(57)【要約】      （修正有）【課題】有機トランジスタの製造工程を簡略化することができる有機半導体素子の製造方法を提供する。【解決手段】有機半導体素子の製造方法では、ポリビニルフェノールの溶剤として揮発性の高いエタノールを含有する溶液を塗布Ｓ１４して、その後乾燥させて絶縁体層を形成Ｓ１５するため、比較的低温で絶縁層を形成することができる。このため、本実施形態に係る方法では、従来方法と比べてアニール処理をせずに絶縁層を形成することができるので、有機トランジスタの製造工程を簡略化することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂基板の耐熱温度よりも低い温度で溶液中のエタノールを気化させて、ポリビニルフェノールを含む絶縁層を形成する工程を含む、有機半導体素子の製造方法。
【請求項２】
前記溶液が、ポリビニルフェノールを５質量％より少なく含有する、請求項１に記載の有機半導体素子の製造方法。
【請求項３】
前記絶縁層を形成する工程において、アニールを行わずに前記溶液中のエタノールを気化させる、請求項１又は２に記載の有機半導体素子の製造方法。
【請求項４】
前記絶縁層を形成する工程において、常温で前記溶液中のエタノールを気化させる、請求項１〜３の何れか一項に記載の有機半導体素子の製造方法。
【請求項５】
前記絶縁層を形成する工程よりも前に、
ソース電極及びドレイン電極に接する有機半導体層を樹脂基板上に形成する工程と、
ポリビニルフェノール及びエタノールを含有する溶液を前記有機半導体層上に塗布する工程と、を含み、
前記絶縁層を形成する工程より後に、前記絶縁層上にゲート電極を形成する工程を更に含む、請求項１〜４の何れか一項に記載の有機半導体素子の製造方法。
【請求項６】
前記有機半導体層を前記樹脂基板上に形成する工程より前に、前記樹脂基板の表面に紫外線を照射してＵＶオゾン処理を施す工程を更に含む、請求項５に記載の有機半導体素子の製造方法。
【請求項７】
アニールを行わずに溶液中のエタノールを気化させて、ポリビニルフェノールを含む絶縁層を形成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８】
ポリビニルフェノールを含む絶縁膜の形成方法において、
樹脂基板の耐熱温度よりも低い温度で溶液中のエタノールを気化させることを特徴とする絶縁膜の形成方法。
【請求項９】
絶縁膜形成用の溶液であって、
前記溶液がポリビニルフェノールとエタノールとを含み、
全溶液に対するポリビニルフェノール濃度が５質量％より少ないことを特徴とする溶液。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の種々の側面及び実施形態は、有機半導体素子の製造方法、絶縁膜の形成方法、及び溶液に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機トランジスタ等の有機半導体素子は、可撓性、軽量性、薄さ、大面積での製造性、低コスト性といった種々の要因から、注目されている。有機半導体素子では、絶縁層が、可溶性の有機材料を塗布することにより形成される場合がある。例えば、特許文献１には、樹脂成分、体質成分、有機溶剤、及び、離型剤を含有する絶縁膜形成用インキ組成物をガラス基材上に塗布した後に、１４０℃で１時間にわたり焼成する処理、すなわちアニール処理をして絶縁膜を形成することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０―２６５４２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のように、特許文献１に記載の方法では、絶縁膜形成用インキ組成物に含有される有機溶剤を揮発させるためにアニール処理をする必要がある。このため、この方法では、絶縁膜形成用インキ組成物が塗布された基板を一旦アニール炉に移動して、炉内で一定期間の熱処理を施す工程が必要となる。よって、この方法では、有機半導体素子を製造するための操作、装置等が複雑となり、その製造工程が極めて煩雑なものになるおそれがある。
【０００５】
このため、当技術分野においては、製造工程を簡略化することができる有機半導体素子の製造方法、絶縁膜の形成方法、及び溶液が要請されている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一側面に係る有機半導体素子の製造方法は、樹脂基板の耐熱温度よりも低い温度で溶液中のエタノールを気化させて、ポリビニルフェノールを含む絶縁層を形成する工程を含む。
【０００７】
本発明の一側面に係る有機半導体素子の製造方法では、樹脂基板の耐熱温度よりも低い温度で溶液中のエタノールが気化されて、ポリビニルフェノールを含む絶縁層が形成される。エタノールは揮発性が高いため、比較的低温でエタノールを気化させて絶縁層を形成することができる。このため、本方法では、比較的低温で絶縁層を形成することができるので、有機半導体素子の製造方法を簡略化することができる。
【０００８】
一実施形態では、溶液が、ポリビニルフェノールを５質量％より少なく含有していてもよい。このような構成によれば、溶液の粘度が低下するため、絶縁膜の濡れ性が向上し、絶縁層の膜厚を減少させることができる。よって、絶縁層の残留応力が低下してクラックの発生が抑えられるとともに、有機トランジスタの特性を改善することができる。
【０００９】
一実施形態では、絶縁層を形成する工程において、アニールを行わずに溶液中のエタノールを気化させてもよい。このような構成によれば、アニールを行わずに絶縁層を形成することができるため、有機半導体素子の製造工程をより簡略化することができる。
【００１０】
一実施形態では、絶縁層を形成する工程において、常温で溶液中のエタノールを気化させてもよい。このような構成によれば、常温下で絶縁層を形成することができるため、有機半導体素子の製造工程をより簡略化することができる。
【００１１】
一実施形態では、絶縁層を形成する工程より前に、ソース電極及びドレイン電極に接する有機半導体層を樹脂基板上に形成する工程と、ポリビニルフェノール及びエタノールを含有する溶液を有機半導体層上に塗布する工程と、を含み、絶縁層を形成する工程より後に、絶縁層上にゲート電極を形成する工程を更に含んでもよい。このような形態によれば、ポリビニルフェノールを含む絶縁膜が形成された有機トランジスタを簡略化された製造工程で製造することができる。
【００１２】
一実施形態では、有機半導体層を樹脂基板上に形成する工程より前に、樹脂基板の表面に紫外線を照射してＵＶオゾン処理を施す工程を更に含んでもよい。このような構成によれば、ＵＶオゾン処理による表面処理作用により樹脂基板の表面モフォロジーを改善することができる。これにより、チャネル領域が平坦化されるとともに、有機半導体層のグレインサイズを大きくすることができるため、有機半導体素子の特性を改善することができる。
【００１３】
本発明の一側面に係る有機半導体素子の製造方法は、アニールを行わずに溶液中のエタノールを気化させて、ポリビニルフェノールを含む絶縁層を形成することを特徴とする。本方法では、アニール処理をせずに絶縁層を形成することができるので、有機半導体素子の製造方法を簡略化することができる。
【００１４】
発明の一側面に係る絶縁膜の形成方法は、ポリビニルフェノールを含む絶縁膜の形成方法において、樹脂基板の耐熱温度よりも低い温度で溶液中のエタノールを気化させることを特徴とする。エタノールは揮発性が高いため、比較的低温でエタノールを気化させて絶縁層を形成することができる。このように、本方法では、比較的低温で絶縁層を形成することができるので、絶縁膜の形成方法を簡略化することができる。
【００１５】
発明の一側面に係る溶液は、絶縁膜形成用の溶液であって、溶液がポリビニルフェノールとエタノールとを含み、全溶液に対するポリビニルフェノール濃度が５質量％より少ないことを特徴とする。本溶液は、全溶液に対するポリビニルフェノール濃度が５質量％より少ないため、溶液の粘度が低く、溶液の濡れ性が優れている。このため、本溶液により、膜厚の薄い絶縁膜を形成することができる。したがって、本溶液によれば、クラックが発生しにくい絶縁膜を形成することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の種々の側面及び一実施形態によれば、有機半導体素子の製造工程を簡略化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】一実施形態に係る有機半導体素子の製造方法を示す流れ図である。
【図２】一実施形態に係る有機半導体素子の製造方法により形成される有機トランジスタの例を示す断面図である。
【図３】一実施形態に係る有機半導体素子の製造方法により形成される有機トランジスタの例を示す断面図である。
【図４】一実施形態に係る有機半導体素子の製造方法により形成される有機トランジスタの例を示す断面図である。
【図５】一実施形態に係る有機半導体素子の製造方法により形成される有機トランジスタの例を示す断面図である。
【図６】一実施形態に係る有機半導体素子の製造方法により形成される有機トランジスタの例を示す断面図である。
【図７】一実施形態に係る有機半導体素子の製造方法により形成される有機トランジスタの例を示す断面図である。
【図８】（ａ）は、ＵＶイオン処理を施していないときの基板表面、半導体層表面のＡＦＭ像及び有機トランジスタの断面ＴＥＭ像であり、（ｂ）は、ＵＶイオン処理を施したときの基板表面、半導体層表面のＡＦＭ像及び有機トランジスタの断面ＴＥＭ像である。
【図９】（ａ）は、ＰＶＰｈ濃度とクラック密度との関係を示す図であり、（ｂ）は、ＰＶＰｈ濃度とオン電流との関係を示す図である。
【図１０】ＰＶＰｈ濃度と絶縁層の膜厚との関係を示す図である。
【図１１】（ａ）は、絶縁層の外縁部の膜厚分布を模式的に示した図であり、（ｂ）は、ＰＶＰｈ濃度と絶縁層の外縁部の膜厚分布との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照して種々の実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を附すこととする。
【００１９】
以下では、有機半導体素子の製造方法の一例として、有機トランジスタ１の製造方法について説明する。図１は、一実施形態に係る有機トランジスタ１の製造方法を示す流れ図である。図２〜７は、図１に示す方法の各工程で作成される製造物を示す図である。図１に示すように、一実施形態に係る方法では、工程Ｓ１１において、基板１０上にソース電極１２及びドレイン電極１４が形成される。図１に示す方法により製造される有機トランジスタ１は、電界効果トランジスタであり、トップゲート・ボトムコンタクト型の有機トランジスタである。
【００２０】
この工程Ｓ１１により、図２に示すように、基板１０の一主面上にソース電極１２及びドレイン電極１４が形成される。基板１０は、有機トランジスタ１を構成する各層及び電極を基板１０上に設けるための下地を提供する。この基板１０は、合成樹脂からなる樹脂基板である。合成樹脂としては、環状ポリオレフィン（ＣＯＰ）、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、ポリエーテルスルホン、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、ボリカーボネート等が例示される。
【００２１】
工程Ｓ１１によって形成されるソース電極１２及びドレイン電極１４は、例えば蒸着、スパッタリング、めっき、ＣＶＤ、塗布等によって形成される。ソース電極１２及びドレイン電極１４としては、Ａｇ、Ａｕ、Ｔａ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｍｏ、これらの合金、酸化インジウムスズ合金（ＩＴＯ）、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）等の金属材料、シリコン単結晶、多結晶シリコン、アモルファスシリコン等のシリコン系材料、カーボンブラック、グラファイト等の炭素材料、ポリアセチレン、ポリチオフェン等の導電性高分子材料等の導電性材料を用いることができる。ソース電極１２及びドレイン電極１４は、互いに離間して基板１０上に形成される。
【００２２】
続く工程Ｓ１２において、図３に示すように、基板１０の表面に対して紫外線を照射する処理、及びオゾン処理が施されてもよい（以下、「ＵＶオゾン処理」という。）。オゾンは、酸素ガスに紫外線を照射することにより発生させることが可能である。基板１０の表面にＵＶオゾン処理が施されることで、基板１０の表面が改質されて平坦化される。一実施形態では、紫外線は、主にオゾンを生成に寄与する１８４．９ｎｍと、主にオゾンと基板表面との反応に寄与する２５３．７ｎｍの２波長が用いられ得る。一実施形態では、大気中の酸素を用いてオゾンを生成してもよい。一実施形態では、工程Ｓ１２のＵＶオゾン処理は省略し得る。一実施形態では、紫外線の照射のみを行なってもよいし、オゾナイザー等から供給されたオゾンを用いたオゾン処理のみを行なってもよい。
【００２３】
続く工程Ｓ１３において、図４に示すように、基板１０の一主面上に半導体層１６が形成される。半導体層１６は、有機半導体層である。有機半導体層を形成するための有機半導体材料としては、所望の半導体特性を備えた材料、例えば、芳香族化合物、鎖式化合物、有機顔料、有機ケイ素化合物等が例示される。より具体的には、有機半導体材料としては、ペンタセン等の低分子有機化合物、ポリピロール類、ポリチオフェン類、ポリイソチアナフテン類、ポリチェニレンビニレン類、ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）類、ポリアニリン類、ポリアセチレン類、ポリアズレン類等の高分子有機化合物が例示される。
【００２４】
半導体層１６は、ドライプロセス又はウェットプロセスにより形成され得る。ドライプロセスとしては、例えば、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、大気圧プラズマ法等を用いることができる。また、ウェットプロセスとしては、例えば、スピンコート法、ダイコート法、ロールコート法、バーコート法、ＬＢ法、ディップコート法、スプレーコート法、ブレードコート法、キャスト法等の塗布方法や、インクジェット法、スクリーン印刷法、パッド印刷法、フレキソ印刷法、マイクロコンタクトプリンティング法、グラビア印刷法、オフセット印刷法、グラビア・オフセット印刷法等を用いることができる。
【００２５】
半導体層１６は、ソース電極１２及びドレイン電極１４の間に介在するように基板１０上に形成される。半導体層１６の一部は、ソース電極１２及びドレイン電極１４に接している。一実施形態では、ソース電極１２及びドレイン電極１４を覆うように半導体層１６を形成してもよい。
【００２６】
次に、工程Ｓ１４において、図５に示すように、有機絶縁材料を含有する溶液１８が基板１０上に塗布される。有機絶縁材料としては、ポリビニルフェノール（ＰＶＰｈ）が用いられる。溶液１８は、絶縁膜形成用の溶液である。溶液１８には、ポリビニルフェノールを溶解する溶媒としてエタノールが含有されている。溶液１８は、ポリビニルフェノール及びエタノール以外の成分を含んでもよいし、ポリビニルフェノール及びエタノールのみを含んでもよい。一実施形態において、溶液１８は、溶液１８の全溶液に対して５質量％よりも少ないポリビニルフェノールを含んでいてもよい。かかる濃度（ポリビニルフェノール濃度が）で溶液１８中にポリビニルフェノールが含まれていることにより、後工程で形成される絶縁層２０の膜厚を薄くすることができる。また、一実施形態において、溶液１８は、溶液１８の全溶液に対して３質量％以下のポリビニルフェノールを含んでいてもよい。
【００２７】
この溶液１８の塗布方法は、限定されるものではないが、例えば、ドロップキャスト、インクジェット印刷、スピンコート等の方法で基板１０に供給されてもよい。具体的な一例としては、図５に示すように、基板１０上に設けられ、溶液１８を貯える貯留部に接続された滴下装置３０のノズル３１からポリビニルフェノール及びエタノールを含有する溶液１８が基板１０の表面に滴下されてもよい。溶液１８は、ソース電極１２、ドレイン電極１４及び半導体層１６を覆うように塗布される。
【００２８】
続く工程Ｓ１５において、図６に示すように、溶液１８中のエタノールを乾燥させることで、絶縁層２０が形成される。エタノールは、基板１０の耐熱温度よりも低い雰囲気下で気化される。ここで、耐熱温度とは、材料が軟化して変形する温度である。例えば、基板１０の材料としてＣＯＰを用いた場合には、ＣＯＰのガラス転移温度（耐熱温度）である７０℃より低い温度でエタノールが気化される。また、基板１０の材料としてＰＥＴを用いた場合には、ＰＥＴの荷重たわみ温度（耐熱温度）である１０４℃より低い温度でエタノールが気化される。一実施形態では、エタノールは、常温雰囲気下で気化されてもよい。なお、工程Ｓ１５は、例えば、後述する工程Ｓ１６を行う装置への搬送中に行われてもよく、意図せずにエタノールが気化するような行為を含む。
【００２９】
溶液１８中からエタノールが気化されると、基板１０にポリビニルフェノールを含有する絶縁層２０が形成される。絶縁層２０は、ソース電極１２、ドレイン電極１４及び半導体層１６を覆うように基板１０の上方に形成される。
【００３０】
続く工程Ｓ１６において、図７に示すように、絶縁層２０上にゲート電極２２が形成される。工程Ｓ１６によって形成されるゲート電極２２は、例えば蒸着、スパッタリング、めっき、ＣＶＤ、塗布等によって形成される。ゲート電極２２としては、Ａｇ、Ａｕ、Ｔａ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｍｏ、これらの合金、酸化インジウムスズ合金（ＩＴＯ）、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）等の金属材料、シリコン単結晶、多結晶シリコン、アモルファスシリコン等のシリコン系材料、カーボンブラック、グラファイト等の炭素材料、ポリアセチレン、ポリチオフェン等の導電性高分子材料等の導電性材料を用いることができる。ゲート電極２２は、ソース電極１２とドレイン電極１４の間、且つ、半導体層１６と絶縁層２０との界面の上方において、絶縁層２０上に設けられている。上述した実施形態の方法により有機トランジスタ１が形成される。
【００３１】
以上説明したように、本実施形態の有機半導体素子の製造方法では、ポリビニルフェノールの溶剤として揮発性の高いエタノールを含有する溶液１８を塗布し、その後乾燥させて絶縁層２０を形成するため、比較的低温で絶縁層２０を形成することができる。このため、本実施形態に係る方法では、従来方法と比べてアニール処理をせずに絶縁層を形成することができるので、有機トランジスタ１の製造工程を簡略化することができる。また、本実施形態の有機半導体素子の製造方法では、紫外線を照射して絶縁層２０を硬化させる処理をせずに絶縁層２０を形成することができるので、有機トランジスタ１の製造工程を簡略化することができる。また、従来技術では、アニール処理を施すため、基板や下地膜が制限されるが、本実施形態の有機半導体素子の製造方法では、アニール処理を施すことなく絶縁膜２０を形成することができるため、デバイス設計の自由度を向上させることができる。
【００３２】
一実施形態では、常温で溶液中のエタノールを気化させることで、常温下で絶縁層を形成することができるため、有機半導体素子の製造工程をより簡略化することができる。
【００３３】
絶縁層２０の膜厚が厚いほど、残留応力が大きくなり、絶縁層２０にクラックが発生しやすくなる。この点、一実施形態においては、ポリビニルフェノールが溶液中に５質量％より少なく溶解されることで、溶液１８の粘度が低下して絶縁層２０の濡れ性が向上し、その結果として絶縁層２０の膜厚を減少させることができる。これにより、絶縁層２０の残留応力が低下してクラックの発生が抑えられるとともに、有機トランジスタ１の特性を改善することができる。また、基板１０にＵＶオゾン処理が施されて、基板１０が平坦化されることで、絶縁層２０の濡れ性をより向上させることができる。
【００３４】
上述のような、トップゲート・ボトムコンタクト型の有機トランジスタ１においては、基板１０と半導体層１６との界面にチャネル領域が形成される。このため、基板１０を平坦化することで、有機トランジスタ１の移動度を向上することが可能となる。一実施形態においては、半導体層１６を基板１０上に形成する前に、基板１０の表面に紫外線を照射してＵＶオゾン処理を施しているため、ＵＶオゾン処理による表面処理作用により基板１０の表面モフォロジーを改善することができる。これにより、有機トランジスタの移動度を向上することができる。
【００３５】
また、基板１０にＵＶオゾン処理が施されて、基板１０が平坦化されることで、基板１０上に形成される半導体層１６の濡れ性が向上し、半導体層１６のグレインサイズを大きくすることができる。このため、一実施形態の方法によれば、有機トランジスタ１の移動度を向上することができる。
【００３６】
以上、本発明をその実施形態に基づいて詳細に説明した。しかし、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変形が可能である。
【００３７】
例えば、上記の実施形態では、トップゲート・ボトムコンタクト型の有機トランジスタを製造する場合について説明したが、一実施形態では、トップゲート・トップコンタクト型の有機トランジスタの製造に適用してもよい。また、一実施形態の有機半導体素子の製造方法、絶縁膜の形成方法、及び溶液は、有機トランジスタ以外にも、有機ＥＬ素子、有機半導体レーザー、有機太陽電池等の絶縁膜や封止膜にも用いることができる。
【実施例】
【００３８】
以下、実施例に基づいて本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００３９】
（ＵＶイオン処理による効果の確認）
基板１０の表面にＵＶオゾン処理を施していない場合と施した場合における、基板１０及び半導体層１６の表面のラフネスを評価した。基板１０及び半導体層１６の表面のラフネスは、平均粗さＲａにより評価した。基板１０としては、ＣＯＰ樹脂基板を用いた。半導体層１６としては、ペンタセンを材料として用いた。
【００４０】
図８（ａ）は、上から順に、ＵＶオゾン処理を施さずに基板１０上に半導体層１６を形成したときの基板１０の表面、半導体層１６の表面のＡＦＭ像及び有機トランジスタ１の断面ＴＥＭ像を示している。図８（ｂ）は、上から順に、基板１０にＵＶオゾン処理を施した後に、基板１０上に半導体層１６を形成したときの基板１０の表面、半導体層１６の表面のＡＦＭ像及び有機トランジスタ１の断面ＴＥＭ像を示している。
【００４１】
図８（ａ）に示すように、基板１０にＵＶオゾン処理を施していない場合には、平均粗さＲａは０．６１２ｎｍであった。図８（ｂ）に示すように、基板１０にＵＶオゾン処理を施した場合には、平均粗さＲａは０．１７４ｎｍであった。このように、基板１０にＵＶオゾン処理を施した場合には、ＵＶオゾン処理を施していない場合と比較して基板１０のラフネスが大幅に改善していることが確認された。また、図８（ａ）、（ｂ）に示す半導体層１６の表面のＡＦＭ像から、基板１０にＵＶオゾン処理を施した場合には、ＵＶオゾン処理を施していない場合と比較して半導体層１６のグレインサイズが大きくなっていることが確認された。また、図８（ａ）、（ｂ）に示す有機トランジスタ１の断面ＴＥＭ像から、基板１０にＵＶオゾン処理を施した場合には、ＵＶオゾン処理を施していない場合と比較して半導体層１６が平坦化されていることが確認された。
【００４２】
（ＰＶＰｈ濃度とクラック密度及びオン電流との関係の確認）
次に、溶液１８中に含有されるポリビニルフェノールの濃度（以下、「ＰＶＰｈ濃度」ともいう。）を変化させて絶縁層２０を形成した場合の、絶縁層２０のクラック密度の変化について評価した。ＰＶＰｈ濃度とクラック密度との関係を図９（ａ）に示す。クラック密度は、撮像された絶縁層２０表面の画像から１平方センチメートルあたりのクラック数を目視でカウントすることにより得た。図９（ａ）に示すように、絶縁層２０の形成に用いられる溶液１８のＰＶＰｈ濃度が低い場合には、絶縁層２０にクラックは生じにくく、ＰＶＰｈ濃度が高い場合には、絶縁層２０にクラックは生じやすいことが確認された。
【００４３】
また、ＰＶＰｈ濃度を変化させて絶縁層２０を形成した場合の有機トランジスタ１のオン電流の変化について評価した。ＰＶＰｈ濃度とオン電流との関係を図９（ｂ）に示す。図９（ｂ）に示すように、溶液１８のＰＶＰｈ濃度が低い場合には、有機トランジスタ１のオン電流は増加し、ＰＶＰｈ濃度が高い場合には、有機トランジスタ１のオン電流は低下することが確認された。このように、ＰＶＰｈ濃度を低くすると、クラックの発生が抑えられ、有機トランジスタ１の特性も向上することが確認された。
【００４４】
（ＰＶＰｈ濃度と絶縁層の膜厚との関係の確認）
また、ＰＶＰｈの濃度を変化させて絶縁層２０を形成した場合の絶縁層２０の中央部及び外縁部の膜厚の変化について評価した。絶縁体の中央部とは、ソース電極１２とドレイン電極１４との間の位置をいう。絶縁層２０は、ＰＶＰｈ濃度を３重量％、５重量％、８重量％に変化させて形成した。
【００４５】
図１０は、それぞれのＰＶＰｈ濃度で形成された絶縁層２０において計測された膜厚を示したものである。図１０では、絶縁層２０の中央部の膜厚を破線で表し、絶縁層２０の外縁部の膜厚を実線で表している。絶縁層２０の中央部の膜厚は、絶縁層２０の断面ＴＥＭ像から計測した。絶縁層２０の外縁部の膜厚は、段差測定器を用いて計測した。図１０に示すように、絶縁層２０の中央部、外縁部のいずれにおいても、ＰＶＰｈ濃度が低いほど膜厚の薄い絶縁層２０が形成されることが確認された。
【００４６】
（ＰＶＰｈ濃度と絶縁層の外縁部の膜厚分布との関係の確認）
基板１０上に塗布された溶液１８を乾燥させると、マランゴニ効果により外縁部が隆起した絶縁層２０が形成される。これは、表面張力及び溶質濃度の不均一に起因して生じる現象であり、コーヒーステイン現象と呼ばれる。このように、外縁部が隆起した絶縁層２０では、膜厚の不均一性から残留応力が大きくなり、クラックが発生しやすくなる。
【００４７】
そこで、溶液１８中に含有されるＰＶＰｈ濃度を変化させて絶縁層２０を形成した場合の絶縁層２０の外縁部の膜厚分布の変化について評価した。絶縁層２０は、ＰＶＰｈ濃度を３重量％、５重量％、８重量％に変化させて形成した。図１１（ａ）は、絶縁層２０の外縁部の膜厚分布の一例を模式的に示したものである。図１１（ｂ）は、それぞれのＰＶＰｈ濃度で形成された絶縁層２０の外縁部の膜厚Ｔｐｅｒｉ、中央部の膜厚Ｔｃｅｎｔ、隆起幅Ｗを示したものである。
【００４８】
図１１（ｂ）に示すように、ＰＶＰｈ濃度を５重量％又は８重量％として形成された絶縁層２０では、膜厚Ｔｐｅｒｉと中央部の膜厚Ｔｃｅｎｔとの差が大きく、膜厚の均一性が低いことが確認された。ＰＶＰｈ濃度を３重量％として形成された絶縁層２０では、膜厚Ｔｐｅｒｉと中央部の膜厚Ｔｃｅｎｔとの差が小さく、膜厚の均一性が高いことが確認された。このように、ＰＶＰｈ濃度を５重量％より小さくすることで、絶縁層２０の均一性を確保することができることが確認された。
【符号の説明】
【００４９】
１…有機トランジスタ、１０…基板、１２…ソース電極、１４…ドレイン電極、１６…半導体層、１８…溶液、２０…絶縁層、２２…ゲート電極。
【図１】
2014096454.tif 000003
【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９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図８】
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