(57)【要約】【課題】  簡易に有機半導体層上にソース電極およびドレイン電極を形成した有機薄膜トランジスタの製造方法および有機薄膜トランジスタを提供する。【解決手段】  支持体上に、ゲート電極、ゲート絶縁層、有機半導体層、ソース電極およびドレイン電極が順次形成された有機薄膜トランジスタにおいて、有機半導体層上に、チャネル長を規定する絶縁性のアブレーション層を有し、アブレーション層上でソース電極、ドレイン電極が分断された構成を有することを特徴とする有機薄膜トランジスタ。【選択図】        図１
2006190756.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持体上に、ゲート電極、ゲート絶縁層、有機半導体層、ソース電極およびドレイン電極が順次形成された有機薄膜トランジスタにおいて、有機半導体層上に、チャネル長を規定する絶縁性のアブレーション層を有し、アブレーション層上でソース電極、ドレイン電極が分断された構成を有することを特徴とする有機薄膜トランジスタ。
【請求項２】
請求項１に記載の有機薄膜トランジスタを製造する製造方法であって、アブレーション層をインクジェット法で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３】
アブレーションにレーザー光を用いることを特徴とする請求項２に記載の有機薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項４】
アブレーションにフラッシュ光を用いることを特徴とする請求項２に記載の有機薄膜トランジスタの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は有機薄膜トランジスタおよびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
また、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。またさら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ＥＬ、電気泳動など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などを確保するために、画像駆動素子として薄膜トランジスタ素子（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っている。
【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）などの半導体薄膜や、ソース、ドレイン、ゲート電極などの金属薄膜を基板上に順次形成して行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、スパッタリングなど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とされ、設備コスト、ランニングコストの負荷が非常に大きい。さらに、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（特許文献１、非特許文献１等参照）。この有機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、さらに、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（非特許文献２参照）。また、大気圧下で、印刷や塗布など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。
【０００６】
従来の有機薄膜トランジスタ素子のソース電極、ドレイン電極の電極パターンを形成する方法としても、スパッタ、蒸着等の真空プロセスで、全面に導電体膜、絶縁膜、半導体膜、誘電体膜等を形成した後に、フォトリソグラフィ技術で回路形状にソース電極、ドレイン電極をパターニングするのが一般的である。
【０００７】
なお、自己組織化単分子膜の撥水性パターンを用い、導電ペーストなどの流動性の親水性電極材料を供給することにより、微細な導電性パターンを任意に形成する方法が提案されている（非特許文献３参照）。
【特許文献１】特開平１０−１９０００１号公報
【非特許文献１】Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌ誌  ２００２年  第２号  ９９頁（レビュー）
【非特許文献２】ＳＩＤ‘０２  Ｄｉｇｅｓｔ  ｐ５７
【非特許文献３】Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ  Ｖｏｌｕｍｅ  ７９  ｐ３５３６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、従来の基板上に電極パターンを形成する製造方法では、製造工程が複雑であるという課題を有していた。また上記撥水性パターンと親水性電極材料を組み合わせる方法では、単分子膜はプロセス中で傷つき易く、不安定であるため、安定した撥水性パターンを作れず、導電性パターン部分でショートが起き易いといった問題があった。
【０００９】
同様に、有機薄膜トランジスタ素子においても、ソース電極、ドレイン電極の電極形成をより簡易に行う製造方法が望まれていた。
【００１０】
さらに、ショートの発生が防止でき、安定した、微細な電極が形成可能な製造方法が望まれていた。
【００１１】
本発明は係る課題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、簡易に有機半導体層上にソース電極およびドレイン電極を形成した有機薄膜トランジスタの製造方法および有機薄膜トランジスタを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題は、以下の構成により解決することができた。
【００１３】
（請求項１）
支持体上に、ゲート電極、ゲート絶縁層、有機半導体層、ソース電極およびドレイン電極が順次形成された有機薄膜トランジスタにおいて、有機半導体層上に、チャネル長を規定する絶縁性のアブレーション層を有し、アブレーション層上でソース電極、ドレイン電極が分断された構成を有することを特徴とする有機薄膜トランジスタ。
【００１４】
（請求項２）
請求項１に記載の有機薄膜トランジスタを製造する製造方法であって、アブレーション層をインクジェット法で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。
【００１５】
（請求項３）
アブレーションにレーザー光を用いることを特徴とする請求項２に記載の有機薄膜トランジスタの製造方法。
【００１６】
（請求項４）
アブレーションにフラッシュ光を用いることを特徴とする請求項２に記載の有機薄膜トランジスタの製造方法。
【発明の効果】
【００１７】
本発明により、簡易な方法により有機半導体層上にソース電極およびドレイン電極を形成することができ、これらの製造方法で製造された有機薄膜トランジスタ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】
【００１８】
以下、図を用いて本発明の実施形態について述べる。
【００１９】
本発明の有機半導体層上にソース電極およびドレイン電極を形成する方法およびその方法により製造された有機薄膜トランジスタについて説明する。
【００２０】
本発明の有機薄膜トランジスタは、支持体上にゲート電極を有し、ゲート絶縁層を介して有機半導体チャネルで連結されたソース電極とドレイン電極を有するボトムゲート型に関するものであり、具体的な有機薄膜トランジスタの層構成例を図１に示す。
【００２１】
図１は、支持体１上にポリマー、または無機酸化物および無機窒化物から選ばれる化合物を含有する下引き層２、下引き層２に接してゲート電極１０、ゲート絶縁層９を介して有機半導体層６を有し、有機半導体層６に接合するソース電極４およびドレイン電極５を有している。さらに、ソース電極４およびドレイン電極５を形成する際に用いたアブレーション層７があり、アブレーション層上でソース電極とドレイン電極に分断された構成を有するものである。
【００２２】
図２は、本発明の有機薄膜トランジスタの形成方法の各工程の一例を説明する図である。
【００２３】
本発明の有機薄膜トランジスタの形成方法の一例であるが、支持体１上に形成された下引き層２の上に、ゲート電極１０を形成する工程（図２（１））と、ゲート絶縁層９を形成する工程（図２（２））と、有機半導体層６を形成する工程（図２（３））と、チャネル長を規定する絶縁性のアブレーション層７を形成する工程（図２（４））と、アブレーション層を覆い且つ有機半導体層に接合する電極材料層２０を形成する工程（図２（５））と、アブレーション層をアブレーションする工程（図２（６））により、有機半導体層上にチャネル長が規定されて接合したソース電極４およびドレイン電極５が形成される。本発明の有機薄膜トランジスタの製造方法により、短絡やリークの無いチャネル長が正確に規定された、有機薄膜トランジスタのソース電極およびドレイン電極を簡易に形成することができる。
【００２４】
以下に、各構成層およびその材料、それらの各プロセスについて説明する。
【００２５】
〈絶縁性のアブレーション層〉
本発明でいう絶縁性のアブレーション層とは、高密度エネルギー光の照射によりアブレーションし、アブレーション層の上に形成された電極材料層を分断する層をいう。ここで言うアブレーションとは、物理的あるいは化学的変化によりアブレーション層が完全に飛散する、一部が破壊され飛散する、電極材料層との界面近傍のみに物理的あるいは化学的変化が起こり電極材料層を断裂するという現象を含み、アブレーションの結果、電極材料層が破壊される現象を利用するものである。
【００２６】
本発明に用いられるアブレーション層は、エネルギー光吸収剤、バインダー樹脂および必要に応じて添加される各種添加剤から構成することができる。
【００２７】
エネルギー光吸収剤は、照射するエネルギー光を吸収する各種の有機および無機材料が使用可能であり、例えばレーザー光源を赤外線レーザーとした場合、赤外線を吸収する顔料、色素、金属、金属酸化物、金属窒化物、金属炭化物、金属ホウ化物、グラファイト、カーボンブラック、チタンブラック、Ａｌ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｏ等を主成分とするメタル磁性粉末等の強磁性金属粉末などを用いることができ、中でも、カーボンブラック、シアニン系などの色素、Ｆｅ系強磁性金属粉末が好ましい。エネルギー光吸収剤の含有量は、アブレーション層形成成分の２０〜９０質量％程度、好ましくは３０〜６０質量％である。
【００２８】
アブレーション層のバインダー樹脂は、前記色材微粒子を十分に保持できるものであれば、特に制限無く用いることができる。
【００２９】
このようなバインダー樹脂としては、ポリウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂、塩化ビニル系樹脂、ポリビニルアセタール系樹脂、セルロース系樹脂、アクリル系樹脂、フェノキシ樹脂、ポリカーボネート、ポリアミド系樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂などを挙げることができる。バインダー樹脂の含有量は、アブレーション層形成成分５〜７０質量％程度、好ましくは２０〜６０質量％である。
【００３０】
有機半導体層上にチャネル長を規定する絶縁性のアブレ−ション層を形成する方法としては、印刷法、マスク法、インクジェット法等種々の方法を用いることができるが、本発明においては、インクジェット法を用いることが好ましい。
【００３１】
有機半導体層上に形成されたアブレーション層を覆い且つ有機半導体層に接する電極材料層を形成する方法としては、印刷法、マスク法、蒸着法、インクジェット法等種々の方法を用いることができるが、本発明においては、金属微粉末を含有する材料あるいは導電性ポリマーをインクジェット法により形成することが好ましい。
【００３２】
〈電極材料層を形成する材料〉
本発明の有機薄膜トランジスタの製造方法において、ゲート電極、ソース電極、ドレイン電極を形成する電極材料は、導電性ポリマーや金属微粒子などを好適に用いることができる。
【００３３】
金属微粒子を含有する分散物としては、例えば公知の導電性ペーストなどを用いてもよいが、好ましくは、粒子径が１〜５０ｎｍ、好ましくは１〜１０ｎｍの金属微粒子を含有する分散物である。金属微粒子の材料としては白金、金、銀、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。
【００３４】
これらの金属からなる微粒子を、主に有機材料からなる分散安定剤を用いて、水や任意の有機溶剤である分散媒中に分散した分散物を用いて電極を形成するのが好ましい。
【００３５】
このような金属微粒子の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、金属蒸気合成法などの物理的生成法や、コロイド法、共沈法などの、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号等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号など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の分散物である。これらの金属微粒子分散物を用いて電極を成形し、溶媒を乾燥させた後、必要に応じて１００〜３００℃、好ましくは１５０〜２００℃の範囲で形状様に加熱することにより、金属微粒子を熱融着させ、目的の形状を有する電極パターンを形成するものである。
【００３６】
金属微粒子の塗膜形成後、本発明のアブレーション工程を経た後に、金属微粒子塗膜を熱融着することが好ましい。
【００３７】
ソース電極、ドレイン電極に用いる導電性材料としては、上に挙げた中でも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く、ｐ型半導体の場合は特に、白金、金、銀、ＩＴＯ、導電性ポリマーおよび炭素が好ましい。
【００３８】
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π共役系ポリマー、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）の錯体などを好適に用いることができる。
【００３９】
〈アブレーション工程〉
次に、アブレーション層の上を覆い、且つ有機半導体に接合する電極材料層の上からエネルギーを与え、アブレーション層をアブレーションする高密度エネルギー光は、アブレーションを発生させる活性光であれば特に制限無く用いることができる。露光方法としては、キセノンランプ、ハロゲンランプ、水銀ランプなどによるフラッシュ光を、全面露光してもよく、またはフォトマスクを介して行ってもよく、レーザー光等を収束させ走査露光を行ってもよい。レーザー１ビーム当たりの出力は２０〜２００ｍＷである赤外線レーザー、特に半導体レーザーが最も好ましく用いられる。エネルギー密度としては、好ましくは５０〜５００ｍＪ／ｃｍ2、さらに好ましくは１００〜３００ｍＪ／ｃｍ2である。
【００４０】
アブレーションを行うことにより、アブレーション材料や分断された電極材料層が残存したり、飛散して思わぬところに付着することがあることから、アブレーション中に飛散した分解物を吸引除去しながら行ってもよく、またアブレーション後に残存物を除去する工程を追加してもよい。アブレーション後に残存物を除去する工程としては、圧縮空気を吹き付けたり、ブラシで擦ったり、水洗や超音波洗浄等を挙げることができ、これらを組み合わせて用いてもよい。
【００４１】
〈支持体〉
本発明において支持体は特に制限なはないが、樹脂材料、例えばプラスチックフィルムシートを好ましく用いることができる。前記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。このように、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。
【００４２】
〈下引き層〉
本発明の有機薄膜トランジスタの支持体の上には下引き層を有することが好ましく、無機酸化物および無機窒化物から選ばれる化合物を含有する下引き層およびポリマーを含む下引き層を有することが好ましい。
【００４３】
下引き層に含有され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。また無機窒化物としては窒化ケイ素、窒化アルミニウム等が挙げられる。
【００４４】
それらのうち好ましいのは、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化タンタル、酸化チタン、窒化ケイ素である。
【００４５】
本発明において、無機酸化物および無機窒化物から選ばれる化合物を含有する下引き層は後述する大気圧プラズマ法で形成されるのが好ましい。これによって高機能性の薄膜を、生産性高く形成することができる。
【００４６】
ポリマーを含む下引き層に用いるポリマーとしては、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、セルロース樹脂、アクリル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリスチレン樹脂、フェノキシ樹脂、ノルボルネン樹脂、エポキシ樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、塩化ビニル樹脂、酢酸ビニル樹脂、酢酸ビニルとビニルアルコールの共重合体、部分加水分解した塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、塩化ビニル−塩化ビニリデン共重合体、塩化ビニル−アクリロニトリル共重合体、エチレン−ビニルアルコール共重合体、ポリビニルアルコール、塩素化ポリ塩化ビニル、エチレン−塩化ビニル共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体等のビニル系重合体、ポリアミド樹脂、エチレン−ブタジエン樹脂、ブタジエン−アクリロニトリル樹脂等のゴム系樹脂、シリコーン樹脂、フッ素系樹脂等を挙げることができる。
【００４７】
〈有機半導体層〉
本発明の有機薄膜トランジスタに用いる有機半導体層の材料としては、π共役系材料が用いられ、例えばポリピロール、ポリ（Ｎ−置換ピロール）、ポリ（３−置換ピロール）、ポリ（３，４−二置換ピロール）などのポリピロール類、ポリチオフェン、ポリ（３−置換チオフェン）、ポリ（３，４−二置換チオフェン）、ポリベンゾチオフェンなどのポリチオフェン類、ポリイソチアナフテンなどのポリイソチアナフテン類、ポリチェニレンビニレンなどのポリチェニレンビニレン類、ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）などのポリ（ｐ−フェニレンビニレン）類、ポリアニリン、ポリ（Ｎ−置換アニリン）、ポリ（３−置換アニリン）、ポリ（２，３−置換アニリン）などのポリアニリン類、ポリアセチレンなどのポリアセチレン類、ポリジアセチレンなどのポリジアセチレン類、ポリアズレンなどのポリアズレン類、ポリピレンなどのポリピレン類、ポリカルバゾール、ポリ（Ｎ−置換カルバゾール）などのポリカルバゾール類、ポリセレノフェンなどのポリセレノフェン類、ポリフラン、ポリベンゾフランなどのポリフラン類、ポリ（ｐ−フェニレン）などのポリ（ｐ−フェニレン）類、ポリインドールなどのポリインドール類、ポリピリダジンなどのポリピリダジン類、ナフタセン、ペンタセン、ヘキサセン、ヘプタセン、ジベンゾペンタセン、テトラベンゾペンタセン、ピレン、ジベンゾピレン、クリセン、ペリレン、コロネン、テリレン、オバレン、クオテリレン、サーカムアントラセンなどのポリアセン類およびポリアセン類の炭素の一部をＮ、Ｓ、Ｏなどの原子、カルボニル基などの官能基に置換した誘導体（トリフェノジオキサジン、トリフェノジチアジン、ヘキサセン−６，１５−キノンなど）、ポリビニルカルバゾール、ポリフェニレンスルフィド、ポリビニレンスルフィドなどのポリマーや特開平１１−１９５７９０号に記載された多環縮合体などを用いることができる。
【００４８】
また、これらのポリマーと同じ繰返し単位を有する例えばチオフェン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、スチリルベンゼン誘導体などのオリゴマーも好適に用いることができる。
【００４９】
さらに銅フタロシアニンや特開平１１−２５１６０１号に記載のフッ素置換銅フタロシアニンなどの金属フタロシアニン類、ナフタレン−１，４，５，８−テトラカルボン酸ジイミド、Ｎ，Ｎ’−ビス（４−トリフルオロメチルベンジル）ナフタレン−１，４，５，８−テトラカルボン酸ジイミドとともに、Ｎ，Ｎ’−ビス（１Ｈ，１Ｈ−ペルフルオロオクチル）、Ｎ，Ｎ’−ビス（１Ｈ，１Ｈ−ペルフルオロブチル）およびＮ，Ｎ’−ジオクチルナフタレン−１，４，５，８−テトラカルボン酸ジイミド誘導体、ナフタレン−２，３，６，７−テトラカルボン酸ジイミドなどのナフタレンテトラカルボン酸ジイミド類、およびアントラセン−２，３，６，７−テトラカルボン酸ジイミドなどのアントラセンテトラカルボン酸ジイミド類などの縮合環テトラカルボン酸ジイミド類、Ｃ60、Ｃ70、Ｃ76、Ｃ78、Ｃ84等フラーレン類、ＳＷＮＴなどのカーボンナノチューブ、メロシアニン色素類、ヘミシアニン色素類などの色素などが挙げられる。
【００５０】
これらのπ共役系材料のうちでも、チオフェン、ビニレン、チェニレンビニレン、フェニレンビニレン、ｐ−フェニレン、これらの置換体またはこれらの２種以上を繰返し単位とし、且つ該繰返し単位の数ｎが４〜１０であるオリゴマーもしくは該繰返し単位の数ｎが２０以上であるポリマー、ペンタセンなどの縮合多環芳香族化合物、フラーレン類、縮合環テトラカルボン酸ジイミド類、金属フタロシアニンよりなる群から選ばれた少なくとも１種が好ましい。
【００５１】
また、その他の有機半導体材料としては、テトラチアフルバレン（ＴＴＦ）−テトラシアノキノジメタン（ＴＣＮＱ）錯体、ビスエチレンテトラチアフルバレン（ＢＥＤＴＴＴＦ）−過塩素酸錯体、ＢＥＤＴＴＴＦ−ヨウ素錯体、ＴＣＮＱ−ヨウ素錯体、等の有機分子錯体も用いることができる。さらにポリシラン、ポリゲルマンなどのσ共役系ポリマーや特開２０００−２６０９９９に記載の有機・無機混成材料も用いることができる。
【００５２】
本発明においては、有機半導体層に、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およ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、カルバゾールおよびその誘導体、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施してもよい。
【００５３】
前記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該薄膜に導入することを意味する。従って，ドーピングが施された薄膜は、前記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。本発明に用い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。
【００５４】
これら有機半導体層の作製法としては、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、プラズマ重合法、電解重合法、化学重合法、スプレーコート法、スピンコート法、ブレードコート法、デイップコート法、キャスト法、ロールコート法、バーコート法、ダイコート法およびＬＢ法等が挙げられ、材料に応じて使用できる。ただし、この中で生産性の点で、有機半導体の溶液を用いて簡単且つ精密に薄膜が形成できるスピンコート法、ブレードコート法、デイップコート法、ロールコート法、バーコート法、ダイコート法等が好まれる。
【００５５】
なお、Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌ誌  １９９９年  第６号、ｐ４８０〜４８３に記載の様に、ペンタセン等前駆体が溶媒に可溶であるものは、塗布により形成した前駆体の膜を熱処理して目的とする有機材料の薄膜を形成してもよい。
【００５６】
これら有機半導体からなる薄膜の膜厚としては、特に制限は無いが、得られたトランジスタの特性は、有機半導体からなる活性層の膜厚に大きく左右される場合が多く、その膜厚は、有機半導体により異なるが、一般に１μｍ以下、特に１０〜３００ｎｍが好ましい。
【００５７】
〈有機半導体保護層〉
本発明の有機薄膜トランジスタ素子の製造方法により製造される有機薄膜トランジスタ素子は、有機半導体層に接して有機半導体保護層を有していることが好ましい。
【００５８】
有機半導体保護層としては、有機半導体トランジスタ素子の製造過程や製造後に、有機半導体層へ影響を与えず、且つその上に形成するアブレーション層の塗布工程で影響を受けない材料を用いる。さらにアブレーション時にも影響を受けない材料が好ましい。そのような材料として、好ましくは、親水性ポリマーを含有する材料である。親水性ポリマーは、水、または酸性水溶液、アルカリ性水溶液、アルコール水溶液、各種の界面活性剤の水溶液、アルコール系溶媒に対して、溶解性または分散性を有するポリマーである。例えばポリビニルアルコールや、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、コポリマーを好適に用いることができる。またその他の材料として、無機酸化物、無機窒化物を含有する材料も、有機半導体への影響を与えず、その他塗布工程での影響を与えないので好ましい。
【００５９】
本発明においては、無機酸化物または無機窒化物を含有する有機半導体保護層は、後述するゲート絶縁層と同様な材料、プロセスにより形成できるが、大気圧プラズマ法で形成されるのが好ましい。
【００６０】
大気圧プラズマ法での薄膜の形成方法とは、大気圧または大気圧近傍の圧力下で放電し、反応性ガスをプラズマ励起し、基材上に薄膜を形成する処理で、その方法については特開平１１−６１４０６号、同１１−１３３２０５号、特開２０００−１２１８０４号、同２０００−１４７２０９号、同２０００−１８５３６２号等に記載されている。これによって高機能性の薄膜を、生産性高く形成することができる。
【００６１】
本発明の有機薄膜トランジスタ素子の製造方法においては、有機半導体層上に有機半導体保護層を形成し、さらにその上にアブレーション層、さらに電極材料層を形成し、アブレーションすることにより電極材料層を分断し、有機半導体部分に接するようにソース電極およびドレイン電極を形成して製造される。この時、有機半導体層が、有機半導体保護層により保護され、損傷を受けることを防止することができる。
【００６２】
また、有機半導体保護層を設けることにより、折れ曲がり等による耐久性も向上し、これによりトランジスタとしての特性の低下を抑えることができる。
【００６３】
〈電極材料反発層〉
本発明においては、有機半導体層上にチャネル長を規定する絶縁性のアブレーション層を形成し、アブレーション層上に形成した電極材料層をアブレーションにより分断することによりソース電極とドレイン電極を形成するものであるが、電極材料層の分断をより確実なものとするためにアブレーション層の上に更に電極材料反発層を形成してもよい。
【００６４】
電極材料反発層とは、電極材料層を形成する電極材料塗布液と反発する性能を有している層であり、アブレーション層に露光を行うことにより、パターニングを行うことのできる層である。このような電極材料反発層としては、電極材料塗布液を反発する性能を有する層であればどのようなものを用いても構わないが、特開平９−２９２７０３号、特開平９−３１９０７５号、特開平１０−２４４７７３号、特公昭５４−２６９２３号、特公昭５６−２３１５０号、特公昭６１−６１４号、特開平８−８２９２１号、特開平１０−３１９５７９号、特開２０００−２７５８２４号、特開２０００−３３０２６８号、特開２００１−２０１８４９号、特開２００１−２４９４４５号、特開２００１−３２４８００号、特開２００２−２２９１８９号、特開平４−３２４８６５号、特開平５−５３３１８号、特開平５−２５７２６９号、特開平６−８９０２３号、特開平７−１９９４５４号、特開平８−３２８２４０号、特開平９−６２００１号、特開平９−１２０１５７号、特開平１１−３０８５２号、特開２００１−１８８３３９号、特開２００１−３４３７４１号、特開２００２−１３１８９４号、特開２００２−２６８２１６号に記載されるいわゆる水なし平板のインク反発性層等を用いることができ、より好ましくはシリコーンゴム層を用いることができる。またはシランカップリング剤、チタネートカップリング剤などを用いて、アブレーション層表面に電極材料塗布液への反発性を付与することもできる。
【００６５】
〈ゲート電極〉
本発明の有機薄膜トランジスタにおいて、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、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、酸化スズ・アンチモン、酸化インジウム・スズ（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、銀ペーストおよ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、ナトリウム−カリウム合金、マグネシウム、リチウム、アルミニウム、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等が用いられる。また、前述の電極材料を用いることもできる。形成方法としては、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、大気圧プラズマ法などのドライプロセスや、スプレーコート法、スピンコート法、ブレードコート法、デイップコート法、キャスト法、ロールコート法、バーコート法、ダイコート法などの塗布による方法、印刷やインクジェットなどのパターニングによる方法などのウェットプロセスが挙げられ、材料に応じて使用できる。
【００６６】
〈ゲート絶縁層〉
本発明の有機薄膜トランジスタのゲート絶縁層としては種々の絶縁膜を用いることができるが、特に、比誘電率の高い無機酸化物皮膜が好ましい。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などが挙げられる。それらのうち好ましいのは、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化タンタル、酸化チタンである。窒化ケイ素、窒化アルミニウム等の無機窒化物も好適に用いることができる。
【００６７】
上記皮膜の形成方法としては、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、大気圧プラズマ法などのドライプロセスや、スプレーコート法、スピンコート法、ブレードコート法、デイップコート法、キャスト法、ロールコート法、バーコート法、ダイコート法などの塗布による方法、印刷やインクジェットなどのパターニングによる方法などのウェットプロセスが挙げられ、材料に応じて使用できる。
【００６８】
ウェットプロセスは、無機酸化物の微粒子を、任意の有機溶剤あるいは水に必要に応じて界面活性剤などの分散補助剤を用いて分散した液を塗布、乾燥する方法や、酸化物前駆体、例えばアルコキシド体の溶液を塗布、乾燥する、いわゆるゾルゲル法が用いられる。これらのうち好ましいのは、大気圧プラズマ法である。
【００６９】
ゲート絶縁層が陽極酸化膜または該陽極酸化膜と絶縁膜とで構成されることも好ましい。陽極酸化膜は、陽極酸化が可能な金属を公知の方法により陽極酸化することにより形成される。
【００７０】
陽極酸化処理可能な金属としては、アルミニウムまたはタンタルなどを挙げることができ、陽極酸化処理の方法には特に制限は無く、公知の方法を用いることができる。陽極酸化処理を行なうことにより、酸化被膜が形成される。陽極酸化処理に用いられる電解液としては、多孔質酸化皮膜を形成することができるものならばいかなるものでも使用でき、一般には、硫酸、リン酸、蓚酸、クロム酸、ホウ酸、スルファミン酸、ベンゼンスルホン酸等あるいはこれらを２種類以上組み合わせた混酸あるいそれらの塩が用いられる。陽極酸化の処理条件は使用する電解液により種々変化するので一概に特定し得ないが、一般的には、電解液の濃度が１〜８０質量％、電解液の温度５〜７０℃、電流密度０．５〜６０Ａ／ｄｍ2、電圧１〜１００ボルト、電解時間１０秒〜５分の範囲が適当である。好ましい陽極酸化処理は、電解液として硫酸、リン酸またはホウ酸の水溶液を用い、直流電流で処理する方法であるが、交流電流を用いることもできる。これらの酸の濃度は５〜４５質量％であることが好ましく、電解液の温度２０〜５０℃、電流密度０．５〜２０Ａ／ｄｍ2で２０〜２５０秒間電解処理するのが好ましい。
【００７１】
また有機化合物皮膜としては、ポリイミド、ポリアミド、ポリエステル、ポリアクリレート、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、ノボラック樹脂、およびシアノエチルプルラン等を用いることもできる。
【００７２】
有機化合物皮膜の形成法としては、前記ウェットプロセスが好ましい。
無機酸化物皮膜と有機酸化物皮膜は積層して併用することができる。またこれら絶縁膜の膜厚としては、一般に５０ｎｍ〜３μｍ、好ましくは、１００ｎｍ〜１μｍである。
【００７３】
ゲート絶縁層上に有機半導体を形成する場合、ゲート絶縁層表面に、任意の表面処理を施してもよい。シランカップリング剤、例えばオクタデシルトリクロロシラン、トリクロロメチルシラザン、ヘキサメチルジシラザンや、アルカンリン酸、アルカンスルホン酸、アルカンカルボン酸などの自己組織化配向膜が好適に用いられる。
【００７４】
また本発明の有機薄膜トランジスタ素子上には素子保護層を設けることも可能である。保護層としては前述した無機酸化物または無機窒化物等が挙げられ、上述した大気圧プラズマ法で形成するのが好ましい。これにより、有機薄膜トランジスタ素子の耐久性が向上する。
【実施例】
【００７５】
以下、実施例により本発明を説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００７６】
実施例１
有機薄膜トランジスタの作製および評価
〈支持体１の作製〉
テトラメトキシシラン３．０４ｇ（２０ｍｍｏｌ）と、塩化メチレン１．５２ｇと、エタノール１．５２ｇとを混合した後、０．５％硝酸水溶液を０．７２ｇ加えて加水分解を行い、室温でそのまま１時間攪拌を続けた。
【００７７】
エタノール５．３ｇと酢酸メチル６０．９ｇの混合溶媒にジアセチルセルロース（ダイセル化学製、Ｌ５０）１．６ｇを溶解させた後、テトラメトキシシランを加水分解した前記の溶液と混合し、さらに１時間攪拌を行った後、ゴムベルト上にギャップ巾８００μｍのドクターブレードで成膜した。ベルトを搬送させながら、得られたフィルムを１２０℃で３０分間乾燥させ、厚さ２００μｍの支持体１を作製した。動的粘弾性の測定から得られたＴｇは２２６℃であった。
【００７８】
支持体１の表面に５０Ｗ／ｍ2／ｍｉｎの条件でコロナ放電処理を施し、下記組成の塗布液を乾燥膜厚２μｍになるように塗布し、９０℃で５分間乾燥した後、６０Ｗ／ｃｍの高圧水銀灯下１０ｃｍの距離から４秒間硬化させた。
【００７９】
ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート単量体                        ６０ｇ
ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート２量体                        ２０ｇ
ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート３量体以上の成分              ２０ｇ
ジエトキシベンゾフェノンＵＶ開始剤                                      ２ｇ
シリコーン系界面活性剤                                                  １ｇ
メチルエチルケトン                                                    ７５ｇ
メチルプロピレングリコール                                            ７５ｇ
さらにその層の上に下記条件で連続的に大気圧プラズマ処理して厚さ５０ｎｍの酸化ケイ素膜を設け、これらの層を下引き層２とした。
【００８０】
（使用ガス）
不活性ガス：ヘリウム９８．２５体積％
反応性ガス：酸素ガス１．５体積％
反応性ガス：テトラエトキシシラン蒸気（アルゴンガスにてバブリング）０．２５体積％
（放電条件）
放電出力：１０Ｗ／ｃｍ2
（電極条件）
電極は、冷却水による冷却手段を有するステンレス製ジャケットロール母材に対して、セラミック溶射によるアルミナを１ｍｍ被覆し、その後、テトラメトキシシランを酢酸エチルで希釈した溶液を塗布乾燥後、紫外線照射により封孔処理を行い、表面を平滑にしてＲｍａｘ５μｍとした誘電体（比誘電率１０）を有するロール電極であり、アースされている。一方、印加電極としては、中空の角型のステンレスパイプに対し、上記同様の誘電体を同条件にて被覆した。
【００８１】
下引き層２を形成した支持体１に以下の工程を施して行き、有機薄膜トランジスタ素子を作製した。
【００８２】
〈ゲート電極形成工程〉
支持体１上に形成された下引き層２上に、スパッタ法により、厚さ３００ｎｍのアルミニウム皮膜を一面に成膜した。さらに下記組成の光感応性樹脂１組成物を塗布し、１００℃にて１分間乾燥させることで、厚さ２μｍの光感応性樹脂層を形成した。
【００８３】
（光感応性樹脂１組成物）
色素Ａ                                                                  ７部
ノボラック樹脂（フェノールとｍ−、ｐ−混合クレゾールとホルムアルデヒドを共縮合させたノボラック樹脂（Ｍｗ＝４０００、フェノール／ｍ−クレゾール／ｐ−クレゾールのモル比がそれぞれ５／５７／３８））                                    ９０部
クリスタルバイオレット                                                  ３部
【００８４】
【化１】
2006190756.tif 000003
【００８５】
発振波長８３０ｎｍ、出力１００ｍＷの半導体レーザーで２００ｍＪ／ｃｍ2のエネルギー密度でゲートラインおよびゲート電極のパターンを露光した後、アルカリ水溶液で現像し、レジスト像を得た。
【００８６】
アルミニウム皮膜をエッチングした後、ＭＥＫで上記光感応性樹脂層の残存部を除去することで、ゲートバスラインおよびゲート電極１０を作製した（図２（１）参照。）。
【００８７】
〈ゲート絶縁層形成工程〉
〈陽極酸化皮膜形成工程〉
以上のフィルム基板をよく洗浄した後、０．３質量％酒石酸のエチレングリコール溶液中で、電流密度０．２ｍＡ／ｃｍ2にて化成電圧８０Ｖまで陽極酸化した後、定電圧８０Ｖで十分間保持してゲート電極１０表面に陽極酸化皮膜（不図示）を作製し、超純水でよく洗浄した。
【００８８】
〈大気圧プラズマ工程〉（図２（２））
さらにフィルム温度２００℃にて、上述した大気圧プラズマ法の使用ガスを下記に変更し、厚さ３０ｎｍの酸化ケイ素層であるゲート絶縁層９を設けた。
【００８９】
（使用ガス）
不活性ガス：ヘリウム９８．９体積％
反応性ガス：酸素ガス０．８体積％
反応性ガス：テトラエトキシシラン蒸気（１５０℃に加熱した液体にアルゴンガスをバブリング）０．３体積％
ゲート絶縁層の表面に、オクタデシルトリクロロシランによる表面処理を行った。
【００９０】
〈有機半導体層形成工程〉（図２（３））
次に、ゲート絶縁層９の上に、下記化合物Ｃのクロロホルム溶液を、ピエゾ方式のインクジェット法を用いて、チャネルを形成すべき領域に吐出し、窒素ガス中で、５０℃で３分乾燥し、２００℃で１０分の熱処理を行い、厚さ５０ｎｍのペンタセン薄膜である有機半導体層６を形成した。
【００９１】
【化２】
2006190756.tif 000004
【００９２】
〈絶縁性アブレーション層の形成〉（図２（４））
ポリビニルアルコール：カーボンブラック＝７：３（質量比）の水分散物をインクジェット法を用いて有機半導体層の上に、図２（４）に示すように吐出し、１００℃で乾燥しアブレーション層７を形成した。
【００９３】
〈電極材料層の形成〉（図２（５））
ポリスチレンスルホン酸とポリ（エチレンジオキシチオフェン）の水分散液（バイエル製  Ｂａｙｔｒｏｎ  Ｐ）を、図２（５）に示すようにインクジェット法を用いて塗設し、１００℃で乾燥させ、厚さ１０ｎｍの導電性ポリマーからなる電極材料層２０を形成した。
【００９４】
さらに、特開平１１−８０６４７号公報に示された方法で作製した平均粒子径８ｎｍの銀微粒子のトルエン分散物を、同様に塗設し、８０℃で乾燥させ、厚さ１００ｎｍの銀微粒子からなる層を形成した。
【００９５】
〈アブレーションによる電極材料層の分断：ソース電極およびドレイン電極の形成〉（図２（６））
有機半導体層、アブレーション層、電極材料層の順に積層された電極材料層の上から、発振波長８３０ｎｍ、出力１００ｍＷの半導体レーザーで３００ｍＪ／ｃｍ2のエネルギー密度で描画し、アブレーションを行い、アブレーションにより電極材料層は分断される。さらに２００℃で３０分加熱処理し、各々ソース電極とドレイン電極が形成された。
【００９６】
作製した有機薄膜トランジスタは、ｐチャネルエンハンスメント型ＦＥＴの良好な動作特性を示し、飽和領域でのキャリア移動度は０．２１ｃｍ2／Ｖｓ、ｏｎ／ｏｆｆ比は２×１０6であった。
【００９７】
実施例２
実施例１においてアブレーションによる電極材料層の分断に用いた半導体レーザーに代えてキセノンフラッシュによる全面露光とした。実施例１と同様に優れた性能を示す有機薄膜トランジスタを得ることができた。
【００９８】
実施例３
実施例１の有機薄膜トランジスタの作製において、図２（１）〜（３）の有機半導体層の形成までは同様にして図３（１）〜（３）の工程を行い、さらに以下の工程を行った。
【００９９】
〈有機半導体保護層の作製〉（図３（４））
有機半導体層６が形成された絶縁層上に、十分に精製を行ったポリビニルアルコールを超純水製造装置で精製された水に溶解した水溶液を塗設し、窒素ガス雰囲気中１００℃にて、よ乾燥させ、厚さ１μｍのポリビニルアルコールの有機半導体保護層１２を形成した。
【０１００】
〈アブレーション層の作製〉（図３（５））
下記組成物Ａ、Ｂをサンドミルを用いて別々に混練分散し、次いで組成物Ａ、組成物Ｂおよびポリイソシアネート化合物を質量比で１００：２．３９：０．３７で混合し、ディゾルバーで攪拌して塗布液を調製し、この塗布液をエクストルージョンコータを用いて有機半導体保護層１２上に塗布し、窒素ガス雰囲気中１００℃で５分間熱処理し、厚さ０．３μｍのアブレーション層７を形成した。
【０１０１】
組成物Ａ
Ｆｅ−Ａｌ系強磁性金属粉末                                          １００部
ポリウレタン樹脂〔東洋紡績（株）製、バイロンＵＲ−８２００〕      １０．０部
ポリエステル樹脂〔東洋紡績（株）製、バイロン２８０〕                ５．０部
リン酸エステル                                                      ３．０部
メチルエチルケトン                                              １０５．０部
トルエン                                                        １０５．０部
シクロヘキサノン                                                  ９０．０部
組成物Ｂ
α−アルミナ（平均粒子径：０．１８μｍ）〔住友化学（株）製、高純度アルミナＨＩＴ６０Ｇ〕                                                            １００部
ポリウレタン樹脂〔東洋紡績（株）製、バイロンＵＲ−８７００〕          １５部
リン酸エステル                                                      ３．０部
メチルエチルケトン                                                ４１．３部
トルエン                                                          ４１．３部
シクロヘキサノン                                                  ３５．４部
〈アブレーション層への露光工程〉（図３（６））
アブレーション層７に発振波長８３０ｎｍ、出力１００ｍＷの半導体レーザーで２００ｍＪ／ｃｍ2のエネルギー密度で、有機半導体層上にチャネル長を規定する絶縁性のアブレーション層を残す様にパターン露光をし、レジスト像を得た。
【０１０２】
〈有機半導体保護層除去工程〉（図３（７））
さらに水でよく洗浄すると、レジスト像以外の部分のポリビニルアルコールの保護層を除去した。
【０１０３】
〈電極材料層形成工程〉（図３（８）および（９））
上記の基板表面一面に、ポリスチレンスルホン酸とポリ（エチレンジオキシチオフェン）の水分散液（バイエル製  Ｂａｙｔｒｏｎ  Ｐ）を塗布し、１００℃で乾燥させた。さらに特開平１１−８０６４７号公報に記載されるＡｇ微粒子の水分散液を塗布し乾燥させた。
【０１０４】
〈ソース電極およびドレイン電極形成工程〉（図３（１０））
電極材料層が形成された基板表面にキセノンフラッシュ光の全面露光を行い、アブレーション層を全てアブレーションし電極材料層を分断した。
【０１０５】
アブレーション残存部をブラシで除去した後、窒素ガス雰囲気にて２００℃にて１５分の処理を行うことで、Ａｇ微粒子が融着し、ソース電極４、ドレイン電極５が形成された。各電極は、ポリスチレンスルホン酸とポリ（エチレンジオキシチオフェン）からなる厚さ２０ｎｍの層の上に、厚さ３００ｎｍのＡｇ微粒子の融着層が積層されている。
【０１０６】
実施例４
実施例３の有機薄膜トランジスタの作製において、図３（１）〜（５）のアブレーション層の形成までは同様にして図４（１）〜（５）の工程を行い、さらに以下の工程を行った。
【０１０７】
〈電極材料反発層の形成〉（図４（６））
アブレーション層７上にさらに下記組成物２をアイソパーＥ”（イソパラフィン系炭化水素、エクソン化学（株）製）単独溶媒で固形分濃度１０．３質量％に希釈した液体を塗設し、厚さ０．４μｍのシリコーンゴム層の電極材料反発層１４を形成した。
【０１０８】
組成物２
α，ω−ジビニルポリジメチルシロキサン（分子量約６０，０００）
１００部
ＨＭＳ−５０１（両末端メチル（メチルハイドロジェンシロキサン）（ジメチルシロキサン）共重合体、ＳｉＨ基数／分子量＝０．６９ｍｏｌ／ｇ、チッソ（株）製）  ７部
ビニルトリス（メチルエチルケトキシイミノ）シラン                        ３部
ＳＲＸ−２１２（白金触媒、東レ・ダウコーニングシリコーン（株）製、）    ５部
〈感光層露光工程および現像工程〉（図４（７））
発振波長８３０ｎｍ、出力１００ｍＷの半導体レーザーで３００ｍＪ／ｃｍ2のエネルギー密度でソース電極、ドレイン電極（画素電極）の電極パターンを露光してアブレーションし、有機半導体層上にチャネル長を規定する絶縁性のアブレーション層をレジスト像として残した後、露光部のシリコーンゴム層をブラシ処理で除去した。
【０１０９】
〈有機半導体保護層除去工程〉（図４（８））
さらに水でよく洗浄すると、露光部のポリビニルアルコールの有機半導体保護層１２が除去された。
【０１１０】
〈電極材料層形成工程〉（図４（９）および（１０））
上記の基板表面一面に、ポリスチレンスルホン酸とポリ（エチレンジオキシチオフェン）の水分散液（バイエル製  Ｂａｙｔｒｏｎ  Ｐ）を塗布し、１００℃で乾燥させた。さらに特開平１１−８０６４７号公報に記載されるＡｇ微粒子の水分散液を塗布し乾燥させて電極材料層２０を形成した。電極材料反発層１４上では電極材料層が部分的に分断されているが、一部が残り、このままでは短絡の可能性がある。
【０１１１】
〈ソース電極およびドレイン電極形成工程〉（図４（１１））
電極材料層２０が形成された基板表面にキセノンフラッシュの全面露光を行い、残るアブレーション層がアブレーションし、有機半導体層上で電極材料層を完全に分断した。
【０１１２】
アブレーション残存部をブラシで除去した後、窒素ガス雰囲気にて２００℃にて１５分の処理を行うことで、Ａｇ微粒子が融着し、ソース電極４、ドレイン電極５が形成された。各電極は、ポリスチレンスルホン酸とポリ（エチレンジオキシチオフェン）からなる厚さ２０ｎｍの層の上に、厚さ３００ｎｍのＡｇ微粒子の融着層が積層されている。
【０１１３】
実施例５
実施例１の有機薄膜トランジスタの作製において、図２（１）〜（３）の有機半導体層の形成までは同様にして図５（１）〜（３）の工程を行い、さらに以下の工程を行った。
【０１１４】
〈光感応性樹脂層の形成〉（図５（４））
下記組成の光感応性樹脂１を塗布し、１００℃にて１分間乾燥させることで、厚さ２μｍの光感応性樹脂層１３を形成した。
【０１１５】
（光感応性樹脂１）
色素Ａ                                                                  ７部
ノボラック樹脂（フェノールとｍ−、ｐ−混合クレゾールとホルムアルデヒドを共縮合させたノボラック樹脂（Ｍｗ＝４０００、フェノール／ｍ−クレゾール／ｐ−クレゾールのモル比がそれぞれ５／５７／３８））                                    ９０部
クリスタルバイオレッド                                                  ３部
〈光感応性樹脂層露光および現像〉（図５（５））
光感応性樹脂層１３に発振波長８３０ｎｍ、出力１００ｍＷの半導体レーザーで２００ｍＪ／ｃｍ2のエネルギー密度でフォトマスク１６を用いてアブレーション層の形成パターンを露光した後、アルカリ水溶液で現像し、レジスト像を得た。
【０１１６】
〈有機半導体保護層の作製〉（図５（６））
得られたレジスト像に、十分に精製を行ったポリビニルアルコールを超純水製造装置で精製された水に溶解した水溶液を塗設し、窒素ガス雰囲気中１００℃にて、よ乾燥させ、厚さ１μｍのポリビニルアルコールの有機半導体保護層１２を形成した。
【０１１７】
〈アブレーション層の作製〉（図５（７））
下記組成物Ａ、Ｂをサンドミルを用いて別々に混練分散し、次いで組成物Ａ、組成物Ｂおよびポリイソシアネート化合物を質量比で１００：２．３９：０．３７で混合し、ディゾルバーで攪拌して塗布液を調製し、この塗布液をエクストルージョンコータを用いて有機半導体保護層１２上に塗布し、窒素ガス雰囲気中１００℃で５分間熱処理し、厚さ０．３μｍのアブレーション層７を形成した。
【０１１８】
組成物Ａ
Ｆｅ−Ａｌ系強磁性金属粉末                                          １００部
ポリウレタン樹脂〔東洋紡績（株）製、バイロンＵＲ−８２００〕      １０．０部
ポリエステル樹脂〔東洋紡績（株）製、バイロン２８０〕                ５．０部
リン酸エステル                                                      ３．０部
メチルエチルケトン                                              １０５．０部
トルエン                                                        １０５．０部
シクロヘキサノン                                                  ９０．０部
組成物Ｂ
α−アルミナ（平均粒子径：０．１８μｍ）〔住友化学（株）製、高純度アルミナＨＩＴ６０Ｇ〕                                                            １００部
ポリウレタン樹脂〔東洋紡績（株）製、バイロンＵＲ−８７００〕          １５部
リン酸エステル                                                      ３．０部
メチルエチルケトン                                                ４１．３部
トルエン                                                          ４１．３部
シクロヘキサノン                                                  ３５．４部
〈光感光性樹脂層の除去〉（図５（８））
ＭＥＫを用いて上記光感応性樹脂層１３の残存部を除去した。
【０１１９】
光感応性樹脂層の除去を行った後の電極材料層の作製から有機薄膜トランジスタを得るまでは実施例３と同様の処理を行った（図５（８）〜図５（１１））。
【０１２０】
実施例１と同様に優れた性能を示す有機薄膜トランジスタを得ることができた。
【０１２１】
実施例６
実施例５の有機薄膜トランジスタの作製において、図５（１）〜（７）のアブレーション層７の形成までは同様にして図６（１）〜（７）の工程を行い、さらに以下の工程を行った。
【０１２２】
〈電極材料反発層の形成〉（図６（８））
アブレーション層１３上にさらに下記組成物２をアイソパーＥ”（イソパラフィン系炭化水素、エクソン化学（株）製）単独溶媒で固形分濃度１０．３質量％に希釈した液体を塗設し、厚さ０．４μｍのシリコーンゴム層の電極材料反発層１４を形成した。
【０１２３】
組成物２
α，ω−ジビニルポリジメチルシロキサン（分子量約６０，０００）
１００部
ＨＭＳ−５０１（両末端メチル（メチルハイドロジェンシロキサン）（ジメチルシロキサン）共重合体、ＳｉＨ基数／分子量＝０．６９ｍｏｌ／ｇ、チッソ（株）製）  ７部
ビニルトリス（メチルエチルケトキシイミノ）シラン                        ３部
ＳＲＸ−２１２（白金触媒、東レ・ダウコーニングシリコーン（株）製、）    ５部
〈光感光性樹脂層の除去〉（図６（９））
ＭＥＫを用いて上記光感応性樹脂層１３の残存部を除去した。
【０１２４】
光感応性樹脂層の除去を行った後の電極材料層の作製から有機薄膜トランジスタを得るまでの工程は実施例３と同様の処理を行った（図６（１０）〜図６（１２））。
【０１２５】
実施例１と同様に優れた性能を示す有機薄膜トランジスタを得ることができた。
【０１２６】
実施例７
本発明の方法を用いることにより、有機半導体層上に、チャネル長を規定する絶縁性のアブレーション層を形成し、その上に電極材料層を形成し、アブレーション層をアブレーションすることにより、電極材料層が分断され、ソース電極およびドレイン電極が形成される方法により、効率的にトランジスタアレイを形成することが可能である。
【０１２７】
実施例１〜６では、個々の有機薄膜トランジスタ素子の作製について説明してきたが、実施例７では基板上に上記有機トランジスタ素子をマトリックス状に配列した薄膜トランジスタアレイを形成する。
【０１２８】
図７により、薄膜トランジスタアレイの形成工程を示す。
【０１２９】
図７（１）は、薄膜トランジスタアレイを完成させる前の状態を示す。マトリックス状に形成されたゲート電極１０およびそれらを繋ぐゲートバスラインが形成された基板上に有機半導体層６をインクジェット法によりマトリックス状に形成し、さらにその上に有機半導体保護層を全面に塗布し乾燥した後、さらにその上にアブレーション層７をインクジェット法により梯子状に形成する。
【０１３０】
同図７（２）は、梯子状に形成されたアブレーション層の上に電極形成層を塗布し乾燥した後、キセノンフラッシュ光による全面露光を行い、アブレーションにより電極形成層を分断することにより、ソースバスラインおよびソース電極およびドレイン電極を形成することができる。
【０１３１】
なお、図８（１）〜（５）は、図７（１）および（２）のＡ−Ｂ線における断面図によるプロセスを示す図である。
【０１３２】
図８（１）は、実施例３における図３（５）まで形成した後、アブレーション層にレーザー光を走査露光してアブレーションし、図８（２）水洗してアブレーションした部分の有機半導体保護層を除去してレジストパターンを形成した後、図８（３）では電極形成材料を塗布し、乾燥後図８（４）ではキセノンフラッシュを露光することによりアブレーション層がアブレーションして、図８（５）に示すソース電極およびドレイン電極を効率的に形成することができた。
【０１３３】
なお、この後さらに水洗、ブラッシング等により保護層およびアブレーション層を完全に除去する追加処理を行ってもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１３４】
【図１】本発明の有機薄膜トランジスタの層構成例を示す図である。
【図２】本発明の有機薄膜トランジスタの形成方法の各工程の一例を説明する図である。
【図３】有機半導体保護層を有する薄膜トランジスタの形成方法の各工程の一例を説明する図である。
【図４】電極材料反発層を有する薄膜トランジスタの形成方法の各工程の一例を説明する図である。
【図５】有機半導体保護層を有する薄膜トランジスタの形成方法の各工程他の例を説明する図である。
【図６】電極材料反発層を有する薄膜トランジスタの形成方法の各工程の他の例を説明する図である。
【図７】有機薄膜トランジスタアレイの形成方法を示す図である。
【図８】図７に示す有機薄膜トランジスタアレイのＡ−Ｂ線における断面図によるプロセスを示す図である。
【符号の説明】
【０１３５】
１  支持体
２  下引き層
４  ソース電極
５  ドレイン電極
６  有機半導体層
７  アブレーション層
９  ゲート絶縁層
１０  ゲート電極
１２  有機半導体保護層
１３  光感応性樹脂層
１４  電極材料反発層
１６  フォトマスク
２０  電極材料層
【図１】
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【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８】
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