(57)【要約】【課題】容易に実施でき、得られる半導体膜のチャネル上での均質性を向上できる半導体膜の形成方法及びトランジスタの製造方法を提供すること。【解決手段】チャネル１３上に付与された半導体材料を含むインク２を乾燥させて半導体膜を形成する際に、光照射により、チャネル１３上のインク２の温度分布がソース電極１１−ドレイン電極１２方向に非対称となるように乾燥させる半導体膜の形成方法、及び、該方法によりトランジスタの半導体膜を形成するトランジスタの製造方法。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャネル上に付与された半導体材料を含むインクを乾燥させて半導体膜を形成する際に、光照射により、前記チャネル上の前記インクの温度分布がソース電極−ドレイン電極方向に非対称となるように乾燥させることを特徴とする半導体膜の形成方法。
【請求項２】
前記チャネル上の前記インクの温度分布がソース電極−ドレイン電極方向に非対称となるように光吸収発熱体を配置することを特徴とする請求項１記載の半導体膜の形成方法。
【請求項３】
前記光吸収発熱体は、互いに吸光度の異なる前記ソース電極及び前記ドレイン電極により構成されることを特徴とする請求項２記載の半導体膜の形成方法。
【請求項４】
前記光吸収発熱体は、互いに形状及び又は面積の異なる前記ソース電極及び前記ドレイン電極により構成されることを特徴とする請求項２又は３記載の半導体膜の形成方法。
【請求項５】
前記光吸収発熱体は、ダミー発熱パターンにより構成されることを特徴とする請求項２〜４の何れかに記載の半導体膜の形成方法。
【請求項６】
前記チャネル領域における前記インクの温度分布がソース電極−ドレイン電極方向に非対称となるようにパターン露光による光照射を行うことを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の半導体膜の形成方法。
【請求項７】
半導体材料を含むインクを乾燥させて半導体膜を形成する際に、光照射により該インクの最終乾燥領域をシフトさせることを特徴とする半導体膜の形成方法。
【請求項８】
前記インクをチャネル領域の内外に跨って付与しておき、前記光照射により該インクの最終乾燥領域をチャネル領域内からチャネル領域外にシフトさせることを特徴とする請求項７記載の半導体膜の形成方法。
【請求項９】
半導体材料を含むインクを乾燥させて半導体膜を形成する際に、光照射により該インク中に温度勾配を形成し、該温度勾配における高温側から低温側へと該インクの乾燥の進行方向を方向付けることを特徴とする半導体膜の形成方法。
【請求項１０】
前記温度勾配を、チャネル領域内のインク中に形成することを特徴とする請求項９記載の半導体膜の形成方法。
【請求項１１】
半導体膜を備えたトランジスタの製造方法において、該半導体膜を請求項１〜１０の何れかに記載の半導体膜の形成方法により形成することを特徴とする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、半導体膜の形成方法及びトランジスタの製造方法に関し、より詳しくは、半導体材料を含むインクを乾燥させて半導体膜を形成するに際して、光照射を行う半導体膜の形成方法及びトランジスタの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子デバイスの製造方法として、従来のフォトリソプロセスや真空プロセスを用いずに、印刷方式により製造する、所謂プリンテッドエレクトロニクスの研究開発が積極的に行われている。
【０００３】
具体的には、ＬＣＤのカラーフィルターや液晶材料の印刷、ＯＬＥＤの発光層や注入層、電子ペーパーのＴＦＴバックプレーン、ＰＣＢやＦＰＣの電極形成、太陽電池の配線、透明導電膜やタッチパネル等、多岐にわたるデバイスの印刷化の試みがなされている。
【０００４】
有機トランジスタの有機半導体層の形成は、これまでの真空方式による製造から、大気圧下での印刷、特にインクジェット方式による積層が検討されている。塗布、印刷による塗膜の形成により、真空プロセスに必要な設備が不要であり、高価な材料も節約できることから、大幅なコストダウンが可能である。
【０００５】
有機半導体材料を含む塗布液を用いる場合、これを乾燥させて得られた有機半導体膜中においては、有機半導体材料の均質性が得られにくい問題があった。
【０００６】
本願出願人は、これまでに、特許文献１において、塗布法によって有機半導体膜を形成する際に、チャネル領域に、結晶の方向性が乱れやすい有機半導体膜の重心（中心）を含まないようにすることで、キャリア移動度を向上させる技術を開示している。特許文献２にも類似の技術が記載されている。
【０００７】
特許文献３は、電極表面の一部に、インクと親和性の高い高表面エネルギー部を設けておくことで、配向性の高い有機半導体層を実現できるとしている。  
【０００８】
また、特許文献４及び非特許文献１には、基材の表面に溶液担持部材を設けておき、溶液担持部材の側面に立ち上がるように溶液フィレットを形成し、乾燥時に該フィレットを該溶液担持部材側に後退させながら薄膜を形成することが示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】ＷＯ２００７／１３５９１１
【特許文献２】特開２０１１−２３３７２４号公報
【特許文献３】特開２０１１−２２２８０１号公報
【特許文献４】ＷＯ２０１３／０２４６７８
【非特許文献１】東京大学大学院  竹谷研究室、“有機合成化学に立脚した高性能有機半導体材料の創製”、［online］、［平成２５年３月２５日検索］、インターネット〈URL：http://www.organicel.k.u-tokyo.ac.jp/wordpress/wp-content/uploads/2013/12/takeyalab_chem.pdf#search='%E7%AB%B9%E8%B0%B7+edge+casting'〉
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献１、２に記載の技術では、半導体膜の形成領域を、不要な領域にまで広く拡張しなければならない場合があり、素子の更なる微細化などを図る際において、限られた領域内に半導体膜を形成することが困難な場合があり、より容易に実施できる技術が求められる。
【００１１】
特許文献３に記載の技術は、適用可能な下地が限られたり、下地処理の工程が必要になったりするため、やはり容易に実施することが困難であった。
【００１２】
特許文献４及び非特許文献１に記載の技術は、溶液担持部材を除去する工程が必要になるなど、工程が複雑化し、容易に実施することが困難であった。
【００１３】
本発明者は、半導体材料を含むインクの乾燥に際して、従来のアプローチとは異なり、光照射により供給されるエネルギーを利用することによって、容易に、チャネル上における半導体膜の均質性を向上できることを見出して本発明に至った。
【００１４】
そこで、本発明の課題は、容易に実施でき、得られる半導体膜のチャネル上での均質性を向上できる半導体膜の形成方法及びトランジスタの製造方法を提供することにある。
【００１５】
また本発明の他の課題は、以下の記載によって明らかとなる。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記課題は、以下の各発明によって解決される。
【００１７】
１．
チャネル上に付与された半導体材料を含むインクを乾燥させて半導体膜を形成する際に、光照射により、前記チャネル上の前記インクの温度分布がソース電極−ドレイン電極方向に非対称となるように乾燥させることを特徴とする半導体膜の形成方法。
【００１８】
２．
前記チャネル上の前記インクの温度分布がソース電極−ドレイン電極方向に非対称となるように光吸収発熱体を配置することを特徴とする前記１記載の半導体膜の形成方法。
【００１９】
３．
前記光吸収発熱体は、互いに吸光度の異なる前記ソース電極及び前記ドレイン電極により構成されることを特徴とする前記２記載の半導体膜の形成方法。
【００２０】
４．
前記光吸収発熱体は、互いに形状及び又は面積の異なる前記ソース電極及び前記ドレイン電極により構成されることを特徴とする前記２又は３記載の半導体膜の形成方法。
【００２１】
５．
前記光吸収発熱体は、ダミー発熱パターンにより構成されることを特徴とする前記２〜４の何れかに記載の半導体膜の形成方法。
【００２２】
６．
前記チャネル領域における前記インクの温度分布がソース電極−ドレイン電極方向に非対称となるようにパターン露光による光照射を行うことを特徴とする前記１〜５の何れかに記載の半導体膜の形成方法。
【００２３】
７．
半導体材料を含むインクを乾燥させて半導体膜を形成する際に、光照射により該インクの最終乾燥領域をシフトさせることを特徴とする半導体膜の形成方法。
【００２４】
８．
前記インクをチャネル領域の内外に跨って付与しておき、前記光照射により該インクの最終乾燥領域をチャネル領域内からチャネル領域外にシフトさせることを特徴とする前記７記載の半導体膜の形成方法。
【００２５】
９．
半導体材料を含むインクを乾燥させて半導体膜を形成する際に、光照射により該インク中に温度勾配を形成し、該温度勾配における高温側から低温側へと該インクの乾燥の進行方向を方向付けることを特徴とする半導体膜の形成方法。
【００２６】
１０．
前記温度勾配を、チャネル領域内のインク中に形成することを特徴とする請求項９記載の半導体膜の形成方法。
【００２７】
１１．
半導体膜を備えたトランジスタの製造方法において、該半導体膜を前記１〜１０の何れかに記載の半導体膜の形成方法により形成することを特徴とするトランジスタの製造方法。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、容易に実施でき、得られる半導体膜のチャネル上での均質性を向上できる半導体膜の形成方法及びトランジスタの製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】チャネル上のインクの温度分布の非対称を概念的に説明する図
【図２】本発明の半導体膜の形成方法の第１態様の一例を説明する平面図
【図３】本発明の半導体膜の形成方法の第２態様の一例を説明する平面図
【図４】本発明の半導体膜の形成方法の第２態様の他の例を説明する平面図
【図５】本発明の半導体膜の形成方法の第２態様の他の例を説明する平面図
【図６】本発明の半導体膜の形成方法の第２態様の他の例を説明する平面図
【図７】本発明の半導体膜の形成方法の第３態様の一例を説明する平面図
【図８】本発明の半導体膜の形成方法の第４態様の一例を説明する平面図
【図９】インクの最終乾燥領域を説明する図
【図１０】ボトムゲート／ボトムコンタクト型の薄膜トランジスタの形成例を示す説明図
【図１１】ボトムゲート／トップコンタクト型の薄膜トランジスタの形成例を示す説明図
【図１２】トップゲート／ボトムコンタクト型の薄膜トランジスタの形成例を示す説明図
【図１３】トップゲート／トップコンタクト型の薄膜トランジスタの形成例を示す説明図
【図１４】半導体膜を形成するための形成装置の一例を示す要部概略側面図
【図１５】図１４に示す形成装置の平面図
【図１６】実施例を説明する図
【図１７】実施例を説明する図
【図１８】実施例を説明する図
【図１９】比較例を説明する図
【図２０】比較例を説明する図
【図２１】実施例を説明する図
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下に、図面を参照して本発明を実施するための形態について説明する。
【００３１】
本発明では、基材上に付与された半導体材料を含むインク（以下、単にインクという場合がある。）を乾燥させて半導体膜を形成するに際して、光照射を行うことにより、インクの乾燥のためのエネルギーとして、基材上において光エネルギーから変換された熱エネルギーを利用する。
【００３２】
光エネルギーから変換された熱エネルギーの利用により、インクを、「チャネル上のインクの温度分布がソース電極−ドレイン電極方向に非対称」となるように乾燥させることができる。
【００３３】
「チャネル上のインクの温度分布がソース電極−ドレイン電極方向に非対称」とは、照射光の光エネルギーを熱エネルギーに換えるエネルギー変換を、基材上において、ソース電極側又はドレイン電極側の何れかに偏るように偏在的に生起させ、これにより、光照射に起因する発熱量が、ソース電極側又はドレイン電極側の何れかに偏るようにした状態を指す。
【００３４】
図１は、チャネル上のインクの温度分布の非対称を概念的に説明する図である。
【００３５】
図１（ａ）は、半導体層が形成される対象となる基材を平面視している。
【００３６】
１は基材、１１はソース電極、１２はドレイン電極、１３はソース電極１１とドレイン電極１２との間のチャネルである。
【００３７】
本発明において、「ソース電極−ドレイン電極方向（以下、ＳＤ方向という場合がある。）」とは、ソース電極１１とドレイン電極１２とを最短で結ぶ方向を指す。図中、左右矢印方向でＳＤ方向を示した。このＳＤ方向は、基材１を平面視した際のキャリア移動方向に沿う方向と基本的に一致する。
【００３８】
かかるＳＤ方向において、Ａはソース電極１１とチャネル１３の境界であり、Ｂはドレイン電極１２とチャネル１３の境界であり、Ｃはソース電極１１及びドレイン電極１２間をＳＤ方向に結ぶ線の中点である。
【００３９】
２は半導体材料を含むインクであり、ソース電極１１及びドレイン電極１２に接触するように、チャネル１３上（チャネル領域ともいう）に付与されている。ここでは、インク２はチャネル１３上の内外に跨って付与されている。
【００４０】
図１（ｂ）は、図１（ａ）におけるＳＤ方向におけるチャネル１３上のインク２の温度分布を概念的に示すグラフであり、横軸はＳＤ方向の位置、縦軸はインク２の温度を示している。
【００４１】
図１（ｂ）には、チャネル１３上のインク２の温度分布が、ＳＤ方向に対称な例を破線で示し、非対称な例を実線で、それぞれ概念的に示した。
【００４２】
対称な温度分布（破線）は、Ｃ→Ａの温度分布を、Ｃを通る縦軸方向の線を軸として反転させたときに、Ｃ→Ｂの温度分布と一致させることができる。
【００４３】
一方、非対称な温度分布（実線）は、Ｃ→Ａの温度分布を、Ｃを通る縦軸方向の線を軸として反転させても、Ｃ→Ｂの温度分布と一致しない。図示の例では、チャネル１３上のインク２の温度は、ソース電極１１側からドレイン電極１２側に向けて、徐々に増加している。このように、チャネル１３上のインク２の温度が、ＡからＢまで、好ましくは指数関数的に（ｅｘｐｏｔｅｎｔｉａｌに）、漸増していることも好ましいことである。ここで示した非対称な温度分布の例は、あくまで概念的なものであり、このような例に限定されるものではない。上述した通り、照射光の光エネルギーを熱エネルギーに換えるエネルギー変換を、基材上において、ソース電極側又はドレイン電極側の何れかに偏るように偏在的に生起させ、これにより、光照射に起因する発熱量が、ソース電極側又はドレイン電極側の何れかに偏るようにしていればよい。
【００４４】
インク２を、チャネル１３上のインク２の温度分布がＳＤ方向に非対称となるように乾燥することによって、インク２の乾燥は、チャネル１３上において、ＳＤ方向に異方的に進行する。具体的には、温度分布の存在により、高温側から低温側へと進行し易くなる。図示の例では、ドレイン電極１２側からソース電極１１側へと進行し易くなる。
【００４５】
インク２の乾燥を上記のように異方的に進行させることにより、チャネル１３上に形成される半導体膜における半導体材料の結晶成長方向を整えることができる。つまり、半導体膜において、結晶成長方向が乱れた領域の割合を低減し、結晶成長方向が整った領域の割合を高めることができる。
【００４６】
また、光照射によってインク中に形成された温度勾配における高温側から低温側へとインク２の乾燥の進行方向を方向付けることができる。これにより、基材１上に存在する僅かな不純物や、電極と絶縁膜間のような基材１上における異素材界面などの影響により乾燥の進行方向が局所的に変化することを防止することもできる。このことも、結晶成長方向を整えることに寄与することができる。
【００４７】
よって、得られた半導体膜は、チャネル１３上での均質性が向上される効果を奏し、トランジスタにおける高移動度の実現にも寄与できるようになる。
【００４８】
基材１上において光エネルギーを熱エネルギーに換えるエネルギー変換は、局所的に生起させ易いため、チャネル１３のような微小な領域内においても、インクに非対称な温度分布を好適に付与できる。
【００４９】
特許文献１〜３及び非特許文献１が記載する従来の技術と比較して、汎用性が高く、容易に実施できる効果を得ることもできる。
【００５０】
以下に説明する第１態様〜第３態様では、主に、基材１に設けた光吸収発熱体の構成によって、非対称な温度分布を形成する。また、第４態様では、主に、光照射の照射形態によって、非対称な温度分布を形成する。
【００５１】
図２は、本発明の半導体膜の形成方法の第１態様の一例を説明する平面図である。
【００５２】
第１態様においては、基材１における光吸収発熱体の構成（特に材質）によって、非対称な温度分布を形成する。ここでは、光吸収発熱体として、ソース電極１１及びドレイン電極１２を利用する。
【００５３】
第１態様においては、ソース電極１１とドレイン電極１２とが、互いに、照射光に対する吸光度に差を有している。ここでいう吸光度とは、インク２の乾燥時に照射する照射光の発光波長全域に対する吸光度である。
【００５４】
ソース電極１１とドレイン電極１２とは、光照射されたときに、照射光の光エネルギーを熱エネルギーに変換する効率に差を生じる。
【００５５】
これにより、インク２を光照射により乾燥させるに際して、チャネル領域１３における半導体インク２の温度分布をＳＤ方向に非対称とすることができる。
【００５６】
ソース電極１１とドレイン電極１２とに吸光度差を付与する方法は格別限定されず、例えば、ソース電極１１とドレイン電極１２とを、互いに吸光度の異なる材質で形成する方法等を好ましく例示できる。
【００５７】
より具体的な例を挙げれば、例えば、ソース電極１１を導電性ポリマーで形成し、ドレイン電極１２を金属で形成する、あるいは、その逆に、ソース電極１１を金属で形成し、ドレイン電極１２を導電性ポリマーで形成する等の方法を用いることができる。
【００５８】
また、互いに吸光度の異なる導電性ポリマーによって、ソース電極１１及びドレイン電極１２を形成する方法や、互いに吸光度の異なる金属によって、ソース電極１１及びドレイン電極１２を形成する方法なども好ましく用いることができる。
【００５９】
ソース電極１１及びドレイン電極１２を形成する材料は、導電性を有するものであれば格別限定されないが、例えば導電性ポリマーや金属を例示できる。
【００６０】
導電性ポリマーとしては、格別限定されるものではないが、π共役系導電性高分子とポリアニオンとを含有している導電性ポリマーを好ましく用いることができる。
【００６１】
π共役系導電性高分子として、例えば、ポリチオフェン（基本のポリチオフェンを含む、以下同様）類、ポリピロール類、ポリインドール類、ポリカルバゾール類、ポリアニリン類、ポリアセチレン類、ポリフラン類、ポリパラフェニレンビニレン類、ポリアズレン類、ポリパラフェニレン類、ポリパラフェニレンサルファイド類、ポリイソチアナフテン類、ポリチアジル類等の鎖状導電性ポリマー等を利用することができる。
【００６２】
ポリアニオンの具体例としては、ポリビニルスルホン酸、ポリスチレンスルホン酸、ポリアリルスルホン酸、ポリアクリル酸エチルスルホン酸、ポリアクリル酸ブチルスルホン酸、ポリ−２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸、ポリイソプレンスルホン酸、ポリビニルカルボン酸、ポリスチレンカルボン酸、ポリアリルカルボン酸、ポリアクリルカルボン酸、ポリメタクリルカルボン酸、ポリ−２−アクリルアミド−２−メチルプロパンカルボン酸、ポリイソプレンカルボン酸、ポリアクリル酸等が挙げられる。これらの単独重合体であってもよいし、２種以上の共重合体であってもよい。
【００６３】
本発明に用いられる導電性ポリマーは市販の材料も好ましく利用できる。例えば、ポリ（３，４−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からなる導電性ポリマー（略称ＰＥＤＯＴ−ＰＳＳ）などが市販されている。
【００６４】
金属としては、導電性に優れていれば特に制限はなく、例えば、金、銀、銅、鉄、ニッケル、クロム等の金属や、これらの１又は２以上を含む合金などを挙げることができる。金属は、１種を単独で用いてもよいし、複数種を混合して用いてもよい。また、これらの金属からなる金属ナノ粒子を焼結して電極とすることも好ましいことである。金属ナノ粒子の平均粒径としては、原子スケールから１０００ｎｍの範囲のものが好ましく適用でき、平均粒径が３〜３００ｎｍであるものが好ましく、５〜１００ｎｍであるものがより好ましく用いられる。中でも特に、平均粒径３ｎｍ〜１００ｎｍの銀ナノ粒子が好ましい。
【００６５】
第１態様においては、これら材料の中から、互いに吸光度の異なる材料の組み合わせを選択し、ソース電極１１及びドレイン電極１２にそれぞれ用いることができる。
【００６６】
また、第１態様においては、ソース電極１１及びドレイン電極１２の吸光度に差を生じるように、導電材料に、導電材料以外の材料（例えば光吸収材料や光反射材料など）を混合することもできる。
【００６７】
図３は、本発明の半導体膜の形成方法の第２態様の一例を説明する平面図である。
【００６８】
第２態様においては、基材１における光吸収発熱体の構成（特に配置状態）によって、非対称な温度分布を形成する。ここでは、光吸収発熱体として、ソース電極１１及びドレイン電極１２を利用する。
【００６９】
第２態様においては、ソース電極１１とドレイン電極１２とが、互いに、照射光に対する発熱面積に差を有している。
【００７０】
そのため、ソース電極１１とドレイン電極１２とは、光照射されたときに、照射光の光エネルギーから変換される熱エネルギーの生成量に差を生じる。
【００７１】
これにより、インク２を光照射により乾燥させるに際して、チャネル領域１３における半導体インク２の温度分布をＳＤ方向に非対称とすることができる。
【００７２】
図３の例では、ソース電極１１及びドレイン電極１２のＳＤ方向の形成長さが異なることによって、発熱面積に差を設ける場合について示したが、この例に限定されるものではない。
【００７３】
例えば、図４に示すように、ソース電極１１及びドレイン電極１２のＳＤ方向と直交する方向の形成長さが異なることによって、発熱面積に差を設けてもよい。
【００７４】
図３及び図４の例では、ソース電極１１及びドレイン電極１２が平面視したときに矩形状となる場合について説明したが、これに限定されず、種々の形状を付与することができる。
【００７５】
図５の例では、円形状に設けられたソース電極１１を取り囲むように、円弧状にドレイン電極１２が設けられている。このように、ソース電極１１及びドレイン電極１２に異なる形状を付与することによって、非対称な温度分布を形成することも好ましいことである。
【００７６】
ところで、図５の例では、ＳＤ方向（図中矢印方向）が多方向に形成されている。即ち、ある態様において、ＳＤ方向は、一方向であるとは限らず、図５の例のように、多方向であってもよい。ＳＤ方向が多方向に形成される場合は、少なくとも１方向において非対称な温度分布が形成されればよく、全方向において非対称な温度分布が形成されることが好ましい。
【００７７】
図６の例では、ソース電極１１に、穴１１０が設けられている。穴１１０は、当該電極を貫通するように設けられている。従って、穴１１０からは、当該電極が設けられる下地が覗いている。穴１１０が設けられることにより、当該電極の発熱面積を減じている。
【００７８】
図６（ａ）の例では、穴１１０を無視した場合にソース電極１１の発熱面積とドレイン電極１２の発熱面積は等しいが、穴１１０が設けられたことにより、ソース電極１１の発熱面積は、ドレイン電極１２の発熱面積よりも小さくなっている。この例に限定されず、例えば、穴１１０を無視した場合にソース電極１１の発熱面積がドレイン電極の発熱面積よりも大きいときに、穴１１０が設けられることによって、ソース電極１１の発熱面積がドレイン電極１２の発熱面積よりも小さくなっていてもよい。
【００７９】
また、図６（ｂ）に示すように、穴１１０を無視した場合にソース電極１１の発熱面積がドレイン電極１２の発熱面積よりも小さいときに、穴１１０が設けられることによって、ソース電極１１の発熱面積がドレイン電極１２の発熱面積よりも更に小さくなっていてもよい。
【００８０】
ソース電極１１に設けられる穴１１０は、図６（ａ）に示したように、複数であってもよいし、図６（ｂ）に示したように、１つであってもよい。これにより、発熱面積差をより大きく確保し易くなる。また、穴１１０の形状は、格別限定されず、円形状、多角形状、線状等の１又は２以上を適宜組み合わせて構成することができる。
【００８１】
上述した穴１１０は、ソース電極１１に設けられる場合に限定されない。例えば、ドレイン電極１２の発熱面積をソース電極の発熱面積よりも小さくする場合は、ドレイン電極１２に穴を設けることができる。
【００８２】
第２態様において、ソース電極１１とドレイン電極１２の発熱面積は、ソース電極１１の方が大きくてもよいし、ドレイン電極１２の方が大きくてもよい。
【００８３】
以上の説明では、光吸収発熱体として、ソース電極１１及びドレイン電極１２を利用する場合について示したが、ソース電極１１及びドレイン電極１２以外の部材（例えばゲート電極など）を用い、これをＳＤ方向に非対称に配置して光吸収発熱体として利用することも好ましいことである。
【００８４】
図７は、本発明の半導体膜の形成方法の第３態様の一例を説明する平面図である。
【００８５】
第３態様においては、基材１における光吸収発熱体の構成によって、非対称な温度分布を形成する。このとき、光吸収発熱体として、基材１に、ダミー発熱パターン１４を設ける。ダミー発熱パターン１４は、非対称な温度分布を形成する目的で設けられるものであり、ソース電極１１、ドレイン電極１２、ゲート電極等のようなトランジスタの駆動のための部材とは区別することができる。
【００８６】
図示の例において、ダミー発熱パターン１４は、ソース電極１１よりもドレイン電極１２側に偏った位置に設けられている。より具体的には、ダミー発熱パターン１４は、ＳＤ方向から見てドレイン電極１２の両側に１ずつ、合計２つ設けられている。
【００８７】
そのため、光照射されたときに、ダミー発熱パターン１４が偏在するドレイン電極１２側において、より多くの熱エネルギーが生成される。
【００８８】
これにより、インク２を光照射により乾燥させるに際して、チャネル領域１３における半導体インク２の温度分布をＳＤ方向に非対称とすることができる。
【００８９】
上記の例では、ダミー発熱パターン１４を、ドレイン電極１２側に偏在させた場合について示したが、これに限定されるものではなく、例えば、ソース電極１１側に偏在させることも好ましいことである。
【００９０】
上記の例では、基材１にダミー発熱パターン１４を２つ設ける場合について示したが、これに限定されず、１又は２以上を適宜設けることができる。
【００９１】
ダミー発熱パターン１４は、例えば、照度光を吸収し熱に変換できる材料により構成され、このような材料としては、有機もしくは無機材料で、光源スペクトルの一部もしくは全部にて、吸光度が、好ましくは０．０１以上３以下を有するものが好適である。
【００９２】
ダミー発熱パターン１４の吸光度は、当該ダミー発熱パターン１４が設けられる基材１の下地面の吸光度よりも高いことが好ましい。ここで下地面とは、インク２の乾燥時の光照射方向から見て、ダミー発熱パターン１４の奥側に隣接して配される部材の面である。
【００９３】
また、他の態様として、ダミー低発熱パターンとして、その吸光度が、当該ダミー低発熱パターンが形成される基材１の下地面の吸光度よりも低いものも用いることができる。このようなダミー低発熱パターンを用いれば、生成される熱エネルギーをＳＤ方向に偏在的に減らすことによって、非対称な温度分布を形成することができる。
【００９４】
以上に説明した光吸収発熱体を利用する態様において、インク２は、必ずしも光吸収発熱体に接触するように付与される必要はなく、光吸収発熱体と非接触となるように付与されてもよい。光吸収発熱体とインク２とを非接触とする場合は、光吸収発熱体からの熱エネルギーをインク２に好適に伝導させる観点で、光吸収発熱体からインク２の付与領域までの距離が２μｍ以下であることが好ましく、１μｍ以下であることがより好ましい。
【００９５】
また、光吸収発熱体は、必ずしも基材１の表面に露出している必要はなく、インク２の乾燥時の照射光が届く範囲で、基材１に埋設されていてもよい。この場合、基材１の表面から光吸収発熱体までの距離は２μｍ以下であることが好ましく、１μｍ以下であることがより好ましい。
【００９６】
図８は、本発明の半導体膜の形成方法の第４態様の一例を説明する平面図である。
【００９７】
第４態様では、光照射をパターン露光とすることによって、非対称な温度分布を形成する。
【００９８】
図示の例において、インク２を乾燥させるための照射光の露光領域は、ソース電極１１側よりもドレイン電極１２側に、より広い面積で形成されており、即ち、ドレイン電極１２側に偏っている。
【００９９】
そのため、光照射されたときに、ソース電極１１側よりもドレイン電極１２側において、より多くの熱エネルギーが生成される。
【０１００】
これにより、インク２を光照射により乾燥させるに際して、チャネル領域１３における半導体インク２の温度分布をＳＤ方向に非対称とすることができる。
【０１０１】
上記の例では、インク２を乾燥させるための照射光の露光領域が、ソース電極１１側よりもドレイン電極１２側に偏っている場合について示したが、これに限定されず、例えば、ドレイン電極１２側よりもソース電極１１側に偏っていてもよい。
【０１０２】
パターン露光を行う方法は、格別限定されず、例えば、レーザー光を用いる方法や、フォトマスクを用いる方法などを好ましく用いることができる。
【０１０３】
露光領域以外の領域については、露光を行わないようにしてもよいし、露光領域よりも弱い照度の光で露光されてもよい。
【０１０４】
本発明の他のある態様においては、インクを乾燥させて半導体膜を形成する際に、光照射により該インクの最終乾燥領域をシフトさせることが好ましい。
【０１０５】
「最終乾燥領域」とは、インクの乾燥を進行させていく過程において、最後に乾燥が終了する領域を意味する。
【０１０６】
図９は、インクの最終乾燥領域を説明する図である。
【０１０７】
図９（ａ）に示すように、基材１上におけるインク２の乾燥は、インク２全体に亘って等しく進行するものではなく、基本的に、インク２の縁部から中央部に向かって順次進行していくため、光照射を行わない通常の乾燥であれば、インクの中央部の位置Ｆに最終乾燥領域が出現する。
【０１０８】
これに対して、図９（ｂ）に示すように、光照射を行うことにより、光照射を行わなかった場合において位置Ｆに現れる最終乾燥領域を、位置Ｆとは異なる位置Ｆ’にシフトさせることができる。このような最終乾燥領域のシフトを生起させる具体的な方法として、光照射によって形成される上述したような非対称な温度分布を形成する方法を用いることが可能である。
【０１０９】
インク２を乾燥させて得られる半導体膜においては、最終乾燥領域に近づくほど、多方向から成長してくる結晶が入り乱れることにより、結晶の方向性が比較的不規則になる。
【０１１０】
従って、最終乾燥領域をシフトさせなかった場合では、例えば、図９（ａ）に示したように、乾燥後に得られる半導体膜３において、結晶成長方向が整った領域Ｇ（図中斜線部）の中心部に結晶成長方向が乱れた領域（位置Ｆ近傍）が存在するため、結晶成長方向が整った領域Ｇを、一つのまとまり（図示の例では方形状のまとまり）Ｈとして広い面積に連続的に形成する上で限界がある。
【０１１１】
これに対して、光照射によって、インク２の最終乾燥領域をシフトすることによって、図９（ｂ）に示したように、乾燥後に得られる半導体膜３において、結晶成長方向が整った領域Ｇを、一つのまとまり（図示の例では方形状のまとまり）Ｈとして、より広い面積に連続的に形成することが可能になる。
【０１１２】
このように、半導体膜３において、結晶成長方向が整った領域を一つのまとまりＨとして広い面積に連続的に形成することができれば、チャネル上に、結晶成長方向が整った領域が取り込まれ易くなり、結晶成長方向が乱れた領域の割合を低減し、結晶成長方向が整った領域の割合を高めることが容易となる。また、インク２の乾燥は、シフトされた最終乾燥領域を追いかけるように異方的に進行するため、半導体膜３における結晶成長方向は、より整った状態となる。
【０１１３】
この結果、得られた半導体膜は、チャネル上での均質性が向上され、有機薄膜トランジスタにおける高移動度の実現にも寄与できるようになる。更に別の観点でいえば、光照射により最終乾燥領域をシフトさせることにより、インク２から、結晶成長方向が整った一つのまとまりＨを得る際の歩留まりを好適に向上できるということもできる。
【０１１４】
また、光照射によりインクの最終乾燥領域をシフトさせる態様においては、あらかじめインクをチャネル領域の内外に跨って付与しておき、光照射によりインクの最終乾燥領域をチャネル領域内からチャネル領域外にシフトさせることも好ましいことである。
【０１１５】
また、本発明の更なる他のある態様においては、インクを乾燥させて半導体膜を形成する際に、光照射により該インク中に温度勾配を形成し、該温度勾配における高温側から低温側へと該インクの乾燥の進行方向を方向付けることが好ましい。
【０１１６】
上述したように、インクの乾燥の進行方向は、基本的に、インクの縁部から中央部に向かって順次進行していくが、このとき、基材の表面状態も、乾燥の進行方向に影響を与え得る。例えば、基材上に存在する不純物や、電極と絶縁膜間のような基材上における異素材界面などの影響により、インクの乾燥の進行方向は、本来的に局所的に変化し易い。これに対して、光照射によりインク中に形成された温度勾配を利用すれば、不純物や異素材界面などの影響を打ち消すように、高温側から低温側へとインクの乾燥の進行方向が方向付けられるので、乾燥の進行方向の局所的な変化が低減され、結晶成長方向を好適に整えることができる。このような、インクの乾燥の進行方向が方向付けられることによる効果は、その作用機構から、上述した最終乾燥領域のシフトによる効果とは独立して奏され得る。
【０１１７】
好ましいのは、かかる温度勾配が、チャネル領域内のインク中に形成されることである。また、かかる温度勾配は、インクに、上述した非対称な温度分布を付与することによって、好適に形成することができる。
【０１１８】
最も好ましいのは、インクの乾燥時において、最終乾燥領域のシフトと、インクの乾燥の進行方向の方向付けが共に生じることであり、これらの相乗的な作用により、結晶成長方向をより好適に整えることができ、半導体膜の均質性を更に向上できる。
【０１１９】
以下に、薄膜トランジスタを形成する場合の例を参照して、本発明について更に詳しく説明する。
【０１２０】
図１０は、ボトムゲート／ボトムコンタクト型の薄膜トランジスタの形成例を示す説明図である。
【０１２１】
まず、図１０（ａ）に示す通り、支持体１５上に、ゲート電極１６を形成した後、絶縁層１７を形成し、その上にソース電極１１及びドレイン電極１２を各々形成してなる基材１を用意する。
【０１２２】
次いで、図１０（ｂ）に示すように、基材１のチャネル１３上に半導体材料を含むインク２を付与する。
【０１２３】
次いで、図１０（ｃ）に示すように、基材１の表面に光照射を行うことにより上述した非対称な温度分布を形成して、基材１に付与されたインク２を乾燥させて、図１０（ｄ）に示すように、半導体材料を含む半導体膜３を形成し、ボトムゲート／ボトムコンタクト型の薄膜トランジスタ４が得られる。
【０１２４】
図１０の例では、チャネル１３上に半導体材料を含むインク２を付与するに際して、既にソース電極１１及びドレイン電極１２が形成されているので、上述した光吸収発熱体として、これらソース電極１１及びドレイン電極１２を好適に利用できる。
【０１２５】
勿論、ソース電極１１及びドレイン電極１２以外の部材（例えばゲート電極）をＳＤ方向に非対称に配置する、あるいはインク２の付与に先駆けて上述したダミー発熱パターン１４を基材１に設けておく等により、これらを光吸収発熱体として利用することも可能である。
【０１２６】
更に、上述したパターン露光などのように、光照射の照射形態によっても、非対称な温度分布を形成することが可能である。
【０１２７】
図１１は、ボトムゲート／トップコンタクト型の薄膜トランジスタの形成例を示す説明図である。
【０１２８】
まず、図１１（ａ）に示すように、支持体１５上にゲート電極１６を形成し、該ゲート電極１６及び該支持体１５上に絶縁層１７を形成してなる基材１を用意する。この例では、ソース電極１１、ドレイン電極１２は未形成であるが、後に形成されるソース電極１１、ドレイン電極１２の位置との関係で、チャネル１３は画定される。
【０１２９】
次いで、図１１（ｂ）に示すように、基材１のチャネル１３上に半導体材料を含むインク２を付与する。
【０１３０】
次いで、図１１（ｃ）に示すように、基材１の表面に光照射を行うことにより上述した非対称な温度分布を形成して、基材１に付与されたインク２を乾燥させて、図１１（ｄ）に示すように、半導体膜３を形成する。
【０１３１】
次いで、図１１（ｅ）に示すように、半導体膜３と接するように、ソース電極１１及びドレイン電極１２を形成することによって、ボトムゲート／トップコンタクト型の薄膜トランジスタ４が得られる。
【０１３２】
図１１の例では、インク２を付与するときに、ソース電極１１、ドレイン電極１２が未形成であるため、ソース電極１１及びドレイン電極１２以外の部材（例えばゲート電極１６）をＳＤ方向に非対称に配置する、あるいはインク２の付与に先駆けて上述したダミー発熱パターン１４を基材１に設けておく等により、これらを光吸収発熱体として利用することができる。
【０１３３】
更に、上述したパターン露光などのように、光照射の照射形態によっても、非対称な温度分布を形成することが可能である。
【０１３４】
図１２は、トップゲート／ボトムコンタクト型の薄膜トランジスタの形成例を示す説明図である。
【０１３５】
まず、図１２（ａ）に示すように、支持体１５上にソース電極１１、ドレイン電極１２を各々形成してなる基材１を容易する。
【０１３６】
次いで、図１２（ｂ）に示すように、基材１のチャネル１３上に半導体材料を含むインク２を付与する。
【０１３７】
次いで、図１２（ｃ）に示すように、基材１の表面に光照射を行うことにより上述した非対称な温度分布を形成して、基材１に付与されたインク２を乾燥させて、図１２（ｄ）に示すように、半導体膜３を形成する。
【０１３８】
次いで、図１２（ｅ）に示すように、半導体膜３の上に絶縁層１７を形成し、更にその上にゲート電極１６を形成することによって、トップゲート／ボトムコンタクト型の薄膜トランジスタ４が得られる。
【０１３９】
図１２の例では、チャネル１３上に半導体材料を含むインク２を付与するに際して、既にソース電極１１及びドレイン電極１２が形成されているので、上述した光吸収発熱体として、これらソース電極１１及びドレイン電極１２を好適に利用できる。
【０１４０】
勿論、ソース電極１１及びドレイン電極１２以外の部材をＳＤ方向に非対称に配置する、あるいはインク２の付与に先駆けて上述したダミー発熱パターン１４を基材１に設けておく等により、これらを光吸収発熱体として利用することも可能である。
【０１４１】
更に、上述したパターン露光などのように、光照射の照射形態によっても、非対称な温度分布を形成することが可能である。
【０１４２】
図１３は、トップゲート／トップコンタクト型の薄膜トランジスタの形成例を示す説明図である。
【０１４３】
まず、図１３（ａ）に示すように、支持体１５からなる基材１を用意する。この例では、ソース電極１１、ドレイン電極１２は未形成であるが、後に形成されるソース電極１１、ドレイン電極１２の位置との関係で、チャネル１３は画定される。
【０１４４】
次いで、図１３（ｂ）に示すように、基材１のチャネル１３上に半導体材料を含むインク２を付与する。
【０１４５】
次いで、図１３（ｃ）に示すように、基材１の表面に光照射を行うことにより上述した非対称な温度分布を形成して、基材１に付与されたインク２を乾燥させて、図１３（ｄ）に示すように、半導体膜３を形成する。
【０１４６】
次いで、図１３（ｅ）に示すように、半導体膜３と接するようにソース電極１１、ドレイン電極１２を形成し、その上に絶縁層１７を介して、ゲート電極１６を順次形成することによって、トップゲート／トップコンタクト型の薄膜トランジスタ４が得られる。
【０１４７】
図１３の例では、インク２を付与するときに、ソース電極１１、ドレイン電極１２が未形成であるため、ソース電極１１及びドレイン電極１２以外の部材をＳＤ方向に非対称に配置する、あるいはインク２の付与に先駆けて上述したダミー発熱パターン１４を基材１に設けておく等により、これらを光吸収発熱体として利用することができる。
【０１４８】
更に、上述したパターン露光などのように、光照射の照射形態によっても、非対称な温度分布を形成することが可能である。
【０１４９】
支持体１５を構成する材料としては、例えば、ガラス、プラスチック（ポリエチレン、ポリプロピレン、アクリル、ポリエステル、ポリアミド等）、金属（銅、ニッケル、アルミ、鉄等や、あるいは合金）、セラミックなどを挙げることができ、これらから選ばれる１層または２層以上の積層体などであってもよい。
【０１５０】
ゲート電極１６を構成する材料としては、格別限定されるものではないが、ソース電極１１及びドレイン電極１２の説明で例示したものを好ましく用いることができる。
【０１５１】
絶縁層１７を構成する材料としては、絶縁性材料であれば格別限定されないが、例えば、無機酸化物、有機化合物などが挙げられる。
【０１５２】
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。
【０１５３】
有機化合物としては、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、ノボラック樹脂などが挙げられる。
【０１５４】
本発明により薄膜トランジスタを形成する場合、薄膜トランジスタの構成は、上記の例に限定されず、種々の構成を有する薄膜トランジスタに適用できる。特に、半導体材料として有機半導体材料を用いて形成される有機薄膜トランジスタに好適に用いることができる。
【０１５５】
インク２の乾燥に用いる光照射において、照射される光は、格別限定されず、インク２の乾燥を促進できるものを好ましく用いることができ、紫外線、可視光、赤外線、マイクロ波等、熱変換可能な光を適宜用いる事が出来る。ダイレクトにチャネルを加熱する手法としては、可視光から赤外まで幅広いスペクトルを有するキセノンランプが好ましく、キセノンランプを用いた場合でも、特に高照度光が好適である。高照度光を用いることで、インク流動を抑えた状態で、上述した非対称な温度分布を好適に形成することができる。
【０１５６】
高照度光とは、好ましくは、基材１の表面における照度が少なくとも１００ｍＷ／ｃｍ２を有する光であり、このような光としては、格別限定されるものではないが、例えば、レーザー光やフラッシュ光等を好ましく例示できる。
【０１５７】
なお、基材１の表面における照度とは、発光波長全域を指し、適宜、発光量電力換算値の最大値、もしくは露光照度測定機により測定された値である。
【０１５８】
レーザー光としては、格別限定されるものではないが、ルビーレーザー、ＹＡＧレーザー、ガラスレーザー等の固体レーザー；Ｈｅ−Ｎｅレーザー、Ａｒイオンレーザー、Ｋｒイオンレーザー、ＣＯ２レーザー、ＣＯレーザー、Ｈｅ−Ｃｄレーザー、Ｎ２レーザー、エキシマーレーザー等の気体レーザー；ＩｎＧａＰレーザー、ＡｌＧａＡｓレーザー、ＧａＡｓＰレーザー、ＩｎＧａＡｓレーザー、ＩｎＡｓＰレーザー、ＣｄＳｎＰ２レーザー、ＧａＳｂレーザー等の半導体レーザー；化学レーザー、色素レーザー等を好ましく例示でき、適宜ビーム状に絞り、目的に応じた走査露光を行うことが可能である。なお、レーザー光による露光で、高解像度を得るためには、エネルギー印加面積が絞り込める電磁波、特に波長が１ｎｍ〜１ｍｍの紫外線、可視光線、赤外線が好ましく、このようなレーザー光源としては、ルビーレーザー、ＹＡＧレーザー、ガラスレーザー等の固体レーザー；Ｈｅ−Ｎｅレーザー、Ａｒイオンレーザー、Ｋｒイオンレーザー、ＣＯ２レーザー、ＣＯレーザー、Ｈｅ−Ｃｄレーザー、Ｎ２レーザー、エキシマーレーザー等の気体レーザー；ＩｎＧａＰレーザー、ＡｌＧａＡｓレーザー、ＧａＡｓＰレーザー、ＩｎＧａＡｓレーザー、ＩｎＡｓＰレーザー、ＣｄＳｎＰ２レーザー、ＧａＳｂレーザー等の半導体レーザー；化学レーザー、色素レーザー等を挙げることができる。
【０１５９】
フラッシュ光としては、格別限定されるものではないが、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等を好ましく例示でき、これらの露光は、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い。
【０１６０】
高照度光が、フラッシュ光である場合は、連続的に基材１の表面へフラッシュ光を複数回照射することも好ましい。照射条件は、インク２の溶媒種や、基材１の表面へのインク２の付与量等に合わせて適宜設定されることが望ましく、一例として、複数回の連続照射を行う場合は、１回の照射時間を１マイクロ秒〜２ミリ秒の範囲とし、各照射時間の間に０．５ミリ秒〜１００ミリ秒の間欠時間（無照射時間、あるいは低出力照射時間）を設けることが好ましい。また、照射回数は、１０〜３００００回の範囲であることが好ましい。
【０１６１】
この様に高照度の露光を間欠的に行う事により、基材１上に付与されたインク２は、室温→高い温度へ昇温→降温→昇温→降温→・・・を繰り返す。単純な加熱とは異なる加熱履歴は、インク流動を抑えた状態で、上述した非対称な温度分布を好適に形成することに顕著に寄与する。
【０１６２】
インク２の乾燥に用いる光照射における光の照射範囲は、基材１の表面の少なくとも一部を照射するように設定される。光吸収発熱体を利用する態様において、照射範囲は、光吸収発熱体が当該照射範囲に含まれるように設定される。
【０１６３】
また、光の照射範囲は、インク２の全部をその範囲内に含んでもよいし、インク２の一部のみをその範囲内に含んでもよいし、インク２を範囲外とするように設定されてもよい。少なくともインク２の一部を照射範囲に含むことが好ましく、全部を照射範囲に含むことがより好ましい。
【０１６４】
インク２に含有される半導体材料は、格別限定されるものではないが、有機半導体材料であることが好ましい。
【０１６５】
有機半導体材料としては、分子量が１００００以上の高分子の有機半導体材料、分子量が１００００未満の低分子の有機半導体材料を例示することができる。
【０１６６】
高分子の有機半導体材料として用いられる化合物は、格別限定されないが、例えば、ポリチオフェンや、主鎖中にチオフェン環を有する化合物、又はこれら化合物に例えばアルキル基等を有する側鎖を付与した誘導体などを好ましく例示でき、具体例としては、Ｐｏｌｙ［（９，９−ｄｉ−ｎ−ｏｃｔｙｌｆｌｕｏｒｅｎｙｌ−２，７−ｄｉｙｌ）−ａｌｔ−２，２’−ｂｉｔｈｉｏｐｈｅｎｅ−５，５’−ｄｉｙｌ）］（略称Ｆ８Ｔ２）、Ｐｏｌｙ［ｂｉｓ（３−ｄｏｄｅｃｙｌ−２−ｔｈｉｅｎｙｌ）−２，２’−ｄｉｔｈｉｏｐｈｅｎｅ−５，５’−ｄｉｙｌ］（略称ＰＱＴ−１２）、Ｐｏｌｙ［２，５−ｂｉｓ（３−ｄｏｄｅｃｙｌｔｈｉｏｐｈｅｎ−２−ｙｌ）ｔｈｉｅｎｏ［３，２−ｂ］ｔｈｉｏｐｈｅｎｅ］（略称ＰＢＴＴＴ−Ｃ１２）、Ｐｏｌｙ［２，５−ｂｉｓ（３−ｔｅｔｒａｄｅｃｙｌｔｈｉｏｐｈｅｎ−２−ｙｌ）ｔｈｉｅｎｏ［３，２−ｂ］ｔｈｉｏｐｈｅｎｅ］（略称ＰＢＴＴＴ−Ｃ１４）、Ｐｏｌｙ［２，５−ｂｉｓ（３−ｈｅｘａｄｅｃｙｌｔｈｉｏｐｈｅｎ−２−ｙｌ）ｔｈｉｅｎｏ［３，２−ｂ］ｔｈｉｏｐｈｅｎｅ］（略称ＰＢＴＴＴ−Ｃ１６）等を好ましく例示できる。
【０１６７】
低分子の有機半導体材料として用いられる化合物は、格別限定されないが、例えば、ナフタレン、アントラセン、テトラセン、ルブレン、ペンタセン、ベンゾペンタセン、ジベンゾペンタセン、テトラベンゾペンタセン、ナフトペンタセン、ヘキサセン、ヘプタセン、ナノアセン、フルオレン、フルオランテン、フェナントレン、クリセン、トリフェニレン、テトラフェン、ピセン、フルミレン、テトラフェン、ピレン、アンタンスレン、ペロピレン、コロネン、ベンゾコロネン、ジベンゾコロネン、ヘキサベンゾコロネン、ベンゾジコロネン、ペリレン、テリレン、ジペリレン、クオテリレン、トリナフチレン、ヘプタフェン、オバレン、ルビセン、ビオラントロン、イソビオラントロン、サーカムアントラセン、ビスアンテン、ゼスレン、ヘプタゼスレン、ピランス、ケクレン、トラキセン、フラーレン（例えば、Ｃ６０、Ｃ７０、Ｃ６０−ＰＣＢＭ、Ｃ７０−ＰＣＢＭ等）およびこれらの化合物の誘導体が挙げられる。
【０１６８】
また、低分子の有機半導体材料として用いられる化合物は、ヘテロ原子を含む化合物であってもよい。ヘテロ原子を含む化合物としては、例えば、ベンゾジチオフェン、ナフトジチオフェン、アントラジチオフェン、テトラジチオフェン、ペンタジチオフェン、ヘキサジチオフェン、ジベンゾチオフェン、ベンゾチエノベンゾチオフェン、ジナフトチエノチオフェン、チエノチオフェン、ジチエノチオフェン、テトラチエノアセン、ペンタチエノアセン、ジベンゾフラン、カルバゾール、ジベンゾシロール、ベンゾジチアアゾール、ナフトジチアアゾール、アントラジチアアゾール、テトラジチアアゾール、ペンタジチアアゾール、ヘキサジチアアゾール、チアゾロチアゾール、テトラチアフルバレン、ジベンゾチアフルバレン、ジチオフェンチアフルバレン、テトラシアノキノジメタン、テトラシアノナフトキノジメタン、ナフタレンテトラカルボキシリックジイミド、ペリレンテトラカルボキシリックジイミドおよびこれらの化合物の誘導体が挙げられる。また、フタロシアニン、ポルフィリン、テトラベンゾポルフィリンなどの金属を含む化合物、トリフェニルアミンおよびこれらの化合物の誘導体もヘテロ原子を含む化合物に含まれる。例示したヘテロ原子を含む化合物のヘテロ原子は、他のヘテロ原子に置き換えられてもよい。
【０１６９】
これら化合物の誘導体としては、例えば、ハロゲン原子または、アルキル基、脂肪族不飽和炭化水素基、アリール基、ヘテロアリール基、アルコキシ基、アミノ基、カルボニル基、ニトロ基、ヒドロキシル基、シアノ基、アリールアルキル基、アリールオキシ基、ヘテロアリールアルキル基、ヘテロアリールオキシ基、アルキルシリル基等から選ばれる置換基を有する化合物、および、化合物のキノン誘導体などが挙げられる。
【０１７０】
これらの中でも、乾燥条件による結晶性への影響が比較的大きい、分子量が８０００以下、好ましくは５０００以下、より好ましくは２０００以下、最も好ましくは１０００以下の低分子の化合物を用いたときに、発明の効果が顕著となる。特に、３〜１０個の芳香環が互いに縮合した平板状のπ骨格部分を有する化合物、結晶構造がπスタック構造をとる化合物などが好適である。また、π骨格部分に、フェニル基やアルキル基を含有する置換基を１又は２以上有する化合物も好適に用いることができる。特にこのような化合物として、例えば、ベンゾチエノベンゾチオフェン、ジナフトチエノチオフェン等や、このπ骨格部分にフェニル基やアルキル基を含有する置換基を１又は２以上置換した誘導体などを好ましく例示できる。
【０１７１】
インク２が含有できる溶媒は、格別限定されず、上述した半導体材料を分散乃至溶解した状態で含有できるものを好適に用いることができる。具体例を挙げれば、例えば、炭化水素系、アルコール系、エーテル系、エステル系、ケトン系、グリコールエーテル系等の有機溶媒、あるいは水を好ましく例示でき、これらの１種又は２種以上を混合して用いることができる。
【０１７２】
また、インク２には、例えば、電子を受容するアクセプターとなる材料や、電子の供与体であるドナーとなるような材料を、半導体材料と共に含有させ、得られる半導体膜に、所謂ドーピング処理が施されるようにしてもよい。
【０１７３】
更に、インク２には、発明の効果を損なわない範囲で、例えば、半導体材料等の溶媒への分散性ないし溶解性を調整する目的、あるいは、インクジェット方式等のインク付与方式への適用に好適化する目的等のために、界面活性剤など種々の添加剤を添加することができる。なお、半導体膜の特性への影響を排除するなどの観点で、添加剤を添加しないことも好ましいことである。
【０１７４】
インク２の粘度は、格別限定されないが、低粘度のインクであることが好ましく、具体的には、粘度が、１ｍＰ・ｓ以上３０ｍＰａ・ｓ以下の範囲であることが好ましく、１ｍＰ・ｓ以上１０ｍＰ・ｓ以下の範囲であることがより好ましい。このような範囲内の粘度をインク２が保持している期間内に、光照射が行われることが好ましい。なお、粘度は、回転式粘度計、振動式粘度計などを用いて、上述粘度範囲の測定に適した粘度測定条件にてシェアレート１０〜１０００−１ｓ程度の条件により測定された値である。
【０１７５】
基材１上にインク２を付与する方法は、格別限定されるものではないが、印刷方式等が好適である。印刷方式としては、一般的に知られている方法を用いることができ、インクジェット方式、スクリーン印刷法、凸版印刷法、凹版印刷法、オフセット印刷法、フレキソ印刷法等を好ましく例示でき、特にインクジェット方式が好適である。インクジェット方式としては、例えば、ピエゾ方式、バブルジェット（登録商標）方式等のオンデマンド型や静電吸引方式などの連続噴射型のインクジェット法等公知の方法を用いることができる。
【０１７６】
また、インク２の付与に際して、予め調合されたインク２を付与する場合に限定されず、基材１上に複数のインク成分を個別に付与して、当該基材１上でこれらが混ざり合うことによりインク２が調合された結果として、インク２の付与が行われてもよい。例えば、インクジェット方式等によって個別に付与された２種以上のインクが、基材１上で混ざり合うことにより、所望のインク２を調合する方法が挙げられる。
【０１７７】
あるいは、基材１上に半導体材料の前駆体を含むインクを付与した後、該前駆体を反応により半導体材料に変換させることにより半導体材料を含むインク２の付与が行われてもよい。
【０１７８】
基材１上に付与されるインク２（ウェット膜）の直径は、格別限定されないが、５μｍ以上１０００μｍ以下の範囲であることが好ましい。また、インク２を乾燥して得られる半導体膜３の厚みは、格別限定されるものではないが、１０ｎｍ以上３μｍ以下の範囲であることが好ましい。
【０１７９】
本発明においては、光照射に際して、インク２の周囲に送風を行うことも好ましいことである。これにより、光照射によるインク２の乾燥に伴って生じる溶媒蒸気を、当該インク２の近傍から除去して、半導体膜の成膜を安定化させることができる。特に、高照度光を照射する場合は、インク２の乾燥速度が速く、これに伴って溶媒蒸気が急速に発生するため、送風によりこれを除去する効果は大きい。
【０１８０】
送風を開始するタイミングは、基材１にインク２を付与した後から、光照射する前または最中までの間であることが好ましい。なお、インク２の付与方法が、送風による影響を受けにくい場合は、基材１にインク２を付与する前から送風を行ってもよい。送風は、好ましくは、少なくとも光照射の最中まで継続され、光照射が終了するまで継続することである。
【０１８１】
半導体膜を形成するための形成装置は、格別限定されないが、基材１上にインク２を付与する機構、インク２が乾燥する前に基材１の表面に光照射してインク２を乾燥する機構（光照射手段と称する場合がある）を有するものを好ましく用いることができる。
【０１８２】
図１４は、半導体膜を形成するための形成装置の一例を示す要部概略側面図であり、図１５はその平面図である。
【０１８３】
図１４及び図１５に示す形成装置は、通常のインクジェット記録装置（基材１上にインク２を付与する機構）の構成に、光照射手段を組み込んだものである。
【０１８４】
図１４及び図１５において、薄膜形成装置５は、不図示の駆動手段により基材１に対して相対移動可能なキャリッジ５１を備え、該キャリッジ５１に、インクジェットヘッド５２と、基材１の表面に光を照射する光照射手段５３とを搭載している。ここでは、キャリッジ５１は、不図示のガイドレールに沿って、基材１に対して図中左方向（矢印方向）に移動するものとして説明する。
【０１８５】
光照射手段５３は、ここでは２つのキセノンフラッシュランプ５３ａ、５３ｂを搭載しており、一方のキセノンフラッシュランプ５３ａは、他方のキセノンフラッシュランプ５３ｂよりもインクジェットヘッド５２側（移動方向上流側）に配されている。５３１ａ、５３１ｂは、キセノンフラッシュランプ５３ａ、５３ｂが備える光学フィルターである。
【０１８６】
また、キャリッジ５１のインクジェットヘッド５２よりも進行方向下流側には、光照射手段５３の前後に、それぞれ送気手段５４及び排気手段５５が設けられている。送気手段５４からの送気が、排気手段５５により排気されることにより、光照射手段５３と基材面との間に、層流からなる送風を形成できるようにしている。送気手段５４及び排気手段５５は、それぞれファン等により構成することができる。また、５６は、送風の層流化を促すための整流ユニットであり、送気手段５４から排気手段５５までの領域に亘って設けられている。
【０１８７】
以上に説明した構成を備える形成装置５を用いて、半導体膜の形成を行う場合は、基材１に対して、左方向（図中矢印方向）に相対移動するキャリッジ５１のインクジェットヘッド５２から、基材１の表面にインク２を付与する。
【０１８８】
その後、キャリッジ５１が更に左方向に相対移動することにより、基材１の表面に付与されたインク２は、キセノンフラッシュランプ５３ａ、５３ｂからの光照射を受けて、上述した非対称な温度分布の下で乾燥され、半導体膜３になる。乾燥に伴って発生した溶媒蒸気は、送気手段５４、排気手段５５及び整流ユニット５６によって形成される送風により好適に除去され、更に乾燥が促進される。
【０１８９】
以上の説明では、基材上にインクを付与する機構として、インクジェット記録装置の構成を用いる場合を示したが、これに限定されず、任意の機構を用いることができる。
【０１９０】
以上の説明において、一つの態様について説明された構成は、適宜他の態様に組み合わせることができる。
【実施例】
【０１９１】
以下に、本発明の実施例について説明するが、本発明はかかる実施例により限定されない。
【０１９２】
（実施例１）
実施例１では、以下の方法により、図１６に示す電極形状（ゲート電極１６、ソース電極１１及びドレイン電極１２の形状）を有するトランジスタ（薄膜トランジスタ；ＴＦＴ）を製造した。
【０１９３】
平坦化処理された厚さ１００μｍのＰＥＮフィルム基材上に、Ａｇナノインクを反転印刷法により印刷してゲート電極１６を形成し、１８０℃、３０分の条件で焼成した。
【０１９４】
次いで、ゲート電極１６上に、有機絶縁膜材料をダイコータにより塗布し、乾燥させた後、１８０℃、３０分の条件で焼成することでゲート絶縁膜（不図示）を形成した。
【０１９５】
次いで、ゲート絶縁膜上に、ソース電極１１及びドレイン電極１２を、上記ゲート電極１６と同様の反転印刷法と材料、焼成方法により形成した。チャネル１３のチャネル長は１０μｍ、チャネル幅は１００μｍである。
【０１９６】
図示するように、ソース電極１１に対して、ドレイン電極１２はパッドの面積が大きく、ＳＤ方向に非対称である。
【０１９７】
次いで、ソース電極１１及びドレイン電極１２に対し、ＰＦＢＴ（ペンタフルオロベンゼンチオール）をＳＡＭ膜として電極上に付与し、電荷注入層を設けた。
【０１９８】
次いで、チャネル１３上へ、有機半導体インク（ジフェニルベンゾチエノベンゾチオフェン系、１ｗｔ％メシチレン溶液）を、インクジェット法により、チャネル１３の縦方向に沿って１０ミクロンピッチで１０滴（１滴あたりの体積は４ｐＬとした。）を、図中、下方向から上方向へ１スキャンで滴下（図中、打滴位置をドットで示した。）し、インク２の塗膜を形成後、１秒後から１０秒間、キセノンフラッシュランプによる照射・加熱を行った。
【０１９９】
キセノンフラッシュランプによる加熱は、浜松ホトニクス製６０ＷキセノンフラッシュランプＬ７６８４を用い、電圧１０００Ｖ（入力電圧６０Ｗ）、発光周波数１００Ｈｚ、露光面出力１Ｗ／５０ｍｍφ、パルス幅２．１μｓ、（基材面における照度；４００ｍＷ／ｃｍ２に相当）とした。半導体、有機絶縁膜に対するランプの影響を避けるために、４２０ｎｍ以下の紫外線成分はフィルターによりカットしている。
【０２００】
次いで、８０℃、１０分間の条件で熱処理を行い、ボトムゲートボトムコンタクト型のＴＦＴを作成した。
【０２０１】
＜評価方法＞
得られたＴＦＴのＩｄ−Ｖｇ特性を測定し、その測定データから、キャリア移動度平均、移動度ばらつき、Ｖｇ−３０Ｖのｏｎ電流ばらつきを求めた。特性評価は２５素子の平均、ばらつきを算出した。
【０２０２】
（比較例１）
実施例１において、キセノンランプによる有機半導体の加熱を行わずに自然乾燥したこと以外は、実施例１と同様にしてＴＦＴを作成し、評価を行った。
【０２０３】
（実施例２）
実施例１と同様の方法を用いて、図１７に示す電極形状（ゲート電極１６、ソース電極１１及びドレイン電極１２の形状）を有するトランジスタを製造した。
【０２０４】
図示するように、ソース電極１１及びドレイン電極１２は、共に櫛形の形状を有しており、交互に配置された櫛歯間にチャネル１３を形成している。ソース電極１１に対して、ドレイン電極１２は、パッドの面積が大きく、また櫛歯が太く（即ち、１本あたりの櫛歯の面積が大きく）、ＳＤ方向に非対称である。
【０２０５】
実施例１で用いた有機半導体インクを、図中、ドットで示した打滴位置に、それぞれ１０ｐＬ、合計３６０ｐＬを、図中、下方向から上方向へ１スキャンで滴下し、チャネル１３上にインク２の塗膜を形成後、１秒後から５０秒間キセノンランプで加熱乾燥を行った。
【０２０６】
得られたＴＦＴについて、実施例１と同様にして評価を行った。
【０２０７】
（比較例２）
実施例２において、キセノンランプによる有機半導体の加熱を行わずに自然乾燥したこと以外は、実施例２と同様にしてＴＦＴを作成し、評価を行った。
【０２０８】
（実施例３）
実施例１と同様の方法を用いて、図１８に示す電極形状（ゲート電極１６、ソース電極１１及びドレイン電極１２の形状）を有するトランジスタを製造した。
【０２０９】
図示するように、穴１１０を有する円形状に設けられたソース電極１１を取り囲むように、円弧状にドレイン電極１２が設けられている。ソース電極１１に対して、ドレイン電極１２は面積が大きく、ＳＤ方向に非対称である。
【０２１０】
実施例１で用いた有機半導体インクを、図中、ドットで示した打滴位置に、それぞれ４０ｐＬ、合計１６０ｐＬを、図中、下方向から上方向へ１スキャンで滴下し、チャネル１３上にインク２の塗膜を形成後、１秒後から３０秒間キセノンランプで加熱乾燥を行った。
得られたＴＦＴについて、実施例１と同様にして評価を行った。
【０２１１】
（比較例３）
実施例３において、キセノンランプによる有機半導体の加熱を行わずに自然乾燥したこと以外は、実施例３と同様にしてＴＦＴを作成し、評価を行った。
【０２１２】
（比較例４）
実施例１と同様の方法を用いて、図１９に示す電極形状（ゲート電極１６、ソース電極１１及びドレイン電極１２の形状）を有するトランジスタを製造した。
【０２１３】
図示するように、ソース電極１１とドレイン電極１２は面積が等しく、ＳＤ方向に対称である。
【０２１４】
実施例１で用いた有機半導体インクを、図中、ドットで示した打滴位置に、４ｐＬ、合計４０ｐＬを、図中、下方向から上方向へ１スキャンで滴下し、チャネル１３上にインク２の塗膜を形成後、１秒後から２０秒間キセノンランプで加熱乾燥を行った。
得られたＴＦＴについて、実施例１と同様にして評価を行った。
【０２１５】
（比較例５）
実施例１と同様の方法を用いて、図２０に示す電極形状（ゲート電極１６、ソース電極１１及びドレイン電極１２の形状）を有するトランジスタを製造した。
【０２１６】
図示するように、ソース電極１１及びドレイン電極１２は、共に櫛形の形状を有しており、交互に配置された櫛歯間にチャネル１３を形成している。ソース電極１１とドレイン電極１２は、櫛歯の太さが等しく（即ち、１本あたりの櫛歯の面積が等しく）、ＳＤ方向に対称である。
【０２１７】
実施例１で用いた有機半導体インクを、図中、ドットで示した打滴位置に、１０ｐＬ、合計１６０ｐＬを、図中、下方向から上方向へ１スキャンで滴下し、チャネル１３上にインク２の塗膜を形成後、１秒後から５０秒間キセノンランプで加熱乾燥を行った。
【０２１８】
得られたＴＦＴについて、実施例１と同様にして評価を行った。
【０２１９】
（実施例４）
実施例４では、以下の方法により、図２１に示す電極形状（ゲート電極１６、ソース電極１１及びドレイン電極１２の形状）を有するトランジスタ（薄膜トランジスタ；ＴＦＴ）を製造した。なお、このＴＦＴは、トップゲート型であるため、有機半導体膜の形成時において、まだゲート電極は形成されていない。
【０２２０】
平坦化処理された厚さ１００μｍのＰＥＮフィルム基材上に、Ａｇナノインクを反転印刷法により印刷し、実施例１と同様の形状を有するソース電極１１及びドレイン電極１２を形成した後、１８０℃、３０分の条件で焼成した。
【０２２１】
実施例１と同様に、ソース電極１１に対して、ドレイン電極１２はパッドの面積が大きく、非対称である。
【０２２２】
次いで、ソース電極１１及びドレイン電極１２に対し、ＰＦＢＴ（ペンタフルオロベンゼンチオール）をＳＡＭ膜として電極上に付与し、電荷注入層を設けた。
【０２２３】
次いで、チャネル１３上へ、有機半導体インク（ジフェニルベンゾチエノベンゾチオフェン系、１ｗｔ％メシチレン溶液）を、インクジェット法により、チャネル１３の縦方向に沿って１０ミクロンピッチで１０滴（１滴あたりの体積は４ｐＬとした。）を、図中、下方向から上方向へ１スキャンで滴下（図中、打滴位置をドットで示した。）し、チャネル１３上にインク２の塗膜を形成後、１秒後から１０秒間、キセノンフラッシュランプによる照射・加熱を行った。
【０２２４】
次いで、フッ素系の有機絶縁膜材料を、ソース電極１１及びドレイン電極１２上にスピンコータにより塗布し、乾燥させた後、８０℃、１０分の条件で焼成することでゲート絶縁膜（不図示）を形成した。
【０２２５】
次いで、このゲート絶縁膜上に、マスクＡｕ蒸着によってゲート電極（不図示）を形成し、トップゲート型のＴＦＴを作成した。
【０２２６】
得られたＴＦＴについて、実施例１と同様にして評価を行った。
【０２２７】
（比較例６）
実施例４において、キセノンランプによる有機半導体の加熱を行わずに自然乾燥したこと以外は、実施例４と同様にしてＴＦＴを作成し、評価を行った。
【０２２８】
以上の評価結果を表１に示す。
【０２２９】
【表１】
2015201520.tif 000003
【符号の説明】
【０２３０】
１：基材
１１：ソース電極
１２：ドレイン電極
１３：チャネル
１４：ダミー発熱パターン
１５：支持体
１６：ゲート電極
１７：絶縁層
２：インク
３：半導体膜
４：薄膜トランジスタ
【図１】
2015201520.tif 000004
【図２】
2015201520.tif 000005
【図３】
2015201520.tif 000006
【図４】
2015201520.tif 000007
【図５】
2015201520.tif 000008
【図６】
2015201520.tif 000009
【図７】
2015201520.tif 000010
【図８】
2015201520.tif 000011
【図９】
2015201520.tif 000012
【図１０】
2015201520.tif 000013
【図１１】
2015201520.tif 000014
【図１２】
2015201520.tif 000015
【図１３】
2015201520.tif 000016
【図１４】
2015201520.tif 000017
【図１５】
2015201520.tif 000018
【図１６】
2015201520.tif 000019
【図１７】
2015201520.tif 000020
【図１８】
2015201520.tif 000021
【図１９】
2015201520.tif 000022
【図２０】
2015201520.tif 000023
【図２１】
2015201520.tif 000024