(57)【要約】【課題】簡便な方法により製造でき、トランジスタ特性に優れた有機薄膜トランジスタの製造方法、及び該製造方法により作製した有機薄膜トランジスタを提供する。【解決手段】基板上にゲート電極、ゲート絶縁層、ソース電極及びドレイン電極、有機半導体層を有する有機薄膜トランジスタの製造方法において、構成層として絶縁材料層を有し、該ソース電極及び該ドレイン電極を、各々該絶縁材料層の同一表面の一部に設ける工程、前記ソース電極及び前記ドレイン電極を前記絶縁材料層中に埋め込む工程、前記ソース電極及び前記ドレイン電極が埋め込まれた前記絶縁材料層を平坦化処理する工程を有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。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上にゲート電極、ゲート絶縁層、ソース電極及びドレイン電極、有機半導体層を有する有機薄膜トランジスタの製造方法において、
構成層として絶縁材料層を有し、該ソース電極及び該ドレイン電極を、各々該絶縁材料層の同一表面の一部に設ける工程、前記ソース電極及び前記ドレイン電極を前記絶縁材料層中に埋め込む工程、前記ソース電極及び前記ドレイン電極が埋め込まれた前記絶縁材料層を平坦化処理する工程を有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２】
基板上にゲート電極、ゲート絶縁層、ソース電極及びドレイン電極、有機半導体層を該基板側からこの順に有しており、前記絶縁材料層の少なくともひとつがゲート絶縁層であり、該ソース電極及び該ドレイン電極の、一部または全てを前記ゲート絶縁層中に埋め込む工程、次いで、前記ゲート絶縁層の表面を平坦化処理する工程を有する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】
基板上にソース電極及びドレイン電極、有機半導体層、ゲート絶縁層、ゲート電極を基板側からこの順に有しており、
前記絶縁材料層が該基板を構成する、または、前記絶縁材料層が前記基板上に設けられており、該ソース電極及び該ドレイン電極を、各々前記基板または前記絶縁材料層の同一表面に埋め込む工程、次いで、前記絶縁材料層を平坦化処理する工程を有する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４】
前記絶縁材料層がポリマーを含有することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の有機薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項５】
前記絶縁材料層が、軟化した状態のポリマーまたはポリマー前駆体を用いて形成されたことを特徴とする請求項４に記載の有機薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項６】
前記ソース電極及び前記ドレイン電極を剥離可能な支持基板上に形成した後、該支持基板の前記ソース電極及び前記ドレイン電極が設けられている面に、絶縁材料層を形成し、前記剥離可能な支持基板を、前記ソース電極及びドレイン電極を有する前記絶縁材料層から剥離する工程を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の有機薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項７】
前記軟化した状態のポリマーまたはポリマー前駆体が、架橋前のポリマー前駆体、硬化処理前のポリマー、加熱して軟化した熱可塑性のポリマーからなる群から選択される少なくとも一つであ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】
前記平坦化処理する工程は圧着下で行うことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の有機薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項９】
前記有機半導体層が塗布によって形成されたことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の有機薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項に記載の有機薄膜トランジスタの製造方法によって製造されたことを特徴とする有機薄膜トランジスタ。
【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の製造方法、及び該製造方法により作製した有機薄膜トランジスタに関する。
【背景技術】
【０００２】
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ＦＰＤ（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、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（有機エレクトロルミネッセンス）、電気泳動等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等を確保するために、画像駆動素子としてアクティブ駆動素子（ＴＦＴ素子）を用いる技術が主流になっている。例えば、通常のコンピュータディスプレイではガラス基板上にこれらＴＦＴ素子を形成し、液晶、有機ＥＬ素子等が封止されている。
【０００４】
ここでＴＦＴ素子には、主にａ−Ｓｉ（アモルファスシリコン）、ｐ−Ｓｉ（ポリシリコン）等の半導体を用いることができ、これらのＳｉ半導体（必要に応じて金属膜も）を多層化し、ソース、ドレイン、ゲート電極を基板上に順次形成していくことでＴＦＴ素子が製造される。こうしたＴＦＴ素子の製造には、通常スパッタリング、その他の真空系の製造プロセスが必要とされる。
【０００５】
しかしながら、このようなＴＦＴ素子の製造では、真空チャンバーを含む真空系の製造プロセスを何度も繰り返して各層を形成せざるを得ず、装置コスト、ランニングコストが非常に膨大なものとなっていた。例えば、ＴＦＴ素子では、通常それぞれの層の形成のために真空蒸着、ドープ、フォトリソグラフ、現像等の工程を何度も繰り返す必要があり、何十もの工程を経て素子を基板上に形成している。
【０００６】
スイッチング動作の要となる半導体部分に関しても、ｐ型、ｎ型等、複数種類の半導体層を積層している。こうした従来のＳｉ半導体による製造方法ではディスプレイ画面の大型化のニーズに対し、真空チャンバー等の製造装置の大幅な設計変更が必要とされる等、設備の変更が容易ではない。
【０００７】
また、このような従来からのＳｉ材料を用いたＴＦＴ素子の形成には高い温度の工程が含まれるため、基板材料には工程温度に耐える材料であるという制限が加わることになる。このため実際上はガラスを用いざるを得ず、先に述べた電子ペーパーあるいはデジタルペーパーといった薄型ディスプレイをこうした従来知られたＴＦＴ素子を利用して構成した場合、そのディスプレイは重く、柔軟性に欠け、落下の衝撃で割れる可能性のある製品となってしまう。ガラス基板上にＳｉ系ＴＦＴ素子を形成することに起因するこれらの特徴は、情報化の進展に伴う手軽な携行用薄型ディスプレイへのニーズを満たすにあたり望ましくないものである。
【０００８】
一方、近年において高い電荷輸送性を有する有機化合物として、有機半導体材料の研究が精力的に進められている。これらの化合物は有機ＥＬ素子用の電荷輸送性材料の他、例えば、有機レーザー発振素子や、多数の論文にて報告されている有機薄膜トランジスタ素子（有機ＴＦＴ素子）への応用が期待されている。
【０００９】
これらのような有機材料が半導体層であるデバイスを実現できれば、低温での真空ないし低圧蒸着による形成や、更にその分子構造を適切に改良することによって溶剤に可溶化することができればインクジェット法、または印刷法などといった簡便な溶液プロセスによって製造できると考えられる。
【００１０】
このような低温プロセス・溶液プロセスによる製造は、透明樹脂基板上へのＴＦＴ素子の形成を可能とし、ディスプレイを従来のものよりも軽く、柔軟性に富み、落としても割れない（もしくは非常に割れにくい）安価なディスプレイとすることができると考えられる。
【００１１】
これまでに半導体層として検討されてきた材料としては、ペンタセンやテトラセンといったアセン類、またこれらに置換基を導入した化合物、フタロシアニンやポルフィリン類、及びこれらの前駆体、ペリレンやそのテトラカルボン酸誘導体といった低分子化合物や、α−チエニールもしくはセクシチオフェンと呼ばれるチオフェン６量体を代表例とする芳香族オリゴマー、ナフタレン、アントラセンに５員の芳香族複素環が対称に縮合した化合物、モノ、オリゴ及びポリジチエノピリジン、更にはポリチオフェン、ポリチエニレンビニレン、ポリ−ｐ−フェニレンビニレンといった共役高分子などが挙げられる。
【００１２】
これらの有機半導体層はソース電極及びドレイン電極と接して形成されており、ソース電極から有機半導体層へとキャリアが注入され、有機半導体層の表面または内部をキャリアが通過し、有機半導体層からドレイン電極へとキャリアが放出される。
【００１３】
従って、有機半導体を用いた有機薄膜トランジスタでは、有機半導体層とソース電極及びドレイン電極間の接触抵抗が大きな問題となる。
【００１４】
また、有機半導体層とソース電極及びドレイン電極との接触方法としては、有機半導体層上にソース電極及びドレイン電極を有するトップコンタクト型と、基板あるいはゲート絶縁層上にソース電極及びドレイン電極を形成し、その上に有機半導体層を有するボトムコンタクト型とに大別される。
【００１５】
有機半導体層上にソース電極及びドレイン電極を直接形成しなければならないトップコンタクト型に比べ、予めソース電極及びドレイン電極を形成した基板上に有機半導体層を形成すればよいボトムコンタクト型は、有機半導体層の劣化や損傷を防ぐ上で、プロセス上、有機薄膜トランジスタにたいへん適していると言える。
【００１６】
しかしながら、有機半導体層とソース電極及びドレイン電極との接触の悪さから、ボトムコンタクト型はトップコンタクト型に比べ、トランジスタ特性は劣ることが一般的に知られている。
【００１７】
この問題を改善するために、ソース電極及びドレイン電極と有機半導体層の間に中間的な薄膜を設けるといった手段が考案されている。例えば、チオール化合物を用いて、ソース電極及びドレイン電極の表面修飾を行い、接触抵抗低減を図っている（例えば、特許文献１参照。）。
【００１８】
あるいは、特許文献２では、例えば、ソース電極及びドレイン電極のチャネル側（ソース電極、ドレイン電極間のキャリアが移動する有機半導体層をチャネルと呼ぶ）側面の形状を工夫することで接触抵抗を低減する方法を開示している。
【００１９】
しかし、上述したような改良技術をもってしても、ボトムコンタクト型では、トップコンタクト型のトランジスタ特性には及ばないのが現状である。
【００２０】
トップコンタクト型に比べボトムコンタクト型の接触抵抗が大きくなってしまう理由としては、ソース電極及びドレイン電極の厚さに起因する、チャネル側側面と有機半導体層との接触の悪さに原因があると考えられる（例えば、特許文献２参照。）。
【００２１】
そこで、本発明の構成を有する有機薄膜トランジスタとすることにより、ボトムコンタクト型でも良好なトランジスタ性能が得られることを筆者らは見出した。
【特許文献１】米国特許第６，５６９，７０７Ｂ２号明細書
【特許文献２】特開２００５−９３５４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
本発明の目的は、簡便な方法により製造でき、トランジスタ特性に優れた有機薄膜トランジスタの製造方法、及び該製造方法により作製した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】
【００２３】
本発明の上記課題は、以下の構成により達成された。
【００２４】
１．基板上にゲート電極、ゲート絶縁層、ソース電極及びドレイン電極、有機半導体層を有する有機薄膜トランジスタの製造方法において、
構成層として絶縁材料層を有し、該ソース電極及び該ドレイン電極を、各々該絶縁材料層の同一表面の一部に設ける工程、前記ソース電極及び前記ドレイン電極を前記絶縁材料層中に埋め込む工程、前記ソース電極及び前記ドレイン電極が埋め込まれた前記絶縁材料層を平坦化処理する工程を有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。
【００２５】
２．基板上にゲート電極、ゲート絶縁層、ソース電極及びドレイン電極、有機半導体層を該基板側からこの順に有しており、前記絶縁材料層の少なくともひとつがゲート絶縁層であり、該ソース電極及び該ドレイン電極の、一部または全てを前記ゲート絶縁層中に埋め込む工程、次いで、前記ゲート絶縁層の表面を平坦化処理する工程を有することを特徴とする前記１に記載の有機薄膜トランジスタの製造方法。
【００２６】
３．基板上にソース電極及びドレイン電極、有機半導体層、ゲート絶縁層、ゲート電極を基板側からこの順に有しており、
前記絶縁材料層が該基板を構成する、または、前記絶縁材料層が前記基板上に設けられており、該ソース電極及び該ドレイン電極を、各々前記基板または前記絶縁材料層の同一表面に埋め込む工程、次いで、前記絶縁材料層を平坦化処理する工程を有することを特徴とする前記１に記載の有機薄膜トランジスタの製造方法。
【００２７】
４．前記絶縁材料層がポリマーを含有することを特徴とする前記１〜３のいずれか１項に記載の有機薄膜トランジスタの製造方法。
【００２８】
５．前記絶縁材料層が、軟化した状態のポリマーまたはポリマー前駆体を用いて形成されたことを特徴とする前記４に記載の有機薄膜トランジスタの製造方法。
【００２９】
６．前記ソース電極及び前記ドレイン電極を剥離可能な支持基板上に形成した後、該支持基板の前記ソース電極及び前記ドレイン電極が設けられている面に、絶縁材料層を形成し、前記剥離可能な支持基板を、前記ソース電極及びドレイン電極を有する前記絶縁材料層から剥離する工程を有することを特徴とする前記１〜４のいずれか１項に記載の有機薄膜トランジスタの製造方法。
【００３０】
７．前記軟化した状態のポリマーまたはポリマー前駆体が、架橋前のポリマー前駆体、硬化処理前のポリマー、加熱して軟化した熱可塑性のポリマーからなる群から選択される少なくとも一つであることを特徴とする前記５または６に記載の有機薄膜トランジスタの製造方法。
【００３１】
８．前記平坦化処理する工程は圧着下で行うことを特徴とする前記１〜７のいずれか１項に記載の有機薄膜トランジスタの製造方法。
【００３２】
９．前記有機半導体層が塗布によって形成されたことを特徴とする前記１〜８のいずれか１項に記載の有機薄膜トランジスタの製造方法。
【００３３】
１０．前記１〜９のいずれか１項に記載の有機薄膜トランジスタの製造方法によって製造されたことを特徴とする有機薄膜トランジスタ。
【発明の効果】
【００３４】
本発明により、簡便な方法により製造でき、トランジスタ特性に優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】
【００３５】
本発明の有機薄膜トランジスタの製造方法においては、請求項１〜９のいずれか１項に規定される構成を用いることにより、薄膜トランジスタ用途に有用な有機半導体薄膜の製造方法を提供し、該製造方法により得られた有機薄膜トランジスタ素子は、高いキャリア移動度、且つ、良好なＯＮ／Ｏｆｆ特性を示した。
【００３６】
以下、本発明に係る各構成要素の詳細について、順次説明する。
【００３７】
本発明は、請求項１に記載のように、基板上にゲート電極、ゲート絶縁層、ソース電極及びドレイン電極、有機半導体層を有する有機薄膜トランジスタの製造方法において、
構成層として絶縁材料層を有し、該ソース電極及び該ドレイン電極を、各々該絶縁材料層の同一表面の一部に設ける工程、前記ソース電極及び前記ドレイン電極を前記絶縁材料層中に埋め込む工程、前記ソース電極及び前記ドレイン電極が埋め込まれた前記絶縁材料層を平坦化処理する工程を有することにより、簡便で且つ、トランジスタ特性に優れた有機薄膜トランジスタの製造方法を提供することができる。
【００３８】
《絶縁材料層（絶縁層ともいう）》
本発明に係る絶縁材料層（絶縁層ともいう）について説明する。
【００３９】
本発明の有機薄膜トランジスタの製造方法に係る絶縁材料層は、具体的には、ゲート電極の絶縁層、即ち、ゲート絶縁層や、基板が絶縁性を有する、絶縁性基板等の形成に用いることができる。
【００４０】
本発明において、ソース電極及びドレイン電極が埋め込まれる絶縁材料層は、有機薄膜トランジスタ素子のゲート絶縁層、絶縁性基板、あるいは基板上に形成された絶縁性中間層であることが好ましい。
【００４１】
絶縁材料層の形成材料としては、従来公知の材料を用いることができるが、本発明では、ポリマーが好ましく用いられる。
【００４２】
ポリマーとしては、ポリマー絶縁層として用いることが可能な、例えば、ポリイミド、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリアクリレート、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、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、ポリビニルクロライド、ポリ酢酸ビニル、ポリウレタン、ポリスルホン、エポキシ樹脂、ノボラック樹脂、シルセスキオキサン骨格を有するポリシロキサン、及びシアノエチルプルラン等を用いることができる。
【００４３】
また、基板（支持体ともいう）のところで後述しているような、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、ポリカーボネート（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）等を用いることもできる。
【００４４】
（軟化した状態のポリマー、ポリマー前駆体を用いての絶縁材料層の形成）
本発明に係る絶縁材料層は、軟化した状態のポリマーまたはポリマー前駆体を用いて形成されることが好ましい。
【００４５】
ここで、軟化した状態のポリマーとしては、架橋前のポリマー前駆体、硬化処理前のポリマー、加熱して軟化した熱可塑性のポリマー等を用いることができ、圧着などの平坦化処理後、各々に適した方法によって、硬化させる。
【００４６】
例えば、架橋前のポリマー前駆体を、必要に応じてラジカルなどの重合開始剤や架橋剤を添加した溶液を用いて塗布し、絶縁材料層を形成した後、ソース電極及びドレイン電極形成工程、後述する平坦化工程を行った後に、熱、光、酸などによってポリマー化する方法、ポリマー溶液を用いて塗布後、硬化あるいは乾燥前にソース電極及びドレイン電極形成工程、平坦化工程を行い、熱、光、酸などによって硬化する方法、あるいは、熱可塑性のポリマーを用いて絶縁材料層を形成後、ソース電極及びドレイン電極形成工程、加熱下での平坦化工程を行った後、冷却して硬化する方法などが適用できるが、本発明はこれらに限定されない。
【００４７】
（絶縁材料層の形成方法）
絶縁材料層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、大気圧プラズマ法等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、ダイコート法等の塗布による方法、印刷やインクジェット等のパターニングによる方法等のウェットプロセスが挙げられるが、中でも、ウェットプロセスが好ましい。
【００４８】
（絶縁材料層の膜厚）
また、絶縁材料層の膜厚としては、５０ｎｍ〜３μｍの範囲が好ましく、更に好ましくは、１００ｎｍ〜１μｍである。
【００４９】
また、本発明に係る絶縁材料層の形成には、下記のような無機酸化物被膜を併用して用いることもできる。
【００５０】
無機酸化物皮膜の形成に用い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。
【００５１】
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。
無機酸化物皮膜の形成についても、上記の絶縁材料層の形成方法に記載と同様な方法を適用することができる。
【００５２】
《平坦化処理工程》
本発明の有機薄膜トランジスタの製造方法に係る平坦化処理について説明する。
【００５３】
本発明に係る平坦化処理工程は圧着下で行うことが好ましい。
【００５４】
圧着する方法については、層全面積に対し、均一に圧力をかけることができ、均一な膜厚のものを形成することができれば特に限定はないが、例えば、一般的なロール搬送機のような装置を用いて、２つのロール間のギャップを調整することにより、前述したような圧着が可能となる。
【００５５】
また、ソース電極及びドレイン電極を絶縁材料中に埋め込み、絶縁材料層を平坦化する方法としては、様々な方法を適用することができる。
【００５６】
例えば、成型が可能な程度に軟化した状態のポリマーあるいはポリマー前駆体等を用いて絶縁材料層を形成した後に、前記絶縁材料層上にソース電極及びドレイン電極を形成し、絶縁材料層の両側から圧着することで平坦化処理、及びソース電極及びドレイン電極の埋め込みを同時に行う方法を用いることができる。
【００５７】
その際、予め、前記絶縁材料表面に型押しなどで凹みを作製しておき、凹みの中にソース電極及びドレイン電極となる導電材料を堆積した後、絶縁材料層の両側から圧着することで平坦化処理を施してもよい。
【００５８】
本発明に係る『圧着』には、例えば、市販のラミネーターを用いることができ、従来公知のラミネーターとしては、乾燥部と圧着部とを備えたドライラミネーター、ホットメルトラミネーター（熱溶融ラミネーター）、押し出しコーティングラミネーター等を用いることができる。
【００５９】
また、本発明に係る『平坦』とは、「絶縁層表面と、絶縁層表面の一部の領域に形成したソース電極、ドレイン電極との境界における段差がない」ということを表す。
【００６０】
具体的には、本発明においては、上記の段差が１０ｎｍ以下である状態を平坦と定義するが、好ましくは前記段差が５ｎｍ以下であり、特に好ましくは、前記段差が１ｎｍ以下である。
【００６１】
また、別の方法としては、剥離可能な支持基板（例えば、ガラス、シリコンウェハーなど）上に、ソース電極及びドレイン電極を形成した後、ポリマーからなる絶縁材料層を形成し、その後、前記剥離可能な支持基板をソース電極及びドレイン電極を含む前記絶縁材料層から剥離することで、ソース電極及びドレイン電極が埋め込まれた、平坦な絶縁材料層を形成してもよい。
【００６２】
《有機半導体層》
本発明に係る有機半導体層について説明する。
【００６３】
（有機半導体材料）
前記有機半導体チャネルを構成する本発明に係る有機半導体材料は、半導体として機能するものであれば、どのような有機化合物を選択してもよい。有機半導体材料としては、例えば、特開平５−５５５６８号公報等にて開示されているペンタセンやテトラセンといったアセン類、特開平４−１６７５６１号公報等に開示されている鉛フタロシアニンを含むフタロシアニン類、特開２００４−３１９９８２号公報等に開示されているベンゾポルフィリン等のポルフィリン類、その他、ペリレンやそのテトラカルボン酸誘導体、テトラチアフルバレン類等といった低分子量化合物や、特開平８−２６４８０５号公報等に開示されているα−チエニールもしくはセクシチオフェンと呼ばれるチオフェン６量体を代表例とする芳香族オリゴマー、またポリチオフェン、ポリチエニレンビニレン、ポリ−ｐ−フェニレンビニレンといった共役高分子など（これらの多くは「アドバンスド・マテリアル」（Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌ）誌２００２年、第２号９９頁に記載されている）が一般的に知られている。その中でも、有機半導体材料として低分子量化合物を用いた場合に本発明の効果がより発揮され、特に、重量平均分子量が５０００以下の低分子量有機半導体材料を用いると、高移動度で駆動する有機薄膜トランジスタを得る上でより好ましい。
【００６４】
前述した有機半導体材料の中でも、低分子量化合物として、例えば、ピレン、コロネン、オバレン等やその誘導体、アントラセン、ペンタセン等やその誘導体（アセン類）、ルブレンやその誘導体等に代表される縮合多環式炭化水素類、ベンゾジチオフェン、アントラジチオフェン等やその誘導体等に代表されるヘテロ原子を含む縮合多環式芳香族化合物類、チオフェンオリゴマー等が好ましい例として挙げられる。ペンタセン類の例としては、国際公開第０３／１６５９９号パンフレット、国際公開第０３／２８１２５号パンフレット、米国特許第６，６９０，０２９号明細書、特開２００４−１０７２１６号公報等に記載の置換基をもったペンタセン誘導体、米国特許出願公開第２００３／１３６９６４号明細書等に記載のペンタセンプレカーサ、Ｊ．Ａｍｅｒ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，ｖｏｌ１２７．Ｎｏ１４．４９８６等に記載のアセン類及びその誘導体等が挙げられる。
【００６５】
これらの中でも特に、Ｊ．Ａｍｅｒ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．，ｖｏｌ１２７．Ｎｏ１４．４９８６等に記載されるようなエチニル置換基を有する縮合多環式芳香族化合物類が好ましく用いられる。
【００６６】
これらの例としては下記の有機半導体化合物が挙げられるが、本発明はこれらに限定されない。
【００６７】
【化１】
2008147346.tif 000002
【００６８】
また、本発明においては、有機半導体層（有機半導体膜ともいう）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、ニトロ基等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及びテトラシアノキノジメタンやそれらの誘導体等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、フェニル基等の官能基を有する材料、フェニレンジアミン等の置換アミン類、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、カルバゾール及びその誘導体、テトラチアフルバレンとその誘導体等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、所謂ドーピング処理を施してもよい。
【００６９】
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。
【００７０】
《有機半導体材料（有機半導体分子ともいう）の分子量》
本発明に係る有機半導体材料としては、半導体として機能するものであれば、どのような有機化合物を選択してもよいが、分子量１００〜５０００の範囲が好ましい。
【００７１】
ここで、分子量は、当該業者周知の質量分析装置を用いて測定するが、分子量分布を示す化合物（オリゴマーや高分子等）の分子量（本願では、オリゴマー、高分子の分子量としては、重量平均分子量Ｍｗを用いる。）、該分子量分布の測定は、市販のＧＰＣ（ゲルパーミエーションクロマトグラフ）法などを用いて測定する。
【００７２】
（重量平均分子量（Ｍｗ）の測定及び分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）について）
本発明に係る有機半導体材料の分子量は、上記のように１００〜５０００の範囲が好ましい。更に、前記有機半導体材料が、オリゴマー、高分子のように分子量分布（Ｍｗ／Ｍｎ）を有するような場合、重量平均分子量（Ｍｗ）と数平均分子量（Ｍｎ）との比率（分子量分布）は、３以下であることが好ましい。
【００７３】
本発明に係る有機半導体材料の重量平均分子量（Ｍｗ）、数平均分子量（Ｍｎ）の測定は、ＴＨＦ（テトラヒドロフラン）をカラム溶媒として用いるＧＰＣ（ゲルパーミエーションクロマトグラフィー）を用いて分子量測定を行うことができる。
【００７４】
本発明に係る有機半導体材料の重量平均分子量（Ｍｗ）の測定について説明する。
【００７５】
具体的には、測定試料を１ｍｇに対してＴＨＦ（脱気処理を行ったものを用いる）を１ｍｌ加え、室温下にてマグネチックスターラーを用いて撹拌を行い、充分に溶解させる。ついで、ポアサイズ０．４５μｍ〜０．５０μｍのメンブランフィルターで処理した後に、ＧＰＣ（ゲルパーミエーションクロマトグラフ）装置に注入する。
【００７６】
ＧＰＣ測定条件は、４０℃にてカラムを安定化させ、ＴＨＦ（テトラヒドロフラン）を毎分１ｍｌの流速で流し、１ｍｇ／ｍｌの濃度の試料を約１００μｌ注入して測定する。
【００７７】
カラムとしては、市販のポリスチレンジェルカラムを組み合わせて使用することが好ましい。例えば、昭和電工社製のＳｈｏｄｅｘ  ＧＰＣ  ＫＦ−８０１、８０２、８０３、８０４、８０５、８０６、８０７の組合せや、東ソー社製のＴＳＫｇｅｌＧ１０００Ｈ、Ｇ２０００Ｈ、Ｇ３０００Ｈ、Ｇ４０００Ｈ、Ｇ５０００Ｈ、Ｇ６０００Ｈ、Ｇ７０００Ｈ、ＴＳＫ  ｇｕａｒｄ  ｃｏｌｕｍｎ等の組合せ等が好ましい。
【００７８】
検出器としては、屈折率検出器（ＲＩ検出器）、あるいはＵＶ検出器が好ましく用いられる。試料の分子量測定では、試料の有する分子量分布を単分散のポリスチレン標準粒子を用いて作成した検量線を用いて算出する。検量線作成用のポリスチレンとしては１０点程度用いることが好ましい。
【００７９】
本発明では、下記の測定条件にて分子量測定を行った。
【００８０】
（測定条件）
装置：東ソー高速ＧＰＣ装置  ＨＬＣ−８２２０ＧＰＣ
カラム：ＴＯＳＯＨ  ＴＳＫｇｅｌ  Ｓｕｐｅｒ  ＨＭ−Ｍ
検出器：ＲＩ及び／またはＵＶ
溶出液流速：０．６ｍｌ／分
試料濃度：０．１質量％
試料量：１００μｌ
検量線：標準ポリスチレンにて作製：標準ポリスチレンＳＴＫ  ｓｔａｎｄａｒｄ  ポリスチレン（東ソー（株）製）Ｍｗ＝１００００００〜５００迄の１３サンプルを用いて検量線（校正曲線ともいう）を作成、分子量の算出に使用した。１３サンプルは、ほぼ等間隔にすることが好ましい。
【００８１】
《有機半導体層の形成方法》
本発明に係る有機半導体層の形成方法について説明する。
【００８２】
有機半導体層を形成する方法としては、公知の方法で形成することができ、例えば、真空蒸着、ＭＢＥ（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｂｅａｍ  Ｅｐｉｔａｘｙ）、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、スパッタ法、ＣＶＤ、レーザー蒸着、電子ビーム蒸着、電着、スピンコート、ディップコート、バーコート法、ダイコート法、スプレーコート法、及びＬＢ法等、またスクリーン印刷、インクジェット印刷、ブレード塗布等の方法を挙げることができる。
【００８３】
この中で生産性の点で、有機半導体層を塗布により形成することが好ましい。塗布法としては、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、インクジェット印刷等が好まれる。
【００８４】
なお、Ａｄｖａｎｃｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌ誌１９９９年第６号、４８０〜４８３頁に記載のように、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。
（塗布に用  いられる有機溶媒）
有機半導体液滴を作製する際に使用される有機溶媒は、芳香族炭化水素、芳香族ハロゲン化炭化水素、脂肪族炭化水素または脂肪族ハロゲン化炭化水素が好ましく、芳香族炭化水素、芳香族ハロゲン化炭化水素または脂肪族炭化水素がより好ましい。
【００８５】
芳香族炭化水素の有機溶媒としては、例えば、トルエン、キシレン、メシチレン、メチルナフタレン等を挙げることができるが、本発明はこれらに限定されない。
【００８６】
芳香族ハロゲン化炭化水素の有機溶媒としては、例えば、クロロベンゼン、ブロモベンゼン、ヨードベンゼン、ｏ−ジクロロベンゼン、ｍ−ジクロロベンゼン、ｏ−ジブロモベンゼン、ｍ−ジブロモベンゼン、ｏ−ジヨードベンゼン、ｍ−ジヨードベンゼン、クロロトルエン、ブロモトルエン、ヨードトルエン、ジクロロトルエン、ジブロモトルエン、ジフルオロトルエン、クロロキシレン、ブロモキシレン、ヨードキシレン、クロロエチルベンゼン、ブロモエチルベンゼン、ヨードエチルベンゼン、ジクロロエチルベンゼン、ジブロモエチルベンゼン、クロロシクロペンタジエン、クロロシクロペンタジエン等を挙げることができるが、本発明はこれらに限定されない。
【００８７】
脂肪族炭化水素の有機溶媒としては、例えば、オクタン、４−メチルヘプタン、２−メチルヘプタン、３−メチルヘプタン、２，２−ジメチルヘキサン、２，３−ジメチルヘキサン、２，４−ジメチルヘキサン、２，５−ジメチルヘキサン、３，３−ジメチルヘキサン、３，４−ジメチルヘキサン、３−エチルヘキサン、２，２，３−トリメチルペンタン、２，２，４−トリメチルペンタン、２，３，３−トリメチルペンタン、２，３，４−トリメチルペンタン、２−メチル−３−エチルペンタン、３−メチル−３−エチルペンタン、デカン、２，２，３，３−テトラメチルヘキサン、２，２，５，５−テトラメチルヘキサン、３，３，５−トリメチルヘプタン、ノナン、２，２，５−トリメチルヘキサン、４−エチルヘプタン、２，３−ジメチルヘプタン、２−メチルオクタン、ドデカン、ヘキサン、２−メチルペンタン、３−メチルペンタン、２，２−ジメチルブタン、２，３−ジメチルブタン、ヘプタン、２−メチルヘキサン、３−メチルヘキサン、２，２−ジメチルペンタン、２，３−ジメチルペンタン、２，４−ジメチルペンタン、３，３−ジメチルペンタン、３−エチルペンタン、２，２，３−トリメチルブタン等の鎖状脂肪族炭化水素、シクロヘキサン、シクロペンタン、メチルシクロヘキサン、メチルシクロペンタン、ｐ−メンタン、デカリン、シクロヘキシルベンゼン等の環状脂肪族炭化水素等を挙げることができるが、本発明はこれらに限定されない。本発明に用いられる脂肪族炭化水素としては環状脂肪族炭化水素が好ましい。
【００８８】
脂肪族ハロゲン化炭化水素の有機溶媒としては、例えば、クロロホルム、ブロモホルム、ジクロロメタン、ジクロロエタン、トリクロロエタン、ジフルオロエタン、フルオロクロロエタン、クロロプロパン、ジクロロプロパン、クロロペンタン、クロロヘキサン等を挙げることができるが、本発明はこれらに限定されない。
【００８９】
本発明で用いられるこれらの有機溶媒は、１種類あるいは２種類以上混合して用いてもよい。また、有機溶媒は５０℃〜２５０℃の沸点を有するものが好ましい。
【００９０】
（有機半導体層の膜厚）
これら有機半導体層の膜厚としては特に制限はないが、得られたトランジスタの特性は、有機半導体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１０ｎｍ〜３００ｎｍが好ましい。
【００９１】
《基板（支持体ともいう）》
基板（支持体ともいう）を構成する基体材料としては、種々の材料が利用可能であり、例えば、ガラス、石英、酸化アルミニウム、サファイア、チッ化ケイ素、炭化ケイ素等のセラミック基体、シリコン、ゲルマニウム、ガリウム砒素、ガリウム燐、ガリウム窒素等半導体基体、紙、不織布等を用いることができる。
【００９２】
中でも、本発明に係る基板は、樹脂からなることが好ましく、例えば、プラスチックフィルムシートを用いることができる。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。
【００９３】
プラスチックフィルムを用いることで、ガラス基体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。
【００９４】
《電極》
本発明の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形成材料としては導電性材料であれば特に限定されず、公知の電極材料にて形成される。
【００９５】
電極材料として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、銀ペースト及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。
【００９６】
また、ドーピング等で導電率を向上させた公知の導電性ポリマー、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等）も好適に用いられる。
【００９７】
ソース電極またドレイン電極を形成する材料としては、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、導電性ポリマー及び炭素が好ましい。
【００９８】
ソース電極またドレイン電極とする場合は、上記の導電性材料を含む溶液、ペースト、インク、分散液等の流動性電極材料を用いて形成したもの、特に導電性ポリマー、または白金、金、銀、銅を含有する金属微粒子を含む流動性電極材料が好ましい。
【００９９】
また、溶媒や分散媒体としては、有機半導体へのダメージを抑制するため水を６０％以上、好ましくは９０％以上含有する溶媒または分散媒体であることが好ましい。
【０１００】
金属微粒子を含有する流動性電極材料としては、例えば、公知の導電性ペースト等を用いてもよいが、好ましくは粒子径が１ｎｍ〜５０ｎｍ、好ましくは１ｎｍ〜１０ｎｍの金属微粒子を必要に応じて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材料である。
【０１０１】
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。
【０１０２】
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、金属蒸気合成法等の物理的生成法や、コロイド法、共沈法等の、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号公報、同１１−８０６４７号公報、同１１−３１９５３８号公報、特開２０００−２３９８５３号公報等に示されたコロイド法、特開２００１−２５４１８５号公報、同２００１−５３０２８号公報、同２００１−３５２５５号公報、同２０００−１２４１５７号公報、同２０００−１２３６３４号公報の各公報等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。
【０１０３】
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。
【０１０４】
電極の形成方法としては、上記を原料として蒸着やスパッタリング等の方法を用いて形成した導電性薄膜を、公知のフォトリソグラフ法やリフトオフ法を用いて電極形成する方法、アルミニウムや銅等の金属箔上に熱転写、インクジェット等により、レジストを形成しエッチングする方法がある。また導電性ポリマーの溶液あるいは分散液、金属微粒子を含有する分散液等を直接インクジェット法によりパターニングしてもよいし、塗工膜からリソグラフやレーザーアブレーション等により形成してもよい。
【０１０５】
更に導電性ポリマーや金属微粒子を含有する導電性インク、導電性ペースト等を凸版、凹版、平版、スクリーン印刷等の印刷法でパターニングする方法も用いることができる。
【０１０６】
また、無電解メッキ法による電極形成法は、電極を設ける部分にメッキ剤と作用して無電解メッキを生じさせる触媒を配した後に、メッキ剤を接触させるものである。
【０１０７】
これにより前記触媒とメッキ剤とが接触し、前記部分に無電解メッキが施されて、電極が形成される。電極形成に無電解メッキを利用する方法は、低抵抗の電極を煩雑な工程なしに簡便、低コストで形成することができる点で好ましい。
【０１０８】
本発明においては、ソース電極及びドレイン電極表面を、更に特許文献１等に記載があるようなチオール化合物等で表面修飾してもよい。
【０１０９】
また、本発明においては、チャネルが形成される絶縁層表面をシランカップリング剤などの表面処理剤で処理することが好ましい。前記シランカップリング剤としては、基板上に自己組織化単分子膜を形成するものであれば特に限定はないが、一般的に知られるヘキサメチルジシラザンや、オクタデシルトリクロロシラン、オクチルトリクロロシランなどのアルキルトリクロロシラン等が好ましく用いられる。
【０１１０】
シランカップリング剤を用いた表面処理方法については、特開２００４−３２７８５７号公報、同２００５−３２７７４号公報、同２００５−１５８７６５号公報の各公報等に開示されているような公知の方法を適用することができる。例えば、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ、化学蒸着）法等の気相法、スピンコート法やディップコート法等の液相法、更にスクリーン印刷法、マイクロモールド法、マイクロコンタクト法、インクジェット法等の印刷法などを適用することができる。
【０１１１】
中でも本発明に好ましく用いられる方法としては、表面処理剤の溶液に基体を浸漬、または表面処理剤の溶液を基体に塗布して乾燥する湿式法が好ましい。
【０１１２】
（湿式法）
湿式法では、例えば、基体を表面処理剤の１質量％トルエン溶液に１０分浸漬後、乾燥する、またはこの溶液を基体上に塗布して、乾燥する。
【０１１３】
（プラズマＣＶＤ法、大気圧プラズマＣＶＤ法）
表面処理剤（プラズマＣＶＤ法では薄膜形成材料を原料ともいう）を含む反応ガスを５０℃〜５００℃の範囲で加熱された基体上に供給し、熱的反応により薄膜を形成する熱ＣＶＤ法や、前述の大気圧プラズマ法の装置と放電ガス、反応ガスを用いて、０．０１Ｐａ〜１００Ｐａの減圧下で行う一般的なプラズマＣＶＤ法を用いた場合にも、本発明の効果を得ることができるが、移動度の向上、薄膜の均一性、薄膜の形成速度、非真空系での効率的生産という観点から大気圧プラズマ法が好ましい。
【０１１４】
《保護層》
また本発明の有機薄膜トランジスタ上には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の耐久性が向上する。
【０１１５】
《有機薄膜トランジスタ素子の製造》
有機薄膜トランジスタは、基板上に有機半導体層で連結されたソース電極とドレイン電極を有し、その上に絶縁層を介してゲート電極を有するトップゲート型と、基体上に先ずゲート電極を有し、絶縁層を介して有機半導体膜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大別される。本発明の有機薄膜トランジスタは、これらトップゲート型またボトムゲート型のいずれでもよいが、ボトムゲート型構造を有する有機薄膜トランジスタが好ましい。具体的な素子の層構成例は図１、図２に示す如くとなる。
【０１１６】
図３は、本発明の有機薄膜トランジスタが複数配置される薄膜トランジスタ素子シート１０の１例の概略の等価回路図である。
【０１１７】
薄膜トランジスタシート１０は、マトリクス配置された多数の有機薄膜トランジスタ１１を有する。１６は各有機薄膜トランジスタ１１のゲート電極のゲートバスラインであり、１７は各有機薄膜トランジスタ１１のソース電極のソースバスラインである。各有機薄膜トランジスタ１１のドレイン電極には、出力素子１２が接続され、この出力素子１２は、例えば、液晶、電気泳動素子等であり、表示装置における画素を構成する。図示の例では、出力素子１２として液晶が、抵抗とコンデンサからなる等価回路で示されている。１３は蓄積コンデンサ、１４は垂直駆動回路、１５は水平駆動回路である。
【０１１８】
このような、基板上に有機ＴＦＴ素子を２次元的に配列した薄膜トランジスタシートの作製に本発明の方法を用いることができる。
【０１１９】
本発明の有機薄膜トランジスタにおいては、基板がプラスチックフィルムの場合、無機酸化物及び無機窒化物から選ばれる化合物を含有する下引き層、及びポリマーを含む下引き層の少なくとも一方を有することが好ましい。
【０１２０】
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。
【０１２１】
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。
【０１２２】
本発明において、無機酸化物及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上述した大気圧プラズマ法で形成されるのが好ましい。
【０１２３】
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。
【実施例】
【０１２４】
以下、実施例を挙げて本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されない。
【０１２５】
また、実施例に用いる化合物の構造を以下に示す。
【０１２６】
【化２】
2008147346.tif 000003
【０１２７】
実施例１
《有機薄膜トランジスタ素子（ＴＦＴ素子）１の製造》
図４（ａ）〜図４（ｃ）に示すような工程に従い、本発明の有機薄膜トランジスタの一態様である、ボトムゲート型で且つ、ボトムコンタクト型の有機薄膜トランジスタ１を製造した。
【０１２８】
《下引き層７の形成》：図４（ａ）
基板６として、ポリエーテルスルホン樹脂フィルム（２００μｍ）を用い、該フィルム上に、先ず５０Ｗ／ｍ2／分の条件でコロナ放電処理を施した。
【０１２９】
次いで、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。
【０１３０】
更に、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７とした。
【０１３１】
《下引き層形成用塗布液の組成》
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
《大気圧プラズマ処理条件》
（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（ヘリウム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。
【０１３２】
《ゲート電極の形成》：図４（ｂ）
次いで、ゲート電極４を形成する。
【０１３３】
即ち、上記の下引き層７上に下記組成の光感応性樹脂組成液１を塗布し、１００℃にて１分間乾燥させることで、厚さ２μｍの光感応性樹脂層を形成した後、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バスライン及びゲート電極のパターンを露光し、アルカリ水溶液で現像してレジスト像を得た。
【０１３４】
更に、その上に、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、ゲートバスライン及びゲート電極４を作製する。
【０１３５】
（光感応性樹脂組成液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ト                                                ３部
プロピレングリコールモノメチルエーテル                          １０００部
次いで、以下の陽極酸化皮膜形成工程により、平滑化、絶縁性向上のための補助的絶縁膜として、ゲート電極４上に陽極酸化被膜を形成した（図４では省略。）。
【０１３６】
（陽極酸化被膜形成工程）
ゲート電極を形成した後、基板をよく洗浄し、３０質量％硫酸水溶液中で２分間、３０Ｖの低電圧電源から供給される直流を用いて、陽極酸化皮膜の厚さが１２０ｎｍになるまで陽極酸化を行った。よく洗浄した後に、１気圧、１００℃の飽和した蒸気チャンバーの中で、蒸気封孔処理を施した。このようにして陽極酸化被膜を有するゲート電極を下引き処理したポリエーテルスルホン樹脂フィルム上に作製した。
【０１３７】
《絶縁層５、ソース電極２、ドレイン電極３の形成》：図４（ｃ）
次いで、ソース電極２及びドレイン電極３が絶縁層５中に埋め込まれ、表面が平坦化された絶縁層５を形成する。
【０１３８】
まず、ポリスチレン（ＰＳ）：アルドリッチ社製（Ｍｗ＝２８００００（ＧＰＣ法））を５質量％濃度でトルエンに溶解させ、０．４５μｍのフィルターで濾過を行った。
【０１３９】
このＰＳ溶液を、前工程で作製した、ゲート電極４を有する、下引き処理したポリエーテルスルホン樹脂フィルム上に１ｍｌ展開し、３０００ｒｐｍで１２０秒間スピンコートを行うことで、絶縁層５を形成した。
【０１４０】
次いで、絶縁層５の表面に、乾燥する前のウェットな状態で金薄膜を転写し、膜厚５０ｎｍのソース電極及びドレイン電極パターンを形成した。
【０１４１】
更に、加圧ローラ部を有するラミネーターを用いて、密着加圧（必要に応じ加熱）して、平坦化処理を施した後、真空オーブン中、９０℃で３０分乾燥させることで、ソース電極２及びドレイン電極３が埋め込まれ、表面が平坦化された絶縁層５を作製した。
【０１４２】
尚、膜厚計（Ａｌｐｈａ−Ｓｔｅｐ５００：Ｔｅｎｃｏｒ社製）でこのＰＳ絶縁体層の膜厚を測定した結果、３００ｎｍであった。
【０１４３】
《有機半導体層の形成》
ソース電極２及びドレイン電極３が埋め込まれ、表面が平坦化された絶縁層５上に、窒素雰囲気下、ホットプレート上で６０℃に加熱しながら、有機半導体化合物（１）のトルエン溶液（０．１％）を滴下し、有機半導体膜（厚さ５０ｎｍ）を形成することで、有機薄膜トランジスタ素子１（ＴＦＴ素子１）を製造した。
【０１４４】
《有機薄膜トランジスタ素子２の製造》
有機薄膜トランジスタ素子２の製造において、絶縁層５の形成を下記のように変更した以外は同様にして、有機薄膜トランジスタ素子２を製造した。
【０１４５】
（絶縁層５の形成）
まず、シリコンウェハー上にマスクを用いて金を蒸着することで、ソース電極２及びドレイン電極３を有するパターンを形成した。
【０１４６】
続いて、ポリスチレン（ＰＳ）：アルドリッチ社製（Ｍｗ＝２８００００（ＧＰＣ法））を５質量％濃度でトルエンに溶解させ、０．４５μｍのフィルターで濾過を行った。
【０１４７】
このＰＳ溶液を、上記で作製した、ソース電極２及びドレイン電極３を有するパターンをシリコンウェハー上に１ｍｌ展開し、３０００ｒｐｍで１２０秒の間スピンコートを行うことで、絶縁体層を形成した。
【０１４８】
上記の絶縁体層をシリコンウェハーから剥離して、ソース電極２及びドレイン電極３を有するパターンが表面に接着した絶縁体層を得た。
【０１４９】
次に、有機薄膜トランジスタ１の製造でも用いた、ゲート電極４を有する、下引き処理したポリエーテルスルホン樹脂フィルム上に、ソース電極２及びドレイン電極３パターンを有する面とは反対側の面が接着するように上記絶縁体層をロール状の圧着装置でラミネートした後、真空オーブン中、９０℃で３０分乾燥させることで、ソース電極２及びドレイン電極３が絶縁層中に埋め込まれ、表面が平坦化された絶縁層５を作製した。
【０１５０】
尚、膜厚計（Ａｌｐｈａ−Ｓｔｅｐ５００：Ｔｅｎｃｏｒ社製）でこのＰＳ絶縁体層の膜厚を測定した結果、３００ｎｍであった。また、有機半導体層の形成は、有機半導体素子１と同様に行った。
【０１５１】
《有機薄膜トランジスタ素子３の製造》：比較例
有機薄膜トランジスタ素子１の製造において、絶縁層をスピンコートで形成し、得られたウェットな膜を真空オーブン中、９０℃で３０分乾燥させ、膜厚３００ｎｍの絶縁層５を得た後、前記絶縁層５に、マスクを用いて金を蒸着することで、ソース電極２及びドレイン電極３を形成した以外は同様にして有機薄膜トランジスタ素子３（比較例）を製造した。
【０１５２】
《有機薄膜トランジスタの評価》
得られた有機薄膜トランジスタ素子１、２（本発明）、３（比較例）の各々について、トランジスタ特性の評価を行った。ＴＦＴ素子１、２、３は、いずれもｐチャンネルのエンハンスメント型ＦＥＴの動作特性を示した。各々の有機薄膜トランジスタ素子について、Ｉ−Ｖ特性の飽和領域からキャリア移動度を求め、更に、ＯＮ／ＯＦＦ比（ドレインバイアス−４０Ｖとし、ゲートバイアス−５０Ｖ及び０Ｖにしたときのドレイン電流値の比率）を求めた。
【０１５３】
その結果、有機薄膜トランジスタ素子１では、キャリア移動度０．３５（ｃｍ2／Ｖ・ｓ）、ＯＮ／ＯＦＦ比２×１０5、有機薄膜トランジスタ素子２では、キャリア移動度０．２９（ｃｍ2／Ｖ・ｓ）、ＯＮ／ＯＦＦ比２×１０5と、良好なトランジスタ特性を得ることができた。
【０１５４】
一方、比較例の有機薄膜トランジスタ素子３では、キャリア移動度０．０１（ｃｍ2／Ｖ・ｓ）、ＯＮ／ＯＦＦ比１×１０3であった。
【０１５５】
得られた結果から、本発明の有機薄膜トランジスタ素子１、２は、比較の有機薄膜トランジスタ素子３と比べて、格段にトランジスタ特性が優れていることが分かる。
【図面の簡単な説明】
【０１５６】
【図１】本発明の有機薄膜トランジスタの構成の一例（トップゲート型）を示す模式図である。
【図２】本発明の有機薄膜トランジスタの構成の一例（ボトムゲート型）を示す模式図である。
【図３】本発明の有機薄膜トランジスタシートの一例を示す等価回路図の概略図である。
【図４】本発明の有機薄膜トランジスタの製造方法の工程の一例を説明するための図である。
【符号の説明】
【０１５７】
１  有機半導体層
２  ソース電極
３  ドレイン電極
４  ゲート電極
５  絶縁層
６  基板（支持体ともいう）
７  下引き層
１０  有機薄膜トランジスタシート
１１  有機薄膜トランジスタ
１２  出力素子
１３  蓄積コンデンサ
１４  垂直駆動回路
１５  水平駆動回路
１６  ゲートバスライン
１７  ソースバスライン
【図１】
2008147346.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
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