(57)【要約】【課題】製造において工数が少なく、装置全体の厚みが抑えられた有機半導体装置を提供することを課題とする。【解決手段】ｐ型有機半導体を用いたpチャンネル型有機薄膜トランジスタと、n型有機半導体を用いたnチャンネル型有機薄膜トランジスタを備え、pチャンネル型有機薄膜トランジスタとnチャンネル型有機薄膜トランジスタが相補型集積回路を構成する有機半導体装置において、  前記p型有機半導体とn型有機半導体とが共通のゲート絶縁膜に対して同じ側に位置し、かつ、前記p型有機半導体が有機半導体ポリマーを含有する、有機半導体装置により、課題を解決する。【選択図】図２
2019153653.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｐ型有機半導体を用いたpチャンネル型有機薄膜トランジスタと、n型有機半導体を用いたnチャンネル型有機薄膜トランジスタを備え、pチャンネル型有機薄膜トランジスタとn
チャンネル型有機薄膜トランジスタが相補型集積回路を構成する有機半導体装置において、
前記p型有機半導体とn型有機半導体とが共通のゲート絶縁膜に対して同じ側に位置し、かつ、前記p型有機半導体が有機半導体ポリマーを含有する、有機半導体装置。
【請求項２】
前記有機半導体ポリマーがドナーアクセプタ型の有機半導体ポリマーを含む、請求項１に記載の有機半導体装置。
【請求項３】
前記ドナーアクセプタ型の有機半導体ポリマーが、下記のいずれかの構造を含む、請求項２に記載の有機半導体装置。
【化１】
2019153653.tif 000006
（式中Ａｒは、置換基を有してもよい、芳香環及び複素芳香環から選択され、Ｒは置換基を有してもよいアルキル基を表す。Ｘは炭素（Ｃ）、シリコン（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、窒素（Ｎ）及びリン（Ｐ）から選択される。）
【請求項４】
pチャンネル型有機薄膜トランジスタのソース電極、pチャンネル型有機薄膜トランジスタのドレイン電極、nチャンネル型有機薄膜トランジスタのソース電極、nチャンネル型有機薄膜トランジスタのドレイン電極がボトムコンタクト構造で配置され、上記４つの電極表面が一種類以下の表面修飾物質で修飾されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の有機半導体装置。
【請求項５】
ｐ型有機半導体を用いたpチャンネル型有機薄膜トランジスタと、ｎ型有機半導体を用
いたｎチャンネル型有機薄膜トランジスタを備え、pチャンネル型有機薄膜トランジスタ
とｎチャンネル型有機薄膜トランジスタが相補型集積回路を構成する有機半導体装置において、
前記ｐ型有機半導体とｎ型有機半導体とが、２層のゲート絶縁膜に挟まれ、かつ、該ゲート絶縁膜のうち少なくとも１層のゲート絶縁膜を共有しており、
前記ｐ型有機半導体が有機半導体ポリマーを含有する、有機半導体装置。
【請求項６】
ｐ型有機半導体およびｎ型有機半導体を同一の表面に塗工した後、ｐ型及びｎ型有機半導体を同時に熱処理するアニール工程、を含む請求項１〜５のいずれか１項に記載の有機半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は有機材料を用いた、相補型集積回路を構成する有機半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
p型トランジスタとn型トランジスタによって構成されるアナログ回路やディジタル回路といった相補型集積回路は、エネルギー効率が高く小型化に有利なため、現在のエレクトロニクス技術には欠かせないものとなっている。これらの相補型集積回路を安価に製造するために、有機半導体材料を用いた半導体装置によって相補型集積回路を構成することが検討されている。例えばｐ型トランジスタとｎ型トランジスタの各チャネルを有機半導体膜によって構成した相補型集積回路が特許文献１および非特許文献１に提案されている。
【０００３】
非特許文献１に示された従来の相補型集積回路の模式図を図１に示す。従来の相補型集積回路の製造方法は、基板１上に下地層２を積層し、その上にソース電極６およびドレイン電極７、バンク８を形成後にｎ型有機半導体層３を成膜し、アニールした後、ゲート絶縁膜９ａを形成してゲート電極４を設け、ゲート絶縁膜９ａを再度形成後に、ソース電極６およびドレイン電極７、バンク８を形成し、その後ｐ型有機半導体層５を成膜し、再度アニールを行う。そのため、ｎ型半導体層及びｐ型半導体層が、ゲート絶縁膜を挟んで、装置の厚さ方向に積層する構成となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１５０６４１号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，  Ｖｏｌｕｍｅ  ４，  Ｉｓｓｕｅ  １，２０１８，１７００３１３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
有機半導体材料を用いて作製されるアナログ回路やディジタル回路といった有機相補型集積回路においては、ｐ型有機半導体の耐熱性が十分ではないことから、ｐ型有機半導体のアニール温度と、ｎ型有機半導体のアニール温度とが大きく異なっている。そのため、製造の際には、まずアニール温度が高い側（通常はｎ型であることが一般的である）の半導体を成膜してアニールした後に、もう一方の側の半導体を成膜してアニールすることが行われていた。そのため、図１に示すような構成となり、製造する際の工数が多くなる。また、膜の数が増えることから装置全体の厚みが厚くなる傾向にあった。
【０００７】
本発明は上記問題を解決するものであり、製造において工数が少なく、装置全体の厚みが抑えられた有機半導体装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意研究の結果、ｐ型有機半導体が特定の構造を有する有機半導体ポリマーを含むことで、ｎ型有機半導体とほぼ同様の温度でアニール処理が可能となることから、ゲート電極及びゲート絶縁膜に対して同じ側にｐ型及びｎ型の有機半導体層を形成することが可能となり、その結果、製造の際の工数を削減することが可能となり、さらには有機半導体装置の厚みを抑制することが可能となることを見出し、本発明に到達した。
本発明は、以下の要旨を含む。
【０００９】
［１］ｐ型有機半導体を用いたpチャンネル型有機薄膜トランジスタと、n型有機半導体を用いたnチャンネル型有機薄膜トランジスタを備え、pチャンネル型有機薄膜トランジスタとnチャンネル型有機薄膜トランジスタが相補型集積回路を構成する有機半導体装置にお
いて、
前記p型有機半導体とn型有機半導体とが共通のゲート絶縁膜に対して同じ側に位置し、かつ、前記p型有機半導体が有機半導体ポリマーを含有する、有機半導体装置。
［２］前記有機半導体ポリマーがドナーアクセプタ型の有機半導体ポリマーを含む、［１］に記載の有機半導体装置。
［３］前記ドナーアクセプタ型の有機半導体ポリマーが、下記のいずれかの構造を含む、［２］に記載の有機半導体装置。
【化１】
2019153653.tif 000003
（式中Ａｒは、置換基を有してもよい、芳香環及び複素芳香環から選択され、Ｒは置換基を有してもよいアルキル基を表す。Ｘは炭素（Ｃ）、シリコン（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、窒素（Ｎ）及びリン（Ｐ）から選択される。）
［４］pチャンネル型有機薄膜トランジスタのソース電極、pチャンネル型有機薄膜トランジスタのドレイン電極、nチャンネル型有機薄膜トランジスタのソース電極、nチャンネル型有機薄膜トランジスタのドレイン電極がボトムコンタクト構造で配置され、上記４つの電極表面が一種類以下の表面修飾物質で修飾されている、［１］〜［３］のいずれかに記載の有機半導体装置。
［５］ｐ型有機半導体を用いたpチャンネル型有機薄膜トランジスタと、ｎ型有機半導体
を用いたｎチャンネル型有機薄膜トランジスタを備え、pチャンネル型有機薄膜トランジ
スタとｎチャンネル型有機薄膜トランジスタが相補型集積回路を構成する有機半導体装置において、
前記ｐ型有機半導体とｎ型有機半導体とが、２層のゲート絶縁膜に挟まれ、かつ、該ゲート絶縁膜のうち少なくとも１層のゲート絶縁膜を共有しており、
前記ｐ型有機半導体が有機半導体ポリマーを含有する、有機半導体装置。
［６］ｐ型有機半導体およびｎ型有機半導体を同一の表面に塗工した後、ｐ型及びｎ型有機半導体を同時に熱処理するアニール工程、を含む［１］〜［５］のいずれかに記載の有機半導体装置の製造方法。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、ゲート電極及びゲート絶縁膜に対して同じ側に両有機半導体を形成することが可能となるため、厚さが抑えられた有機半導体装置を提供できる。また、製造工数を削減することが可能な、有機半導体装置の製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】従来の方法で製造した有機半導体装置の模式図を示す。
【図２】本発明の一実施形態にかかる有機半導体装置の模式図を示す。
【図３】本発明の一実施形態にかかる有機半導体装置の模式図を示す。
【図４】本発明の一実施形態にかかる有機半導体装置の模式図を示す。
【図５】実施例１で製造した有機薄膜トランジスタの評価結果を示す。
【図６】実施例１で製造した相補型集積回路の評価結果を示す。
【図７】実施例２で製造した有機薄膜トランジスタの評価結果を示す。
【図８】実施例２で製造した相補型集積回路の評価結果を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明について詳細に説明するが、以下に記載する構成要件の説明は、本発明の実施形態の一例（代表例）であり、本発明はこれらの内容に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施することができる。
【００１３】
図２に、本発明の一実施形態に係る有機半導体装置である有機薄膜トランジスタ１０を示す。
有機薄膜トランジスタ１０は、基板１１と下地層１２との積層体上に、ｎ型有機半導体層１３とｐ型有機半導体層１５とが同一表面上に形成され、その後ゲート絶縁膜が積層される。すなわち、ｎ型有機半導体層とｐ型有機半導体層とが共通のゲート絶縁膜に対して同じ側に位置する構成を有する。
【００１４】
基板１１は、典型的には樹脂基板やガラス基板である。樹脂基板としては、ポリエチレンテレフタレート、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、ポリアリレート、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、シリコーン、エポキシ、アクリル、パリレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリビニルアルコール、ポリ塩化ビニルなどが挙げられる。基板の形状は特に限定されず、フィルム状、板状、シート状などの形状であってよい。
基板１１の厚みは特段限定されず、有機薄膜トランジスタを搭載するデバイスに応じ適宜設定されるが、通常１μｍ以上であり、３μｍ以上であってよく、５μｍ以上であってよく、また通常１０ｍｍ以下であり、５ｍｍ以下であってよく、１ｍｍ以下であってよい。
【００１５】
下地層１２は絶縁性を有する膜であり得る。基板１１が絶縁性能を有し、十分に平坦性が担保できる場合には、下地層は存在しなくてもよい。下地層は絶縁性を有する樹脂であればよく、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ベンゾシクロブテン樹脂、シリコーン樹脂ポリイミド樹脂などの硬化性ポリマー、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ポリビニルアルコール、ポリビニルフェノールなどの熱可塑性ポリマー、ＣＹＴＯＰ（登録商標）、テフロン（登録商標）などのフッ素系ポリマーなどが挙げられるがこれらに限定されない。
下地層１２を設ける場合、その厚さは特段限定されず、通常５０ｎｍ以上であり、１００ｎｍ以上であってよく、また通常１０μｍ以下であり、５μｍ以下であってよい。
【００１６】
ｎ型有機半導体層１３は、ｎ型半導体として機能し得る有機半導体から形成され、既知のものを用いることができる。例えば、フラーレン（Ｃ６０）、ＰＣＢＭなどのフラーレン誘導体、ペリレンカルボン酸ジイミドおよびその誘導体、フッ素化フタロシアニン、パーフルオロ化ペンタセン、シアノスチルベン、シアノパラフェニレンビニレン、ビスチアゾール系誘導体、チオフェンオリゴマー誘導体、ＩＴＩＣなどの非フラーレン型アクセプタなどが挙げられる。
ｎ型有機半導体層１３の厚みは特段限定されず、通常５ｎｍ以上であり、８ｎｍ以上であってよく、１０ｎｍ以上であってよく、また通常１００ｎｍ以下であり、５０ｎｍ以下であってよく、３０ｎｍ以下であってよい。
【００１７】
ｐ型有機半導体層１５は、ｐ型半導体として機能し得る有機半導体から形成され、本実施形態では、ドナーアクセプタ型の有機半導体ポリマーであることが好ましく、以下のいずれかの構造を含むことがより好ましい。なお、同一分子内に電子供与性部位（ドナー）と電子求引性部位（アクセプタ）を有する有機半導体ポリマーをドナー・アクセプタ型有機半導体ポリマーと呼ぶ。
【化２】
2019153653.tif 000004
【００１８】
式中Ａｒは置換基を有してもよい、芳香環及び複素芳香環から選択され、好ましくは、炭素数２〜６の芳香環、（Ｎ−Ｓ−Ｎ）構造を含むチアジアゾール誘導環である。Ｘは炭素（Ｃ）、シリコン（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、窒素（Ｎ）、リン（Ｐ）などを表す。
式中Ｒは置換基を有してもよいアルキル基を表し、通常炭素数が３以上、好ましくは６以上、より好ましくは１０以上である。また、通常炭素数は３０以下であり、好ましくは２５以下である。Ｒが有してもよい置換基はハロゲン、水酸基、アミノ基、スルホニル基
、エーテル結合を有する基であり得る。
【００１９】
本実施形態において有機半導体装置は、ｎ型有機半導体層とｐ型有機半導体層とが共通のゲート絶縁膜に対して同じ側に位置する構成を有する。好ましくは、ｎ型有機半導体層１３とｐ型有機半導体層１５とが同一表面上に形成される。
従来、有機半導体層の製造において、ｐ型有機半導体の耐熱性が十分ではないことから、ｐ型有機半導体のアニール温度と、ｎ型有機半導体のアニール温度とが大きく異なっており、両有機半導体を一度に熱処理することができなかった。本実施形態では、耐熱性に優れた有機半導体ポリマーをｐ型半導体として用いることで、ｐ型有機半導体とｎ型有機半導体を一度に熱処理することが可能となり、ｎ型有機半導体層とｐ型有機半導体層とが共通のゲート絶縁膜に対して同じ側に位置する構成とすることが可能となった。
【００２０】
ｐ型有機半導体として用いるポリマーの分子量は特段限定されないが、通常１，０００以上であり、２，０００以上であってよい。また、１，０００，０００以下であり、５００，０００以下であってよい。ｐ型有機半導体の耐熱性は、ｎ型有機半導体と一度にアニール処理できる程度の耐熱性であれば特段問題ないが、ｎ型有機半導体の耐熱性と同等かそれを上回ることが好ましい。有機半導体の耐熱性は５％質量減少温度で評価出来、ｐ型半導体ポリマーの耐熱性とｎ型半導体ポリマーの耐熱性との差が±５０℃以内であることが好ましく、±３０℃以内であることが好ましい。
【００２１】
ｐ型有機半導体層１３の厚みは特段限定されず、通常５ｎｍ以上であり、８ｎｍ以上であってよく、１０ｎｍ以上であってよく、また通常１００ｎｍ以下であり、５０ｎｍ以下であってよく、３０ｎｍ以下であってよい。また、ｐ型半導体ポリマーを印刷する際のインクには、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、シリコーン、エポキシ、アクリル、ポリビニルアルコール、ポリ塩化ビニル、異なる有機半導体ポリマーなどの他のポリマー成分を含んでよい。添加されるポリマーの成分比率はインク全量に対し通常１質量％以上、好ましくは３質量％以上、さらに好ましくは５質量％以上であり、通常９９％質量以下、好ましくは９８質量％以下、さらに好ましくは９７質量％以下である。
【００２２】
ｎ型有機半導体層１３と、ｐ型有機半導体層１５を印刷する領域を囲むように有機半導体層の形成領域を画定するためのバンク１８が設けられる。バンク１８は通常、疎水性の樹脂材料、例えばＣＹＴＯＰ（登録商標）、テフロン（登録商標）などから形成され得る。
ｎ型有機半導体層１３及びｐ型有機半導体層１５には、有機薄膜トランジスタに必要なソース電極１６、ドレイン電極１７が設けられる。
ソース電極１６、ドレイン電極１７は、有機半導体装置において用いられる電極材料を適用することができる。例えばＡｌ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｔｉ、Ａｕ、Ｐｔなどの金属材料、ＩｎＯ、ＳｎＯ、ＺｎＯ、ＩＴＯなどの金属酸化物、グラフェン、カーボンナノチューブなどの炭素材料、ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳなどの導電性高分子材料を用いることができる。
【００２３】
ソース電極１６及びドレイン電極１７の表面は、表面処理されていてもよい。表面処理は、１種の表面処理剤により処理されてもよく、２種以上の表面処理剤により処理されていてもよいが、１種以下の表面処理剤により表面処理がされていることが好ましい。なお、１種以下とは、表面処理されていない形態も含む概念である。
表面処理剤は、特段限定されないが、チオール基を有する化合物、例えば、ヘキサンチオール、オクタンチオール、デカンチオール、ドデカンチオール等のアルカンチオール類、ペンタフルオロベンゼンチオール、４−メチルベンゼンチオール、４−アミノベンゼンチオール等の芳香族チオール類などがあげられる。
【００２４】
有機半導体層は、ゲート絶縁膜１９ａにより封止され、ゲート絶縁膜１９ａ上にはゲー
ト電極１４が形成される。ゲート電極１４は、更に絶縁材料より形成される封止層１９ｂで封止されてもよい。ゲート電極１４には、ソース電極１６、ドレイン電極１７と同様の材料を用いることができる。
ゲート絶縁膜１９ａは、下地層１２と同様に絶縁性を有する樹脂を用いることが出来る。例えば、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ベンゾシクロブテン樹脂などの硬化性ポリマー、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレートなどの熱可塑性ポリマー、ＣＹＴＯＰ（登録商標）、テフロン（登録商標）などのフッ素系ポリマーなどが挙げられるがこれらに限定されない。また、ゲート絶縁膜１９ａには、ＳｉＯ2、
Ａｌ2Ｏ3、Ｔａ2Ｏ3などの無機材料も使用可能である。
【００２５】
図３は、本発明の別の実施形態に係る有機薄膜トランジスタ２０である。有機薄膜トランジスタ１０は、有機半導体よりも上方にゲート電極が位置するトップゲート・ボトムコンタクト型有機薄膜トランジスタであり、有機薄膜トランジスタ２０は、有機半導体よりも下方にゲート電極が位置するボトムゲート・ボトムコンタクト型有機薄膜トランジスタである。
また、具体的には図示しないが、ボトムゲート・トップコンタクト型有機薄膜トランジスタ、トップゲート・トップコンタクト型有機薄膜トランジスタへも適用可能である。トップコンタクト型素子の場合、通常、電極の表面処理は行われない。
【００２６】
本実施形態に係る有機半導体装置は、ｎ型有機半導体層とｐ型有機半導体層とが共通のゲート絶縁膜に対して同じ側に位置する構成を採用することで、製造工程を大きく省略することができる。以下、製造方法について説明する。
【００２７】
図１に示す、従来技術に係る有機半導体装置の場合、多くの層が積層されている。通常有機半導体装置を製造する際には、電極を成膜する場合、真空蒸着、スパッタリングなどの真空成膜法や、ゾル−ゲル法や、粒子をインク化して印刷するウエット成膜法などが用いられる。また有機半導体膜や絶縁膜は、有機材料を溶解または分散させた溶液をインクとして用いるウエット成膜法などが用いられる。そのため、多くの層を有する図１に示す有機半導体装置を製造する際には、多くの工程が必要となる。
【００２８】
一方で図２及び図３に示す有機半導体装置は、ｎ型有機半導体層とｐ型有機半導体層とが共通のゲート絶縁膜に対して同じ側に位置し、ｎ型有機半導体層とｐ型有機半導体層とが同一平面上に形成される。そして、形成されたｎ型有機半導体層とｐ型有機半導体層は、耐熱性が向上したｐ型有機半導体を用いることで、アニール処理温度がほぼ同一となり、同時に熱処理を行うアニール工程に供することができる。そのため、製造工程を大幅に削減することができる。
【００２９】
図４に本発明の別の実施形態に係る有機薄膜トランジスタ３０の模式図を示す。有機薄膜トランジスタ１０及び２０と異なり、ｎ型有機半導体層３３と、ｐ型有機半導体層３５が２層のゲート絶縁膜３９ａに挟まれており、且つ上部１層のゲート絶縁膜３９ａのみが２種の有機半導体層によって共有されている。図４では、上部１層のゲート絶縁膜３９ａのみが２種の有機半導体層によって共有されているが、２層のゲート絶縁膜が、共に、２種の有機半導体層に共有されている形態もとり得る。本発明は、このようなダブル（デュアル）ゲート・ボトムコンタクト構造を有する有機半導体装置を含み得る。
ダブル（デュアル）ゲート・ボトムコンタクト構造においても本発明の効果は認められ、ｐ型有機半導体ポリマーとｎ型有機半導体ポリマーが最低一層のゲート絶縁膜を共有し、形成されたｎ型有機半導体層とｐ型有機半導体層は、耐熱性が向上したｐ型有機半導体を用いることで、アニール処理温度がほぼ同一となり、同時に熱処理を行うアニール工程に供することができる。そのため、製造工程を大幅に削減することができる。
【実施例】
【００３０】
以下、実施例により本発明をより詳細に説明するが、本発明の範囲が実施例のみに限定されないことは言うまでもない。以下に実施例で使用した装置、材料を示す。
［使用装置］
・インクジェット印刷装置：ＦＵＪＩＦＩＬＭ  Ｄｉｍａｔｉｘ社  ＤＭＰ２８３１
・ディスペンサ装置：武蔵エンジニアリング社製  ＩＭＡＧＥ  ＭＡＳＴＥＲ  ３５０ＰＣ
・パリレン成膜装置：パリレン合同会社製  ＰＤＳ−２０１０
［使用材料］
・Ｐ型半導体：有機半導体ポリマー１（以下に製造方法を記載）
・Ｎ型半導体：ＴＵ−３（フューチャーインク社製）
・絶縁膜材料／下地層材料：パリレンｄｉＸ−ＳＲ（ＫＩＳＣＯ株式会社）
・疎水性バンク材料：ＡＦ１６００Ｘ（デュポン社製）
［使用インク］
・Ｐ型半導体インク：有機半導体ポリマー１の溶液（溶媒：メシチレン、濃度：０．０１ｗｔ％）
・Ｎ型半導体インク：ＴＵ−３／ポリαメチルスチレン混合溶液（溶媒：１−メチルナフタレン、濃度：ＴＵ−３／ポリαメチルスチレン＝０．０６／０．０２ｗｔ％）
・電極インク：銀ナノ粒子分散液（ハリマ化成社製ＮＰＳ−ＪＬ）
・疎水性バンク材料インク：ＡＦ１６００Ｘ溶液（溶媒：ＦＣ−４３ (３Ｍ社)、濃度：
１ｗｔ％）
・電極表面処理インクＡ：４−メチルベンゼンチオール溶液（溶媒：テトラリン；濃度：３０ｍＭ）
【００３１】
［有機半導体ポリマー１の製造］
本実施例で用いた有機半導体ポリマー１の構造を以下に示す。
【化３】
2019153653.tif 000005
【００３２】
有機半導体ポリマー１は、Ｍｉｎｇ  Ｗａｎｇら、Ｃｈｅｍ．  Ｃｏｍｍｕｎ．，  ２０１６，５２，  ３２０７−３２１０に従い合成した。
【００３３】
＜実施例１＞
上記図２で示した有機半導体装置を製造した。印刷パターンとして、各層の周囲にアライメントマークを配置したパターンを設計した。本実施例では、基板上の下地層上にソース・ドレイン電極が形成され、ソース・ドレイン電極上にＰ型半導体とＮ型半導体で構成される半導体層が形成され、半導体層上にゲート絶縁膜が形成され、ゲート絶縁膜上にゲート電極が形成されるトップゲート・ボトムコンタクト構造を用いた。製造工程は以下のとおりである。
【００３４】
１）洗浄した２ｃｍ×２．５ｃｍのガラス基板上（Ｅａｇｌｅ−ＸＧ；厚さ５００μｍ）に基板の濡れ性を制御するために下地層としてパリレン成膜装置を用いてパリレンｄｉＸ−ＳＲを厚さ３００〜３５０ｎｍとなるよう成膜した。
２）銀ナノ粒子分散液を、インクジェット印刷装置を用いて印刷し、チャネル長（電極間
隔）約４０μｍ、チャネル幅約１０００μｍのソース・ドレイン電極を形成した。形成後、１２０℃で３０分間焼成し、厚さ約１００〜１５０ｎｍの銀電極を得た。
３）半導体塗布領域を定義するため、疎水性バンク材料インクを、ディスペンサー装置を用いて印刷し、疎水性バンクを形成した。下地層への疎水性バンクの密着性向上のために基板に１００℃、３０分間の加熱処理を行った。
４）Ｎ型半導体を形成する領域のソースおよびドレイン電極の仕事関数を制御するために表面処理を行った。電極表面処理インクＡをディスペンサー装置を用いてＮ型半導体を形成する領域のソースおよびドレイン電極の上のみに滴下し、５分間保持後にイソプロピルアルコールで基板の全面洗浄処理を行った。
５）Ｎ型半導体インクとＰ型半導体インクをディスペンサー装置を用いて疎水性バンク内に滴下した。まず、Ｎ型半導体インクを滴下した。このとき、基板温度を６０℃に保持し、インク滴下後は半導体インクの塗布後は溶液が乾燥するまで保持した。次いで、基板温度を６０℃に保持したままＰ型半導体インクを滴下し、半導体インクが乾燥するまで保持した。その後、半導体インクの溶媒除去と加熱処理のため基板をグローブボックス中でホットプレートを用いて１５０℃、６０分で熱アニール処理を行った。
６）ゲート絶縁膜としてパリレン成膜装置にてパリレンｄｉＸ−ＳＲを３００〜３５０ｎｍとなるよう成膜した。
７）ゲート電極として、銀ナノ粒子分散液を、インクジェット印刷装置を用いてソース・ドレイン電極の電極間を覆う位置に印刷し、その後、１２０℃で３０分で焼成することで、厚さ約１００〜１５０ｎｍの銀電極を形成した。
【００３５】
上記手順にて作製した素子のｐチャンネル型有機薄膜トランジスタおよびｎチャンネル型有機薄膜トランジスタの評価を行った。伝達特性および出力特性を図５に示す。ｐチャンネル型有機薄膜トランジスタおよびｎチャンネル型有機薄膜トランジスタの移動度は、それぞれ０．１６ｃｍ2／Ｖｓ、０．２６ｃｍ2／Ｖｓであった。このとき、ソース電極とドレイン電極間で印加電圧（ＶＤＳ）の絶対値を１０Vとして飽和領域の移動度を算出し
た。すなわち、ｐチャンネル型有機薄膜トランジスタは、VDS = -10 V、ｎチャンネル型
有機薄膜トランジスタは、VDS = 10 Vとして、ソース電極とゲート電極間で印加電圧（VGS）を変化させながら評価した。
次いで、このｐチャンネル型有機薄膜トランジスタおよびｎチャンネル型有機薄膜トランジスタを用いて相補型インバータ回路を構成しその特性を評価した。結果を図６に示す。相補型インバータ回路は、２．５〜１０Ｖで駆動し、駆動電圧１０Ｖでゲイン１０を得た。
【００３６】
＜実施例２＞
電極処理インクＢとして、４−メチルベンゼンチオール溶液（溶媒：イソプロピルアルコール；濃度：３０ｍＭ）を準備した。
ソースおよびドレイン電極の仕事関数を制御するために表面処理をする際、電極表面処理インクＢに基板全体を５分間浸漬したのちに、イソプロピルアルコールで基板の全面洗浄処理を行った点以外は実施例１と同様にして、有機半導体装置を作製した。この場合は、ｎ型半導体を形成する領域のソースおよびドレイン電極だけではなく、ｐ型半導体を形成する領域のソースおよびドレイン電極表面も４−メチルベンゼンチオールによって表面処理した。
【００３７】
上記手順にて作製した素子のｐチャンネル型有機薄膜トランジスタおよびｎチャンネル型有機薄膜トランジスタの評価を行った。伝達特性及び出力特性を図７に示す。ｐチャンネル型有機薄膜トランジスタおよびｎチャンネル型有機薄膜トランジスタの移動度は、それぞれ０．１１ｃｍ2／Ｖｓ、０．１７ｃｍ2／Ｖｓであった。このとき、ソース電極とドレイン電極間で印加電圧（ＶＤＳ）の絶対値を１０Vとして飽和領域の移動度を算出した
。すなわち、ｐチャンネル型有機薄膜トランジスタは、VDS = -10 V、ｎチャンネル型有
機薄膜トランジスタは、VDS = 10 Vとして、ソース電極とゲート電極間で印加電圧（VGS
）を変化させながら評価した。
次いで、このｐチャンネル型有機薄膜トランジスタおよびｎチャンネル型有機薄膜トランジスタを用いて相補型インバータ回路を構成しその特性を評価した。結果を図８に示す。相補型インバータ回路は、２．５〜１０Ｖで駆動し、駆動電圧１０Ｖでゲイン８を得た。
【符号の説明】
【００３８】
１、１１、２１、３１  基板
２、１２              下地層
３、１３、２３、３３  ｎ型有機半導体層
４、１４、２４、３４  ゲート電極
５、１５、２５、３５  ｐ型有機半導体層
６、１６、２６、３６  ソース電極
７、１７、２７、３７  ドレイン電極
８、１８、２８、３８  バンク
９ａ、１９ａ、２９ａ、３９ａ  ゲート絶縁層
９ｂ、１９ｂ、２９ｂ  封止層
１０、２０、３０  有機薄膜トランジスタ
【図１】
2019153653.tif 000007
【図２】
2019153653.tif 000008
【図３】
2019153653.tif 000009
【図４】
2019153653.tif 000010
【図５】
2019153653.tif 000011
【図６】
2019153653.tif 000012
【図７】
2019153653.tif 000013
【図８】
2019153653.tif 000014