(57)【要約】【課題】特性の優れた半導体層を転写可能なドナーシートの製造方法、ドナーシート、及び特性が優れ、ばらつきが少ない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。【解決手段】被転写基板に所定の形状の転写層を転写するためのドナーシートの製造方法において、基板シートの上に、加熱することにより有機半導体に変換する有機半導体前駆体を溶解した溶液を塗布し、有機半導体前駆体層を形成する工程と、有機半導体前駆体層を所定の形状に加熱して、有機半導体前駆体を有機半導体に変換し、該所定の形状の転写層とする工程と、有機半導体に変換しない有機半導体前駆体を除去する工程と、をこの順で行うことを特徴とするドナーシートの製造方法。【選択図】図１
2008103680.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被転写基板に所定の形状の転写層を転写するためのドナーシートの製造方法において、
基板シートの上に、加熱することにより有機半導体に変換する有機半導体前駆体を溶解した溶液を塗布し、有機半導体前駆体層を形成する工程と、
前記有機半導体前駆体層を前記所定の形状に加熱して、有機半導体前駆体を有機半導体に変換し、該所定の形状の転写層とする工程と、
有機半導体に変換しない有機半導体前駆体を除去する工程と、をこの順で行うことを特徴とするドナーシートの製造方法。
【請求項２】
被転写基板に所定の形状の転写層を転写するためのドナーシートの製造方法において、
基板シートの上に、光熱変換層を形成する工程と、
加熱することにより有機半導体に変換する有機半導体前駆体を溶解した溶液を塗布し、有機半導体前駆体層を形成する工程と、をこの順で行い、次いで、
前記光熱変換層に前記所定の形状の光を照射し、該光熱変換層が発生する熱により、前記有機半導体前駆体層を該所定の形状に加熱し、該所定の形状の転写層とする工程と、
有機半導体に変換しない有機半導体前駆体を除去する工程と、をこの順で行うことを特徴とするドナーシートの製造方法。
【請求項３】
前記有機半導体に変換しない有機半導体前駆体は、有機溶媒を用いて除去することを特徴とする請求項１または２に記載のドナーシートの製造方法。
【請求項４】
請求項１または２に記載のドナーシートの製造方法により製造されたことを特徴とするドナーシート。
【請求項５】
基板の上に、少なくともソース電極、ドレイン電極、前記ソース電極と前記ドレイン電極とを連結する有機半導体層、ゲート電極及び前記有機半導体層と前記ゲート電極との間にゲート絶縁層を有する有機薄膜トランジスタを、請求項４に記載のドナーシートと基板の最上層として少なくともソース電極とドレイン電極が設けられている被転写部材とを用いて製造する製造方法において、
ドナーシートの有機半導体を含む転写層と被転写部材の前記ソース電極と前記ドレイン電極とが接触する向きで、前記ドナーシートと前記被転写部材を重ね合わせる工程と、
前記ドナーシートを加熱する工程と、
前記ドナーシートと前記被転写部材を剥離する工程と、をこの順で行う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６】
前記被転写部材は、
最上層としてソース電極とドレイン電極と撥水層とが設けられていることを特徴とする請求項５に記載の有機薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項７】
前記ドナーシートと前記被転写部材を剥離する工程の後、前記被転写部材に転写した転写層を加熱処理することを特徴とする請求項５または６に記載の有機薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項８】
前記ドナーシートと前記被転写部材を剥離する工程の後、有機溶媒を用いて前記有機半導体前駆体を除去することを特徴とする請求項５または６に記載の有機薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項９】
基板の上に、少なくともソース電極、ドレイン電極、前記ソース電極と前記ドレイン電極とを連結する有機半導体層、ゲート電極及び前記有機半導体層と前記ゲート電極との間にゲート絶縁層を有する有機薄膜トランジスタを、請求項４に記載のドナーシート及び、基板の上にゲート電極と最上層としてゲート絶縁層が設けられている被転写部材と、を用いて製造する製造方法において、
ドナーシートの有機半導体を含む転写層と被転写部材の前記ゲート絶縁層とが接触する向きで、前記ドナーシートと前記被転写部材を重ね合わせる工程と、
前記ドナーシートを加熱する工程と、
前記ドナーシートと前記被転写部材を剥離する工程と、をこの順で行う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１０】
基板の上に、少なくともソース電極、ドレイン電極、前記ソース電極と前記ドレイン電極とを連結する有機半導体層、ゲート電極及び前記有機半導体層と前記ゲート電極との間にゲート絶縁層を有する有機薄膜トランジスタを、請求項４に記載のドナーシート及び、基板の上にゲート電極と最上層としてゲート絶縁層が設けられている被転写部材と、を用いて製造する製造方法において、
ドナーシートの有機半導体を含む転写層と被転写部材の前記撥水層とが接触する向きで、前記ドナーシートと前記被転写部材を重ね合わせる工程と、
前記ドナーシートを加熱する工程と、
前記ドナーシートと前記被転写部材を剥離する工程と、をこの順で行うことを特徴とする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、ドナーシートの製造方法、ドナーシート、及び有機薄膜トランジスタの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
大型テレビ等に使われている液晶表示装置の表示方式には、単純マトリクス方式と、アクティブマトリクス方式があるが、高画質が求められる用途にはアクティブマトリクス方式が主に用いられている。
【０００３】
アクティブマトリクス方式では、画素の一つ一つに薄膜トランジスタが接続されている。従来、これらの薄膜トランジスタの半導体層は、ａ−Ｓｉで形成されることが多いが、ａ−Ｓｉの製造工程ではプラズマＣＶＤなどの真空プロセスで薄膜形成を行うため工程が複雑であり、また工程管理も難しい。
【０００４】
これらの問題を解決するために、薄膜トランジスタの半導体層を有機半導体材料で形成する有機薄膜トランジスタが注目されている。有機薄膜トランジスタの半導体層は、インクジェット法やスピンコート法などの塗布法を用いて作製することが提案されている（例えば、非特許文献１参照）。しかしながら、塗布法を用いることのできる可溶性の有機半導体材料は特性が良くないため、薄膜トランジスタとして十分な性能が得られないという問題がある。
【０００５】
このような問題を解決するため、半導体前駆体を用いる方法が注目されている。半導体前駆体は、物理的なエネルギーを加えると、化学変化を起こし半導体となる物質のことであり、半導体の状態では溶媒に溶解しないが、前駆体の状態であれば溶媒に溶けるものがいくつか見つかっている。例えば優れた半導体特性を有するペンタセン、オリゴチオフェン、ポリフィリンなどの前駆体が知られている。これらの半導体前駆体を塗布法で塗布した後、前駆体を半導体に変換すれば、優れた半導体特性を有する半導体層を簡単な工程で形成できる。
【０００６】
例えば、ガラス基板上に形成した半導体前駆体の上に光熱変換層（兼ゲート絶縁層）を形成し、光熱変換層にレーザ照射により熱を発生させ、半導体前駆体を半導体に変換する方法が提案されている（例えば特許文献１参照）。
【非特許文献１】ＳＩＤ‘０２  Ｄｉｇｅｓｔ  ｐ５７
【特許文献１】特開２００４−１４６５７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載の方法で作成した有機薄膜トランジスタ素子は、光熱変換層が基板上に残っているため、信頼性の面で問題があった。
【０００８】
また、薄膜トランジスタの特性は、ゲート絶縁層と半導体層の相性に大きく依存するが、特許文献１に記載の方法では、ゲート絶縁層は光熱変換層の機能も有する材料を選択する必要があり、選択肢がほとんどない。そのため、ゲート絶縁層と半導体層の相性は最良のものではなく、有機薄膜トランジスタ素子として十分な特性が得られなかった。
【０００９】
さらに、電極等を形成した後、前駆体を基板に塗布するので、一定の膜厚で塗布することが難しかった。そのため、有機薄膜トランジスタ素子の特性がばらつく場合があった。
【００１０】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、特性の優れた半導体層を転写可能なドナーシートの製造方法、特性が優れ、ばらつきが少ない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】
【００１１】
１．
被転写基板に所定の形状の転写層を転写するためのドナーシートの製造方法において、
基板シートの上に、加熱することにより有機半導体に変換する有機半導体前駆体を溶解した溶液を塗布し、有機半導体前駆体層を形成する工程と、
前記有機半導体前駆体層を前記所定の形状に加熱して、有機半導体前駆体を有機半導体に変換し、該所定の形状の転写層とする工程と、
有機半導体に変換しない有機半導体前駆体を除去する工程と、をこの順で行うことを特徴とするドナーシートの製造方法。
【００１２】
２．
被転写基板に所定の形状の転写層を転写するためのドナーシートの製造方法において、
基板シートの上に、光熱変換層を形成する工程と、
加熱することにより有機半導体に変換する有機半導体前駆体を溶解した溶液を塗布し、有機半導体前駆体層を形成する工程と、をこの順で行い、次いで、
前記光熱変換層に前記所定の形状の光を照射し、該光熱変換層が発生する熱により、前記有機半導体前駆体層を該所定の形状に加熱し、該所定の形状の転写層とする工程と、
有機半導体に変換しない有機半導体前駆体を除去する工程と、をこの順で行うことを特徴とするドナーシートの製造方法。
【００１３】
３．
前記有機半導体に変換しない有機半導体前駆体は、有機溶媒を用いて除去することを特徴とする１または２に記載のドナーシートの製造方法。
【００１４】
４．
１または２に記載のドナーシートの製造方法により製造されたことを特徴とするドナーシート。
【００１５】
５．
基板の上に、少なくともソース電極、ドレイン電極、前記ソース電極と前記ドレイン電極とを連結する有機半導体層、ゲート電極及び前記有機半導体層と前記ゲート電極との間にゲート絶縁層を有する有機薄膜トランジスタを、４に記載のドナーシートと基板の最上層として少なくともソース電極とドレイン電極が設けられている被転写部材とを用いて製造する製造方法において、
ドナーシートの有機半導体を含む転写層と被転写部材の前記ソース電極と前記ドレイン電極とが接触する向きで、前記ドナーシートと前記被転写部材を重ね合わせる工程と、
前記ドナーシートを加熱する工程と、
前記ドナーシートと前記被転写部材を剥離する工程と、をこの順で行うことを特徴とする有機薄膜トランジスタの製造方法。
【００１６】
６．
前記被転写部材は、
最上層としてソース電極とドレイン電極と撥水層とが設けられていることを特徴とする５に記載の有機薄膜トランジスタの製造方法。
【００１７】
７．
前記ドナーシートと前記被転写部材を剥離する工程の後、前記被転写部材に転写した転写層を加熱処理することを特徴とする５または６に記載の有機薄膜トランジスタの製造方法。
【００１８】
８．
前記ドナーシートと前記被転写部材を剥離する工程の後、有機溶媒を用いて前記有機半導体前駆体を除去することを特徴とする５または６に記載の有機薄膜トランジスタの製造方法。
【００１９】
９．
基板の上に、少なくともソース電極、ドレイン電極、前記ソース電極と前記ドレイン電極とを連結する有機半導体層、ゲート電極及び前記有機半導体層と前記ゲート電極との間にゲート絶縁層を有する有機薄膜トランジスタを、４に記載のドナーシート及び、基板の上にゲート電極と最上層としてゲート絶縁層が設けられている被転写部材と、を用いて製造する製造方法において、
ドナーシートの有機半導体を含む転写層と被転写部材の前記ゲート絶縁層とが接触する向きで、前記ドナーシートと前記被転写部材を重ね合わせる工程と、
前記ドナーシートを加熱する工程と、
前記ドナーシートと前記被転写部材を剥離する工程と、をこの順で行うことを特徴とする有機薄膜トランジスタの製造方法。
【００２０】
１０．
基板の上に、少なくともソース電極、ドレイン電極、前記ソース電極と前記ドレイン電極とを連結する有機半導体層、ゲート電極及び前記有機半導体層と前記ゲート電極との間にゲート絶縁層を有する有機薄膜トランジスタを、４に記載のドナーシート及び、基板の上にゲート電極と最上層としてゲート絶縁層が設けられている被転写部材と、を用いて製造する製造方法において、
ドナーシートの有機半導体を含む転写層と被転写部材の前記撥水層とが接触する向きで、前記ドナーシートと前記被転写部材を重ね合わせる工程と、
前記ドナーシートを加熱する工程と、
前記ドナーシートと前記被転写部材を剥離する工程と、をこの順で行うことを特徴とする有機薄膜トランジスタの製造方法。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、ドナーシートに塗布した有機半導体前駆体を加熱し、転写層にする部分を半導体に変換するので、特性の優れた半導体層を転写可能なドナーシートの製造方法、ドナーシート、及び特性が優れ、ばらつきが少ない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】
【００２２】
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。
【００２３】
図１は本発明に係わるドナーシートの製造方法の第１の実施形態を説明する説明図である。図１を用いて、基板シート２０上に有機半導体前駆体層２９を形成し、転写する部分を半導体に変換し転写層２２を形成した後、有機半導体に変換されなかった前駆体を除去する製造方法について順を追って説明する。
【００２４】
図１（１−ｂ）〜図１（３−ｂ）は、基板１を上面から見た平面図であり、図１（１−ａ）〜図１（３−ａ）は基板シート２０を図１（１−ｂ）〜図１（３−ｂ）の断面Ｘ−Ｘ’で切断した断面図である。
【００２５】
基板シート２０はドナーシート３０全体を支持する働きをするものであり、光熱変換のために照射する光の波長に対して透過率の高い材料が好ましい。例えば透明性高分子材料である、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）等を用いることができる。
【００２６】
本発明に係るドナーシートの製造方法の第１の実施形態として、次の工程Ｄ１０〜Ｄ１３を説明する。
Ｄ１０・・・・・下敷層２７を形成する工程。
Ｄ１１・・・・・有機半導体前駆体層２９を形成する工程。
Ｄ１２・・・・・有機半導体前駆体層２９の転写する部分を加熱する工程。
Ｄ１３・・・・・半導体に変換されなかった有機半導体前駆体層２９を除去する工程。
【００２７】
以下、各工程について順に説明する。
【００２８】
Ｄ１０・・・・・下敷層２７を形成する工程。
【００２９】
基板シート２０上に下敷層２７を形成する。図１（１−ａ）のように基板シート２０上に下敷層２７が形成される。下敷層２７の材料は例えば架橋性ポリアクリレートなどを用い、スピンコート法などを用いて成膜する。
【００３０】
下敷層２７は、転写時に転写層２２が剥離しやすくするための層であり、必要に応じて設けるので、本工程を省略することもできる。
【００３１】
Ｄ１１・・・・・有機半導体前駆体層２９を形成する工程。
【００３２】
工程Ｄ１１では、図１（１−ａ）、図１（１−ｂ）のように有機半導体前駆体層２９を基板１上の全面に形成する。
【００３３】
塗布法や印刷法を用いて成膜するためには、有機半導体前駆体が溶媒に溶ける必要がある。可溶性の有機半導体前駆体としては、例えばテトラベンゾボルフィリン前駆体、ペンタセン前駆体、オリゴチオフェン前駆体、ポリフィリン前駆体などを用いることができる。
【００３４】
テトラベンゾボルフィリン前駆体の構造式と変換後のテトラベンゾボルフィリンの構造式を下記に示す。
【００３５】
テトラベンゾボルフィリン前駆体
【００３６】
【化１】
2008103680.tif 000003
【００３７】
テトラベンゾボルフィリン
【００３８】
【化２】
2008103680.tif 000004
【００３９】
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。
【００４０】
ペンタセン前駆体
【００４１】
【化３】
2008103680.tif 000005
【００４２】
ペンタセン
【００４３】
【化４】
2008103680.tif 000006
【００４４】
また、オリゴチオフェン前駆体の構造式と変換後のオリゴチオフェンの構造式を下記に示す。
【００４５】
オリゴチオフェン前駆体
【００４６】
【化５】
2008103680.tif 000007
【００４７】
オリゴチオフェン
【００４８】
【化６】
2008103680.tif 000008
【００４９】
有機半導体前駆体の溶媒は、前駆体に合わせて、トルエン、シクロヘキサン、ｍ−ジクロロベンゼン、テトラリン、クロロホルムなどの有機溶媒を適宜に用いればよい。
【００５０】
溶媒に溶かした有機半導体前駆体をスリットコート・スクリーン印刷・フレキソ印刷など、一般的に知られている成膜方法を用いて成膜する。成膜する有機半導体前駆体層２９の厚みは、１０ｎｍ〜２００ｎｍが好ましい。
【００５１】
Ｄ１２・・・・・有機半導体前駆体層２９の転写する部分を加熱する工程。
【００５２】
有機半導体前駆体層２９の転写層２２として残す部分を加熱し、有機半導体に変換する。図１（２−ａ）、図１（２−ｂ）ではサーマルヘッド５０を用いて加熱する例を図示している。基板シート２０の有機半導体前駆体層２９が形成されていない面から、転写する部分にサーマルヘッド５０先端の発熱部を接触させて有機半導体に変換する。基板シート２０の熱による変形を避けるため、加える温度は３００℃以下で加熱時間は数分間程度にすることが望ましい。サーマルヘッド５０を順次矢印方向に移動させ、転写層２２として残す部分を全て有機半導体に変換する。
【００５３】
Ｄ１３・・・・・有機半導体に変換されなかった有機半導体前駆体層２９を除去する工程。
【００５４】
溶媒を用いて有機半導体に変換されなかった有機半導体前駆体層２９を除去する。溶媒は工程Ｄ１１で用いた溶媒と同じ溶媒を用いれば良い。
【００５５】
図１（３−ａ）、図１（３−ｂ）は、有機半導体に変換されなかった有機半導体前駆体層２９を除去した後の状態を示している。
【００５６】
次に、光熱変換層を設け、光熱変換層に光を照射して有機半導体前駆体を有機半導体に変換する第２の実施形態について説明する。図２は本発明に係わるドナーシートの製造方法の第２の実施形態を説明する説明図である。図２を用いて、基板シート２０上に光熱変換層２１を形成した後、転写層２２にする部分の下層に形成された光熱変換層２１に光を照射し転写層２２を形成する製造方法について順を追って説明する。
【００５７】
図１（１−ｂ）〜図１（５−ｂ）は、基板シート２０を上面から見た平面図であり、図１（１−ａ）〜図１（５−ａ）は基板シート２０を図１（１−ｂ）〜図１（５−ｂ）の断面Ｘ−Ｘ’で切断した断面図である。基板シート２０は第１の実施形態と同じ材料を用いることができる。
【００５８】
本発明に係るドナーシートの製造方法の一例として、次の５つの工程を説明する。なお、第１の実施例と同じ工程は詳細な説明を省略する。
Ｄ１・・・・・・光熱変換層２１を形成する工程。
Ｄ１０・・・・・下敷層２７を形成する工程。
Ｄ１１・・・・・有機半導体前駆体層２９を形成する工程。
Ｄ１２・・・・・有機半導体前駆体層２９の転写する部分を加熱する工程。
Ｄ１３・・・・・有機半導体に変換されなかった有機半導体前駆体層２９を除去する工程。
【００５９】
以下、各工程について順に説明する。
【００６０】
Ｄ１・・・・・光熱変換層２１を形成する工程。
【００６１】
工程Ｄ１では、図２（１−ａ）、図２（１−ｂ）のように光熱変換層２１を基板１上の全面に形成する。より好ましくは、基板シート２０の表面に光熱変換層２１との密着性を上げるために基板シート２０の上に密着層と呼ぶ薄膜を形成してから光熱変換層２１を形成する。
【００６２】
光熱変換層２１には、照射する光の波長を吸収し、熱に変換する光吸収材料を用いる。光吸収材料には、カーボンブラック、フタロシアニン類、ニッケルジオチレン類や、アルミニウム、クロム、金等の金属の酸化物や硫化物を利用できる。これらの光吸収材料を粒子サイズ１０μｍ以下の微粒子にしてバインダに分散する。
【００６３】
バインダーとしてはフェノール樹脂類、ポリビニルブチラール樹脂類、ポリビニルアセテート類、ポリビニルアセタロール類、ポリ塩化ビニリデン類、ポリアクリレート類、セルロース系エーテル類、ニトリセルロース類、ポリカーボネート類のような皮膜形成性ポリマーを使うことができる。
【００６４】
光熱変換層は、光を十分に吸収できるよう厚みは１μｍ〜１０μｍ程度が望ましい。
【００６５】
Ｄ１０・・・・・下敷層２７を形成する工程。
【００６６】
転写時に転写層２２が剥離しやすくなるように、転写層２２と光熱変換層２１との密着性を適度に調整するため必要に応じて下敷層２７を設ける。光熱変換層２１が形成された基板シート２０上に図２（２−ａ）、図２（２−ｂ）のように下敷層２７を形成する。下敷層２７の材料は例えば架橋性ポリアクリレートなどを用い、スピンコート法などを用いて成膜する。
【００６７】
Ｄ１１・・・・・有機半導体前駆体層２９を形成する工程。
【００６８】
工程Ｄ１１では、図２（３−ａ）、図２（３−ｂ）のように、第１の実施形態と同様の方法で有機半導体前駆体層２９を基板１上の全面に形成する。
【００６９】
Ｄ１２・・・・・有機半導体前駆体層２９の転写する部分を加熱する工程。
【００７０】
有機半導体前駆体層２９の転写層２２として残す部分を加熱し、有機半導体に変換する。図２（４−ａ）、図２（４−ｂ）では光を照射して加熱する例を図示している。基板シート２０の有機半導体前駆体層２９が形成されていない面から、転写する部分に矢印で示すように光を照射し、光熱変換層２１を発熱させて有機半導体前駆体を有機半導体に変換する。
【００７１】
光源には、各種レーザを使うことができる。レーザを使う場合は光熱変換層２１にのみ選択的に光を照射できるため、エネルギー効率に優れる。また、パターニングされたマスクを用い、マスクを介してキセノンフラッシュランプ等を光を照射する方法も利用できる。この場合はエネルギー効率は悪くなるが、短時間で本工程を終えることができるので、生産効率を上げることができる。
【００７２】
Ｄ１３・・・・・有機半導体に変換されなかった有機半導体前駆体層２９を除去する工程。
【００７３】
第１の実施形態と同様の方法で、有機半導体に変換されなかった有機半導体前駆体層２９を除去する。
【００７４】
図２（５−ａ）、図２（５−ｂ）は、有機半導体に変換されなかった有機半導体前駆体層２９を除去した後の状態を示している。
【００７５】
以上の説明が第２の実施形態におけるドナーシート３０を作製する工程である。
【００７６】
サーマルヘッド５０を用いて加熱する第１の実施形態のドナーシート３０は構成がシンプルであり安価に製造できる。しかしながら、ドナーシート３０の基板シート２０を介してサーマルヘッド５０により熱を加えるため、基板シート２０を通して熱が拡散してしまいやすく、３００ｄｐｉ以上の高精細なパターニングは難しい。一方、光熱変換層２１を形成する第２の実施形態では、レーザ光を光熱変換層２１に照射することにより所定の場所を精度良く加熱できるので、転写層２２を高精細に作成する場合は第２の実施形態が適している。
【００７７】
次に、本発明に係わるドナーシート３０を用いて有機半導体層１０を成膜する有機薄膜トランジスタ（以下有機ＴＦＴと記す。）の製造方法を説明する。図３は本発明に係わるの製造方法の第１の実施形態を説明する説明図である。
【００７８】
図３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、ソース電極８とドレイン電極９を設けた後、有機半導体層１０を形成したボトムゲート、ボトムコンタクト型の有機ＴＦＴ素子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。
【００７９】
図３（１−ｂ）、図３（２−ｂ）、図３（３−ｂ）、図３（４−ｂ）、図３（７−ｂ）は、基板１を上面から見た平面図である。図３（１−ａ）〜図３（３−ａ）は、それぞれ基板１を図３（１−ｂ）〜図３（３−ｂ）の断面Ａ−Ａ’で切断した断面図である。図３（４−ａ）〜図３（６−ａ）は、図３（４−ｂ）の断面Ａ−Ａ’で基板１を切断した断面図と、対応する位置で切断したドナーシート３０の断面図である。また、図３（７−ａ）は、図３（７−ｂ）の断面Ａ−Ａ’で基板１を切断した断面図である。
【００８０】
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〜Ｓ１５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・・・・・撥水層３４を形成する工程。
Ｓ４・・・・・ソース電極８、ドレイン電極９を形成する工程。
Ｓ１１・・・・ドナーシート３０を基板１の上に重ね合わせる工程。
Ｓ１２・・・・ドナーシート３０を加熱する工程。
Ｓ１３・・・・ドナーシート３０を基板１から剥離する工程。
Ｓ１４・・・・基板１を加熱する工程。
Ｓ１５・・・・有機半導体前駆体を除去する工程。
【００８１】
以下、各工程について順に説明する。
【００８２】
Ｓ１・・・・・ゲート電極２を形成する工程。
【００８３】
図３（１−ａ）、図３（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。
【００８４】
Ｓ２・・・・・ゲート絶縁層７を形成する工程。
【００８５】
図３（２−ａ）、図３（２−ｂ）に示すように、ゲート絶縁層７を形成する。
【００８６】
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。
【００８７】
Ｓ３・・・・撥水層３４を形成する工程。
【００８８】
ゲート絶縁層７の表面をＨｅｘａｍｅｔｈｙｌｄｉｓｉｌａｚａｎｅ（ＨＭＤＳ）やＯｃｔａｄｅｃｙｌｔｒｉｃｈｌｏｒｏｓｉｌａｎｅ（ＯＴＳ）で処理する。表面処理後、ゲート絶縁層７の表面は図３（３−ａ）、図３（３−ｂ）のように撥水層３４になる。
【００８９】
このように撥水層３４を形成すると、後の工程で転写する転写層２２の有機半導体と撥水層３４の接する部分の分子がそろった状態になり、性能の良い有機半導体層１０を形成できる。本工程は必須ではないが、転写層２２を転写する前に撥水層３４を形成しておくことが望ましい。
【００９０】
なお、本実施形態では撥水層３４をゲート絶縁層７上の全面に形成した例を説明しているが、この例に限定されるものではなく転写層２２の有機半導体と撥水層３４が一部分でも接触できるようにすれば良い。
【００９１】
また、撥水層３４を形成する工程Ｓ３を行う順序もゲート絶縁層７を形成する工程Ｓ２の後に限定されるものではなく、次に説明するソース電極８、ドレイン電極９を形成する工程Ｓ４の後に行っても良い。その場合、ソース電極８、ドレイン電極９の上にも撥水層３４が形成されるが、撥水層３４は非常に薄い膜なので転写層２２の有機半導体と電極間の導通には影響がない。この場合も、全面に撥水層３４を形成する必要はなく、転写層２２の有機半導体と撥水層３４が接触できるようにすれば良い。
【００９２】
Ｓ４・・・・・ソース電極８、ドレイン電極９を形成する工程。
【００９３】
図３（４−ａ）、図３（４−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。
【００９４】
ソース電極８、ドレイン電極９には有機半導体層１０とのコンタクトがよい材料を用いる。例えばペンタセンに対してはＡｕ、ＩＴＯ等を利用することが好ましい。これらの材料を真空蒸着やスパッタリング等の方法で製膜した後、フォトリソグラフィー法で目的の形状にパターニングする。あるいは、各種印刷法により直接ソース電極８、ドレイン電極９のパターンを形成してもよい。
【００９５】
ここで、基板シート２０上に複数の転写層２２を形成したドナーシート３０の例について説明する。図４は複数の転写層２２を形成したドナーシート３０の例を説明するための平面図である。図４では９個の同一形状の転写層２２が、ドナーシート３０上に形成された状態を示している。各転写層２２は同じ大きさで等間隔に配置されている。図４のｘは各転写層２２の幅、ｙは各転写層２２の長さ、Ｐ１は各転写層２２の横方向の間隔、Ｑ１は各転写層２２の縦方向の間隔である。２５はフォトマスクの四隅に設けられた位置あわせのためのマーカーパターンである。
【００９６】
図５は基板１上に複数の有機ＴＦＴ素子を作製するためマトリクス状に形成されたソース電極８、ドレイン電極９を説明する平面図である。
【００９７】
図５では縦３×横３の計９個の有機ＴＦＴ素子を構成するソース電極８、ドレイン電極９が、基板１上に形成された例を示している。図５のソース電極８とドレイン電極９の間の斜線で示す４０の部分はチャネル部である。チャネル部４０の大きさは幅ａ、長さｂであり、各有機ＴＦＴ素子は全て同じ大きさである。ソース電極８、ドレイン電極９は横方向の間隔Ｐ２、縦方向の間隔Ｑ２で配列されている。ドナーシート３０の光熱変換層２１の横方向の間隔Ｐ１、縦方向の間隔Ｑ１とソース電極８、ドレイン電極９の横方向の間隔Ｐ２、縦方向の間隔Ｑ２はＰ１＝Ｐ２、Ｑ１＝Ｑ２である。図５の２６は位置あわせのためのマーカーパターンである。
【００９８】
このようにして、複数の有機ＴＦＴ素子を構成するソース電極８、ドレイン電極９を形成する。
【００９９】
次に、有機半導体層１０を形成する工程について説明する。有機半導体層１０を形成する工程は、ドナーシート３０を、基板１の上に重ね合わせる工程Ｓ１１と、ドナーシート３０を加熱する工程Ｓ１２と、ドナーシート３０を基板１から剥離する工程Ｓ１３の順に行う。
【０１００】
なお、図３（４−ａ）〜図３（６−ａ）では、基板シート２０上に光熱変換層２１を形成した第２の実施形態のドナーシート３０を図示しているが、ドナーシート３０はこれに限定されるものではなく、光熱変換層２１の無い第１の実施形態のドナーシート３０を用いても良い。また、図３（４−ａ）〜図３（６−ａ）では下敷層２７を図示していないが、下敷層２７の無いドナーシート３０に限定されるものではなく、必要に応じて下敷層２７を設けたドナーシート３０を用いても良い。
【０１０１】
Ｓ１１・・・・・ドナーシート３０を基板１の上に重ね合わせる工程。
【０１０２】
図３（４−ａ）に示すように、ドナーシート３０を、ドナーシート３０上の転写層２２が、基板１上に形成されたソース電極８、ドレイン電極９と電気的に接合できる位置になるよう位置決めをして、図３（５−ａ）のようにドナーシート３０を基板１の上に重ね合わせる。
【０１０３】
例えば、図４、図５に示す例では、基板１のマーカーパターン２６とドナーシート３０のマーカーパターン２５の位置をあわせて重ね合わせると、チャネル部４０の真上に転写層２２が位置するようにパターニングされている。
【０１０４】
Ｓ１２・・・・・ドナーシート３０を加熱する工程。
【０１０５】
ドナーシート３０を加熱して、転写層２２をチャネル部４０に転写する。図３（５−ａ）のように、例えば加熱したローラ３５をドナーシート３０に圧接させて、図示せぬ駆動装置により矢印方向に回転させることによりドナーシート３０を順次加熱する。
【０１０６】
このようにドナーシート３０をローラ３５を用いて加熱することにより、転写層２２が基板１上のゲート絶縁層７、ソース電極８、ドレイン電極９の上に転写されて有機半導体層１０となる。
【０１０７】
なお、本発明は熱転写の原理に依存するものではない。例えば、熱転写の原理には熱溶融固着転写、融除転写、熱昇華転写等があるが、何れの原理に基づく転写であっても良い。
【０１０８】
例えば、熱溶融固着転写においては、転写層２２と光熱変換層２１との境界部で局所加熱が行われることにより、転写層２２と光熱変換層２１の間の固着性を低下させ、一方では転写層２２と基板１上の各部との間の固着性を高めている。その結果、ドナーシート３０が除去された後も転写層２２が基板１上に保持される。
【０１０９】
融除転写においては、光熱変換層２１で発生した熱により転写層２２の一部分を融除し、融除された物質が基板１上に保持される。
【０１１０】
熱昇華転写においては、転写層２２中に分散された物質を光熱変換層２１で発生させた熱により昇華させる。昇華した物質の一部分は、基板１上に凝縮させることができる。
【０１１１】
Ｓ１３・・・・・ドナーシート３０を基板１から剥離する工程。
【０１１２】
図３（６−ａ）に示すように、ドナーシート３０の一端を持ち上げて基板１から剥離する。基板１側に転写された転写層２２は、有機半導体層１０として機能する。このようにして、図３（７−ａ）、図３（７−ｂ）に示すように有機半導体層１０が形成できる。
【０１１３】
Ｓ１４・・・・・基板１を加熱する工程。
【０１１４】
工程Ｓ１３で有機半導体層１０が形成された基板１を加熱し、有機半導体層１０のまだ半導体に変換されていない部分を半導体に変換し、特性を向上させる。加熱する温度はドナーシート３０に用いた有機半導体材料によって異なるが、有機半導体前駆体が有機半導体に変換する温度以上で加熱をすることが望ましい。
【０１１５】
Ｓ１５・・・・・有機半導体前駆体を除去する工程。
【０１１６】
基板１をドナーシート３０に用いた有機半導体前駆体の溶媒に浸漬し、基板１表面に残留する有機半導体前駆体を除去する。このようにして不要な有機半導体前駆体を除去することにより、動作不良の発生を抑え、信頼性の高い有機ＴＦＴ素子を作製できる。
【０１１７】
工程Ｓ１５の後、基板１の全面に半導体保護層を成膜する。半導体保護層の成膜方法は、大気圧プラズマ法、ＣＶＤ法などの蒸着法、スピンコート法などの塗布法を用いることができる。半導体保護層の材料は蒸着法を用いる場合は例えばＳｉＯ2を、またスピンコート法では例えば感光性アクリレート材料であるオプトマーＰＣ−４０３を用いることができる。なお、半導体保護層の成膜方法および材料はこれらに限定されるものではない。
【０１１８】
この後、半導体保護層にドレイン電極９を接続するためのコンタクトホールを形成し、塗布型ＩＴＯでコンタクトホールと接続する画素電極を形成して有機ＴＦＴを完成させる。
【０１１９】
なお、本発明はトップゲート型の有機ＴＦＴにも適用できる。
【０１２０】
トップゲート型の有機ＴＦＴの製造方法では、下記のようにゲート絶縁層７を形成する工程とゲート電極を形成する工程が後になるだけであり、有機半導体層１０を形成する工程は下記のように今まで説明した工程の順と変わらない。
【０１２１】
本実施形態では撥水層３４は基板１上に全面形成する例を説明するが、ボトムゲート型の場合と同様に一部分だけ形成し、転写層２２の有機半導体と撥水層３４が一部分でも接触できるようにすれば良い。
【０１２２】
また、撥水層３４を形成する工程Ｓ３を行う順序も、次に説明するソース電極８、ドレイン電極９を形成する工程Ｓ４の後に行っても良い。その場合、ソース電極８、ドレイン電極９の上にも撥水層３４が形成されるが、撥水層３４は非常に薄い膜なので転写層２２の有機半導体と電極間の導通には影響がない。この場合も、全面に撥水層３４を形成する必要はなく、転写層２２の有機半導体と撥水層３４が接触できるようにすれば良い。
Ｓ３・・・・・撥水層３４を形成する工程。
Ｓ４・・・・・ソース電極８、ドレイン電極９を形成する工程。
Ｓ１１・・・・ドナーシート３０を基板１の上に重ね合わせる工程。
Ｓ１２・・・・ドナーシート３０を加熱する工程。
Ｓ１３・・・・ドナーシート３０を基板１から剥離する工程。
Ｓ１４・・・・基板１を加熱する工程。
Ｓ１５・・・・有機半導体前駆体を除去する工程。
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。
【０１２３】
このように、基板１の上にソース電極８、ドレイン電極９を形成する工程の後、工程Ｓ１１、Ｓ１２、Ｓ１３を行って有機半導体層１０を形成する。
【０１２４】
次に、本発明に係わるドナーシート３０を用いて有機半導体層１０を成膜する有機ＴＦＴの製造方法の第２の実施形態を説明する。第２の実施形態は、基板１上にゲート電極２を設け、更にゲート絶縁層７、有機半導体層１０を形成した後、ソース電極８とドレイン電極９を設けたボトムゲート、トップコンタクト型の有機ＴＦＴを形成する場合の製造方法である。第１の実施形態との大きな違いは、有機半導体層１０を形成する工程の後でソース電極８、ドレイン電極９を形成する工程を行う工程の順序だけなので、同一の工程については同番号を付し説明を省略する。
【０１２５】
図６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６を用いて、第２の実施形態について順を追って説明する。
【０１２６】
図６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、ソース電極８とドレイン電極９を設けた後、有機半導体層１０を形成したボトムゲート、ボトムコンタクト型の有機ＴＦＴ素子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。
【０１２７】
図６（１−ｂ）、図６（２−ｂ）、図６（３−ｂ）、図６（４−ｂ）、図６（７−ｂ）は、基板１を上面から見た平面図である。図６（１−ａ）〜図６（３−ａ）は、それぞれ基板１を図６（１−ｂ）〜図６（３−ｂ）の断面Ａ−Ａ’で切断した断面図である。図６（４−ａ）〜図６（６−ａ）は、図６（４−ｂ）の断面Ａ−Ａ’で基板１を切断した断面図と、対応する位置で切断したドナーシート３０の断面図である。また、図６（７−ａ）は、図６（７−ｂ）の断面Ａ−Ａ’で基板１を切断した断面図である。
【０１２８】
以下第２の実施形態として、次の工程を説明する。
【０１２９】
Ｓ１・・・・・ゲート電極２を形成する工程。
【０１３０】
図６（１−ａ）、図６（１−ｂ）のように基板１上にゲート電極２を形成する。
【０１３１】
Ｓ２・・・・・ゲート絶縁層７を形成する工程。
【０１３２】
図６（２−ａ）、図６（２−ｂ）に示すように、ゲート絶縁層７を形成する。
【０１３３】
Ｓ３・・・・・撥水層３４を形成する工程。
【０１３４】
図６（３−ａ）、図６（３−ｂ）に示すように、撥水層３４を形成する。
【０１３５】
Ｓ１１・・・・ドナーシート３０を基板１の上に重ね合わせる工程。
【０１３６】
図６（４−ａ）に示すように、ドナーシート３０を、ドナーシート３０上の転写層２２が、ゲート電極２上の所定の位置になるよう位置決めをして、図６（５−ａ）のようにドナーシート３０を撥水層３４の上に重ね合わせる。
【０１３７】
Ｓ１２・・・・ドナーシート３０を加熱する工程。
【０１３８】
図６（５−ａ）に示すように、例えば加熱したローラ３５をドナーシート３０に圧接させて、図示せぬ駆動装置により矢印方向に回転させることによりドナーシート３０を順次加熱する。
【０１３９】
このようにドナーシート３０をローラ３５を用いて加熱することにより、転写層２２が基板１上のゲート絶縁層７の上に転写されて有機半導体層１０となる。
【０１４０】
Ｓ１３・・・・ドナーシート３０を基板１から剥離する工程。
【０１４１】
図６（６−ａ）に示すように、ドナーシート３０の一端を持ち上げて基板１から剥離する。基板１側に転写された転写層２２は、有機半導体層１０として機能する。
【０１４２】
Ｓ４・・・・・ソース電極８、ドレイン電極９を形成する工程。
【０１４３】
図６（７−ａ）、図６（７−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。
【０１４４】
ソース電極８、ドレイン電極９には有機半導体層１０とのコンタクトがよい材料を用いる。例えばペンタセンに対してはＡｕ、ＩＴＯ等を利用することが好ましい。これらの材料を用いて、半導体にダメージを与えないように、マスクを用いた真空蒸着法により成膜する。あるいは、各種印刷法により直接ソース電極８、ドレイン電極９のパターンを形成してもよい。
【０１４５】
この後、半導体保護層にドレイン電極９を接続するためのコンタクトホールを形成し、塗布型ＩＴＯでコンタクトホールと接続する画素電極を形成して有機ＴＦＴを完成させる。
【実施例】
【０１４６】
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。
【０１４７】
［実施例１］、［実施例２］
実施例１、実施例２ではドナーシート製造方法の第２の実施形態に基づいて、光熱変換層付きドナーシートを作製した。作製したドナーシートを用いて、基板上に縦８００×横８００の有機半導体素子を作製した。以下、ドナーシート製造方法の第２の実施形態で説明した工程番号の順に説明する。
【０１４８】
〔ドナーシートの作製〕
Ｄ１・・・・・・光熱変換層２１を形成する工程。
【０１４９】
大きさ１５０ｍｍ×１５０ｍｍ、厚み１００μｍのポリエチレンテレスルホン（ＰＥＳ）から成る基板シート２０の上に、真空蒸着法を用いてカーボンブラックを分散したフェノール樹脂を材料とした厚み５μｍの光熱変換層２１を形成した。
【０１５０】
Ｄ１０・・・・・・下敷層２７を形成する工程。
【０１５１】
真空蒸着法を用いて、架橋性ポリアクリレートを材料とした厚み５μｍの下敷層２７を形成した。
【０１５２】
Ｄ１１・・・・・有機半導体前駆体層２９を形成する工程。
【０１５３】
スリットコーターを用いて、ペンタセン前駆体のクロロホルム溶液を下敷層２７の上に塗布した。その後、５０℃の窒素雰囲気下で３分間乾燥させ有機半導体前駆体層２９を形成した。有機半導体前駆体層２９の厚みは５０ｎｍである。
【０１５４】
Ｄ１２・・・・・有機半導体前駆体層２９の転写する部分を加熱する工程。
【０１５５】
有機半導体前駆体層２９の転写層２２として残す部分を加熱し、有機半導体に変換する。図２（４−ａ）、図２（４−ｂ）のように、基板シート２０の有機半導体前駆体層２９が形成されていない面から、転写したい部分に接する光熱変換層２１に、ダイオード励起固体レーザを用いてレーザ光を照射した。有機半導体に変換する部分の表面が２００℃で加熱されるようにレーザ光の出力を調整し、３分間照射した。
【０１５６】
Ｄ１３・・・・・有機半導体に変換されなかった有機半導体前駆体層２９を除去する工程。
【０１５７】
クロロホルム溶液にドナーシート３０を数分間浸漬した。その後、５０℃の雰囲気下で３分間乾燥した。
【０１５８】
このようにして、８００×８００の有機半導体材料を含む転写層２２を形成したドナーシート３０を作製した。
【０１５９】
次に、有機ＴＦＴ製造方法の第１の実施形態に基づいて、光熱変換層付きドナーシートを用いて有機ＴＦＴ素子を作製した。工程Ｓ３の撥水層３４を形成する工程以外の工程については実施例１と実施例２は全く同じ条件で行った。実施例１では工程Ｓ３は行わず、実施例２では工程Ｓ３を行った。
【０１６０】
以下、有機ＴＦＴ製造方法の第１の実施形態で説明した工程番号の順に説明する。
【０１６１】
〔有機ＴＦＴの作製〕
本実施例では、基板１は、導電性薄膜としてＡｌ膜を表面に１３０ｎｍ形成した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、基板１上に８００×８００のボトムゲート、ボトムコンタクト型有機薄膜トランジスタを作製して性能を確認した。
【０１６２】
Ｓ１・・・・・ゲート電極２を形成する工程。
【０１６３】
基板１の導電性薄膜上にレジストを約１μｍの厚みで形成し、フォトマスクを介して露光、現像を行った後、Ａｌ膜のエッチングを行った。次にレジスト層を除去してゲート電極２を形成した。本実施例では、縦横１７０μｍ間隔で８００×８００のマトリクス状にゲート電極２のパターンが設けられているフォトマスクを用いた。
【０１６４】
Ｓ２・・・・・ゲート絶縁層７を形成する工程。
【０１６５】
ゲート絶縁層７として、プラズマＣＶＤ法でＴＥＯＳ（テトラエトキシシラン）ガスを用いてＳｉＯ2膜を基板１上に３００ｎｍ形成した。
【０１６６】
Ｓ３・・・・・撥水層３４を形成する工程。
【０１６７】
実施例２ではゲート絶縁層７表面にＯＴＳで処理を行った。
【０１６８】
Ｓ４・・・・・ソース電極８、ドレイン電極９を形成する工程。
【０１６９】
次に洗浄後、スパッタ法にて錫ドープ酸化インジウム膜（ＩＴＯ）をゲート絶縁層７上に１００ｎｍ形成し、レジスト塗布後、ソース電極８、ドレイン電極９の形状を反転させたパターンを持つフォトマスクを用いて露光、現像を行った後、ＩＴＯ膜のエッチングを行った。次にレジスト層を除去してソース電極８、ドレイン電極９を形成した。本実施例では、１７０μｍ間隔で縦８００×横８００のマトリクス状にソース電極８、ドレイン電極９のパターンが設けられているフォトマスクを用いた。チャネル部４０の幅ａは１０μｍ、長さｂは１００μｍとした。
【０１７０】
また、四隅に位置あわせのためのマーカーパターンが設けられているフォトマスクを用い、露光、現像、エッチング後、ゲート絶縁層７上にＩＴＯ膜のマーカーパターン２６を形成した。
【０１７１】
Ｓ１１・・・・・ドナーシート３０を基板１の上に重ね合わせる工程。
【０１７２】
工程Ｄ１〜Ｄ５で作製したドナーシート３０のマーカーパターン２５と、工程Ｓ４で設けたマーカーパターン２６とを位置合わせして貼り合わせた。
【０１７３】
Ｓ１２・・・・・ドナーシート３０を加熱する工程。
【０１７４】
直径１０ｃｍ、長さ１５ｃｍのローラ３５を用い、窒素雰囲気下においてドナーシート３０を加熱、加圧した。ローラ３５の温度は２００℃、ドナーシート３０に加える圧力は２０ｇｆ／ｍｍ2だった。ローラ３５は移動速度は１０ｍｍ／秒で移動し、ドナーシート３０の全面を順次加熱した。
【０１７５】
Ｓ１３・・・・ドナーシート３０を基板１から剥離する工程。
【０１７６】
ドナーシート３０を基板１から剥離した。
【０１７７】
Ｓ１４・・・・基板１を加熱する工程。
【０１７８】
基板１を２２０℃で１０分間加熱した。
【０１７９】
Ｓ１５・・・・有機半導体前駆体を除去する工程。
【０１８０】
基板１をクロロホルム溶液に数分間浸漬した。その後、５０℃で３分間乾燥した。
【０１８１】
この後、半導体保護層にドレイン電極９を接続するためのコンタクトホールを形成し、塗布型ＩＴＯでコンタクトホールと接続する画素電極を形成して６４００００個の有機ＴＦＴ素子を完成させた。
【０１８２】
このようにボトムゲート、ボトムコンタクト型有機ＴＦＴ素子を、本発明のドナーシートを用いて作製できた。
【０１８３】
〔実験結果〕
比較例として特許文献１に開示されている製造方法で有機ＴＦＴ素子を作製した。実施例１と比較例で作製した有機ＴＦＴ素子の実験結果を表１に示す。
【０１８４】
【表１】
2008103680.tif 000009
【０１８５】
表１のように、実施例１は作製直後において比較例より約２倍平均移動度が高く、またバラツキも非常に少ない。作製１ヶ月後の比較では、比較例は平均移動度が約１／２に劣化しているのに対し、実施例１は５％程度しか劣化していないことがわかる。このことから実施例１の製造方法で作製した有機半導体層１０の方が、比較例の製造方法で作製した場合より均質であると考えられる。
【０１８６】
このように本実施例では特性が優れ、ばらつきが少ない、信頼性の高い有機ＴＦＴ素子が作製できることが分かった。
【０１８７】
表２は実施例１と実施例２で作製した有機ＴＦＴ素子の性能の比較である。
【０１８８】
【表２】
2008103680.tif 000010
【０１８９】
表２のように、作製直後において実施例２は実施例１より約１０％平均移動度が高く、バラツキも実施例１と同程度であることが分かった。このように撥水層３４を形成するとより特性の優れた有機ＴＦＴ素子が形成できることが分かった。
【０１９０】
［実施例３］
実施例３ではドナーシート製造方法の第１の実施形態に基づいて、光熱変換層の無いドナーシートを作製した。作製したドナーシートを用いて、基板上に縦８００×横８００の有機半導体素子を作製した。以下、第１の実施形態で説明した工程番号の順に説明する。
【０１９１】
〔ドナーシートの作製〕
Ｄ１０・・・・・・下敷層２７を形成する工程。
【０１９２】
大きさ１５０ｍｍ×１５０ｍｍ、厚み１００μｍのポリエチレンテレスルホン（ＰＥＳ）から成る基板シート２０の上に、真空蒸着法を用いて、架橋性ポリアクリレートを材料とした厚み５μｍの下敷層２７を形成した。
【０１９３】
Ｄ１１・・・・・有機半導体前駆体層２９を形成する工程。
【０１９４】
スリットコーターを用いて、ペンタセン前駆体のクロロホルム溶液を下敷層２７の上に塗布した。その後、５０℃の窒素雰囲気下で３分間乾燥させ有機半導体前駆体層２９を形成した。有機半導体前駆体層２９の厚みは５０ｎｍだった。
【０１９５】
Ｄ１２・・・・・有機半導体前駆体層２９の転写する部分を加熱する工程。
【０１９６】
サーマルヘッド５０先端の発熱部を図１（２−ａ）のように基板シート２０接触させて、転写する部分を表面温度２００℃で３分間順次加熱した。
【０１９７】
Ｄ１３・・・・・有機半導体に変換されなかった有機半導体前駆体層２９を除去する工程。
【０１９８】
クロロホルム溶液にドナーシート３０を数分間浸漬した。その後、５０℃の雰囲気下で３分間乾燥した。
【０１９９】
このようにして、８００×８００の転写層２２を形成したドナーシート３０を作製した。
【０２００】
〔有機ＴＦＴの作製〕
本実施例では、このようにして作製した光熱変換層の無いドナーシートを用いて、８００×８００のトップコンタクト型有機薄膜トランジスタを作製して性能を確認した。有機ＴＦＴの作製は実施例１と全く同じ工程で作製した。光熱変換層の無いドナーシートを用いる以外、各工程は実施例１と同じ条件で行ったので説明を省略する。
【０２０１】
〔実験結果〕
実施例１で作製した有機ＴＦＴ素子と実施例３で作製した有機ＴＦＴ素子の性能を比較した実験結果を表３に示す。
【０２０２】
【表３】
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【０２０３】
表３からわかるように、実施例３で作製した有機ＴＦＴ素子は実施例１で作製した有機ＴＦＴ素子とほぼ同等の性能である。このように本実施例でも均一で性能が良く信頼性の高い有機ＴＦＴ素子が作製できることが分かった。
【０２０４】
なお、本実施例ではシート対シート法を用いてドナーシート３０から基板１上に有機半導体材料を含む転写層２２を転写する例を説明したが、本発明はシート対シート法に限定されるものではなく、ロール対ロール法、ロール対シート法、シート対ロール法にも適用できる。
【０２０５】
以上このように、本発明によれば、特性の優れた半導体層を転写可能なドナーシートの製造方法、ドナーシート、及び特性が優れ、ばらつきが少ない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】
【０２０６】
【図１】本発明に係わるドナーシートの製造方法の第１の実施形態を説明する説明図である。
【図２】本発明に係わるドナーシートの製造方法の第２の実施形態を説明する説明図である。
【図３】本発明に係わる有機薄膜有機ＴＦＴ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４】複数の転写層２２を形成したドナーシート３０の例を説明するための平面図である。
【図５】基板１上に複数の有機ＴＦＴ素子を作製するためマトリクス状に形成されたソース電極８、ドレイン電極９を説明する平面図である。
【図６】本発明に係わる有機薄膜有機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。
【符号の説明】
【０２０７】
１  基板
２  ゲート電極
７  ゲート絶縁層
８  ソース電極
９  ドレイン電極
１０  有機半導体層
１９  ソース電極
２０  基板シート
２１  光熱変換層
２２  転写層
２７  下敷層
２９  有機半導体前駆体層
３０  ドナーシート
３４  撥水層
【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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