(57)【要約】【課題】本発明は有機トランジスタに係わり、より詳しくは、製造工程の複雑化と高価格化を招くことなく、クロストークやリーク電流の増加等の不良やトランジスタの電気的特性の劣化を抑制し、良好な特性を有した有機トランジスタの構成に関する。【解決手段】基板上に形成されたゲート電極と、ゲート電極上に形成されたゲート絶縁層と、ゲート絶縁層上に形成されたソース電極およびドレイン電極と、ソース電極とドレイン電極との間にチャネル領域を有する有機半導体層と、を備える有機トランジスタであって、基板上のゲート電極と同層の位置にあり、チャネル領域の外周にチャネル長方向とチャネル幅方向にそれぞれ対向する位置に凹部を備える。【選択図】図１
2014063976.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に形成されたゲート電極と、前記ゲート電極上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たソース電極およびドレイン電極と、前記ソース電極と前記ドレイン電極との間にチャネル領域を有する有機半導体層と、を備える有機トランジスタであって、
前記基板上の前記ゲート電極と同層の位置にあり、前記チャネル領域を囲む領域に凹部を備える
ことを特徴とする有機トランジスタ。
【請求項２】
前記凹部は、前記ゲート電極と前記ゲート電極の外周から離間したダミー膜とにより形成されることを特徴とする請求項１に記載の有機トランジスタ。
【請求項３】
前記凹部は、前記ゲート電極によって形成されることを特徴とする請求項１に記載の有機トランジスタ。
【請求項４】
前記ゲート絶縁層上の前記凹部に対応する位置に前記有機半導体層の端部を備えることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１つに記載の有機トランジスタ。
【請求項５】
前記ゲート絶縁層上の前記凹部に囲まれた領域に対応する位置に前記有機半導体層を備えることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１つに記載の有機トランジスタ。
【請求項６】
基板上にゲート電極を形成する工程と、前記ゲート電極上にゲート絶縁層を形成する工程と、前記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工程と、前記ソース電極と前記ドレイン電極との間にチャネル領域を有する有機半導体層を形成する有機半導体層形成工程と、を備える有機トランジスタの製造方法であって、
前記基板上の前記ゲート電極と同層の位置であり、前記チャネル領域を囲む領域に凹部を形成する凹部形成工程を含むことを特徴とする有機トランジスタの製造方法。
【請求項７】
前記凹部形成工程は、前記ゲート電極の外周から離間した位置に前記ダミー膜を形成して前記凹部を形成することを特徴とする請求項６に記載の有機トランジスタの製造方法。
【請求項８】
前記凹部形成工程は、前記ゲート電極を除去して前記凹部を形成することを特徴とする請求項６に記載の有機トランジスタの製造方法。
【請求項９】
前記有機半導体層形成工程では、
前記ゲート絶縁層上の前記凹部および前記凹部に囲まれた領域に対応する位置に有機半導体物質が溶解している溶液を滴下して前記有機半導体層を形成する工程を含むことを特徴とする請求項６から請求項８のいずれか１つに記載の有機トランジスタの製造方法。
【請求項１０】
前記有機半導体層形成工程では、
前記ゲート絶縁層上に連続的な前記有機半導体層を形成する連続的有機半導体層形成工程と、
前記ゲート絶縁層上の前記凹部に対応する位置に溶媒を滴下して、一部の前記有機半導体層を除去する有機半導体層除去工程と、
を含むことを特徴とする請求項６から請求項８のいずれか１つに記載の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に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、有機半導体をチャネル層に利用した有機電界効果トランジスタ（または有機トランジスタ（以下、両者を総称して「有機トランジスタ」と称す。）が大変な注目を集めている。有機トランジスタは、シリコンなど無機半導体をチャネルとした従来型の電界効果トランジスタと比べると、低コストプロセスで、大面積で、機械的にフレキシブルであるという特徴を有する。
【０００３】
また、有機トランジスタに用いられる有機半導体膜の形成方法としては、蒸着による方法や、有機半導体物質を溶解させた有機半導体溶液を基板上に塗布し、且つ乾燥させることによって薄膜を得る方法等が知られている。有機半導体溶液を塗布して形成する方法は、蒸着による方法と比較して容易に製造できるという利点がある。このような有機半導体は有機半導体材料の蒸着、レジスト剤の塗布、露光、現像など、多くのフォトリソグラフ工程を経ないため容易に製造できる。また、有機半導体層の厚さを数十ｎｍ〜 数百ｎｍとすることができる。
【０００４】
有機半導体溶液の塗布方法については、スピンコート法、キャスト法、引き上げ法、転写法、スクリーン印刷法等、種々の方法が知られている。中でもインクジェット法は有機半導体溶液の使用量が抑制できるために広く知られ研究がなされている。
【０００５】
しかしながら、インクジェット法により射出された有機半導体溶液は、滴下した液滴が乾燥前に不用意に濡れ広がってしまうという問題や、塗布位置によって硬化時に蒸発速度が異なるため、膜厚が厚いところと薄いところが形成されてしまうという問題がある。
【０００６】
前述した有機半導体溶液乾燥時の問題点を図１１および図１２を参照して、より詳細に説明する。図１１（ａ）は従来のボトムゲート・ボトムコンタクト構造の有機トランジスタを模式的に示した平面図である。なお、理解を容易にするため、有機半導体溶液が塗布された範囲を太い実線で示し、塗布された領域を二点鎖線のハッチングで示す。この点は、図１２においても同様である。図１１（ｂ）は図１１（ａ）のＣ−Ｃ’における断面図である。
【０００７】
図１１（ａ）および図１１（ｂ）に図示したように、ボトムゲート・ボトムコンタクト構造の有機トランジスタ１００は、基板１上に、ゲート電極２、ゲート絶縁層４、ソース電極５およびドレイン電極６、有機半導体層７を有するものである。有機半導体層７は、ソース電極５およびドレイン電極６上に有機半導体溶液を塗布し、乾燥させ溶媒を除去することによって形成される。
【０００８】
ここで、有機半導体膜７をインクジェット法で形成する際には、滴下した液滴が乾燥前に不用意に濡れ広がってしまう。そのため有機トランジスタを２個以上並べた、アレイ状素子やマトリクス状素子を作製する際、塗布した有機半導体溶液が隣接する有機トランジスタにまで到達、融合し、その結果、クロストークやリーク電流の増加等の不良やトランジスタの電気的特性の劣化を招く、といった問題があった。
【０００９】
図１２用いて上記の問題について説明する。図１２に有機トランジスタを４つ並べた図を示す。図１２のようなマトリクス状の素子では、有機トランジスタ同士の間隔は、通常
１ｍｍ以下と非常に接近したものとなる。
図１２に示した４つの有機トランジスタのうち、左上の素子にのみインクジェット法で有機半導体溶液を滴下したとしても、有機トランジスタ同士が近接しているため塗布した有機半導体溶液が隣接する有機トランジスタにまで到達、融合してしまうことがある。
【００１０】
有機半導体層は、有機トランジスタの要所、すなわちソース電極およびドレイン電極間に存在している必要がある。これは、有機トランジスタの本来の機能を考えれば明確であるが、有機トランジスタが電気的特性を示すためには、有機半導体層によるチャネル領域を介してソース電極およびドレイン電極間に電流が流れる必要があるためである。さらには、ソース電極およびドレイン電極間の有機半導体層は均一に存在していることが好ましい。
【００１１】
また、有機半導体層は要所以外には存在しないことが望まれている。これは、有機半導体層が要所と要所以外に連続して存在する場合には、有機半導体が誘発するリーク電流により電気特性の劣化を招くためである。また、有機トランジスタをアレイまたはマトリクス状に並べた際に、隣り合う有機トランジスタ間の有機半導体層が分離されていない場合には、クロストークが発生し電気的特性の劣化を招くためである。
【００１２】
このように液滴の濡れ広がりによる電気的特性の劣化という問題と、要所に有機半導体層を配置することが困難である問題に対して、以下の様な方法が知られている。
【００１３】
一つには、要所の周辺にバンクや隔壁といった構造物を積層し、液滴の広がりを塞き止める方法が考案され、広く知られている。（例えば、特許文献１参照）。
【００１４】
また、あらかじめ有機半導体をスピンコート法等により全面にコーティングした後に、要所の周囲に有機半導体を溶解する溶媒を滴下し、有機半導体層をパターンニングする方法が考案され、広く知られている。（特許文献２および特許文献３）
【００１５】
図１３を用いて従来のパターニング方法を説明する。基板１上に、ゲート電極２、ゲート絶縁層４、ソース電極５およびドレイン電極６を形成する点は一般的な有機トランジスタの製造方法と同様であり、有機半導体層７をスピンコート法などにより全面塗布する（図１３（ａ））。その後、有機半導体層が不要な位置に、有機半導体材料を除去させることが可能な溶媒８を滴下し、直下の有機半導体を除去する（図１３（ｂ））。滴下された溶媒８はその位置でコーヒーステイン現象を発生させ（図１３（ｃ））、図１３（ｄ）の状態を意図的に作り出す。これにより溶媒８滴下位置の有機半導体層を除去、パターニングして要所に有機半導体層７を形成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】特許第４０４２０９９号公報（第８−９頁  図３）
【特許文献２】特開２００６−４９８９１号公報（第８頁、図１Ｃ）
【特許文献３】特開２００８−１４７６０７号公報（第８頁、図３）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
しかしながら、特許文献１の構成においては、ゲート絶縁層の上に別途構造物を設ける必要があるため、ゲート絶縁層形成後に構造物形成工程が増えてしまい高価格化を招くといった問題がある。
【００１８】
特許文献２および特許文献３のような手法においては、要所と要所以外の部分とを分離
することが可能であるが、滴下した溶媒が不用意に濡れ広がってしまい、要所の有機半導体層をも除去してしまうという問題が発生してしまった。
【００１９】
本発明は、上記問題を鑑みてなされたもので、滴下した液滴が不用意に濡れ広がることなく有機半導体層を所望の形状にパターニングした有機トランジスタを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明の有機トランジスタは、基板上に形成されたゲート電極と、ゲート電極上に形成されたゲート絶縁層と、ゲート絶縁層上に形成されたソース電極およびドレイン電極と、ソース電極とドレイン電極との間にチャネル領域を有する有機半導体層と、を備える有機トランジスタであって、基板上のゲート電極と同層の位置にあり、チャネル領域を囲む領域に凹部を備えることを特徴とする。
【００２１】
このような構成により、滴下した液滴が凹部に留まるため、不用意に濡れ広がることを防ぐ構造とすることができる。
【００２２】
凹部は、ゲート電極とダミー膜とにより形成されてもよい。
【００２３】
ゲート電極とは別にダミー膜を設けることにより、ゲート電極の形状を制限することなく形成できる。
【００２４】
凹部は、ゲート電極によって形成されてもよい。
【００２５】
ゲート電極時によって凹部を形成するため、同一材料で形成することができる。
【００２６】
ゲート絶縁層上の凹部に対応する位置に有機半導体層の端部を備えてもよい。
【００２７】
有機半導体層を有機半導体が溶解した液滴を滴下することによって形成する場合に、滴下した有機半導体層が凹部に留まるため、不用意に濡れ広がるのを防ぐことができる。
【００２８】
ゲート絶縁層上の凹部に囲まれた領域に対応する位置に有機半導体層を備えてもよい。
【００２９】
形成した有機半導体層を溶媒によって除去する場合に、滴下した溶媒が凹部に留まるため、不用意に濡れ広がるのを防ぐことができる。
【００３０】
また、本発明の有機トランジスタの製造方法は、基板上にゲート電極を形成する工程と、ゲート電極上にゲート絶縁層を形成する工程と、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工程と、ソース電極とドレイン電極との間にチャネル領域を有する有機半導体層を形成する有機半導体層形成工程と、を備える有機トランジスタの製造方法であって、基板上のゲート電極と同層の位置であり、チャネル領域を囲む領域に凹部を形成する凹部形成工程を含むことを特徴とする。
【００３１】
このような製造工程により、ゲート電極と同層に凹部を形成することにより、ゲート絶縁膜に特別な工程を加えること無く、この凹部の形状に対応する凹部領域を形成することが可能となる。
【００３２】
凹部形成工程は、ゲート電極とダミー膜を形成して凹部を形成してもよい。
【００３３】
ゲート電極とは別にダミー膜を設けることにより、ゲート電極の形状を制限することな
く形成できる。また、ダミー膜を絶縁膜とすれば、チャネル領域の外周を取り囲むように形成することが可能となる。
【００３４】
凹部形成工程は、ゲート電極を除去して凹部を形成してもよい。
【００３５】
ゲート電極を除去して凹部を形成するため、形状や位置、凹部の深さを任意に決定することができる。
【００３６】
有機半導体層形成工程では、ゲート絶縁層上の凹部および凹部に囲まれた領域に対応する位置に有機半導体物質が溶解している溶液を滴下して有機半導体層を形成する工程を含んでもよい。
【００３７】
有機半導体が溶解した液滴は凹部および凹部に囲まれた領域に滴下されて留まるため、不用意に濡れ広がるのを防ぐとともに、液滴の使用量を抑えることができる。
【００３８】
有機半導体層形成工程では、ゲート絶縁層上に連続的な有機半導体層を形成する連続的有機半導体層形成工程と、ゲート絶縁層上の凹部に対応する位置に溶媒を滴下して、一部の有機半導体層を除去する有機半導体層除去工程と、を含んでもよい。
【００３９】
滴下した溶媒が凹部に留まるため、チャネル領域の半導体層を不用意に除去されてしまうことを防ぐことができる。
【発明の効果】
【００４０】
本発明によれば、滴下する液滴がゲート絶縁層上の凹部に対応する位置に留まるため、不用意に濡れ広がるのを防ぐことができ、有機半導体を良好にパターニングすることができる。これにより、隣接する有機トランジスタの融合が原因で発生するクロストークやリーク電流の増加等の不良やトランジスタの電気的特性の劣化を抑制し、良好な特性を有した有機トランジスタアレイまたは有機トランジスタマトリクスを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】有機トランジスタの構造体の第１の実施例を模式的に示す断面図である。
【図２】有機トランジスタの構造体の第２の実施例を模式的に示す断面図である。
【図３】有機トランジスタの構造体の第３の実施例を模式的に示す断面図である。
【図４】有機トランジスタの製造方法の第１の実施例を模式的に示す断面図である。
【図５】有機トランジスタの製造方法の第１の実施例を模式的に示す断面図である。
【図６】有機トランジスタの製造方法の第２の実施例を模式的に示す断面図である。
【図７】トランジスタパターンの第１の実施例および第２の実施例を説明する図である。
【図８】トランジスタパターンの第３の実施例および第４の実施例を説明する図である。
【図９】トランジスタパターンの第５の実施例および第６の実施例を説明する図である。
【図１０】トランジスタパターンの第７の実施例および第８の実施例を説明する図である。
【図１１】従来技術の有機トランジスタを製造する方法を説明するための図である。
【図１２】従来技術の有機トランジスタを製造する方法を説明するための図である。
【図１３】従来技術の有機トランジスタを製造する方法を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
本発明の有機トランジスタの特徴は、ゲート電極と同層の位置であり、チャネル領域を
囲む領域に凹部が形成されていることである。そして基板とゲート電極の上に、ゲート絶縁層を形成することにより、前述の凹部に対応する位置のゲート絶縁層上にも凹部が形成される。
【００４３】
有機トランジスタ構造体の概要を説明する構造体の実施例、有機トランジスタの製造方法の実施例、製造方法を用いて作製したトランジスタパターンの実施例を順に説明する。
【実施例】
【００４４】
［構造体の第１の実施例］
初めに、図１を用いて有機トランジスタの構造体の第１の実施例を説明する。
図１は一つの有機トランジスタの有機半導体層を形成する前の構造の一例を模式的に示す断面図である。
【００４５】
図１に示すように有機トランジスタ１０は基板１と、ゲート電極２と、ダミー膜３と、ゲート絶縁層４と、ソース電極５とドレイン電極６と、有機半導体層７が配設されている。ここで、ダミー膜３はゲート電極２の外周と離間して形成されている。また、基板１とゲート電極２とダミー膜３とで構成される凹部である第一凹部２１を形成する。また、ゲート絶縁層４上には第一凹部２１に対応する位置に形成される凹部である第二凹部２２を有する。また、ソース電極５とドレイン電極６との間はチャネル領域２３であり、有機半導体層７はチャネル領域２３を覆うように形成されている。
【００４６】
ゲート電極２とダミー膜３は基板１の上に互いに離間して配設され、ゲート電極２と同層の位置であって、ゲート電極２とダミー膜３の間に第一凹部２１が設けられている。第一凹部２１がチャネル領域２３の外周を囲む領域に配置され、チャネル領域のチャネル長とチャネル幅のそれぞれに対向して設ける。
【００４７】
ゲート電極２とダミー膜３の材料はそれぞれに任意の材料を用いることができ、特に同一の材料で形成する場合にはゲート電極２と同じ形成工程でゲート電極２とダミー膜３の両方を形成することができるため工程の簡略化につながる。
【００４８】
ゲート絶縁層４は基板１と、ゲート電極２と、ダミー膜３とを連続的に覆うように配設されており、特にゲート電極２の保護とゲート電極２の周囲の導電性材料との電気的絶縁性を有している。
【００４９】
ここで、ゲート絶縁層４上の第一凹部２１に対応する位置には第一凹部２１の形状に対応する凹部である第二凹部２２が形成される。この第二凹部２２は滴下した液滴が濡れ広がるのを防ぐ構造となっており、図示しない有機半導体物質を溶解した溶液や図示しない溶媒を滴下した場合に、滴下した液滴が第二凹部２２にとどまるため不用意に濡れ広がることを抑制する。第二凹部２２は、第一凹部２１の形状（幅、深さ）やゲート絶縁層４の厚みを変更することにより任意の形状とすることができる。
【００５０】
ソース電極５とドレイン電極６はゲート絶縁層４上に配置されている。ソース電極５とドレイン電極６の間の領域であるチャネル領域２３が第二凹部２２に囲まれた領域に形成されているのが好ましい。
【００５１】
有機半導体層７はチャネル領域２３を覆い、有機半導体層７の端部が第二凹部２２に位置するように配置されている。この構成により有機半導体層７はチャネル層として機能するため、有機トランジスタ１０はトランジスタ特性を得ることができる。
【００５２】
本実施例においては、第一凹部２１は基板１とゲート電極２とダミー膜３とで構成され
ていると説明したが、第一凹部の構成はこれに限らず、以下に別の実施例を説明する。
【００５３】
［構造体の第２の実施例］
先の構造体の第１の実施例とは別の構造体の実施例について図２を用いて説明する。構造体の第１の実施例と異なる点は有機半導体層７がソース電極５とドレイン電極６とチャネル領域２３のみに形成されている点である。ここで、基板１、ゲート電極２、ダミー膜３、ゲート絶縁層４、ソース電極５、ドレイン電極６の構成は構造体の第１の実施例と同様であるため説明を省略する。
【００５４】
本実施例の有機半導体層７は、例えば後述する有機半導体層をゲート絶縁層４とソース電極５とドレイン電極６を覆うように全面に形成した後に、有機半導体層を溶媒で除去することによって有機半導体層７をパターンニングする有機半導体層除去工程を用いて形成することができる。
【００５５】
有機トランジスタにおいては基板１とチャネル領域２３に有機半導体層７が形成されていることが重要であり、本実施例の構成の通り有機半導体層７がソース電極５とドレイン電極６とチャネル領域２３のみに形成されていることがより好ましい。
【００５６】
［構造体の第３の実施例］
先の構造体の第１の実施例とは別の構造体の実施例について図３を用いて説明する。構造体の第１の実施例と異なる点は第一凹部をゲート電極上に形成することである。ゲート電極２と同層の第一凹部２１の構成以外は構造体の第１の実施例と同様であるため、説明を省略する。
【００５７】
図３に示すように基板上のチャネル領域２３に対応する位置を含み、第一凹部を形成する位置よりも充分に広い面積のゲート電極２を基板１上に形成した後、ゲート電極２の第一凹部２１に対応する位置を除去してゲート電極２上に第一凹部２１を形成する。
この時、ゲート電極２の深さ方向に対しては、任意の深さとすることができる。ここで、基板１に達する深さまで除去した場合には、構造体の第１の実施例のダミー膜３をゲート電極２に置き換えた構造となることは言うまでもない。
【００５８】
このように第一凹部２１の除去する深さを任意に変更できるため、第一凹部２１に対応するゲート絶縁層４上に形成される第二凹部２２の深さ方向も同様に任意の深さにすることができる。
【００５９】
本実施例に示したゲート電極２および第一凹部２１の構成は、構造体の第２の実施例に対しても用いることができるのは言うまでもない。
【００６０】
［製造方法の第１の実施例］
次に、製造方法の第１の実施例について、図４および図５を用いて詳細に説明する。
図４および図５は、図１で示した有機トランジスタ１０の製造方法の一例を模式的に示す断面図である。なお、図１で示した有機トランジスタ１０の構造体の説明において、すでに説明した構成には同一の番号を付与している。
【００６１】
初めに、ゲート電極２およびダミー膜３の形成方法を図４（ａ）から図４（ｅ）までに示す。ここでは、ゲート電極２およびダミー膜３の材質は同じものとして導電膜３０を形成し、フォトリソグラフィー法を用いてゲート電極２およびダミー膜３について同時にパターンニングする方法について説明する。
【００６２】
最初に基板１を準備する（図４（ａ））。
基板１の材料は、特に限定されることはなく、例えば、ガラス、シリコン、などの無機材料、あるいはポリカーボネート、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などの耐熱性高分子材料から構成することができる。
【００６３】
次に、基板１上に導電膜３０を一様に形成する（図４（ｂ））。ここで導電膜３０は、金属および導電性有機材料の少なくとも一種を用いて形成すればよい。導電膜の形成方法は、蒸着やスパッタリング等の既存の真空成膜法を用いればよく、マスク成膜法やフォトリソグラフ法、リフトオフ法等により電極形状のパターンニングを行うことができる。
【００６４】
このとき用いる電極形成用の材料としては、金、白金、クロム、パラジウム、アルミニウム、インジウム、モリブデン、ニッケル等の金属、これら金属を用いた合金、ポリシリコン、アモルファスシリコン、錫酸化物、酸化インジウム、インジウム・錫酸化物（ＩＴＯ）、インジウム・亜鉛酸化物（ＩＺＯ）等の無機材料が挙げられる。また、これらの材料は２種以上を併用してもよい。
【００６５】
次に、その上にレジスト剤３１の塗布およびパターンニング（図４（ｃ））後、導電膜３０のエッチング（図４（ｄ））を行う。その後、レジスト剤３１の除去工程を経ることで、図４（ｅ）のようにパターンニングされたゲート電極２およびダミー膜３が形成されるとともに、基板１、ゲート電極２，ダミー膜３とで構成された凹部である第一凹部２１が形成される。
【００６６】
ゲート電極２およびダミー膜３を導電性有機材料で形成する場合には、ポリアニリン、ポリチオフェン等の導電性インキを塗布して電極とすることができる。この場合の電極の形成は、有機材料を基材上に塗布、乾燥させることで行うことができるため、安価で簡便に行うことができる。塗布する方法としては、スピンコート法、キャスト法、引き上げ法、転写法、スクリーン印刷法、インクジェット法等が挙げられる。
【００６７】
ダミー膜３をゲート電極２と異なる材質により形成する場合、ダミー膜３の材質は特に限定されず、金、白金、クロム、パラジウム、アルミニウム、インジウム、モリブデン、ニッケル等の金属、これら金属を用いた合金、ポリシリコン、アモルファスシリコン、錫酸化物、酸化インジウム、インジウム・錫酸化物（ＩＴＯ）、インジウム・亜鉛酸化物（ＩＺＯ）、酸化シリコン、酸化チタン、窒化シリコン、窒化チタン等の無機材料、さらにはポリメチルシルセスキオキサン、ポリイミド、ポリビニルフェノール、ポリビニルアルコール、ポリメチルメタクリレートなどの有機材料を用いることができる。
【００６８】
ダミー膜３をゲート電極２と異なる材質により形成する場合、ダミー膜３の形成方法についても特に限定はされないが、電解重合法、キャスティング法、スピンコート法、浸漬コート法、スクリーン印刷法、マイクロモールド法、マイクロコンタクト法、ロール塗布法、インクジェット法、ＬＢ法等で形成することができる。また、用いる材料により真空蒸着法、ＣＶＤ法、電子ビーム蒸着法、抵抗加熱蒸着法、スパッタ法等も有効な形成方法である。
また、これらはフォトリソグラフおよびエッチング処理により所望の形状にパターニングすることができる。その他、ソフトリソグラフ、リフトオフ法、インクジェット法も有効なパターニング方法である。
【００６９】
以上のようにダミー膜３の材質および形成方法は特に限定されないが、製造の工程を簡略化するためには、ゲート電極２と同じ材質とし、ゲート電極２と同工程で形成することが好ましい。
【００７０】
次に、ゲート絶縁層４の形成工程を、図５（ａ）を用いて詳細に説明する。図５（ａ）に示すようにゲート電極２とダミー膜３を覆うようにしてゲート絶縁層４を形成する。（図５（ａ））。
【００７１】
ゲート絶縁層４はポリメチルシルセスキオキサン、ポリイミド、ポリビニルフェノール、ポリビニルアルコール、ポリメチルメタクリレートなどの溶液をスピンコートまたはフレキソ印刷法などで塗布した後、電子オーブンなど加熱硬化して形成する。また、ポリパラキシリレンなど、化学蒸着法によりゲート絶縁層を形成しても良い。
【００７２】
ゲート絶縁層を形成した際、ゲート絶縁材料溶液は下層、即ちゲート電極およびダミー膜のパターンの凹凸を反映する。即ちゲート絶縁層４の表面は、フォトリソグラフィー法などの煩雑な方法をとらなくても、第一凹部２１に対応する位置に凹凸を反映した凹部である第二凹部２２を形成することができる。
【００７３】
次に、ソース電極５およびドレイン電極６の形成工程を図５（ｂ）から図５（ｅ）までを用いて詳細に説明する。ソース電極５およびドレイン電極６は公知の電極であれば特に限定されずに用いることができるが、ほとんどの有機半導体が、電荷を輸送するキャリアがホールであるｐ型半導体であることから、半導体層とオーミック接触をとるために、仕事関数の大きい金属で形成されることが好ましい。
【００７４】
具体的には、例えば、金、白金が挙げられる。ここでいう仕事関数とは、固体中の電子を外部に取り出すのに必要な電位差であり、真空準位とフェルミ準位のエネルギー差を電荷量で割った値として定義される。
また、半導体層表面にドーパントを高密度にドープした場合は、金属／半導体間をキャリアがトンネルすることが可能となり、金属の材質によらなくなるため、ゲート電極で挙げた金属材料又は導電性有機材料も用いることができる。形成方法としては、前述のゲート電極２の形成方法と同様に、公知のフォトリソグラフィー法や、種々の印刷法や溶液塗布法等を用いて形成することができる。
【００７５】
ソース電極５およびドレイン電極６の詳細な形成手順としては、図５（ｂ）のように、電極膜３２を一様に形成する。その上にレジスト剤３１の塗布およびパターンニング（図５（ｃ））し、ソース電極５およびドレイン電極６のリフトオフ（図５（ｄ））を行う。その後、レジスト剤３１の除去工程を経ることで、図５（ｅ）のようにパターンニングされたソース電極５およびドレイン電極６が形成される。
【００７６】
次に、有機半導体層７を形成する有機半導体層形成工程を詳細に説明する。有機半導体層７の材料としては、多環芳香族化合物や共役系高分子等を用いることができるが、特に限定されない。例えば次に示すものである。
【００７７】
高分子材料、オリゴマー、低分子材料でもよく、成膜後に分子が分子間相互作用により規則正しく配列し結晶となるものが特に好ましい。ペンタセン、ポルフィリン、フタロシアニン、オリゴチオフェン、オリゴフェニレン、ポリチオフェン、ポリフェニレン、およびこれら誘導体等を用いることができる。
具体的には、ペンタセン、６，１３−ビス（トリイソプロピルシリルエチニル）ペンタセン、テトラベンゾポルフィリン、ポリ（３−ヘキシルチオフェン）等を用いることができる。また、これらの前駆体を成膜した後に熱処理すること等で有機半導体材料等に変換することもできる。
【００７８】
有機半導体層形成工程の一例として、有機半導体層７を有機半導体溶液のインクジェット印刷による形成する方法について説明する。ゲート絶縁層４上には、第二凹部２２が形
成されている。チャネル領域２３に塗布された有機半導体溶液は第二凹部２２の端部まで広がり、第二凹部２２で留まる。その後、乾燥して溶媒を除去し、有機半導体層７を形成する。これにより、図１に示すように有機半導体層７はチャネル領域２３を含み有機半導体層７の端部が第二凹部２２に位置するように形成される。
【００７９】
以上に説明した有機トランジスタ１０の製造方法により、有機トランジスタの要所、即ちソース電極５およびドレイン電極６の周辺にのみ有機半導体層７を均一に形成することが可能となる。
【００８０】
［製造方法の第２の実施例］
ここで、有機半導体層形成工程は製造方法の第１の実施例における有機半導体溶液のインクジェット印刷に限定されず、別の有機半導体層形成方法について、図６（ａ）から（ｃ）までを用いて説明する。
製造方法の第１の実施例との違いは、有機半導体層をゲート絶縁層４とソース電極５とドレイン電極６を覆うように全面に形成した後に、有機半導体層を溶媒で除去する有機半導体層除去工程を含むことである。先に説明したソース電極５とドレイン電極６を形成する工程までは同一であるため説明を省略する。
【００８１】
先に説明した図５（ｅ）の工程を用いてソース電極５とドレイン電極６を形成した後に、ゲート絶縁層４とソース電極５とドレイン電極６を覆うように全面に有機半導体層７を形成する（図６（ａ））。有機半導体の塗布方法については、基板上全体に均一塗布可能な方法であれば特に限定されず、均例えば、スピンコーティング、ブレードコーティング、ディップキャスティングなどが考えられる。
【００８２】
次に有機半導体層７にインクジェット法を用いて有機半導体層７を除去する溶媒８を第二凹部２２に滴下し、有機半導体層７をパターニングする（図６（ｂ））。ゲート絶縁層４上には、第二凹部２２が形成されているため、溶媒８は第二凹部２２に形成された有機半導体層７を除去しながら第二凹部２２に沿う方向には濡れ広がるが、第二凹部２２以外の領域には濡れ広がらずに留まる。
その後、乾燥して溶媒８は揮発して、有機半導体層７のパターニングが完了する（図６（ｃ））。このように有機半導体層７は実質的に第二凹部２２に沿ってパターニングされ有機トランジスタ１１を作製することができる。
【００８３】
溶媒８は有機半導体材料を溶解させることが可能な公知の液体を用いて良く、具体的にはクロロホルム、テトラヒドロフラン(ＴＨＦ)、キシレン、ヘキサン、トルエン、シクロヘキサン、アニソール、３，４ジメチルアニソール、１，２ジクロロベンゼン、テトラリン、１，２，４トリメチルベンゼン、１，２，３トリメチルベンゼン、１，３，５トリメチルベンゼン、メチル１５ベンゾエート、エチルベンゾエート等が挙げられるが、これらの材料に限定されるものではない。
【００８４】
以上の製造方法により、有機トランジスタ１１は有機トランジスタの要所、即ちソース電極５およびドレイン電極６の周辺にのみ有機半導体層７を均一に形成することが可能となるため、作製された有機トランジスタ１１はより好ましい電気的特性を得ることができる。
【００８５】
［トランジスタパターンの第１の実施例］
次に、先の実施例で説明した有機トランジスタを用いたトランジスタパターンの第１の実施例について、図７を用いて詳細に説明する。図７（ａ）および図７（ｂ）は本実施例の有機トランジスタの平面図を示す。また、図７（ｃ）は図７（ｂ）のＡ−Ａ‘における断面図を示している。
【００８６】
図７（ａ）に示すように、前述した図４（ａ）から図４（ｅ）まで、および図５（ａ）の工程を用いて基板１上にゲート電極２およびダミー膜３を形成して、第一凹部２１を設け、さらにゲート絶縁層４を形成し、第二凹部２２を設ける。ここで第二凹部２２は、後の工程で形成するソース電極５およびドレイン電極６を囲むようにゲート電極２とダミー膜３をパターンニングして形成されている。
【００８７】
その後、例えば前述した図５（ｂ）から図５（ｅ）までを用いて説明した製造方法によって、図７（ｂ）に示すように、ソース電極５およびドレイン電極６を形成し、有機半導体層（図示せず）を形成して有機トランジスタを完成させる。図７（ａ）から図７（ｃ）までに示した第二凹部２２は、チャネル領域２３を囲む領域に設ける。また、チャネル領域２３のチャネル長とチャネル幅にそれぞれ対向する位置になるように形成されている。
【００８８】
このような積層構造は、一般的な有機トランジスタの製造方法を採用することが出来る。なお、図７（ａ）および図７（ｂ）において理解を容易にするためゲート電極２およびダミー膜３は破線で示し、ソース電極５およびドレイン電極６は実線で示し、有機半導体層は図示を省略している。この点は、以降の他の実施例を説明する場合においても同様である。
【００８９】
以上のことにより、本実施例では、有機半導体溶液をインクジェット法によりチャネル領域２３に塗布した際に、有機半導体溶液が、第二凹部２２の端部で広がりが留まるため、有機半導体７は図１に示した配置で形成される。
【００９０】
これにより、有機半導体層７が、有機トランジスタの要所、即ちソース電極５およびドレイン電極６の周辺にのみ均一に形成され、得られた有機トランジスタでは電気的特性が良好となった。
【００９１】
また、有機半導体溶液を要所にのみ塗布可能なため、有機半導体溶液を大量に使う必要がなく、必要最小限の有機半導体溶液量の抑制することが可能であった。
【００９２】
［トランジスタパターンの第２の実施例］
次にトランジスタパターンの第１の実施例とは別の実施例について図７（ａ）から図７（ｃ）までを用いて説明する。トランジスタパターンの第１実施例と異なる点は、有機半導体層７を図６（ａ）から図６（ｃ）までの工程で形成している点である。
ソース電極５およびドレイン電極６の形成までは第１の実施例と同じであるため説明を省略する。本実施例においては、図７（ｂ）のゲート絶縁層４の全面にわたって有機半導体層（図示せず）が形成されているものとする。
【００９３】
本実施例においては図６（ａ）から図６（ｃ）までに図示したように、有機半導体層７を形成後に有機半導体層７を溶かすための溶媒８を、第二凹部２２にインクジェット法を用いて滴下した際、溶媒８の液滴は第二凹部２２の端部で広がりが留まるため、有機半導体７は図６（ｃ）に示した配置となる。
【００９４】
この構成のように、インクジェット法を用いて塗布された有機半導体層７は、第二凹部２２に囲まれた領域よりも内側および外側に配置される。これにより、有機半導体層７が、有機トランジスタの要所、即ちソース電極５およびドレイン電極６の周辺に均一に形成され、得られた有機トランジスタでは電気的特性が良好となった。
【００９５】
また、ゲート電極２上およびダミー膜３で囲まれた凹部よりも外側の有機半導体層７も除去することにより、図２で図示した構造体となり、さらに電気的特性が良好な有機トラ
ンジスタを得ることができる。
【００９６】
トランジスタパターンの第１の実施例およびトランジスタパターンの第２の実施例における有機トランジスタをアレイまたはマトリクス状に並べた際にも、滴下した溶媒が隣接する有機トランジスタにまで到達、融合することがなかった。そのため、隣接する有機トランジスタの溶解が原因で発生する不良やトランジスタの電気的特性の劣化も起こらず、良好な有機トランジスタアレイまたは有機トランジスタマトリクスの作製が可能となった。
【００９７】
また、図７ではソース電極５およびドレイン電極６の櫛（互いに対向していて延出している箇所）の数を、それぞれ１本ずつとしているが、これには限定されず、何本でも構わない。
【００９８】
［トランジスタパターンの第３の実施例］
次に、トランジスタパターンの別の実施例について図８（ａ）および図８（ｂ）を用いて説明する。先の実施例と同じ構成のものには同じ符号を用いている。本実施例が先のトランジスタパターンの実施例と異なるのは、ソース電極５、ドレイン電極６、およびダミー膜８パターン形状の違いである。即ち、ソース電極５およびドレイン電極６が一対ではなく、ソース電極が３本の延出部、ドレイン電極が３本の延出部、計６本の延出部を持つ櫛形電極となっている。
ゲート電極２とダミー膜３をすべてのソース電極５およびドレイン電極６を囲むように形状したことにより、第二凹部２２はチャネル領域を囲む領域に配置され、それぞれのチャネル領域のチャネル長およびチャネル幅に対向する位置に形成されている。
【００９９】
次に図８（ｂ）に示すように、トランジスタパターンの第１の実施例と同様にソース電極５、ドレイン電極６を形成した後、有機半導体溶液をインクジェット法によりチャネル領域（図示せず）に塗布して有機半導体層７（図示せず）を形成して有機トランジスタを作製した。
【０１００】
本実施例においても、作製した有機トランジスタは図１に示すような構成となり、有機半導体層７が有機トランジスタの要所、即ちソース電極５およびドレイン電極６の周辺にのみ均一に形成され、得られた有機トランジスタは、電気的特性が良好となった。
【０１０１】
［トランジスタパターンの第４の実施例］
次に、トランジスタパターンの第３の実施例とは別の実施例について図８（ａ）、（ｂ）を用いて説明する。先の実施例と同じ構成のものには同じ符号を用いている。本実例がトランジスタパターンの第３実施例と異なる点は、有機半導体層７を図６（ａ）から図６（ｃ）までの工程で形成している点である。
【０１０２】
トランジスタパターンの第３の実施例と同様、図８（ａ）に示すように、基板２上にゲート電極２およびダミー膜３を形成した後に、ゲート絶縁層４を形成して第二凹部２２を形成する。次に、図８（ｂ）に示すようにソース電極５、ドレイン電極６を形成し、図６（ａ）から図６（ｃ）までの工程を用いて基板１全面に有機半導体層（図示せず）を形成した後、溶媒（図示せず）で有機半導体層をパターニングした。
【０１０３】
本実施例においても、作製した有機トランジスタは図６（ｃ）に示すような構成となり、有機半導体層７が有機トランジスタの要所、即ちソース電極５およびドレイン電極６の周辺にのみ均一に形成することができた。
【０１０４】
［トランジスタパターンの第５の実施例］
次に、先のトランジスタパターンの実施例とは別の実施例について図９（ａ）から図９（ｃ）までを用いて説明する。先の実施例と同じ構成のものには同じ符号を用いている。本実施例が先のトランジスタパターンの第１，第３の実施例と異なるのは、ゲート電極およびダミー膜のパターン形状の違いである。
即ち、先のトランジスタパターンの実施例ではゲート電極とゲート電極から離間したダミー膜を形成して第一凹部２１を形成した後、ゲート絶縁層４上の第一凹部２１と対応する位置に第二凹部２２を形成したが、本実施例では、ゲート電極およびダミー膜を同一化してゲート電極のみを基板上に形成した。
【０１０５】
図９（ａ）に図示するように、ゲート電極２はチャネル領域（図示せず）を含むとともに第二凹部２２を形成する領域よりも充分に広い面積を有し、ゲート電極２の一部を除去して、チャネル領域を囲む領域で、チャネル長方向とチャネル幅方向にそれぞれ対応する領域を囲むように第一凹部２１を形成し、それに対応するゲート絶縁層４上の第二凹部２２を形成した。
【０１０６】
次に先のトランジスタパターンの実施例と同様、図９（ｂ）、図９（ｃ）に図示するように、ソース電極５、ドレイン電極６を形成した後に、有機半導体溶液をインクジェット法によりチャネル領域２３に塗布して有機半導体層７（図示せず）を形成して有機トランジスタを作製した。
【０１０７】
本実施例においても、有機半導体層７は図１に示すような構成となり、有機半導体層７が、有機トランジスタの要所、即ちソース電極５およびドレイン電極６の周辺にのみ均一に形成され、得られた有機トランジスタは、電気的特性が良好となった。
【０１０８】
［トランジスタパターンの第６の実施例］
次に、トランジスタパターンの第５の実施例とは別の実施例について図９（ａ）から図９（ｃ）までを用いて説明する。先の実施例と同じ構成のものには同じ符号を用いている。本実施例がトランジスタパターンの第５実施例と異なる点は、有機半導体層７を図６（ａ）から図６（ｃ）の工程で形成している点である。
【０１０９】
先のトランジスタパターンの第５の実施例と同様、図９（ａ）に図示するように、基板２上にゲート電極２を形成した後に、ゲート絶縁層４を形成して第二凹部２２を形成する。次に、図９（ｂ）に示すように、ソース電極５、ドレイン電極６を形成し、図６（ａ）から図６（ｃ）の工程を用いて有機半導体層７（図示せず）を基板全面に形成後、溶媒でパターニングして有機トランジスタを作製した。
【０１１０】
本実施例においても、有機半導体層７は図６（ｃ）に示すような構成となり、有機半導体層７が、有機トランジスタの要所、即ちソース電極５およびドレイン電極６の周辺にのみ均一に形成され、得られた有機トランジスタは、電気的特性が良好となった。
【０１１１】
なお、トランジスタパターンの第５の実施例およびトランジスタパターンの第６の実施例において、図９（ｂ）ではソース電極５の延出部（櫛）の数を１本、およびドレイン電極６の延出部（櫛）の数を１本としているが、実際の形態では、延出部（櫛）の数は限定されず、何本でも構わない。また、ソース電極５の櫛の数とドレイン電極６の延出部（櫛）の数が一致していなくても構わない。
【０１１２】
［トランジスタパターンの第７の実施例］
次に、先のトランジスタパターンの実施例とは別の実施例について図１０（ａ）、（ｂ）を用いて説明する。先の実施例と同じ構成のものには同じ符号を用いている。本実施例が先の第１、第３、第５の実施例と異なる点はダミー膜３のパターン形状の違いである。
即ち、先の実施例ではダミー膜３の第二凹部２２の端部から離間する幅方向は第二凹部２２を形成するのに充分な必要最小限の幅としたが、本実施例では、ダミー膜３をソース電極５の下部にも配置し、ソース電極５とダミー膜３とで、負荷容量２４として機能するようにした。
【０１１３】
負荷容量とは、表示素子等を駆動するための駆動回路内に必要な電子部品であり、画像表示の保持に用いられる電子部品である。近年では、表示素子を駆動するために有機トランジスタを用いる場合、有機トランジスタと負荷容量２４を同一工程で形成する方法が知られている。
【０１１４】
先のトランジスタパターンの実施例を同様、図１０（ａ）に図示するように、基板１上にゲート電極２およびダミー膜３を形成した。その後、ゲート絶縁層４（図示せず）を形成して第二凹部２２を形成し、図１０（ｂ）に示すようにソース電極５、ドレイン電極６、および有機半導体層７（図示せず）を形成して有機トランジスタを作製した。
【０１１５】
本実施例においても、作製した有機半導体層７は図１に示すような構成となり、有機半導体層７が有機トランジスタの要所、即ちソース電極５およびドレイン電極６の周辺にのみ均一に形成され、得られた有機トランジスタ１は電気的特性が良好となった。
【０１１６】
［トランジスタパターンの第８の実施例］
次に、トランジスタパターンの第７の実施例とは別の実施例について図１０（ａ）、（ｂ）を用いて説明する。先の実施例と同じ構成のものには同じ符号を用いている。本実施例がトランジスタパターンの第７実施例と異なる点は、有機半導体層７を図６（ａ）から図６（ｃ）までの工程で形成している点である。
【０１１７】
先の実施例を同様、図１０（ａ）に図示するように、基板１上にゲート電極２およびダミー膜３を形成した後、ゲート絶縁層４を形成して第二凹部２２を形成した。
次に、図１０（ｂ）に示すようにソース電極５、ドレイン電極６を形成後、図６（ａ）から図６（ｃ）までの工程を用いて有機半導体層７（図示せず）を基板全面に形成後、溶媒でパターニングして有機トランジスタを作製した。
【０１１８】
本実施例においても、作製した有機半導体層７は図６（ｃ）に示すような構成となり、有機半導体層７が、有機トランジスタの要所、即ちソース電極５およびドレイン電極６の周辺にのみ均一に形成することができた。
【０１１９】
以上、トランジスタパターンの各実施例で示したように、本発明によって製造された有機トランジスタは液晶表示装置、電子ペーパーなどのメモリー性表示装置、または有機電気発光装置等の表示装置等に使用されることができる。また、各実施例では、ゲート電極およびダミー膜の材質は同じものを使用したが、違う材質のものを用いても構わない。
【符号の説明】
【０１２０】
１  基板
２  ゲート電極
３  ダミー膜
４  ゲート絶縁層
５  ソース電極
６  ドレイン電極
７  有機半導体層
８  溶媒
１０，１１，１００  有機トランジスタ
２１  第一凹部
２２  第二凹部
２３  チャネル領域
２４  負荷容量
３０  導電膜
３１  レジスト剤
３２  電極膜 
【図１】
2014063976.tif 000003
【図２】
2014063976.tif 000004
【図３】
2014063976.tif 000005
【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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