(57)【要約】【課題】保存安定性が高く、特性に優れた有機半導体層を形成することができる有機半導体用組成物、これを用いて製造された信頼性の高いトランジスタを製造可能なトランジスタの製造方法を提供する。【解決手段】ソース電極２０ａと、ドレイン電極２０ｂと、ゲート電極５０と、有機半導体層３０と、ゲート電極５０に対してソース電極２０ａおよびドレイン電極２０ｂを絶縁するゲート絶縁膜４０とを備えるトランジスタ１の製造方法である。少なくとも１つのチオフェン環を含む構造単位を繰り返し単位とする有機半導体材料と、シスヒドリンダン、トランスヒドリンダン、１，３−ジメチルアダマンタン、エキソテトラヒドロジシクロペンタジエン、或いはシネオールの少なくとも１つを含有する有機溶媒とを含む有機半導体用組成物を塗布して有機半導体層３０を形成する。【選択図】図１
2008192669.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つのチオフェン環を含む構造単位を繰り返し単位とする有機半導体材料と、シスヒドリンダン、トランスヒドリンダン、１，３−ジメチルアダマンタン、エキソテトラヒドロジシクロペンタジエン、或いはシネオールの少なくとも１つを含有する有機溶媒と、を含むことを特徴とする有機半導体用組成物。
【請求項２】
前記構造単位は、主鎖上にπ共役系構造を含む請求項１に記載の有機半導体用組成物。
【請求項３】
前記π共役系構造は、フルオレン環である請求項２に記載の有機半導体用組成物。
【請求項４】
前記構造単位は、アルキル鎖を含み、該アルキル鎖は、前記フルオレン環に結合している請求項３に記載の有機半導体用組成物。
【請求項５】
前記構造単位は、アルキル鎖を含む請求項１〜３のいずれか一項に記載の有機半導体用組成物。
【請求項６】
前記アルキル鎖の炭素数は、４〜２０である請求項４または５に記載の有機半導体用組成物。
【請求項７】
前記有機半導体材料中の前記繰り返し単位の平均数は、２〜５００である請求項１〜６のいずれか一項に記載の有機半導体用組成物。
【請求項８】
前記有機半導体材料の含有率は、０．１〜５ｗｔ％である請求項１〜７のいずれか一項に記載の有機半導体用組成物。
【請求項９】
ソース電極と、ドレイン電極と、ゲート電極と、有機半導体層と、前記ゲート電極に対して前記ソース電極および前記ドレイン電極を絶縁するゲート絶縁膜とを備えるトランジスタの製造方法であって、
少なくとも１つのチオフェン環を含む構造単位を繰り返し単位とする有機半導体材料と、シスヒドリンダン、トランスヒドリンダン、１，３−ジメチルアダマンタン、エキソテトラヒドロジシクロペンタジエン、或いはシネオールの少なくとも１つを含有する有機溶媒と、を含む有機半導体用組成物を塗布して前記有機半導体層を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、有機半導体用組成物、及びトランジスタの製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、無機半導体材料を用いた薄膜トランジスタを置き換え得るデバイスとして、有機半導体材料を用いた薄膜トランジスタが注目されている（例えば、特許文献１参照。）。
この薄膜トランジスタにおいて、有機半導体材料としては、チオフェン環を有するポリマー有機半導体材料が知られている。この有機半導体材料は、高いキャリア移動度が得られるとともに、ポリマーであることから有機溶媒に溶解してインクとすることができるので、液相プロセスによって有機半導体層を形成できるというメリットがある。
【０００３】
ところで、液相プロセスでは、有機半導体材料を含有するインクを、所定の有機半導体層形成領域に塗布し、後処理することによって有機半導体層を形成する。
ここで、インクを均一に塗布し、形成される有機半導体層毎のバラツキを抑えるには、インクの性状が重要となる。
すなわち、インクは、有機半導体材料が析出し難く、安定性に優れていなければならない。また、インクの塗布方法に応じて、インクの表面張力、粘度および沸点が適正範囲に調整されていることが必要である。
しかしながら、チオフェン環を有する有機半導体材料は、有機溶媒に溶解すると、経時的にチオフェン環を中心にして凝集を生じ易く、この凝集により有機半導体材料が析出し、安定的なインクを得るのが困難であるという問題がある。
【特許文献１】特開２００４−６７８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、保存安定性が高く、特性に優れた有機半導体層を形成することができる有機半導体用組成物、これを用いて製造された信頼性の高いトランジスタを製造可能なトランジスタの製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の有機半導体用組成物は、少なくとも１つのチオフェン環を含む構造単位を繰り返し単位とする有機半導体材料と、シスヒドリンダン、トランスヒドリンダン、１，３−ジメチルアダマンタン、エキソテトラヒドロジシクロペンタジエン、或いはシネオールの少なくとも１つを含有する有機溶媒と、を含むことを特徴とする。
【０００６】
本発明の有機半導体用組成物によれば、保存安定性が高く、特性に優れた有機半導体層を形成することのできる有機半導体用組成物となる。
【０００７】
また、上記有機半導体用組成物においては、前記構造単位は、主鎖上にπ共役系構造を含まれるのが好ましい。
この構成によれば、π共役系構造は、それが構造内に含まれることに起因する分子のキャリア移動度の低下を防止でき、これによって有機半導体層のキャリア移動度の低下が防止されたものとなる。
また、前記π共役系構造は、フルオレン環であるのが望ましい。この場合、フルオレン環はキャリア移動度が特に高いため、フルオレン環に起因するキャリア移動度の低下を特に確実に防止することができる。
さらに、前記構造単位は、アルキル鎖を含み、該アルキル鎖は、前記フルオレン環に結合しているのが望ましい。この場合、少なくともチオフェン環にアルキル鎖が結合することを避けることができるため、チオフェン環の構造を維持することができる。したがって、チオフェン環の半導体特性が低下するのを確実に防止することができる。
【０００８】
また、本発明の有機半導体用組成物においては、前記構造単位はアルキル鎖を含むことが好ましい。
これにより、一般的な有機溶媒に対する親和性が高まり、有機半導体材料の有機溶媒への溶解性が向上する。
【０００９】
また、本発明の有機半導体用組成物においては、前記アルキル鎖の炭素数は、４〜２０であることが好ましい。
これにより、有機半導体材料の有機溶媒に対する溶解性を十分に維持できる。
【００１０】
また、本発明の有機半導体用組成物においては、前記有機半導体材料中の前記繰り返し単位の平均数は、２〜５００であることが好ましい。
これにより、半導体材料として十分な特性を示しつつ、合成および取り扱いが容易なものとなる。
【００１１】
また、本発明の有機半導体用組成物においては、前記有機半導体材料の含有率は、０．１〜５ｗｔ％であるのが好ましい。
これにより、有機半導体材料の析出を確実に防止しつつ、十分な膜厚の有機半導体層を形成することができる。
【００１２】
本発明のトランジスタの製造方法は、ソース電極と、ドレイン電極と、ゲート電極と、有機半導体層と、前記ゲート電極に対して前記ソース電極および前記ドレイン電極を絶縁するゲート絶縁膜とを備えるトランジスタの製造方法であって、少なくとも１つのチオフェン環を含む構造単位を繰り返し単位とする有機半導体材料と、シスヒドリンダン、トランスヒドリンダン、１，３−ジメチルアダマンタン、エキソテトラヒドロジシクロペンタジエン、或いはシネオールの少なくとも１つを含有する有機溶媒と、を含む有機半導体用組成物を塗布して前記有機半導体層を形成することを特徴とする。
【００１３】
本発明のトランジスタの製造方法によれば、トランジスタ特性および耐久性に優れ、かつ信頼性の高いトランジスタが得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の有機半導体用組成物、及びトランジスタの製造方法に係る一実施形態について、図面を参照しながら説明する。
（第１実施形態）
まず、本発明の有機半導体用組成物を使用して製造される薄膜トランジスタの第１実施形態について説明する。
【００１５】
図１は、本発明の有機半導体用組成物を使用して製造される薄膜トランジスタの第１実施形態を示す概略図（図１中（ａ）は縦断面図、（ｂ）は平面図）、図２および図３は、それぞれ、図１に示す薄膜トランジスタの製造方法を説明するための図（縦断面図）である。
図１に示す薄膜トランジスタ（本発明のトランジスタ）１は、トップゲート型の薄膜トランジスタであり、互いに分離して設けられたソース電極２０ａおよびドレイン電極２０ｂと、ソース電極２０ａおよびドレイン電極２０ｂを覆うように設けられた有機半導体層３０と、有機半導体層３０とゲート電極５０との間に位置するゲート絶縁層４０とを有し、基板１０上に設けられている。
【００１６】
以下、各部の構成について、順次説明する。
基板１０は、薄膜トランジスタ１を構成する各層（各部）を支持するものである。
基板１０には、例えば、ガラス基板、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）、芳香族ポリエステル（液晶ポリマー）、ポリイミド（ＰＩ）等で構成されるプラスチック基板（樹脂基板）、石英基板、シリコン基板、金属基板、ガリウム砒素基板等を用いることができる。
【００１７】
薄膜トランジスタ１に可撓性を付与する場合には、基板１０には、プラスチック基板、または、薄い（比較的膜厚の小さい）金属基板が選択される。
基板１０上には、ソース電極２０ａおよびドレイン電極２０ｂ（一対の電極）が設けられている。すなわち、ソース電極２０ａおよびドレイン電極２０ｂは、ほぼ同一平面上に設けられている。
【００１８】
ソース電極２０ａおよびドレイン電極２０ｂの構成材料としては、例えば、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｔａ、Ａｌまたはこれらを含む合金のような金属材料、およびこれらの酸化物等を用いることができる。
また、ソース電極２０ａおよびドレイン電極２０ｂは、導電性有機材料で構成することもできる。
【００１９】
また、有機半導体層３０がｐ型である場合には、ソース電極２０ａおよびドレイン電極２０ｂの構成材料としては、それぞれ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｔまたはこれらを含む合金を主とするものが好ましい。これらのものは、比較的仕事関数が大きいため、ソース電極２０ａをこれらの材料で構成することにより、有機半導体層３０への正孔（キャリア）の注入効率を向上させることができる。
【００２０】
なお、ソース電極２０ａおよびドレイン電極２０ｂの平均厚さは、特に限定されないが、それぞれ、１０〜２０００ｎｍ程度であるのが好ましく、５０〜１０００ｎｍ程度であるのがより好ましい。
ソース電極２０ａとドレイン電極２０ｂとの距離、すなわち、図１に示すチャネル長Ｌは、２〜３０μｍ程度であるのが好ましく、２〜２０μｍ程度であるのがより好ましい。このような範囲にチャネル長Ｌの値を設定することにより、薄膜トランジスタ１の特性の向上（特に、ＯＮ電流値の上昇）を図ることができる。
【００２１】
また、ソース電極２０ａおよびドレイン電極２０ｂの長さ、すなわち、図１に示すチャネル幅Ｗは、０．１〜５ｍｍ程度であるのが好ましく、０．３〜３ｍｍ程度であるのがより好ましい。このような範囲にチャネル幅Ｗの値を設定することにより、寄生容量を低減させることができ、薄膜トランジスタ１の特性の劣化を防止することができる。また、薄膜トランジスタ１の大型化を防止することもできる。
【００２２】
基板１０上には、各ソース電極２０ａおよびドレイン電極２０ｂに接触するように、有機半導体層３０が設けられている。
この有機半導体層３０の構成材料については、後述する薄膜トランジスタの製造方法において説明する。
この有機半導体層３０の平均厚さは、特に限定されないが、０．１〜１０００ｎｍ程度であるのが好ましく、１〜 ５００ｎｍ程度であるのがより好ましく、１〜１００ｎｍ程度であるのがさらに好ましい。
【００２３】
有機半導体層３０上、すなわち、有機半導体層３０を介してソース電極２０ａおよびドレイン電極２０ｂと反対側には、ゲート絶縁層（絶縁体層）４０が設けられている。
このゲート絶縁層４０は、ソース電極２０ａおよびドレイン電極２０ｂに対して、後述するゲート電極（第３の電極）５０を絶縁するものである。
ゲート絶縁層４０の構成材料としては、公知のゲート絶縁体材料であれば、種類は特に限定されるものではなく、有機材料、無機材料のいずれも使用可能である。
【００２４】
有機材料としては、ポリメチルメタクリレート、ポリビニルフェノール、ポリイミド、ポリスチレン、ポリビニルアルコール、ポリビニルアセテート、ポリビニルフェノール等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
一方、無機材料としては、シリカ、窒化珪素、酸化アルミ、酸化タンタル等の金属酸化物、チタン酸バリウムストロンチウム、ジルコニウムチタン酸鉛等の金属複合酸化物が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００２５】
ゲート絶縁層４０の平均厚さは、特に限定されないが、１０〜５０００ｎｍ程度であるのが好ましく、１００〜２０００ｎｍ程度であるのがより好ましい。ゲート絶縁層４０の厚さを前記範囲とすることにより、ソース電極２０ａおよびドレイン電極２０ｂとゲート電極５０とを確実に絶縁しつつ、薄膜トランジスタ１の動作電圧を低くすることができる。
なお、ゲート絶縁層４０は、単層構成のものに限定されず、複数層の積層構成のものであってもよい。
【００２６】
ゲート絶縁層４０上の所定の位置、すなわち、ソース電極２０ａとドレイン電極２０ｂとの間の領域に対応する位置には、有機半導体層３０に電界をかけるゲート電極５０が設けられている。
このゲート電極５０の構成材料としては、公知の電極材料であれば、種類は特に限定されるものではない。具体的には、Ｃｒ、Ａｌ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｄ、Ｉｎ、Ｎｉ、Ｎｄ、Ｃｏまたはこれらを含む合金のような金属材料、およびそれらの酸化物等を用いることができる。
【００２７】
また、ゲート電極５０は、導電性有機材料で構成することもできる。
ゲート電極５０の平均厚さは、特に限定されないが、０．１〜 ２０００ｎｍ程度であるのが好ましく、１〜 １０００ｎｍ程度であるのがより好ましい。
このような薄膜トランジスタ１では、ソース電極２０ａおよびドレイン電極２０ｂの間に電圧を印加した状態で、ゲート電極５０にゲート電圧を印加すると、有機半導体層３０のゲート絶縁層４０との界面付近にチャネルが形成され、チャネル領域をキャリア（正孔）が移動することで、ソース電極２０ａおよびドレイン電極２０ｂの間に電流が流れる。
【００２８】
すなわち、ゲート電極５０に電圧が印加されていないＯＦＦ状態では、ソース電極２０ａおよびドレイン電極２０ｂとの間に電圧を印加しても、有機半導体層３０中にほとんどキャリアが存在しないため、微少な電流しか流れない。
一方、ゲート電極５０に電圧が印加されているＯＮ状態では、有機半導体層３０のゲート絶縁層４０に面した部分に電荷が誘起され、チャネル（キャリアの流路）が形成される。この状態でソース電極２０ａおよびドレイン電極２０ｂの間に電圧を印加すると、チャネル領域を通って電流が流れる。
【００２９】
次に、本発明の有機半導体用組成物を、図１に示す薄膜トランジスタを製造する場合を例にして説明する。
図１に示す薄膜トランジスタ１の製造方法は、基板１０上にソース電極２０ａおよびドレイン電極２０ｂを形成する工程［Ａ１］と、ソース電極２０ａおよびドレイン電極２０ｂを覆うように有機半導体層３０を形成する工程［Ａ２］と、有機半導体層３０上にゲート絶縁層４０を形成する工程［Ａ３］と、ゲート絶縁層４０上にゲート電極５０を形成する工程［Ａ４］とを有している。
【００３０】
［Ａ１］  ソース電極およびドレイン電極形成工程
まず、基板１０上に、ソース電極２０ａおよびドレイン電極２０ｂを形成する（図２（ａ）参照。）。
このソース電極２０ａおよびドレイン電極２０ｂは、例えば、エッチング法、リフトオフ法等を用いて形成することができる。
【００３１】
エッチング法によりソース電極２０ａおよびドレイン電極２０ｂを形成する場合には、Ｉ：まず、例えば、スパッタ法、蒸着法、メッキ法等を用いて、基板１０の全面に金属膜（金属層）を形成する。II：次に、例えばフォトリソグラフィー法、マイクロコンタクトプリンティング法等を用いて、金属膜上（表面）にレジスト層を形成する。III：次に、このレジスト層をマスクに用いて、金属膜にエッチングを施して、所定の形状にパターニングする。
【００３２】
また、リフトオフ法によりソース電極２０ａおよびドレイン電極２０ｂを形成する場合には、Ｉ：まず、ソース電極２０ａおよびドレイン電極２０ｂを形成する領域以外の領域に、レジスト層を形成する。II：次に、例えば、蒸着法、メッキ法等を用いて、基板１０のレジスト層側の全面に金属膜（金属層）を形成する。III：次に、レジスト層を除去する。
【００３３】
なお、ソース電極２０ａおよびドレイン電極２０ｂは、基板１０上に、例えば、導電性粒子や、導電性有機材料を含む導電性材料を塗布（供給）して塗膜を形成した後、必要に応じて、この塗膜に対して後処理（例えば加熱、赤外線の照射、超音波の付与等）を施すことにより形成することもできる。
導電性粒子を含む導電性材料としては、金属微粒子を分散させた分散液、導電性粒子を含むポリマー混合物等が挙げられる。
また、導電性有機材料を含む導電性材料としては、導電性有機材料の溶液または分散液が挙げられる。
【００３４】
基板１０上に導電性材料を塗布（供給）する方法としては、例えば、スピンコート法、キャスティング法、マイクログラビアコート法、グラビアコート法、バーコート法、ロールコート法、ワイヤーバーコート法、ディップコート法、スプレーコート法のような塗布法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、インクジェット法、マイクロコンタクトプリンティング法のような印刷法等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００３５】
［Ａ２］  有機半導体層形成工程
次に、ソース電極２０ａおよびドレイン電極２０ｂを覆うように、有機半導体層３０を形成する（図２（ｂ）参照。）。
有機半導体層３０は、有機半導体材料と、有機溶媒とを含む有機半導体用組成物を、ソース電極２０ａおよびドレイン電極２０ｂを覆うように供給し、その後、必要に応じて後処理を施すことによって形成する。
【００３６】
まず、有機半導体材料と、有機溶媒とを含む有機半導体用組成物を調製する。
有機半導体材料としては、少なくとも１つのチオフェン環を含む構造単位（以下、単に「構造単位」とも言う。）を繰り返し単位とする有機半導体材料を使用する。このような有機半導体材料はチオフェン環がπ共役系を有することによって、高いキャリア移動度が得られる。したがって、かかる有機半導体材料を使用することにより、特性に優れた薄膜トランジスタを製造することができる。
【００３７】
ところが、ところが、少なくとも１つのチオフェン環を含む構造単位を繰り返し単位とする有機半導体材料は、チオフェン環を中心に凝集し易い。このため、このような有機半導体材料を有機溶媒に溶解してなる有機半導体用組成物は、時間の経過とともにチオフェン環を中心に有機半導体材料が凝集して析出してしまい、安定的に保存することができなかった。そのため、有機半導体層の形成に用いることが困難であったり、仮に形成に用いることができても、形成した有機半導体層ごとの特性のバラツキが大きいという問題があった。
【００３８】
そこで、本発明者は、このような有機半導体用組成物を長期間安定的に保存することについて鋭意検討した結果、上記のような有機半導体材料を溶解する有機溶媒としてcis（シス）-ヒドリンダン、trans（トランス）-ヒドリンダン、１，３−ジメチルアダマンタン、exo（エキソ）-テトラヒドロジシクロペンタジエン、或いはシネオールの少なくとも１つを含む有機溶媒を用いることが有効であることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００３９】
ここで、上記５つの材料は、特異な立体構造を有し、一般的な有機溶媒に比べて立体障害性が大きい。上記材料のうち、シスヒドリンダン、エキソテトラヒドロジシクロペンタジエン、及びシネオールは、特に立体障害性が大きい。すなわち、特異な立体構造を有する上記材料を含む有機溶媒中に、少なくとも１つのチオフェン環を含む構造単位を繰り返し単位とする有機半導体材料を溶解させると、有機半導体材料は上記５つの材料の干渉（立体障害）により、チオフェン環を中心にして凝集して析出するのが妨げられる。その結果、長期にわたって安定的な有機半導体用組成物が得られる。
【００４０】
そして、このように安定的な有機半導体用組成物を使用して製造される薄膜トランジスタ１においては、個別の特性にバラツキが生じるのを防止することができ、信頼性の向上を図ることができる。
また、一般に、有機半導体層を構成する分子は、その分子構造において平面性が高いことが好ましい。これにより、分子における共役長が長くなり、分子間相互作用が強くなって有機半導体層の結晶性が向上することとなる。その結果、有機半導体層におけるキャリア移動度の向上を図ることができる。
【００４１】
ここで、有機半導体材料がアルキル鎖を含むことが好ましい。これにより、一般的な有機溶媒に対する親和性が高まり、有機半導体材料の有機溶媒への溶解性が向上する。
【００４２】
ここで、有機溶媒には、上記５つの物質以外の第２の物質が含有されていてもよい。第２の物質としては、例えば、シクロヘキサン、シクロヘキサノン、１，４−ジオキサン、インダン、インデン、エチルナフタレン、メチルナフタレン、ベンゾフラン、トリメチルベンゼン、キシレン、トルエン、シクロヘキシルベンゼン、クロロベンゼン、ジクロロベンゼン、テトラヒドロナフタレン、ブタン、ヘキサン、ヘプタン、オクタン、デカン、ドデカン、テトラデカン、ヘキサデカン等が挙げられる。これら第２の物質を含有させ、その含有率を制御することによって、有機半導体材料に対する溶解性や有機半導体用組成物の安定性をより改善することができる。
【００４３】
なお、有機溶媒中における第３の物質の含有率は、１０ｗｔ％以下であるのが好ましい。
また、有機半導体材料が有する繰り返し単位にアルキル鎖が含まれている場合、このアルキル鎖の炭素数は、４〜 ２０程度であるのが好ましく、６〜 １０程度であるのがより好ましい。これにより、有機半導体材料の有機溶媒に対する溶解性を十分に維持しつつ、アルキル鎖の長さを、隣接する繰り返し単位間において、アルキル鎖同士が立体構造的な障害を特に生じ難い程度の長さとすることができる。なお、繰り返し単位内に複数のアルキル鎖を有する場合、前述のアルキル鎖の炭素数は、１つのアルキル鎖における炭素数のことを言う。また、アルキル鎖が途中で分枝している場合は、アルキル鎖において、主鎖に結合している基部側から、分枝した各末端までのそれぞれの炭素数のことを言う。
【００４４】
また、前述のような、少なくとも１つのチオフェン環を含む構造単位は、主鎖上にπ共役系構造を含むのが好ましい。π共役系構造は、それが構造内に含まれることに起因する分子のキャリア移動度の低下を防止するよう機能するため、これにより、有機半導体層のキャリア移動度の低下を防止することができる。
このようなπ共役系構造は、単結合と二重結合とが交互に結合した構造であり、例えば、フルオレン環、ピロール環、アニリン、カルバゾール、アセチレン等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせても用いることができるが、特に、フルオレン環が好ましい。フルオレン環はキャリア移動度が特に高いため、フルオレン環に起因するキャリア移動度の低下を確実に防止することができる。
【００４５】
また、アルキル鎖は、チオフェン環に結合していてもよいが、前述のアルキル鎖同士の距離を遠ざける機能を有する部位に結合しているのが好ましい。これにより、少なくともチオフェン環にアルキル鎖が結合することを避けることができるため、チオフェン環の構造を維持することができる。したがって、チオフェン環の半導体特性が低下するのを確実に防止することができる。
以上で説明したような有機半導体材料の具体例としては、下記化学式（１）で表されるフルオレン−ビチオフェン共重合体（Ｆ８Ｔ２）等が挙げられる。
【００４６】
【化１】
2008192669.tif 000003
【００４７】
このＦ８Ｔ２は、イオン化ポテンシャルが比較的高いため、空気中の酸素や水によって酸化され難い。したがって、Ｆ８Ｔ２を主材料として有機半導体材料を構成することにより、半導体特性に優れ、この特性が経時的に劣化し難い有機半導体層を形成することができる。
また、その他の有機半導体材料としては、例えば、ポリ（３−ヘキシルチオフェン）（Ｐ３ＨＴ）、ポリ（３−オクチルチオフェン）のような、下記化学式（２）で表されるポリ（３−アルキルチオフェン）等の高分子系のものが挙げられ、これらを単独で用いることもでき、Ｆ８Ｔ２と組み合わせて用いることもできる。
【００４８】
【化２】
2008192669.tif 000004
［式中、Ｒはアルキル鎖を表す］
【００４９】
さらに、別の有機半導体材料としては、例えば、下記化学式（３）〜 （５）で表される化合物も挙げられ、これらを単独で用いることもでき、Ｆ８Ｔ２と組み合わせて用いることもできる。
【００５０】
【化３】
2008192669.tif 000005
［式中、Ｒはアルキル鎖を表す］
【００５１】
また、有機半導体材料中の繰り返し単位の平均数ｎは、２〜５００程度であるのが好ましく、２〜 １００程度であるのがより好ましく、４〜２０程度であるのがさらに好ましい。これにより、半導体材料として十分な特性を示しつつ、合成および取り扱いが容易なものとなる。
有機半導体用組成物における有機半導体材料の含有率は、０．１〜５ｗｔ％程度であるのが好ましく、０．５〜２ｗｔ％程度であるのがより好ましい。これにより、有機半導体材料の析出を確実に防止しつつ、十分な膜厚の有機半導体層を形成することができる。
【００５２】
次に、基板１０上に、ソース電極およびドレイン電極を覆うように、前述したような有機半導体用組成物を供給する。
有機半導体形成用液状材料を基板１０上に供給する方法としては、例えば、スピンコート法やディップコート法のような塗布法、インクジェット印刷法（液滴吐出法）やスクリーン印刷法のような印刷法等が挙げられる。
【００５３】
このうちインクジェット法を使用するのが好ましい。インクジェット法は、液状材料を微細なパターンで供給できるので、パターニングが不要であり、簡易な工程で精密な形状の有機半導体層を形成することができる。
また、本発明の有機半導体用組成物で用いる有機溶媒は、その組成にもよるが、上記各材料の沸点が室温より十分に高いので、インクジェット法で問題となる液状材料のノズル面での乾燥を防止することができ、良好な吐出特性を得ることができる。
【００５４】
具体的には、シスヒドリンダンの沸点が１６６℃、トランスヒドリンダンの沸点が１５９℃、１，３−ジメチルアダマンタンの沸点が２０１℃、エキソテトラヒドロジシクロペンタジエンの沸点が１８９℃、シネオールの沸点が１７６℃となっている。
【００５５】
なお、有機半導体用組成物に、有機半導体材料の前駆体を含有させた場合には、その後、アニール処理を行う。
これにより、ソース電極２０ａおよびドレイン電極２０ｂを覆うように有機半導体層３０が形成される。このとき、ソース電極２０ａおよびドレイン電極２０ｂとの間には、チャネル領域が形成される。
【００５６】
なお、有機半導体層３０の形成領域は、図示の構成に限定されず、有機半導体層３０は、ソース電極２０ａおよびドレイン電極２０ｂとの間の領域（チャネル領域）に選択的に形成してもよい。これにより、同一基板上に、複数の薄膜トランジスタ（素子）１を並設する場合に、各素子の有機半導体層３０を独立して形成することにより、リーク電流、各素子間のクロストークを抑えることができる。また、有機半導体材料の使用量を削減することができ、製造コストの削減を図ることもできる。
【００５７】
［Ａ３］  ゲート絶縁層形成工程
次に、有機半導体層３０上に、ゲート絶縁層４０を形成する（図３（ｃ）参照。）。
例えば、ゲート絶縁層４０を有機高分子材料で構成する場合、ゲート絶縁層４０は、有機高分子材料またはその前駆体を含む溶液を、有機半導体層３０上を覆うように塗布（供給）した後、必要に応じて、この塗膜に対して後処理（例えば加熱、赤外線の照射、超音波の付与等）を施すことにより形成することができる。
【００５８】
有機高分子材料またはその前駆体を含む溶液を、有機半導体層３０上へ塗布（供給）する方法としては、前記工程［Ａ２］で挙げた塗布法、印刷法等を用いることができる。
また、ゲート絶縁層４０を無機材料で構成する場合、ゲート絶縁層４０は、例えば、熱酸化法、ＣＶＤ法、ＳＯＧ法により形成することができる。また、原材料にポリシラザンを用いることにより、ゲート絶縁層４０として、シリカ膜、窒化珪素膜を湿式プロセスで成膜することが可能となる。
【００５９】
［Ａ４］  ゲート電極形成工程
次に、ゲート絶縁膜４０上に、ゲート電極５０を形成する（図３（ｄ）参照）。
まず、ゲート電極５０の形成に先立って、金属膜（金属層）を形成する。
この金属膜は、例えば、プラズマＣＶＤ、熱ＣＶＤ、レーザーＣＶＤのような化学蒸着法（ＣＶＤ）、蒸着、スパッタリング（低温スパッタリング）、イオンプレーティング等の乾式メッキ法、電解メッキ、浸漬メッキ、無電解メッキ等の湿式メッキ法、溶射法、ゾル・ゲル法、ＭＯＤ法、金属箔の接合等により形成することができる。
【００６０】
次に、この金属膜上に、レジスト材料を塗布した後に硬化させ、ゲート電極５０の形状に対応する形状のレジスト層を形成する。このレジスト層をマスクに用いて、金属膜の不要部分を除去する。
この金属膜の除去には、例えば、プラズマエッチング、リアクティブイオンエッチング、ビームエッチング、光アシストエッチング等の物理的エッチング法、ウェットエッチング等の化学的エッチング法等のうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
その後、レジスト層を除去することにより、ゲート電極５０が得られる。
【００６１】
なお、ゲート電極５０は、ゲート絶縁層４０上に、例えば、導電性粒子や、導電性有機材料を含む導電性材料を塗布（供給）して塗膜を形成した後、必要に応じて、この塗膜に対して後処理（例えば加熱、赤外線の照射、超音波の付与等）を施すことにより形成することもできる。
導電性粒子を含む導電性材料としては、金属微粒子を分散させた分散液、導電性粒子を含むポリマー混合物等が挙げられる。
【００６２】
また、導電性有機材料を含む導電性材料としては、導電性有機材料の溶液または分散液が挙げられる。
ゲート絶縁層４０上に導電性材料を塗布（供給）する方法としては、例えば、前記工程［Ａ２］で挙げた塗布法、印刷法等を用いることができる。
以上のような工程を経て、第１実施形態の薄膜トランジスタ１が得られる。
【００６３】
（第２実施形態）
次に、本発明の有機半導体用組成物を使用して製造される薄膜トランジスタの第２実施形態について説明する。
図４は、本発明の有機半導体用組成物を使用して製造される薄膜トランジスタの第２実施形態を示す概略断面図である。
【００６４】
以下、第２実施形態の薄膜トランジスタについて、前記第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
第２実施形態の薄膜トランジスタ１は、各電極の配設位置が異なる以外は、前記第１実施形態の薄膜トランジスタ１と同様である。
すなわち、図４に示す薄膜トランジスタ１は、ゲート電極５０がゲート絶縁層４０を介して、ソース電極２０ａおよびドレイン電極２０ｂより基板１０側に位置するボトムゲート型の薄膜トランジスタである。
【００６５】
そして、有機半導体層３０が、前記第１実施形態と同様の有機半導体用組成物を使用して形成されている。
このような薄膜トランジスタ１も、前記第１実施形態の薄膜トランジスタ１とほぼ同様にして製造することができる。
このような第２実施形態の薄膜トランジスタ１によっても、前記第１実施形態の薄膜トランジスタ１と同様の作用・効果が得られる。
なお、本発明の有機半導体用組成物によって有機半導体層を形成する電子デバイスは、薄膜トランジスタに限定されるものではなく、例えば有機ＥＬ素子や光電変換素子等であってもよい。
【００６６】
（実施例）
次に、本発明の具体的実施例について説明する。
１−１．液状材料（本発明の有機半導体層用組成物）の調製
以下に示すようにして、液状材料Ｎｏ．１〜２８を、それぞれ調製した。
【００６７】
（実施例）
（液状材料Ｎｏ．１ 〜 ５）
フルオレン−ビチオフェン共重合体（Ｆ８Ｔ２）を、上記５つの材料（シスヒドリンダン、トランスヒドリンダン、１，３−ジメチルアダマンタン、エキソテトラヒドロジシクロペンタジエン、及びシネオール）の少なくとも１つを含む溶媒に、１ｗｔ％の割合で分散・溶解することによって、液状材料を調整した。
【００６８】
（比較例）
（液状材料Ｎｏ．６ 〜 ２８）
Ｆ８Ｔ２を分散・溶解する溶媒を、表１に示すように変更した以外は、前記液状材料Ｎｏ．１ 〜 ５と同様にして液状材料を調製した。
【００６９】
１−２．評価
各液状材料について、それぞれ、室温環境下に放置し、Ｆ８Ｔ２が析出するまでの時間を測定した。この結果を表１,２に示す。
【００７０】
【表１】
2008192669.tif 000006
【００７１】
【表２】
2008192669.tif 000007
【００７２】
表１,２に示すように、液状材料Ｎｏ１ 〜 ５（実施例）は、それぞれ上記５つの材料を除いた液状材料Ｎｏ．６ 〜 ２８（比較例）に比べて、Ｆ８Ｔ２の析出時間がいずれも３ヶ月以上と長く、安定性が高いことが明らかとなった。これにより、上記５つの材料を含んだ有機溶媒の溶解性向上の効果が明らかとなった。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】有機半導体用組成物から得る薄膜トランジスタの概略構成を示す図である。
【図２】図１に示す薄膜トランジスタの製造方法を説明するための図である。
【図３】図２に続く薄膜トランジスタの製造方法を説明するための図である。
【図４】薄膜トランジスタの第２実施形態を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【００７４】
１…薄膜トランジスタ、１０…基板、２０ａ…ソース電極、２０ｂ…ドレイン電極、３０…有機半導体層、４０…ゲート絶縁層、５０…ゲート電極
【図１】
2008192669.tif 000008
【図２】
2008192669.tif 000009
【図３】
2008192669.tif 000010
【図４】
2008192669.tif 000011