(57)【要約】【課題】性能のバラツキが少なく温度による性能劣化が少ない有機薄膜トランジスタ、有機薄膜トランジスタの製造方法を提供する。【解決手段】基板の上に、少なくともゲート電極、ゲート絶縁層、ソース電極、ドレイン電極及び有機半導体層を有する有機薄膜トランジスタにおいて、ソース電極またはドレイン電極のうち少なくとも一つの表面は無機導電材料の多孔質膜であり、多孔質膜は有機導電材料または有機半導体材料を含浸していることを特徴とする。【選択図】図１
2008258252.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の上に、少なくともゲート電極、ゲート絶縁層、ソース電極、ドレイン電極及び有機半導体層を有する有機薄膜トランジスタにおいて、
前記ソース電極または前記ドレイン電極のうち少なくとも一つの表面は無機導電材料の多孔質膜であり、該多孔質膜は有機導電材料または有機半導体材料を含浸していることを特徴とする有機薄膜トランジスタ。
【請求項２】
基板の最上層に無機導電材料の分散液を印刷する工程と、
前記分散液の溶媒を蒸発させて多孔質膜を形成する工程と、
前記多孔質膜に電極材料の溶液または分散液を印刷して含浸させる工程と、
をこの順に行うことを特徴とする請求項１に記載の有機薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項３】
前記無機導電材料の分散液は、金、銀、銅、白金、パラジウム、ニッケル、コバルトのうち少なくとも一つを溶媒に分散させた分散液であ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】
前記電極材料は、有機導電材料であることを特徴とする請求項２または３に記載の有機薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項５】
前記電極材料は、有機半導体材料または有機半導体材料の前駆体であることを特徴とする請求項２または３に記載の有機薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項６】
前記電極材料の溶液または分散液を前記多孔質膜に印刷して含浸させる工程の後、
前記多孔質膜に物理的エネルギーを加える工程を行うことを特徴とする請求項２乃至５の何れか１項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、有機薄膜トランジスタの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
薄膜トランジスタの半導体層を形成する方法としては、真空蒸着、スパッタリングなどのドライ法が代表的な手法として知られている。これらの成膜方法は、膜厚の制御性に優れているが、製造工程では高温、高真空を必要とするため、工程が複雑であり、また工程管理も難しい。
【０００３】
これに対して、溶媒に溶かした有機半導体材料を用い、インクジェット法やスピンコート法などの塗布法により半導体層を形成する方法がある。これらの方法を用いると簡単な工程で製造できるが、現状では有機半導体材料を用いた有機半導体層とソース電極、ドレイン電極との接触抵抗はドライ法と比べて大きい。そのため、塗布法により有機半導体層を形成した有機薄膜トランジスタは導電率が低く十分な性能が得られない場合がある。
【０００４】
有機半導体層とソース電極、ドレイン電極との接触抵抗を改善する方法として、有機半導体の仕事関数に近い値の仕事関数を有する金属材料をソース電極、ドレイン電極の材料に用いる方法が提案されている（例えば、非特許文献１参照）。一般に、ＡｕやＰｔなどが有機半導体の仕事関数に近く、これらを用いた有機薄膜トランジスタは良好な特性を示す。
【０００５】
しかしながら、一般に材料の仕事関数だけが薄膜トランジスタの特性に影響しているものではなく、同じ材料を用いて薄膜トランジスタを作製してもＯＮ電流などの性能にバラツキが発生する。そのため、Ａｕで作成した電極の表面にチオール基で表面処理を行って導電率を高める方法などが提案されている（例えば、非特許文献２参照）。
【０００６】
また、金属材料をソース電極、ドレイン電極の材料に用いた場合、高温で放置すると性能劣化が大きいという信頼性の問題がある。これは有機半導体とソース電極、ドレイン電極を構成する金属材料との熱膨張率の差によるものと考えられる。
【０００７】
このような問題を解決するためソース電極、ドレイン電極を熱膨張率が同程度の有機導電材料で形成する方法が提案されている（例えば、非特許文献３参照）。
【非特許文献１】ＳＩＤ  ０５  ＤＩＧＥＳＴ・２３
【非特許文献２】Ｊａｐａｎｅｓｅ  Ｊｏｕｒｎａｌ  Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  Ｖｏｌ．４３，Ｎｏ．１Ａ／Ｂ，２００４，ｐｐ．Ｌ６０−Ｌ６２
【非特許文献３】Ｒｉｃｏｈ  Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ  Ｒｅｐｏｒｔ  Ｎｏ．３０  Ｐ．５１
【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、非特許文献１に提案されている方法では、ＡｕやＰｔなどの高価な材料を電極に用いる必要があるうえ、作製した有機薄膜トランジスタのＯＮ電流などの性能バラツキが大きい。
【０００９】
また、非特許文献２に提案されている方法では、信頼性は向上するが有機導電材料の導電率は金属材料に比べて低く、形成した電極内の特性バラツキも大きいため十分な性能が得られない。
【００１０】
このような課題を解決するため、本発明の発明者はＣｕやＮｉなど安価な金属材料を用いて形成した電極の上に、有機半導体材料を用いて形成した電極を積層してソース電極、ドレイン電極を形成する方法を検討した。この方法を用いると、ソース電極、ドレイン電極の導電率が向上するので有機薄膜トランジスタのＯＮ電流が多く、またＯＮ電流のバラツキも低減できる。しかしながら、金属材料と有機半導体材料の熱膨張率の差によって高温放置後にＯＮ電流が大きく低下するという信頼性の問題があることがわかった。
【００１１】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、性能のバラツキが少なく温度による性能劣化が少ない有機薄膜トランジスタ、有機薄膜トランジスタの製造方法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】
【００１２】
１．
基板の上に、少なくともゲート電極、ゲート絶縁層、ソース電極、ドレイン電極及び有機半導体層を有する有機薄膜トランジスタにおいて、
前記ソース電極または前記ドレイン電極のうち少なくとも一つの表面は無機導電材料の多孔質膜であり、該多孔質膜は有機導電材料または有機半導体材料を含浸していることを特徴とする有機薄膜トランジスタ。
【００１３】
２．
基板の最上層に無機導電材料の分散液を印刷する工程と、
前記分散液の溶媒を蒸発させて多孔質膜を形成する工程と、
前記多孔質膜に電極材料の溶液または分散液を印刷して含浸させる工程と、
をこの順に行うことを特徴とする１に記載の有機薄膜トランジスタの製造方法。
【００１４】
３．
前記無機導電材料の分散液は、金、銀、銅、白金、パラジウム、ニッケル、コバルトのうち少なくとも一つを溶媒に分散させた分散液であることを特徴とする２に記載の有機薄膜トランジスタの製造方法。
【００１５】
４．
前記電極材料は、有機導電材料であることを特徴とする２または３に記載の有機薄膜トランジスタの製造方法。
【００１６】
５．
前記電極材料は、有機半導体材料または有機半導体材料の前駆体であることを特徴とする２または３に記載の有機薄膜トランジスタの製造方法。
【００１７】
６．
前記電極材料の溶液または分散液を前記多孔質膜に印刷して含浸させる工程の後、
前記多孔質膜に物理的エネルギーを加える工程を行うことを特徴とする２乃至５の何れか１項に記載の有機薄膜トランジスタの製造方法。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、ソース電極、ドレイン電極の少なくとも一方に無機導電材料の多孔質膜を形成し、該多孔質膜に有機導電材料または有機半導体材料を含浸させるので、性能のバラツキが少なく温度による性能劣化が少ない有機薄膜トランジスタ、有機薄膜トランジスタの製造方法を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、実施形態により本発明を詳しく説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００２０】
図１は本発明に係わる有機薄膜トランジスタ（以下有機ＴＦＴと記す。）の製造方法の第１の実施形態を説明する説明図である。図１を用いて、基板１上にゲート電極２を設け、更にゲート絶縁層７の上にソース電極８とドレイン電極９を設け有機半導体層１０を形成するボトムゲート型の有機ＴＦＴを形成する場合の製造方法について順を追って説明する。
【００２１】
図１（１−ｂ）〜図１（６−ｂ）は、基板１を上面から見た平面図であり、図１（１−ａ）〜図１（６−ａ）は基板１を図１（１−ｂ）〜図１（６−ｂ）の断面Ａ−Ａ’で切断した断面図である。
【００２２】
本発明に係る有機ＴＦＴの製造方法の一例として、次の工程Ｓ１〜Ｓ４を説明する。
Ｓ１・・・・・ゲート電極２を形成する工程。
Ｓ２・・・・・ゲート絶縁層７を形成する工程。
Ｓ３・・・・・ソース電極８、ドレイン電極９を形成する工程。
【００２３】
Ｓ３−１・・・基板の最上層に無機導電材料の分散液を印刷する工程。
【００２４】
Ｓ３−２・・・分散液の溶媒を蒸発させて多孔質膜を形成する工程。
【００２５】
Ｓ３−３・・・多孔質膜に電極材料の溶液または分散液を印刷して含浸させる工程。
【００２６】
Ｓ３−４・・・多孔質膜に物理的エネルギーを加える工程。
Ｓ４・・・・・有機半導体層１０を形成する工程。
【００２７】
以下、各工程について順に説明する。
【００２８】
Ｓ１・・・・・ゲート電極２を形成する工程。
【００２９】
図１（１−ａ）、図１（１−ｂ）に示すように、基板１上にゲート電極２を形成する。本発明において、基板１は特に材料を限定されない。例えばフレキシブルな樹脂製シートやガラスなどを用いることができる。ゲート電極２には各種金属薄膜を利用できる。例えばＡｌ、Ｃｒ、Ａｕ、Ａｇ等の低抵抗金属材料やこれら金属の積層構造、また、金属薄膜の耐熱性向上、支持基板への密着性向上、欠陥防止のために他の材料のドーピングしたものを用いることができる。また、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＳｎＯ、ＺｎＯなどの透明電極を用いることもできる。製造方法は、目的の形状にパターンニングすることのできるマスク蒸着法、フォトリソグラフィー法、各種印刷法が利用できる。
【００３０】
Ｓ２・・・・・ゲート絶縁層７を形成する工程。
【００３１】
図１（２−ａ）、図１（２−ｂ）に示すように、ゲート絶縁層７を形成する。
【００３２】
ゲート絶縁層７は、例えば、蒸着、スパッタリング、ＣＶＤ法、大気圧プラズマ法などのドライプロセスで形成する。ゲート絶縁層７としては、特に材料を限定されず種々の絶縁膜を用いることができる。無機材料では酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化タンタル、酸化チタン等の無機酸化物、窒化ケイ素、窒化アルミニウム等の無機窒化物が利用できる。有機材料ではポリイミド、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が利用できる。
【００３３】
Ｓ３・・・・・ソース電極８、ドレイン電極９を形成する工程。
【００３４】
図１（３−ａ）、図１（３−ｂ）に示すように、ソース電極８、ドレイン電極９を形成する。本発明では、ソース電極８、ドレイン電極９のうち少なくとも一つの表面に無機導電材料の多孔質膜を形成し、多孔質膜に有機導電材料または有機半導体材料を含浸させる。
【００３５】
以下多孔質膜を形成し、多孔質膜に有機導電材料または有機半導体材料を含浸させたソース電極８、ドレイン電極９を形成する４つの工程Ｓ３−１、Ｓ３−２、Ｓ３−３、Ｓ３−４について説明する。
【００３６】
Ｓ３−１・・・基板の最上層に無機導電材料の分散液を印刷する工程。
【００３７】
微小サイズ（数１０ｎｍ〜数１０μｍ）の無機導電材料を溶媒に分散した分散液をゲート絶縁層７の上にインクジェット法などの印刷法を用いてソース電極８、ドレイン電極９の形状に印刷する。無機導電材料は、金、銀、銅、白金、パラジウム、ニッケル、コバルトのうち少なくとも一種類の金属粒子を含んでいる。溶媒は例えば水である。
【００３８】
Ｓ３−２・・・分散液の溶媒を蒸発させて多孔質膜を形成する工程。
【００３９】
印刷した分散液の溶媒を蒸発させて多孔質膜を形成する工程である。本工程を常温で行うと大きな孔の多孔質膜が形成されるので、８０℃〜３００℃に加熱して行うことが望ましい。高い温度にするほど多孔質膜の孔は小さくなるが、高温にしすぎると多孔質ではなくなるため実験的に最適な温度を求め設定すると良い。
【００４０】
印刷した分散液の溶媒を乾燥させると無機導電材料の多孔質膜が形成される。図１（３−ａ）、図１（３−ｂ）のソース電極８、ドレイン電極９で示す部分が形成された多孔質膜である。
【００４１】
Ｓ３−３・・・多孔質膜に電極材料の溶液または分散液を印刷して含浸させる工程。
【００４２】
工程Ｓ３−２で形成した多孔質膜に、例えばインクジェット法などの印刷法を用いて電極材料の溶液または分散液を印刷し、含浸させる。本実施形態では図１（４−ａ）、図１（４−ｂ）のようにソース電極８ａ、ドレイン電極９ａの部分に電極材料の溶液または分散液を印刷、含浸させる。本実施形態では、ドレイン電極線９ｂには電極材料の溶液または分散液を印刷しない例を説明するが、ドレイン電極線９ｂに電極材料の溶液または分散液を印刷し、含浸させても良い。
【００４３】
電極材料には有機導電材料、または有機半導体材料、有機半導体材料の前駆体を用いる。
【００４４】
電極材料に用いる有機導電材料は、例えばＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ、ポリアセチレン、ポリピロール、ポリアニリンなどである。有機導電材料は、必ずしも溶媒に溶ける必要がないので、溶液ではなく分散液を用いて印刷を行っても良い。
【００４５】
電極材料に用いる有機半導体材料は例えばペンタセン、テトラベンゾポルフィリン、ＴＩＰＳペンタセン、ポリチオフェン、またはその前駆体などである。有機半導体材料は、溶媒で溶かしたものでないと良好な半導体特性を示さないが、これらの有機半導体材料は溶媒に溶けにくいため、溶媒に溶けやすい有機半導体材料の前駆体を用いることが望ましい。前駆体を用いる場合は、前駆体の溶液を多孔質膜に印刷し、含浸させた後、加熱して有機半導体に変換する。
【００４６】
一例として、ペンタセン前駆体の構造式と変換後のペンタセンの構造式を下記に示す。
【００４７】
【化１】
2008258252.tif 000003
【００４８】
【化２】
2008258252.tif 000004
【００４９】
また、テトラベンゾポルフィリン前駆体の構造式と変換後のテトラベンゾポルフィリンの構造式を下記に示す。
【００５０】
【化３】
2008258252.tif 000005
【００５１】
【化４】
2008258252.tif 000006
【００５２】
Ｓ３−４・・・多孔質膜に物理的エネルギーを加える工程。
【００５３】
工程Ｓ３−３で電極材料を含浸させた多孔質膜、すなわちソース電極８ａ、ドレイン電極９ａの部分に熱、光、電磁波などの物理的エネルギーを加える。物理的エネルギーを加えることにより多孔質膜を構成する材料と含浸させた電極材料との相互作用により導電性が向上する。本工程は必須ではないが、本工程を行うことにより移動度などの性能がより優れた有機ＴＦＴを作製することができる。
【００５４】
このようにして無機導電材料の多孔質膜に電極材料を含浸させたソース電極８ａ、ドレイン電極９ａを形成することができる。このようにして形成した電極は、導電率が金属材料を用いて形成した場合と同等であり、形成した電極内の特性バラツキも少ない。また、本実施形態のようにソース電極８ａ、ドレイン電極９ａの表面が有機導電材料、または有機半導体材料を含浸させた多孔質膜であると、後の工程で形成する有機半導体層１０とソース電極８ａ、ドレイン電極９ａとの接触抵抗を小さくすることができる。このことによりＯＮ電流の多い高性能な有機ＴＦＴを作製することができる。さらに、無機導電材料の多孔質膜に電極材料を含浸させたソース電極８ａ、ドレイン電極９ａの熱膨張率は、有機半導体層１０の熱膨張率と同程度であり、高温放置後の性能劣化も少ない。
【００５５】
本実施形態では、無機導電材料の多孔質膜を形成した後、多孔質膜に電極材料を含浸させてソース電極８とドレイン電極９を形成した例を説明したが、例えばソース電極８、ドレイン電極９の何れか一方を金属薄膜で形成しても良い。その場合、金属薄膜で形成した電極と有機半導体層１０との接触抵抗は大きいが、多孔質膜に電極材料を含浸させた一方の電極の接触抵抗は小さくすることができる。
【００５６】
あるいは、ゲート絶縁膜７の上にソース電極８、ドレイン電極９と配線パターン部を金属薄膜で成膜し、工程Ｓ３−１、Ｓ３−２によって該金属薄膜の上に無機導電材料の多孔質膜を積層し、工程Ｓ３−３によって多孔質膜に電極材料を含浸させても良い。このようにすると有機半導体層１０と電極材料を含浸させた多孔質膜との接触抵抗は本実施形態と同様に小さくすることができる。そのうえ、多孔質膜の下層部は金属薄膜で形成されているのでこの部分の導電率を高くすることができる。金属薄膜は例えば金、白金、銀、銅、アルミニウム等をスパッタにより成膜して形成することができる。
【００５７】
Ｓ４・・・・・有機半導体層１０を形成する工程。
【００５８】
図１（５−ａ）、図１（５−ｂ）に示すように、基板１上に形成されたソース電極８ａ、ドレイン電極９ａの間に有機半導体材料溶液４２をインクジェット法を用いて滴下する。次に溶媒を蒸発させて図（６−ａ）、図１（６−ｂ）に示すように、ソース電極８ａ、ドレイン電極９ａと電気的に接合するように有機半導体層１０を形成する。
【００５９】
有機半導体材料溶液４２に用いる有機半導体材料は溶媒に溶解または分散させるものであれば、その材料については問わない。有機高分子材料はもちろんのこと、最近、低分子材料であるペンタセンも、加熱した溶媒に溶かし塗布されているが、それらについても同様であり、有機半導体材料は低分子材料でも高分子材料でも構わない。
【００６０】
塗布できる材料の代表例としては、ポリ（３−ヘキシルチオフェン）などのポリチオフェン類、チオフェンの６量体を基本に側鎖を有するオリゴチオフェンなどの芳香族オリゴマー類、ペンタセンに置換基を持たせ溶解性を高めたペンタセン類、フルオレンとバイチオフェンとの共重合体（Ｆ８Ｔ２）、ポリチエニレンビニレンまたはフタロシアニンなどのいかなる可溶性の半導体でも使用できる。特にペンタセン類には、６，１３−ビストリイソプロピルシリルエチニルペンタセン、６，１３−ビストリエチルシリルエチニルペンタセンを含むシリルエチニルペンタセンがある。
【００６１】
有機半導体層１０の成膜方法はインクジェット法の他にスクリーン印刷法、スピンコート法、マイクロコンタクトプリント法を用いることも可能であり、成膜方法を問わない。
【００６２】
ボトムゲート型の有機ＴＦＴを作製する工程は以上である。
【００６３】
次にトップゲート型の有機ＴＦＴを作製する工程について説明する。
【００６４】
図２は、本発明に係わる有機ＴＦＴの製造方法の第２の実施形態を説明する説明図である。図２を用いて、基板１上にソース電極８とドレイン電極９を設け、有機半導体層１０を形成し、更にゲート絶縁層７の上にゲート電極２を設けトップゲート型の有機ＴＦＴを形成する場合の製造方法について順を追って説明する。
【００６５】
図２（１−ｂ）〜図２（６−ｂ）は、基板１を上面から見た平面図であり、図２（１−ａ）〜図２（６−ａ）は基板１を図２（１−ｂ）〜図２（６−ｂ）の断面Ａ−Ａ’で切断した断面図である。
【００６６】
トップゲート型の有機ＴＦＴと図１で説明したボトムゲート型の有機ＴＦＴの製造方法の違いはおもに工程順が異なる点であり、同じ工程には同じ工程番号を付し説明を省略する。
【００６７】
本発明に係るトップゲート型の有機ＴＦＴの製造方法の一例として、次の工程を説明する。
Ｓ３・・・・・ソース電極８、ドレイン電極９を形成する工程。
【００６８】
Ｓ３−１・・・基板の最上層に無機導電材料の分散液を印刷する工程。
【００６９】
Ｓ３−２・・・分散液の溶媒を蒸発させて多孔質膜を形成する工程。
【００７０】
Ｓ３−３・・・多孔質膜に電極材料の溶液または分散液を印刷して含浸させる工程。
【００７１】
Ｓ３−４・・・多孔質膜に物理的エネルギーを加える工程。
Ｓ４・・・・・有機半導体層１０を形成する工程。
Ｓ２・・・・・ゲート絶縁層７を形成する工程。
Ｓ１・・・・・ゲート電極２を形成する工程。
【００７２】
以下、各工程について順に説明する。
【００７３】
Ｓ３・・・・・ソース電極８、ドレイン電極９を形成する工程。
【００７４】
図２（１−ａ）、図２（１−ｂ）に示すように、ソース電極８、ドレイン電極９を形成する。本発明では、ソース電極８、ドレイン電極９のうち少なくとも一つの表面に無機導電材料の多孔質膜を形成し、多孔質膜に有機導電材料または有機半導体材料を含浸させる。多孔質膜を形成し、多孔質膜に有機導電材料または有機半導体材料を含浸させたソース電極８、ドレイン電極９を形成する４つの工程Ｓ３−１、Ｓ３−２、Ｓ３−３、Ｓ３−４について以下説明する。なお、基板１は第１の実施形態と同じ材料が利用できる。
【００７５】
Ｓ３−１・・・基板の最上層に無機導電材料の分散液を印刷する工程。
【００７６】
第１の実施形態と同様の方法で無機導電材料を溶媒に分散した分散液を基板の最上層に印刷する。
【００７７】
Ｓ３−２・・・分散液の溶媒を蒸発させて多孔質膜を形成する工程。
【００７８】
第１の実施形態と同様の方法で印刷した分散液の溶媒を蒸発させる。
【００７９】
印刷した分散液の溶媒を乾燥させると図２（１−ａ）、図２（１−ｂ）に示すように無機導電材料の多孔質膜が形成される。
【００８０】
Ｓ３−３・・・多孔質膜に電極材料の溶液または分散液を印刷して含浸させる工程。
【００８１】
工程Ｓ３−２で形成した多孔質膜に、例えばインクジェット法などの印刷法を用いて電極材料の溶液または分散液を印刷し、含浸させる。本実施形態では図２（２−ａ）、図２（２−ｂ）のようにソース電極８ａ、ドレイン電極９ａの部分に電極材料の溶液または分散液を印刷し、含浸させる。本実施形態では、ドレイン電極線９ｂには電極材料の溶液または分散液を印刷、含浸させていないが、ドレイン電極線９ｂに電極材料の溶液または分散液を印刷し、含浸させても良い。
【００８２】
電極材料には第１の実施形態の工程Ｓ３−３で例示した有機導電材料または有機半導体材料、有機半導体材料の前駆体を、本実施形態にも用いることができる。前駆体を用いる場合は、多孔質膜に印刷、含浸させた後、多孔質膜を加熱し有機半導体に変換する。
【００８３】
Ｓ３−４・・・多孔質膜に物理的エネルギーを加える工程。
【００８４】
工程Ｓ３−３で有機導電材料または有機半導体材料を含浸させた多孔質膜、すなわちソース電極８ａ、ドレイン電極９ａの部分に熱、光、電磁波などの物理的エネルギーを加える。物理的エネルギーを加えることにより多孔質膜を構成する材料と含浸させた有機導電材料または有機半導体材料との相互作用により導電性が向上する。
【００８５】
第１の実施形態と同様に、本工程は必須ではないが、本工程を行うことにより移動度などの性能がより優れた有機ＴＦＴを作製することができる。
【００８６】
このようにして無機導電材料の多孔質膜に有機導電材料または有機半導体材料を含浸させたソース電極８ａ、ドレイン電極９ａを形成することができる。第１の実施形態と同様に例えばソース電極８、ドレイン電極９の何れかの表面を金属薄膜で形成しても良い。あるいは、ゲート絶縁膜７の上にソース電極８、ドレイン電極９と配線パターン部を金属薄膜を成膜し、工程Ｓ３−１、Ｓ３−２によって該金属薄膜の上に無機導電材料の多孔質膜を設け、工程Ｓ３−３によって多孔質膜に有機導電材料または有機半導体材料を含浸させても同様の効果が得られる。
【００８７】
Ｓ４・・・・・有機半導体層１０を形成する工程。
【００８８】
図２（３−ａ）、図２（３−ｂ）に示すように、基板１上に形成されたソース電極８ａ、ドレイン電極９ａの間に有機半導体材料溶液４２をインクジェット法を用いて滴下する。次に溶媒を蒸発させて図２（４−ａ）、図２（４−ｂ）に示すように、ソース電極８ａ、ドレイン電極９ａと電気的に接合するように有機半導体層１０を形成する。
【００８９】
Ｓ２・・・・・ゲート絶縁層７を形成する工程。
【００９０】
図２（５−ａ）、図２（２−ｂ）に示すように、ゲート絶縁層７を形成する。
【００９１】
ゲート絶縁層７の製造方法および材料は第１の実施形態と同様である。
【００９２】
Ｓ１・・・・・ゲート電極２を形成する工程。
【００９３】
図２（６−ａ）、図２（６−ｂ）に示すように、基板１上にゲート電極２を形成する。
【００９４】
ゲート電極２の製造方法および材料は第１の実施形態と同様である。
【００９５】
トップゲート型有機ＴＦＴを作製する工程は以上である。
【実施例】
【００９６】
以下、本発明の効果を確認するために行った実施例について説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００９７】
実施例１、２では、基板１上に５×５の計２５の有機ＴＦＴを作製して効果を確認した。
【００９８】
［実施例１］
〔有機ＴＦＴの作製〕
図１で説明したＳ１〜Ｓ４の工程でボトムゲート型有機ＴＦＴを作製したので、各工程の番号を付して順に説明し、共通する点は説明を省略する。
Ｓ１・・・・・ゲート電極２を形成する工程。
【００９９】
基板１は、１５０ｍｍ×１５０ｍｍの大きさの住友ベークライト製ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）基板を用いた。この基板１の上にスパッタ法にてＣｒの薄膜を形成し、フォトリソグラフィー法を用いてパターニングを行ってゲート電極２を形成した。
Ｓ２・・・・・ゲート絶縁層７を形成する工程。
【０１００】
スピンコート法によりＪＳＲ社製のアクリル樹脂ＰＣ４０３をスピンコートし、ゲート絶縁層７を形成した。
Ｓ３・・・・・ソース電極８、ドレイン電極９を形成する工程。
【０１０１】
Ｓ３−１・・・基板の最上層に無機導電材料の分散液を印刷する工程。
【０１０２】
溶媒として用いる水にＡｇの微小粒子（数１０ｎｍ）を分散させた分散液を、ゲート絶縁層７の上にインクジェット法を用いてソース電極８、ドレイン電極９の形状に印刷した。
【０１０３】
Ｓ３−２・・・分散液の溶媒を蒸発させて多孔質膜を形成する工程。
【０１０４】
１２０℃に基板１全体を加熱し、印刷した分散液の溶媒（水）を蒸発させて多孔質膜からなるソース電極８、ドレイン電極９を形成した。
【０１０５】
Ｓ３−３・・・多孔質膜に電極材料の溶液または分散液を印刷して含浸させる工程。
【０１０６】
多孔質膜からなるソース電極８ａ、ドレイン電極９ａに、インクジェット法を用いてＢａｙｔｒｏｎ社製のＰＥＤＯＴ／ＰＳＳの溶液を塗布し、多孔質膜にＰＥＤＯＴ／ＰＳＳを含浸させた。
【０１０７】
Ｓ３−４・・・多孔質膜に物理的エネルギーを加える工程。
【０１０８】
１５０℃のホットプレートを用いて基板１全体を加熱した。
Ｓ４・・・・・有機半導体層１０を形成する工程。
【０１０９】
基板１上に形成されたソース電極８ａ、ドレイン電極９ａの間に有機半導体材料溶液４２をインクジェット法を用いて滴下した。有機半導体材料溶液４２の有機半導体材料はＴＩＰＳペンタセン、溶媒はトルエンである。
【０１１０】
［比較例１］
比較例１では本発明の効果を確認するため、工程Ｓ３において、Ａｇをスピンコート法を用いて成膜し、ソース電極８、ドレイン電極９を形成した。
【０１１１】
それ以外の工程は実施例１と全く同一の条件で作製したので説明を省略する。
【０１１２】
［比較例２］
比較例２では本発明の効果を確認するため、工程Ｓ３において、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳをインクジェット法を用いて印刷し、ソース電極８、ドレイン電極９を形成した。
【０１１３】
それ以外の工程は実施例１と全く同一の条件で作製したので説明を省略する。
【０１１４】
［比較例３］
比較例３では本発明の効果を確認するため、工程Ｓ３において、Ａｇをスピンコート法を用いてソース電極８、ドレイン電極９の形状に成膜した後、Ａｇの薄膜の上にＰＥＤＯＴ／ＰＳＳをインクジェット法を用いて印刷し、ソース電極８、ドレイン電極９を形成した。
【０１１５】
それ以外の工程は実施例１と全く同一の条件で作製したので説明を省略する。
【０１１６】
〔実験結果１〕
実施例１で作製した有機ＴＦＴと、比較例１、２、３で作製した有機ＴＦＴについて作製直後と、１５０℃の雰囲気下で２時間放置後にＯＮ電流を測定した。表１に実験結果を示す。実験では実施例１、比較例１、２、３の条件で作製した各２５個の有機ＴＦＴのＯＮ電流の値を測定した。表１ではＯＮ電流の測定結果の平均値を求め、実施例１で作製した有機ＴＦＴのＯＮ電流を１として正規化した値をＯＮ電流として表記している。またＯＮ電流のバラツキは、実施例１、比較例１、２、３の方法で作製した各２５個の有機ＴＦＴのＯＮ電流の最大値と最小値を求め平均値との差分を平均値で除算してパーセント表示を行った。
【０１１７】
【表１】
2008258252.tif 000007
【０１１８】
作製直後：実施例１で作製した有機ＴＦＴは、比較例１、２、３で作製した有機ＴＦＴよりＯＮ電流が最も多い。また、実施例１で作製した有機ＴＦＴのＯＮ電流のバラツキは±５％だった。一方、比較例１は±３０％、比較例２は±１５％、比較例３は±１０％と何れも実施例１よりバラツキが多かった。
【０１１９】
高温放置後：Ａｇの薄膜を用いた比較例１、比較例３はＯＮ電流が作製直後より半減した。一方、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳを用いた実施例１と比較例２は性能に変化が無かった。
【０１２０】
また、ＯＮ電流のバラツキは高温放置後も同様であり、実施例１が最もバラツキが少なかった。
【０１２１】
このように、実施例１で作製した有機ＴＦＴのＯＮ電流の値とバラツキは高温放置後も変化が無く比較例１、２、３で作製した有機ＴＦＴより優れた性能を示すことがわかった。
【０１２２】
［実施例２］
〔有機ＴＦＴの作製〕
図１で説明したＳ１〜Ｓ４の工程でボトムゲート型有機ＴＦＴを作製したので、各工程の番号を付して順に説明し、共通する点は説明を省略する。
Ｓ１・・・・・ゲート電極２を形成する工程。
【０１２３】
基板１は、１５０ｍｍ×１５０ｍｍの大きさの住友ベークライト製ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）基板を用いた。この基板１の上にスパッタ法にてＣｒの薄膜を形成し、フォトリソグラフィー法を用いてパターニングを行ってゲート電極２を形成した。
Ｓ２・・・・・ゲート絶縁層７を形成する工程。
【０１２４】
スピンコート法によりＪＳＲ社製のアクリル樹脂ＰＣ４０３をスピンコートし、ゲート絶縁層７を形成した。
Ｓ３・・・・・ソース電極８、ドレイン電極９を形成する工程。
【０１２５】
Ｓ３−１・・・基板の最上層に無機導電材料の分散液を印刷する工程。
【０１２６】
溶媒として用いる水にＡｕの微小粒子を分散させた分散液を、ゲート絶縁層７の上にインクジェット法を用いてソース電極８、ドレイン電極９の形状に印刷した。
【０１２７】
Ｓ３−２・・・分散液の溶媒を蒸発させて多孔質膜を形成する工程。
【０１２８】
８０℃に基板１全体を加熱し、印刷した分散液の溶媒（水）を蒸発させて多孔質膜からなるソース電極８、ドレイン電極９を形成した。
【０１２９】
Ｓ３−３・・・多孔質膜に電極材料の溶液または分散液を印刷して含浸させる工程。
【０１３０】
多孔質膜からなるソース電極８ａ、ドレイン電極９ａに、インクジェット法を用いてテトラベンゾポルフィリンの前駆体を塗布し、多孔質膜にテトラベンゾポルフィリンの前駆体を含浸させた。
【０１３１】
Ｓ３−４・・・多孔質膜に物理的エネルギーを加える工程。
【０１３２】
２１０℃のホットプレートを用いて基板１全体を加熱し前駆体を有機半導体であるテトラベンゾポルフィリンに変換した。
Ｓ４・・・・・有機半導体層１０を形成する工程。
【０１３３】
基板１上に形成されたソース電極８ａ、ドレイン電極９ａの間に有機半導体材料溶液４２をインクジェット法を用いて滴下した。有機半導体材料溶液４２の半導体材料はＴＩＰＳペンタセン、溶媒はトルエンである。
【０１３４】
［比較例４］
比較例４では本発明の効果を確認するため、工程Ｓ３において、Ａｕをスピンコート法を用いて成膜し、ソース電極８、ドレイン電極９を形成した。
【０１３５】
それ以外の工程は実施例１と全く同一の条件で作製したので説明を省略する。
【０１３６】
〔実験結果２〕
実施例２で作製した有機ＴＦＴと、比較例４で作製した有機ＴＦＴについて作製直後と、１５０℃の雰囲気下で２時間放置後にＯＮ電流を測定した。表２に実験結果を示す。実験では実施例２、比較例４の条件で作製した各２５個の有機ＴＦＴのＯＮ電流の値を測定した。表２ではＯＮ電流の測定結果の平均値を求め、実施例２で作製した有機ＴＦＴのＯＮ電流を１として正規化した値をＯＮ電流として表記している。またＯＮ電流のバラツキは、実施例２、比較例４で作製した各２５個の有機ＴＦＴのＯＮ電流の最大値と最小値を求め平均値との差分を平均値で除算してパーセント表示を行った。
【０１３７】
【表２】
2008258252.tif 000008
【０１３８】
作製直後：実施例２で作製した有機ＴＦＴと、比較例４で作製した有機ＴＦＴのＯＮ電流は同じだった。一方、実施例２で作製した有機ＴＦＴのＯＮ電流のバラツキは±５％だったのに対し、比較例２は±２０％であり実施例２よりバラツキが多かった。
【０１３９】
高温放置後：Ａｕの薄膜を用いた比較例４はＯＮ電流が作製直後より半減した。一方、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳを用いた実施例２は性能に変化が無かった。
【０１４０】
また、ＯＮ電流のバラツキは高温放置後も同様であり、実施例２の方が比較例４よりはるかにバラツキが少なかった。
【０１４１】
このように、実施例２で作製した有機ＴＦＴのＯＮ電流の値とそのバラツキは比較例４で作製した有機ＴＦＴより優れており、高温放置後も変化が無いことがわかった。
【０１４２】
以上このように、本発明によれば、ソース電極、ドレイン電極の少なくとも一方に無機導電材料の多孔質膜を形成し、該多孔質膜に有機導電材料または有機半導体材料を含浸させるので、性能のバラツキが少なく温度による性能劣化が少ない有機薄膜トランジスタ、有機薄膜トランジスタの製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０１４３】
【図１】本発明に係わる有機薄膜トランジスタの製造方法の第１の実施形態を説明する説明図である。
【図２】本発明に係わる有機薄膜トランジスタの製造方法の第２の実施形態を説明する説明図である。
【符号の説明】
【０１４４】
１  基板
２  ゲート電極
７  ゲート絶縁層
８、８ａ  ソース電極
９、９ａ  ドレイン電極
９ｂ  ドレイン電極線
１０  有機半導体層
４２  有機半導体材料溶液
【図１】
2008258252.tif 000009
【図２】
2008258252.tif 000010