(57)【要約】  本発明は、簡便な方法によりスイッチング特性が良好で安定した有機薄膜トランジスタ及び有機薄膜トランジスタの製造方法を提供する。この有機薄膜トランジスタは、基板の上に、少なくともソース電極と、ドレイン電極と、該ソース電極及び該ドレイン電極とを連結する有機半導体と、ゲート電極及び該有機半導体と該ゲート電極との間にある複数の膜で構成される絶縁膜とを有し、かつ下記一般式（Ｉ）で表されるメルカプト基を有する化合物を構成中に含有していることを特徴とする。  一般式（Ｉ）  （Ｒ）n−Ｓｉ（Ａ）3-n−（Ｂ）〔式中、Ｒは炭素原子数８以下のアルキル基を表し、Ａはアルコキシ基またはハロゲン原子を表し、ＢはＳＨ基を含む置換基を表し、ｎは０〜２の整数を表す。〕
2008102619.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の上に、少なくともソース電極と、ドレイン電極と、該ソース電極及び該ドレイン電極とを連結する有機半導体と、ゲート電極及び該有機半導体と該ゲート電極との間にある複数の膜で構成される絶縁膜とを有し、かつ下記一般式（Ｉ）で表されるメルカプト基を有する化合物を構成中に含有していることを特徴とする有機薄膜トランジスタ。
一般式（Ｉ）
（Ｒ）n−Ｓｉ（Ａ）3-n−（Ｂ）
〔式中、Ｒは炭素原子数８以下のアルキル基を表し、Ａはアルコキシ基またはハロゲン原子を表し、ＢはＳＨ基を含む置換基を表し、ｎは０〜２の整数を表す。〕
【請求項２】
前記一般式（Ｉ）で表されるメルカプト基を有する化合物が、トリアジン環を有することを特徴とする請求の範囲第１項に記載の有機薄膜トランジスタ。
【請求項３】
画素電極、ソース電極、ドレイン電極、ゲート電極及びコンタクト電極から選ばれる少なくとも１つの電極が、前記一般式（Ｉ）で表されるメルカプト基を有する化合物から構成される層と金属から構成される層とで形成されていることを特徴とする請求の範囲第１項または第２項に記載の有機薄膜トランジスタ。
【請求項４】
前記有機半導体が、下記一般式（１）で表される化合物を含有していることを特徴とする請求の範囲第１項乃至第３項のいずれか１項に記載の有機薄膜トランジスタ。
【化１】
2008102619.tif 000004
〔式中、Ｒは置換基を表す。〕
【請求項５】
請求の範囲第１項乃至第４項のいずれか１項に記載の有機薄膜トランジスタを製造する有機薄膜トランジスタの製造方法であって、被形成部材に下記一般式（Ｉ）で表されるメルカプト基を有する化合物を含有する液を接触させて、該一般式（Ｉ）で表されるメルカプト基を有する化合物を、シロキサン結合を介して該被形成部材に結合させることを特徴とする有機薄膜トランジスタの製造方法。
一般式（Ｉ）
（Ｒ）n−Ｓｉ（Ａ）3-n−（Ｂ）
〔式中、Ｒは炭素原子数８以下のアルキル基を表し、Ａはアルコキシ基またはハロゲン原子を表し、ＢはＳＨ基を含む置換基を表し、ｎは０〜２の整数を表す。〕
【請求項６】
前記一般式（Ｉ）で表されるメルカプト基を有する化合物を含む層に光照射を行って、金属結合ができる領域と金属結合ができない領域とを分離させることを特徴とする請求の範囲第５項に記載の有機薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項７】
前記金属結合ができる領域の表面には−ＳＨ基が存在し、前記金属結合ができない領域の表面は−Ｓ−Ｓ−結合となっていることを特徴とする請求の範囲第６項に記載の有機薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項８】
前記光照射を行った後の膜に金属を含む溶液を接触させ、金属が結合できる領域に金属を結合させることを特徴とする請求の範囲第５項乃至第７項のいずれか１項に記載の有機薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項９】
前記光照射を行った後の膜に金属を含む溶液を接触させ、次いで、メッキ処理を施して、光照射領域に選択的にメッキ膜を形成させることを特徴とする請求の範囲第５項乃至第８項のいずれか１項に記載の有機薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項１０】
請求の範囲第５項乃至第９項のいずれか１項に記載の有機薄膜トランジスタの製造方法を用いて製造されたことを特徴とする有機薄膜トランジスタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スイッチング特性が良好で安定した有機薄膜トランジスタ及び有機薄膜トランジスタの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、次世代の高品質・低価格のフラットパネルディスプレイデバイスあるいは電子ペーパーの画素駆動のためのスイッチング素子として、有機薄膜トランジスタ（有機ＴＦＴ：Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ；ＯＴＦＴ）が注目されている。【０００３】
有機薄膜トランジスタは、シリコン薄膜トランジスタと構造的には、ほぼ同じ形態を有するが、半導体活性層領域に、シリコンの代りに有機物を使用するという相違点がある。有機薄膜トランジスタは、製作工程の面において、真空装置を使用せず、インクジェット法、印刷法等により作製できるため、シリコンＴＦＴに比べて、簡単且つ低コストであり、衝撃により割れず、曲げたり折り畳むことが可能である電子回路基板に適しているという長所がある。特に、この様な特性を備えた有機薄層トランジスタは、広い面積上に素子を製作する必要がある場合や、低い工程温度を必要とする場合、折り曲げ耐性を要求される製品に対して有効であることから、大型ディスプレイ用のマトリクス駆動素子、有機ＥＬや電子ペーパーの駆動素子として期待され、各社で開発が進められている。【０００４】
有機薄膜トランジスタの動作原理は、電圧で抵抗を制御することであり、ゲート電圧を制御し、絶縁層の作用により、有機半導体と絶縁層の接触表面のキャリアに累積層（ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎ  ｌａｙｅｒ）を発生させることで、二つのオームコンタクト間の導通電流を制御する。【０００５】
有機トランジスタのソース電極、ドレイン電極、ゲート電極、コンタクト電極及び画素電極は、従来ではスパッタ法等の真空プロセス形成していたため、プロセスに掛かるコストが高かった。【０００６】
上記課題に対し、真空プロセスを用いない電極構成方法としては、インクジェット法（特許文献１参照）やスクリーン印刷法（特許文献２参照）が検討されていた。【０００７】
しかしながら、上記各特許文献に開示されている技術を詳細に検討した結果、インクと基板の親和性を制御することにより、ソース電極およびドレイン電極をインクジェット法で形成する特許文献１に記載の方法では、インク中に含まれる添加剤が電極中に残留するために、トランジスタ性能に望ましくない影響を与えていることがわかった。【０００８】
また、スクリーン印刷法で銀ペーストを用いて、ソース電極およびドレイン電極を形成する特許文献２に記載の方法では、ソース電極およびドレイン電極の解像度を高くすることができず、トランジスタの高速化と消費電力化には適さないことが判明した。
【特許文献１】特開２００３−３１８１９０公報
【特許文献２】特開２００５−７２１８８公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、その目的は、簡便な方法によりスイッチング特性が良好で安定した有機薄膜トランジスタ及び有機薄膜トランジスタの製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の上記目的は、以下の構成により達成される。【００１１】
１．基板の上に、少なくともソース電極と、ドレイン電極と、該ソース電極及び該ドレイン電極とを連結する有機半導体と、ゲート電極及び該有機半導体と該ゲート電極との間にある複数の膜で構成される絶縁膜とを有し、かつ下記一般式（Ｉ）で表されるメルカプト基を有する化合物を構成中に含有していることを特徴とする有機薄膜トランジスタ。【００１２】
一般式（Ｉ）
（Ｒ）n−Ｓｉ（Ａ）3-n−（Ｂ）
〔式中、Ｒは炭素原子数８以下のアルキル基を表し、Ａはアルコキシ基またはハロゲン原子を表し、ＢはＳＨ基を含む置換基を表し、ｎは０〜２の整数を表す。〕
２．前記一般式（Ｉ）で表されるメルカプト基を有する化合物が、トリアジン環を有することを特徴とする前記１に記載の有機薄膜トランジスタ。【００１３】
３．画素電極、ソース電極、ドレイン電極、ゲート電極及びコンタクト電極から選ばれる少なくとも１つの電極が、前記一般式（Ｉ）で表されるメルカプト基を有する化合物から構成される層と金属から構成される層とで形成されていることを特徴とする前記１または２に記載の有機薄膜トランジスタ。【００１４】
４．前記有機半導体が、下記一般式（１）で表される化合物を含有していることを特徴とする前記１乃至３のいずれか１項に記載の有機薄膜トランジスタ。【００１５】
【化１】
2008102619.tif 000003
【００１６】
〔式中、Ｒは置換基を表す。〕
５．前記１乃至４のいずれか１項に記載の有機薄膜トランジスタを製造する有機薄膜トランジスタの製造方法であって、被形成部材に下記一般式（Ｉ）で表されるメルカプト基を有する化合物を含有する液を接触させて、該一般式（Ｉ）で表されるメルカプト基を有する化合物を、シロキサン結合を介して該被形成部材に結合させることを特徴とする有機薄膜トランジスタの製造方法。【００１７】
一般式（Ｉ）
（Ｒ）n−Ｓｉ（Ａ）3-n−（Ｂ）
〔式中、Ｒは炭素原子数８以下のアルキル基を表し、Ａはアルコキシ基またはハロゲン原子を表し、ＢはＳＨ基を含む置換基を表し、ｎは０〜２の整数を表す。〕
６．前記一般式（Ｉ）で表されるメルカプト基を有する化合物を含む層に光照射を行って、金属結合ができる領域と金属結合ができない領域とを分離させることを特徴とする前記５に記載の有機薄膜トランジスタの製造方法。【００１８】
７．前記金属結合ができる領域の表面には−ＳＨ基が存在し、前記金属結合ができない領域の表面は−Ｓ−Ｓ−結合となっていることを特徴とする前記６に記載の有機薄膜トランジスタの製造方法。【００１９】
８．前記光照射を行った後の膜に金属を含む溶液を接触させ、金属が結合できる領域に金属を結合させることを特徴とする前記５乃至７のいずれか１項に記載の有機薄膜トランジスタの製造方法。【００２０】
９．前記光照射を行った後の膜に金属を含む溶液を接触させ、次いで、メッキ処理を施して、光照射領域に選択的にメッキ膜を形成させることを特徴とする前記５乃至８のいずれか１項に記載の有機薄膜トランジスタの製造方法。【００２１】
１０．前記５乃至９のいずれか１項に記載の有機薄膜トランジスタの製造方法を用いて製造されたことを特徴とする有機薄膜トランジスタ。
【発明の効果】
【００２２】
本発明により、簡便な方法によりスイッチング特性が良好で安定した有機薄膜トランジスタ及び有機薄膜トランジスタの製造方法を提供することができた。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の有機薄膜トランジスタの構成の一例を示す概略断面図である。
【符号の説明】
【００２４】
ＴＦＴ  有機薄膜トランジスタ
１  基板
２  ゲート電極
３  コンタクト電極
４  絶縁膜
５  ソース電極
６  ドレイン電極
７  有機半導体層
８、９  パッシベーション層
１０  感光性絶縁膜
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。【００２６】
本発明者は、上記課題に鑑み鋭意検討を行った結果、基板の上に、少なくともソース電極と、ドレイン電極と、該ソース電極及び該ドレイン電極とを連結する有機半導体と、ゲート電極及び該有機半導体と該ゲート電極との間にある複数の膜で構成される絶縁膜とを有し、かつ下記一般式（Ｉ）で表されるメルカプト基を有する化合物を構成中に含有していることを特徴とする有機薄膜トランジスタにより、簡便な方法によりスイッチング特性が良好で安定した有機薄膜トランジスタを実現できることを見出し、本発明に至った次第である。【００２７】
以下、本発明の詳細について説明する。【００２８】
本発明の有機薄膜トランジスタにおいては、有機薄膜トランジスタの構成中に一般式（Ｉ）で表されるメルカプト基を有する化合物を含んでいることを特徴とする。【００２９】
以下は、有機薄膜トランジスタに一般式（Ｉ）で表されるメルカプト基を有する化合物を用いて、画素電極、ソース電極、ドレイン電極、ゲート電極またはコンタクト電極を形成する方法について、以下詳細に説明する。【００３０】
〔一般式（Ｉ）で表される化合物〕
はじめに、本発明に係る下記一般式（Ｉ）で表されるメルカプト基を有する化合物について説明する。【００３１】
一般式（Ｉ）
（Ｒ）n−Ｓｉ（Ａ）3-n−（Ｂ）
上記一般式（Ｉ）において、Ｒは炭素原子数８以下のアルキル基であり、好ましくは、炭素原子数１〜４の低級アルキル基であり、ｎは０〜２の整数を表す。Ａは、アルコキシ基またはハロゲン原子であり、アルコキシ基は例えばメトキシ、エトキシ、プロポキシ、ブトキシ等の低級アルコキシ基（炭素原子数１〜４）であり、特に好ましいのはメトキシ、エトキシ基である。ハロゲン原子中好ましいのは塩素原子である。Ｂは、ＳＨ基を含む置換基を表す。Ｂは特に限定されず、メルカプト基をその構造中の何れかに少なくとも一つ、好ましくは２つ以上含有する、脂肪族或いは（ヘテロ）芳香族基であればよい。脂肪族基としては、例えば、エチル、プロピル、ブチル等の低級アルキル基、芳香族基は、例えば、トリアジン基が挙げられる。【００３２】
これらの例としては、以下のものが挙げられる。【００３３】
（Ａ−１）トリエトキシシリル−プロピルアミノ−トリアジン−ジチオール
（Ａ−２）γ−メルカプトプロピル−トリメトキシシラン
（Ａ−３）３−メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン
（Ａ−４）メルカプトプロピルトリエトキシシラン
（Ａ−５）γ−メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン
（Ａ−６）γ−メルカプトプロピル−トリクロルシラン
上記一般式（Ｉ）で表される化合物のうち、トリアジン環を有する化合物が特に好ましく、例えば、（Ａ−１）トリエトキシシリル−プロピルアミノ−トリアジン−ジチオールは、γ−プロピルトリエトキシシランと対応するメルカプトアミン類、この場合１−アミノ−３，５−ジメルカプトトリアジン（特開２００１−３１６８７２等に記載）を縮合反応させることで容易に得られる。【００３４】
〔一般式（Ｉ）で表されるメルカプト基を有する化合物を用いた電極の形成方法〕
本発明においては、本発明に係る一般式（Ｉ）で表されるメルカプト基を有する化合物から構成される層と金属から構成される層とで、画素電極、ソース電極、ドレイン電極、ゲート電極、コンタクト電極から選ばれる少なくとも１つの電極を形成することが好ましい。【００３５】
本発明の有機薄膜トランジスタの製造方法においては、被形成部材に下記一般式（Ｉ）で表されるメルカプト基を有する化合物を含有する液を接触させて、該一般式（Ｉ）で表されるメルカプト基を有する化合物をシロキサン結合を介して、該被形成部材に結合させることを特徴とする。【００３６】
一般式（Ｉ）で表されるメルカプト基を有する化合物を含有する溶液の溶媒としては、水、水系溶媒、有機溶媒等、一般式（Ｉ）で表されるメルカプト基を有する化合物が溶解する溶媒であれば、いかなる溶媒種であってもよいが、ハンドリング性、乾燥性から、アルコール系溶媒の使用が好ましく、さらに好ましくは、エタノール、イソプロパノールである。【００３７】
また、一般式（Ｉ）で表されるメルカプト基を有する化合物を含有する溶液を接触させる電極の前処理としては、アルコール洗浄、酸またはアルカリ液洗浄、界面活性剤液洗浄、大気圧プラズマ処理、ＵＶオゾン処理等、公知の処理法を用いることができる。これらの内、アルカリ液洗浄後に、ＵＶオゾン処理を行うことが好ましい。【００３８】
本発明の有機薄膜トランジスタの製造方法においては、本発明に係る一般式（Ｉ）で表されるメルカプト基を有する化合物を含む層に光照射を行って、金属結合ができる領域と金属結合ができない領域とを分離させることが好ましく、また、金属結合ができる領域の表面には−ＳＨ基が存在し、金属結合ができない領域の表面は−Ｓ−Ｓ−結合となっていることが好ましく、また、光照射を行った後の膜に金属を含む溶液を接触させ、金属が結合できる領域に金属を結合させることが好ましく、また、光照射を行った後の膜に金属を含む溶液を接触させ、次いでメッキ処理を施して、光照射領域に選択的にメッキ膜を形成させることが好ましい態様である。【００３９】
すなわち、本発明の有機薄膜トランジスタの製造方法においては、本発明に係る一般式（Ｉ）で表されるメルカプト基を有する化合物を結合させた被形成部材（基板）に光照射を行い、金属が結合できる領域と、金属が結合できない領域とを分離させることが好ましい。【００４０】
ここでいう被形成部材（基板）とは、アルコキシシラン類と反応性があり、これとシロキサン結合（Ｓｉ−Ｏ）を介して結合するような、例えば、ヒドロキシ基等の基を表面に有する被形成部材（基板）であれば選ばない。例えば、表面にヒドロキシ基等の前記アルコキシラン等と反応性を有する基が存在す層を有する被形成部材（基板）基板、また基板自身の表面がそのようなものであれば構わない。例えば、金属酸化物（例えば、酸化珪素等の金属酸化物）から構成される膜を有する電極等の被形成部材（基板）が挙げられる。【００４１】
また、金属膜表面あるいは樹脂フィルム表面を高ｐＨのアルカリ液で処理し、表面の一部を加水分解する、またオゾン処理等により親水化した表面でも構わない。上記方法のうち、アルカリ水溶液を用いる場合には、ｐＨとして５以上、１２以下が好ましい。勿論、金属酸化物等からなる表面にアルカリ処理を行って、更に表面の水酸基数を高めてもよい。【００４２】
これらの表面に、本発明に係る一般式（Ｉ）で表されるメルカプト基を含む化合物が結合させた後、光照射を行い、金属が結合できる領域と、金属が結合できない領域とを分離させるが、光照射はＵＶ光照射が好ましく、このＵＶ光照射により、一般式（Ｉ）で表される化合物中のＳＨ基が−Ｓ−Ｓ−に変化して表面に金属の結合サイトを無くすることにより領域分離が行えるものと推定される。光照射部と光未照射部の区別は、フォトマスクを介しての露光でもよいし、走査型のレーザー光を用いたパターン化でもよい。【００４３】
本発明の有機薄膜トランジスタの製造方法では、前記光照射後の基板に金属を含む溶液を接触させ、金属が結合できる領域に金属を結合させることを特徴とする。金属を含む溶液は、金属イオンが溶解している溶液であればいかなる溶液であってもよいが、金、銀、銅、クロム、パラジウムを含む水溶液であることが好ましい。【００４４】
本発明の有機薄膜トランジスタの製造方法では、前記金属が結合できる領域に金属を結合させた基板に対してめっき処理を行い、光照射領域に選択的にめっき膜を形成させることが好ましい態様の１つである。この様なメッキ処理を施すことにより、光露光により選択的に領域分離された位置にめっき処理を行うことができ、パターン化めっきに必要なフォトリソグラフィー等の煩雑な処理を省略し、簡便かつ短時間で、めっきパターンを得ることができる。また、アンカー部は−Ｏ−Ｓｉ基で結合されているので、良好な膜付き強度を有するめっき膜を得ることができる。【００４５】
これにより、所望のパターンからなる金属電極をめっきにより得ることが出来る。【００４６】
〔有機薄膜トランジスタの構成〕
以下、本発明の有機薄膜トランジスタの各構成要素について、詳細な説明をする。【００４７】
図１は、本発明の有機薄膜トランジスタの構成の一例を示す概略断面図である。【００４８】
図１において、有機薄膜トランジスタＴＦＴは、基板１、ゲート電極２、コンタクト電極３、ソース電極５、ドレイン電極６、有機半導体層７から構成されている。基板１上にはゲート電極２が設けられ、ゲート電極２を覆うようにゲート絶縁膜を含む絶縁膜４が設けられている。絶縁膜４の上に、有機半導体層７によるチャネル形成部となる空間を設けてソース電極５及びドレイン電極６を設けてある。このソース電極５とドレイン電極６との間の空間に有機半導体７を設けることでこれらを連結している。【００４９】
次いで、有機薄膜トランジスタの各部材の構成、材質、プロセスについて説明する。【００５０】
基板１は、特に限定されることはなく、例えば、ガラスやフレキシブルなプラスチックフィルム等の樹脂製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、具体的には、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、ポリカーボネート（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。このようなプラスチックフィルムを用いることで、ガラス基板に用いる場合に比べて軽量化を図ることができ、可搬性を高めるとともに、衝撃に対する耐性を向上させることができる。【００５１】
次に、ゲート電極２およびコンタクト電極３は、導電性材料であれば特に限定されず、導電性が十分確保できる金属材料が好ましい。例えば、Ａｌ、Ｃｒ、Ａｇ、Ｍｏやこれらにドーピングを加えた材料等を挙げることができる。【００５２】
ゲート電極２およびコンタクト電極３を形成するためには、まず基板１の上に導電性薄膜を設ける必要がある。この導電性薄膜の形成方法としては、上述の材料を原料として公知の蒸着やスパッタリング等の方法を用いることができる。この後、公知のフォトグラフィー処理（レジストの塗布、露光、現像）及びエッチング処理を用いてゲート電極２を形成することができる。【００５３】
また、ゲート電極２およびコンタクト電極３の形成方法として、流動性電極材料を用い、凸版、凹版、平板、スクリーン印刷などの印刷法、インクジェット法等によって形成することができる。【００５４】
導電性微粒子の分散液としては、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、水や有機溶媒またはその混合物である分散媒中に分散させたペースト或いはインク等の導電性微粒子分散液が挙げられる。導電性薄膜は、有機半導体上に形成させることから、特に、水を主体とする分散媒として用いた上述の分散液とするのが好ましい。【００５５】
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。【００５６】
また、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、例えば、導電性ポリアニリン、導電性ピロール、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フォン酸の錯体（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）などが好適に用いられる。中でも半導体層との接触面において電気抵抗の少ないものが好ましい。【００５７】
ゲート電極２およびコンタクト電極３の好ましい形成方法は、本発明に係る一般式（Ｉ）で表される化合物を用いたメッキ処理方法である。【００５８】
ソース電極５、ドレイン電極６及び画素電極は、上記で説明したゲート電極と同じとして設けることができる。【００５９】
有機半導体層７を構成する材料としては、特に限定されることはなく、種々の縮合多環芳香族化合物や共役系化合物が適用できる。【００６０】
縮合多環芳香族化合物としては、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、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。【００６１】
共役化合物としては、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（ＰＰＶ）及びそのオリゴマー、ポリエチ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。【００６２】
本発明の有機薄層トランジスタにおいては、特に、有機半導体層７を構成する有機半導体材料として、平均分子量５０００以下の分子量を有するオリゴマーが好ましい化合物であり、本発明において好ましく用いることのできるオリゴマーとしてはチオフェンオリゴマーが挙げられる。【００６３】
本発明において好ましく用いられるチオフェンオリゴマーとしては、置換基を有するチオフェン環繰り返し単位と、無置換のチオフェン環繰り返し単位が、各々少なくとも２つ以上連続している部分構造を有するチオフェンオリゴマーを含み、かつ該チオフェンオリゴマーに含まれるチオフェン環の環数が８〜４０であるものである。前記チオフェン環の環数としては、８〜２０の範囲が好ましい。【００６４】
本発明においては、特に、チオフェンオリゴマーが前記一般式（１）で表される部分構造を有する化合物であることが好ましい。【００６５】
前記一般式（１）において、Ｒで表される置換基としては、例えば、アルキル基（例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基等）、シクロアルキル基（例えば、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等）、アルケニル基（例えば、ビニル基、アリル基等）、アルキニル基（例えば、エチニル基、プロパルギル基等）、アリール基（例えば、フェニル基、ｐ−クロロフェニル基、メシチル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基、アントリル基、アズレニル基、アセナフテニル基、フルオレニル基、フェナントリル基、インデニル基、ピレニル基、ビフェニリル基等）、芳香族複素環基（例えば、フリル基、チエニル基、ピリジル基、ピリダジル基、ピリミジル基、ピラジル基、トリアジル基、イミダゾリル基、ピラゾリル基、チアゾリル基、ベンゾイミダゾリル基、ベンゾオキサゾリル基、キナゾリル基、フタラジル基等）、複素環基（例えば、ピロリジル基、イミダゾリジル基、モルホリル基、オキサゾリジル基等）、アルコキシル基（例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロピルオキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、オクチルオキシ基、ドデシルオキシ基等）、シクロアルコキシル基（例えば、シクロペンチルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基等）、アリールオキシ基（例えば、フェノキシ基、ナフチルオキシ基等）、アルキルチオ基（例えば、メチルチオ基、エチルチオ基、プロピルチオ基、ペンチルチオ基、ヘキシルチオ基、オクチルチオ基、ドデシルチオ基等）、シクロアルキルチオ基（例えば、シクロペンチルチオ基、シクロヘキシルチオ基等）、アリールチオ基（例えば、フェニルチオ基、ナフチルチオ基等）、アルコキシカルボニル基（例えば、メチルオキシカルボニル基、エチルオキシカルボニル基、ブチルオキシカルボニル基、オクチルオキシカルボニル基、ドデシルオキシカルボニル基等）、アリールオキシカルボニル基（例えば、フェニルオキシカルボニル基、ナフチルオキシカルボニル基等）、スルファモイル基（例えば、アミノスルホニル基、メチルアミノスルホニル基、ジメチルアミノスルホニル基、ブチルアミノスルホニル基、ヘキシルアミノスルホニル基、シクロヘキシルアミノスルホニル基、オクチルアミノスルホニル基、ドデシルアミノスルホニル基、フェニルアミノスルホニル基、ナフチルアミノスルホニル基、２−ピリジルアミノスルホニル基等）、アシル基（例えば、アセチル基、エチルカルボニル基、プロピルカルボニル基、ペンチルカルボニル基、シクロヘキシルカルボニル基、オクチルカルボニル基、２−エチルヘキシルカルボニル基、ドデシルカルボニル基、フェニルカルボニル基、ナフチルカルボニル基、ピリジルカルボニル基等）、アシルオキシ基（例えば、アセチルオキシ基、エチルカルボニルオキシ基、ブチルカルボニルオキシ基、オクチルカルボニルオキシ基、ドデシルカルボニルオキシ基、フェニルカルボニルオキシ基等）、アミド基（例えば、メチルカルボニルアミノ基、エチルカルボニルアミノ基、ジメチルカルボニルアミノ基、プロピルカルボニルアミノ基、ペンチルカルボニルアミノ基、シクロヘキシルカルボニルアミノ基、２−エチルヘキシルカルボニルアミノ基、オクチルカルボニルアミノ基、ドデシルカルボニルアミノ基、フェニルカルボニルアミノ基、ナフチルカルボニルアミノ基等）、カルバモイル基（例えば、アミノカルボニル基、メチルアミノカルボニル基、ジメチルアミノカルボニル基、プロピルアミノカルボニル基、ペンチルアミノカルボニル基、シクロヘキシルアミノカルボニル基、オクチルアミノカルボニル基、２−エチルヘキシルアミノカルボニル基、ドデシルアミノカルボニル基、フェニルアミノカルボニル基、ナフチルアミノカルボニル基、２−ピリジルアミノカルボニル基等）、ウレイド基（例えば、メチルウレイド基、エチルウレイド基、ペンチルウレイド基、シクロヘキシルウレイド基、オクチルウレイド基、ドデシルウレイド基、フェニルウレイド基、ナフチルウレイド基、２−ピリジルアミノウレイド基等）、スルフィニル基（例えば、メチルスルフィニル基、エチルスルフィニル基、ブチルスルフィニル基、シクロヘキシルスルフィニル基、２−エチルヘキシルスルフィニル基、ドデシルスルフィニル基、フェニルスルフィニル基、ナフチルスルフィニル基、２−ピリジルスルフィニル基等）、アルキルスルホニル基（例えば、メチルスルホニル基、エチルスルホニル基、ブチルスルホニル基、シクロヘキシルスルホニル基、２−エチルヘキシルスルホニル基、ドデシルスルホニル基等）、アリールスルホニル基（例えば、フェニルスルホニル基、ナフチルスルホニル基、２−ピリジルスルホニル基等）、アミノ基（例えば、アミノ基、エチルアミノ基、ジメチルアミノ基、ブチルアミノ基、シクロペンチルアミノ基、２−エチルヘキシルアミノ基、ドデシルアミノ基、アニリノ基、ナフチルアミノ基、２−ピリジルアミノ基等）、ハロゲン原子（例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子等）、フッ化炭化水素基（例えば、フルオロメチル基、トリフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基、ペンタフルオロフェニル基等）、シアノ基、シリル基（例えば、トリメチルシリル基、トリイソプロピルシリル基、トリフェニルシリル基、フェニルジエチルシリル基等）等が挙げられる。【００６６】
これらの置換基は上記の置換基によって更に置換されていても、複数が互いに結合して環を形成していてもよい。【００６７】
中でも好ましい置換基は、アルキル基であり、更に好ましくは、炭素原子数が２〜２０のアルキル基であり、特に好ましくは、炭素原子数６〜１２のアルキル基である。【００６８】
本発明に用いられるチオフェンオリゴマーの末端基は、チエニル基をもたないことが好ましく、また、前記末端基として好ましい基としては、アリール基（例えば、フェニル基、ｐ−クロロフェニル基、メシチル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基、アントリル基、アズレニル基、アセナフテニル基、フルオレニル基、フェナントリル基、インデニル基、ピレニル基、ビフェニリル基等）、アルキル基（例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基等）、ハロゲン原子（例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子等）等が挙げられる。【００６９】
本発明に係る一般式（１）で表される部分構造を有する有機半導体材料の具体例としては、特開２００６−２１６６５４号公報に記載の例示化合物〈１〉〜〈２２〉を挙げることができる。【００７０】
また、有機半導体層７には、例えば、アクリル酸、アセトアミド、ジメチルアミノ基、シアノ基、カルボキシル基、ニトロ基などの官能基を有する材料や、ベンゾキノン誘導体、テトラシアノエチレン及びテトラシアノキノジメタンやそれらの誘導体などのように電子を受容するアクセプターとなる材料や、例えばアミノ基、トリフェニル基、アルキル基、水酸基、アルコキシ基、フェニル基などの官能基を有する材料、フェニレンジアミンなどの置換アミン類、アントラセン、ベンゾアントラセン、置換ベンゾアントラセン類、ピレン、置換ピレン、カルバゾール及びその誘導体、テトラチアフルバレンとその誘導体などのように電子の供与体であるドナーとなるような材料を含有させ、いわゆるドーピング処理をしてもよい。【００７１】
ドーピングとは、電子授与性分子（アクセプター）または電子供与性分子（ドナー）をドーパントとして上述の有機半導体の薄膜に導入することを意味する。従って、ドーピングされた薄膜は、上述の縮合多環芳香族化合物とドーパントを含有する薄膜である。ここで用いられるドーパントとしては公知のものを採用することができる。【００７２】
有機半導体７を形成する方法は、公知の方法で形成することができ、例えば、真空蒸着、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、レーザー蒸着、電子ビーム蒸着、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、およびスプレーコート法等、またスクリーン印刷、インクジェット印刷、ブレード塗布などの方法を挙げることができる。【００７３】
また、有機半導体のパターニングは、蒸着の場合はマスク蒸着、全面成膜後のフォトリソグラフィー処理によるパターニング、インクジェット印刷等のダイレクトパターニングを挙げることができる。【００７４】
有機半導体７の膜厚としては、特に制限はないが、得られたトランジスタの特性は、有機半導体膜の膜厚に大きく左右される場合が多く、その膜厚は、用いる有機半導体材料により異なるが、一般に１μｍ以下、特に１０〜３００ｎｍが好ましい。【００７５】
パッシベーション層８、９は有機層のみから構成されていても、無機層のみから構成されていても良いが、好ましい構成は有機層と無機層の積層構成である。有機層は、有機半導体７に悪影響を与えない材料を用いることが好ましい。好ましい材料としては、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ＨＥＭＡ、アクリル酸、アクリルアミドなどの成分からなるホモポリマー、コポリマーが挙げられる。上述の材料を含んだ水溶液をスプレーコート法、スピンコート法、ブレードコート法、ディップコート法等の塗布による方法、印刷やインクジェットなどのパターニングによる方法で形成することができる。【００７６】
無機層は、二酸化珪素、窒化珪素、酸化アルミニウム、酸化タンタル、酸化チタン等の無機酸化物や無機窒化物等を大気圧プラズマ法、真空蒸着法、分子線エピタキシャル成長法、イオンクラスタービーム法、低エネルギーイオンビーム法、イオンプレーティング法、ＣＶＤ法、スパッタリング法、スプレーコート法、スピンコート法、ブレードコート法、ディップコート法等の塗布による方法、印刷やインクジェットなどのパターニングによる方法で形成することができる。
【実施例】
【００７７】
以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。【００７８】
実施例１
ガラス基板１上に、アルミニウム系合金であるアルミニウム−ネオジム（ＡｌＮｄ）膜を厚み１５０ｎｍとなる様に、スパッタ法を用いて成膜した。このＡｌＮｄ膜に対し、フォトリソグラフィー処理及びエッチング処理を行って、ゲート電極２及びコンタクト電極３を形成した。【００７９】
次に、ＳｉＯ2膜を厚み３００ｎｍとなるように、プラズマＣＶＤ法を用いて成膜して、ゲート絶縁膜４を得た。【００８０】
次に、ゲート絶縁膜４の表面をＵＶオゾン処理した後に、基板全体を５ｍｍｏｌの例示化合物（Ａ−２）のエタノール溶液に２時間浸漬し、１２０℃で１時間エタノールを揮発させた。次に、ソース電極とドレイン電極を形成する領域が開口したフォトマスクを介してＵＶ光照射を行い、この基板をＰｄ触媒溶液に浸漬した後に乾燥し、さらに無電解金メッキ液に浸漬、乾燥させて、マスク形状通りの金薄膜が形成されたソース電極５とドレイン電極６を得た。【００８１】
次に、有機半導体材料溶液として６、１３−ビストリイソプロピルシリルエチニルペンタセン（以下、ペンタセンと称する。）溶液をインクジェット法を用いて、ソース電極５とドレイン電極６のほぼ中央に有機半導体材料溶液を滴下して、ドレイン電極６及びソース電極５を覆うように、有機半導体層７を形成した。この時、滴下したペンタセン溶液の量は、溶媒が揮発して有機半導体層７を形成した時に厚みが約５０ｎｍとなるように予め実験により求めておいた滴下量とした。【００８２】
次に、パッシベーション層８として、ＰＶＡ１２４Ｃ（商品名、株式会社クラレ：非感光性ポリビニルアルコール樹脂）をスピンコート法を用いて厚み約２μｍで形成し、フォトリソグラフィー処理及びエッチング処理を行い不要部を除去し、パッシベーション層８を得た。【００８３】
次に、大気圧プラズマ法を用いて、厚み５０ｎｍのＳｉＯ2からなるパッシベーション層９を形成した。【００８４】
次に、パッシベーション層９に重ねて感光性絶縁膜１０としてＰＣ４０３（商品名、ＪＳＲ日本合成ゴム社）を厚み１μｍ塗布した。この後、ＰＣ４０３をレジストとしてフォトリソグラフィー処理（露光、現像）を行うことで、ドレイン電極６と後述の画素電極１１とを接続するためのコンタクトホールを形成した。具体的には、マスク露光及び現像処理にてコンタクトホール部の感光性絶縁膜１０であるＰＣ４０３を除き、その後水洗することで、露出した箇所のパッシベーション膜であるＰＶＡ１２４Ｃを除去することで、ドレイン電極の一部を露出させた。【００８５】
次に、画素電極１１を形成するために、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）を厚み１５０ｎｍとしてスパッタ法を用いて、成膜した後、フォトリソグラフィー処理及びエッチング処理を行うことで、コンタクト電極１５及び画素電極１１を形成することで、有機薄膜トランジスタ１を作製した。【００８６】
上記方法で作製した有機薄膜トランジスタ１を公知の方法に従って動作させたところ、スイッチング特性が良好な動作をすることを確認した。【００８７】
実施例２
ガラス基板１の表面をＵＶオゾン処理した後に、基板全体を５ｍｍｏｌの例示化合物（Ａ−１）のエタノール溶液に２時間浸漬し、１２０℃で１時間エタノールを揮発させた。【００８８】
次に、ゲート電極とコンタクト電極を形成する領域が開口したフォトマスクを介してＵＶ光照射を行い、この基板をＰｄ触媒溶液に浸漬した後に乾燥し、さらに０．１モル／Ｌの無電解クロムメッキ液に浸漬、乾燥させて、マスク形状通りのクロム薄膜が形成されたゲート電極２とコンタクト電極３を得た。【００８９】
次に、ＳｉＯ2膜を厚み３００ｎｍとなるようにプラズマＣＶＤ法を用いて成膜して、ゲート絶縁膜４を得た。【００９０】
次に、絶縁膜４の上にソース電極とドレイン電極をリフトオフで形成するためのレジストパターンをフォトリソグラフィー処理及びエッチング処理にて設けた。【００９１】
次に、ソース電極とドレイン電極となる膜として、まず厚み５ｎｍのクロム膜を形成し、これに重ねて厚み５０ｎｍの金をスパッタ法にて設けた。この後、レジスト剥離液にて、レジストパターンを除去することで、ソース電極５とドレイン電極６を形成した。【００９２】
次に、有機半導体材料溶液として６、１３−ビストリイソプロピルシリルエチニルペンタセン溶液をインクジェット法を用いて、ソース電極５とドレイン電極６のほぼ中央に有機半導体材料溶液を滴下して、ドレイン電極及びソース電極を覆うように有機半導体層７を形成した。この時、滴下したペンタセン溶液の量は、溶媒が揮発して有機半導体層７を形成した時に厚みが約５０ｎｍとなるように予め実験により求めておいた滴下量とした。【００９３】
次に、パッシベーション層８として、ＰＶＡ１２４Ｃ（商品名、株式会社クラレ：非感光性ポリビニルアルコール樹脂）をスピンコート法を用いて厚み約２μｍ形成し、フォトリソグラフィー処理及びエッチング処理を行い不要部を除去し、パッシベーション層８を得た。【００９４】
次に、大気圧プラズマ法を用いて、厚み５０ｎｍのＳｉＯ2からなるパッシベーション層９を形成した。【００９５】
次に、パッシベーション層９に重ねて感光性絶縁膜１０としてＰＣ４０３（商品名、ＪＳＲ日本合成ゴム社）を厚み１μｍとなる条件で塗布した。この後、ＰＣ４０３をレジストとしてフォトリソグラフィー処理（露光、現像）を行うことで、ドレイン電極６と画素電極１１とを接続するためのコンタクトホールを形成した。具体的には、マスク露光及び現像処理にて、コンタクトホール部の感光性絶縁膜１０であるＰＣ４０３を除き、その後水洗することで、露出した個所のパッシベーション膜であるＰＶＡ１２４Ｃを除去することでドレイン電極の一部を露出させた。【００９６】
次に、画素電極１１を形成するために、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）を厚み１５０ｎｍとしてスパッタ法を用いて、成膜した後、フォトリソグラフィー処理及びエッチング処理を行うことでコンタクト電極１５及び画素電極１１を形成して、有機薄膜トランジスタ２を作製した。【００９７】
この有機薄膜トランジスタ２を公知の方法に従って動作させたところ、スイッチング特性が良好な動作をすることを確認した。【００９８】
実施例３
ガラス基板１に、アルミニウム系合金であるアルミニウム−ネオジム（ＡｌＮｄ）膜を厚み１５０ｎｍとなる条件で、スパッタ法を用いて成膜した。このＡｌＮｄ膜に対し、フォトリソグラフィー処理及びエッチング処理を行って、ゲート電極２とコンタクト電極３を形成した。【００９９】
次に、ＳｉＯ2膜を厚み３００ｎｍとなる条件で、プラズマＣＶＤ法を用いて成膜して、ゲート絶縁膜４を得た。【０１００】
次に、絶縁膜４の上に、ソース電極とドレイン電極をリフトオフで形成するため、レジストパターンをフォトリソグラフィー処理及びエッチング処理により形成した。【０１０１】
次に、ソース電極とドレイン電極となる膜として、まず厚み５ｎｍのクロム膜を形成し、これに重ねて厚み５０ｎｍの金をスパッタ法にて設けた。この後、レジスト剥離液にて、レジストパターンを除去することで、ソース電極５とドレイン電極６を形成した。【０１０２】
次に、有機半導体材料溶液として６、１３−ビストリイソプロピルシリルエチニルペンタセン溶液をインクジェット法を用いて、ソース電極５とドレイン電極６のほぼ中央に有機半導体材料溶液を滴下して、ドレイン電極及びソース電極を覆うように有機半導体層７を形成した。この時、滴下したペンタセン溶液の量は、溶媒が揮発して有機半導体層７を形成した時に厚みが約５０ｎｍとなるように予め実験により求めておいた滴下量とした。【０１０３】
次に、パッシベーション層８として、ＰＶＡ１２４Ｃ（商品名、株式会社クラレ：非感光性ポリビニルアルコール樹脂）をスピンコート法を用いて厚み約２μｍ形成し、フォトリソグラフィー処理及びエッチング処理を行い不要部を除去し、パッシベーション層８を得た。【０１０４】
次に、大気圧プラズマ法を用いて、厚みが５０ｎｍとなる条件で、ＳｉＯ2からなるパッシベーション層９を形成した。【０１０５】
次に、パッシベーション層９に重ねて感光性絶縁膜１０としてＰＣ４０３（商品名、ＪＳＲ日本合成ゴム社）を厚み１μｍで塗布した。この後、ＰＣ４０３をレジストとしてフォトリソグラフィー処理（露光、現像）を行うことで、ドレイン電極６と画素電極１１とを接続するためのコンタクトホールを形成した。具体的には、マスク露光及び現像処理にてコンタクトホール部の感光性絶縁膜１０であるＰＣ４０３を除き、その後水洗することで、露出した個所のパッシベーション膜であるＰＶＡ１２４Ｃを除去することでドレイン電極の一部を露出させた。【０１０６】
次に、画素電極１１を形成するために、感光性絶縁膜１０の表面をＵＶオゾン処理した後に、基板全体を５ｍｍｏｌの例示化合物（Ａ−３）のエタノール溶液に２時間浸漬し、１２０℃で１時間エタノールを揮発させた。次に、画素電極１１を形成する領域が開口したフォトマスクを介してＵＶ光照射を行い、この基板をＰｄ触媒溶液に浸漬した後に乾燥し、さらに無電解銀メッキ液に浸漬、乾燥させて、マスク形状通りの銀薄膜が形成された画素電極１１を形成して、有機薄膜トランジスタ３を作製した。【０１０７】
上記有機薄膜トランジスタ３を、公知の方法に従って動作させたところ、スイッチング特性が良好な動作をすることを確認した。【０１０８】
実施例１〜３に記載した通り、本発明に係る一般式（１）で表す化合物を用いることによって、スパッタ法で電極を作製した有機薄膜トランジスタと同等の性能を簡便な方法で実現することが可能となった。特に、一般式（１）で表す化合物を用いてソース・ドレイン電極を作製した場合、有機薄膜トランジスタの性能向上効果が高いことが分かった。
【図１】
2008102619.tif 000005
【国際調査報告】
2008102619.tif 000006
2008102619.tif 000007
2008102619.tif 000008
2008102619.tif 000009