をマスクとして用いて高精細なパターニングを可能にすることができる。しかも、従来に比べてソース・ドレイン電極の厚みを薄くすることができる。さらに、絶縁層の開口部の側面を逆テーパ形状にすれば、エッジ効果の影響を小さくし、膜厚が均一な有機半導体層を形成することができる。
【実施例】
【００４８】
以下、本発明の実施例を説明する。なお、本発明が実施例によって限定されることはない。【００４９】
（実施例１）
本実施例では、図１に示すボトムコンタクト型の有機ＴＦＴを基板上に複数作製し、特性を評価した。【００５０】
各有機ＴＦＴのチャネル長／幅を５μｍ／４００μｍとした。基板１としてガラス基板を用い、その上にゲート電極２としてＴａを成膜し、パターニングした。Ｔａの膜厚は２００ｎｍとし、パターニングにはドライエッチング法を用いた。次にＴａの表面に陽極酸化法を用いてＴａ２Ｏ５のゲート絶縁層３を厚さ１５０ｎｍで形成した。その上にソース・ドレイン電極４、５としてＣｒ／Ａｕの積層膜をそれぞれ５ｎｍ／１００ｎｍ形成した。なお、ソース・ドレイン電極４、５のパターニングにはリフトオフ法を用いた。次に、ソース・ドレイン電極４、５上に絶縁層７としてフォトレジストを全面に塗布し、露光によってパターニングしチャネル部が開口した開口部７ａを形成した。フォトレジストにはネガ型レジストを使用し、開口部７ａの側面を逆テーパ形状とした。絶縁層７の高さは約４μｍ、逆テーパ形状の角度は約７０°とした。次に、絶縁層７上から有機半導体層６としてペンタセンを真空蒸着法で５０ｎｍ成膜して有機ＴＦＴを作製した。絶縁層７の逆テーパ形状により、ペンタセンはそこで切断され、他の有機ＴＦＴとのリーク電流は確認されなかった。この素子の有機ＴＦＴ特性を評価したところ、移動度：０．４ｃｍ２／Ｖｓ、スレッショルド電圧：−２．０Ｖ、ｏｎ／ｏｆｆ：１０５と良好な特性を示した。【００５１】
（実施例２）
本実施例では、図３に示す有機発光トランジスタを複数作製し、特性を評価した。
基板１としてガラス基板を用い、基板１上に透明ゲート電極２としてＩＺＯ膜を成膜し、パターニングした。ＩＺＯ膜の厚さは１００ｎｍであり、パターニングにはウェットエッチング法を用いた。次に、ゲート電極２上にゲート絶縁層３としてフォトレジストを３００ｎｍ厚で形成した。次に、ソース電極４としてＡｕを膜厚３０ｎｍで真空蒸着した。ソース電極４のパターニングはウェットエッチングで行い、ライン形状とした。次に、有機機能層９の形成領域が開口した開口部７ａを備える絶縁層７をパターニングした。絶縁層７としてネガ型のフォトレジストを全面に塗布し、露光によって側面が逆テーパ形状の開口部７ａをパターニングした。絶縁層７の高さは２μｍ、逆テーパ形状の角度θは約７０°とした。次に、絶縁層７上から有機半導体層６としてペンタセンを真空蒸着で成膜した。有機半導体層６の厚さは５０ｎｍである。有機半導体層６上にチャージ抑止層１０として絶縁膜ＳｉＯ２をマスク蒸着でライン状に厚さ３００ｎｍで成膜、パターニングし、次に、真空蒸着により有機ＥＬ層８とドレイン電極（有機ＥＬ素子の陰極としても用いる）５としてのＡｌを形成した。次に、絶縁層７の逆テーパ形状によるドレイン電極５の断線を補修するために導通層１１としてＩＺＯ膜をスパッタ法で形成して隣り合う画素との導通を確保した。絶縁層７の逆テーパ形状により、有機半導体層６及び有機ＥＬ層８はそこで切断され、他の素子との有機材料を介したリーク電流は確認されなかった。この素子に通電したところ、良好な発光を確認することができた。
【図１】
2008117362.tif 000003
【図２】
2008117362.tif 000004
【図３】
2008117362.tif 000005
【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
2008117362.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成21年9月17日(2009.9.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上にゲート電極、ゲート絶縁層、ソース電極とドレイン電極、及び前記ソース電極と前記ドレイン電極間に介在する低分子系の有機半導体材料からなる有機半導体層を有する有機トランジスタであって、
前記有機半導体層が蒸着により形成される面上に、前記有機半導体層の形成領域を規定する開口部を有する絶縁層を備えたことを特徴とする有機トランジスタ。
【請求項２】
前記絶縁層は、前記ソース電極と前記ドレイン電極によって形成されるチャネル部の周囲４辺を囲むように形成されていることを特徴とする請求項１に記載された有機トランジスタ。
【請求項３】
前記絶縁層は、開口部の側面が逆テーパ形状であることを特徴とする請求項１または２に記載された有機トランジスタ。
【請求項４】
前記基板上に、前記ゲート電極、前記ゲート絶縁層、前記ソース電極と前記ドレイン電極、前記絶縁層、及び前記有機半導体層が順に積層され、
前記絶縁層の前記開口部は、前記ソース電極と前記ドレイン電極間よりも広いことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載された有機トランジスタ。
【請求項５】
前記基板上に、前記ゲート電極、前記ゲート絶縁層、前記ソース電極、前記絶縁層、前記有機半導体層と有機ＥＬ層を含む有機機能層、及び前記ドレイン電極が順に積層され、
前記絶縁層の開口部は、前記有機機能層の形成領域であることを特徴とする請求項１に記載された有機トランジスタ。
【請求項６】
前記絶縁層は、前記有機機能層の形成領域の周囲を囲むことを特徴とする請求項５に記載された有機トランジスタ。
【請求項７】
前記ドレイン電極上に導通層を有することを特徴とする請求項５又は６に記載された有機トランジスタ。
【請求項８】
前記絶縁層が形成される面と前記絶縁層の前記開口部の側面とのなす角度は、４０°〜８０°であることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載された有機トランジスタ。
【請求項９】
基板上にゲート電極、ゲート絶縁層、ソース電極とドレイン電極、及び前記ソース電極と前記ドレイン電極間に介在する有機半導体層を有する有機トランジスタの製造方法であって、
前記有機半導体層が形成される面上に、前記有機半導体層の形成領域を規定する開口部を有する絶縁層を形成し、この絶縁層をパターニングマスクにして低分子系の有機半導体材料を蒸着して前記有機半導体層を形成することを特徴とする有機トランジスタの製造方法。
【請求項１０】
前記絶縁層は、前記ソース電極と前記ドレイン電極によって形成されるチャネル部の周囲４辺を囲むように形成することを特徴とする請求項９に記載された有機トランジスタの製造方法。
【請求項１１】
前記絶縁層は、開口部の側面を逆テーパ形状に形成することを特徴とする請求項９または１０に記載された有機トランジスタの製造方法。
【請求項１２】
前記基板上に前記ゲート電極を形成し、
前記ゲート電極上に前記ゲート絶縁層を形成し、
前記ゲート絶縁層上に前記ソース電極と前記ドレイン電極を形成し、
前記ソース電極と前記ドレイン電極が形成された面上に前記開口部が前記ソース電極と前記ドレイン電極間よりも広い前記絶縁層を形成し、
前記絶縁層上から前記有機半導体層を蒸着により形成することを特徴とする請求項９から１１のいずれか１項に記載された有機トランジスタの製造方法。
【請求項１３】
前記基板上に前記ゲート電極を形成し、
前記ゲート電極上に前記ゲート絶縁層を形成し、
前記ゲート絶縁層上に前記ソース電極を形成し、
前記ソース電極が形成された面上に前記絶縁層を形成し、
前記絶縁層上から前記有機半導体層と有機発光層を含む有機機能層を形成し、
前記有機機能層上に前記ドレイン電極を形成することを特徴とする請求項９に記載された有機トランジスタの製造方法。
【請求項１４】
前記絶縁層は、前記有機機能層の形成領域の周囲を囲むように形成することを特徴とする請求項１３に記載された有機トランジスタの製造方法。
【請求項１５】
前記ドレイン電極上に導通層を形成することを特徴とする請求項１３又は１４に記載された有機トランジスタの製造方法。
【請求項１６】
前記絶縁層が形成される面と前記絶縁層の前記開口部の側面とのなす角度は、４０°〜８０°であることを特徴とする請求項９から１５のいずれか１項に記載された有機トランジスタの製造方法。
【国際調査報告】
2008117362.tif 000008
2008117362.tif 000009