(57)【要約】【課題】  第１導電型を有する第１の有機材料と第２導電型を有する第２の有機材料とを含む半導体層を有する有機トランジスタにおいて、簡便かつ低コストで作製できる構造、製造方法および製造装置を提供する。【解決手段】  第１導電型を有する第１の有機材料中に、第２導電型を有する第２の有機材料の微粒子が分散した構造の半導体層を有する有機トランジスタ。該有機トランジスタは、第１の溶媒に第１導電型を有する第１の有機材料を溶解又は分散した第１の溶液と第２導電型の第２の有機材料を第２の溶媒に溶解した第２の溶液とを混合して、第２の有機材料の微粒子が該第１の溶液中に分散した第３の溶液を形成する工程と、該第３の溶液を基板上に供給して該第１の有機材料と該第２の有機材料からなる微粒子との混合膜を形成する工程を備えた製造方法およびこれを利用した製造装置によって製造される。【選択図】        図１
2005243731.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の電極と、前記第１の電極と絶縁層を介して接する有機材料の層と、前記有機材料の層に接した第２、および第３の電極を有する有機トランジスタにおいて、
前記有機材料の層が、第１導電型を有する第１の有機材料中に第２導電型を有する第２の有機材料の微粒子が分散した混合層であることを特徴とする有機トランジスタ。
【請求項２】
前記第１の有機材料が電子供与性、かつ、前記第２の有機材料が電子受容性であって、前記第１の有機材料の最高占有分子軌道のエネルギーの絶対値が、前記第２の有機材料の最高占有分子軌道のエネルギーの絶対値よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の有機トランジスタ。
【請求項３】
前記第１の有機材料が電子受容性であって、かつ、前記第２の有機材料が電子供与性であって、前記第１の有機材料の最高占有分子軌道のエネルギーの絶対値が前記第２の有機材料の最高占有分子軌道のエネルギーの絶対値よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の有機トランジスタ。
【請求項４】
第２導電型を有する前記第２の有機材料が、結晶性の有機化合物であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の有機トランジスタ。
【請求項５】
第１導電型を有する前記第１の有機材料が、重合体であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の有機トランジスタ。
【請求項６】
第１の有機材料を第１の溶媒に溶解または分散した第１の溶液と、第２の有機材料を第２の溶媒に溶解または分散した第２の溶液を混合し、前記第２の有機材料の微粒子が前記第１の溶液と前記第２の溶液の混合溶液中に分散した第３の溶液を形成する工程と、前記第３の溶液を基板上に供給して前記第１の有機材料中に前記第２の有機材料の微粒子が分散した混合膜を形成する工程を備えた有機トランジスタの製造方法。
【請求項７】
前記第２の有機材料の前記第１の溶媒に対する溶解度が、前記第２の有機材料の前記第２の溶媒に対する溶解度よりも小さいことを特徴とする請求項６に記載の有機トランジスタの製造方法。
【請求項８】
前記第３の溶液を基板上に供給して前記第１の有機材料と前記第２の有機材料の微粒子との混合膜を形成する工程が、スピンコート法、スプレイ法、スクリーン印刷法、インクジェットプリント法のいずれかであることを特徴とする請求項６または７に記載の有機トランジスタの製造方法。
【請求項９】
前記第１の有機材料が、重合体であることを特徴とする請求項６〜８のいずれかに記載の有機トランジスタの製造方法。
【請求項１０】
モノマー、オリゴマー、または、前駆体である第３の有機材料を第１の溶媒に溶解または分散した第１の溶液と、第２の有機材料を第２の溶媒に溶解または分散した第２の溶液を混合し、前記第２の有機材料の微粒子が前記第１の溶液と前記第２の溶液の混合溶液中に分散した第３の溶液を形成する工程と、前記第３の溶液を基板上に供給して前記第３の有機材料中に前記第２の有機材料の微粒子が分散した混合膜を形成する工程と、前記混合膜中の前記第３の有機材料を共役重合体である第１の有機材料に変成する工程を備えた有機トランジスタの製造方法。
【請求項１１】
前駆体である前記第３の有機材料が、水溶性スルホニウム塩ポリマーまたは、アルコキシ基を有する有機溶媒可溶性ポリマーであることを特徴とする請求項１０に記載の有機トランジスタの製造方法。
【請求項１２】
モノマー、オリゴマー、または、前駆体である前記第３の有機材料から重合体である前記第１の有機材料に変成される工程が、加熱、光照射、マイクロ波照射、電子線照射、または、粒子線照射のいずれか、または、これらの組み合わせであることを特徴とする請求項１０または１１に記載の有機トランジスタの製造方法。
【請求項１３】
第１の電極と、前記第１の電極と絶縁層を介して接する有機材料の層と、前記有機材料の層に接した第２、および第３の電極を有する有機トランジスタにおいて、前記有機材料の層が、第１導電型を有する第１の有機材料中に第２導電型を有する第２の有機材料の微粒子が分散した混合層であることを特徴とする有機トランジスタ製造装置であって、
前記第１の有機材料を第１の溶媒に溶解または分散して第１の溶液を作製する手段と、  前記第２の有機材料を第２の溶媒に溶解した第２の溶液を作製する手段と、
前記第１の溶液と前記第２の溶液を混合し、前記第２の有機材料の微粒子が前記第１の溶液中に分散した第３の溶液を形成する手段と、
前記第３の溶液を基板上に供給して、前記第１の有機材料と、前記第２の有機材料からなる微粒子との混合膜を形成する手段と、
を備えることを特徴とする有機トランジスタ製造装置。
【請求項１４】
前記混合膜中のモノマー、オリゴマー、または前駆体を重合体に変成させるために光照射、マイクロ波照射、電子線照射、または粒子線照射をする手段を備えることを特徴とする請求項１３に記載の有機トランジスタ製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表示素子の駆動、論理回路などに用いられるトランジスタであって、特に、少なくともチャンネル領域を含む半導体層（活性層）が有機化合物材料により構成される有機トランジスタおよびその製造方法ならびに有機トランジスタ製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機材料のヘテロ接合を利用した素子およびその製造方法は、低コスト、高生産性、大型化が可能などの理由から関心が高く、近年多くの技術が提案されている。例えば、特許文献１には、電子供与体（ドナー）としての共役重合体層と、フラーレン乃至フラーレン誘導体および光始動による電荷分離を可能にする範囲の電気陰性度を有する有機電子受容体からなるヘテロ接合デバイスが提案されている。前記のデバイスは、電子供与体（ドナー）としての共役重合体層中に、フラーレン乃至フラーレン誘導体および光始動による電荷分離を可能にする範囲の電気陰性度を有する有機電子受容体が分散された構造を有し、共役重合体とフラーレン乃至フラーレン誘導体等との間に極めて大面積のヘテロ接合面が形成され得る。たとえば特許文献２には、このようなヘテロ接合デバイスが、ドナーおよび受容体のそれぞれの一部を含む溶液からの凝固中に制御された分離によって原位置に固定される工程や、２つの混合不能な液体成分（うち一つはドナーを有し、他は受容体を有し、固体フィルムとしてキャスティング成形する）を混合することによって原位置に形成される工程、を含む製造方法で作製される旨が示される。
【０００３】
特許文献３および４には、複数種類の有機半導体からなる有機半導体層を金属電極で挟み込んだ有機半導体薄膜太陽電池において、有機半導体層が複数種類の有機半導体からなり、かつ、少なくとも一の半導体が結晶微粒子である構造が提案されている。このような半導体層の作製方法としては、共蒸着法により作製する製造方法が開示されている。
【０００４】
特許文献５には、溶解性共役重合体、有機顔料および／または有機色素を含有することを特徴とする薄膜、溶解性共役重合体を有機溶媒に溶解した溶液中に有機顔料および／または有機色素を分散もしくは溶解させた液を基板上に塗布することにより該薄膜を作製する技術、および、該薄膜を利用した光電変換素子が開示されている。
【０００５】
しかし、上記のいずれの文献においても、ヘテロ接合構造をトランジスタの半導体層（活性層）として利用することについての記載はない。
【０００６】
一方、少なくともチャンネル領域を含む半導体層（活性層）が有機化合物材料により構成されるトランジスタ、すなわち有機トランジスタに関しては、例えば非特許文献１などを初めとして数多くの提案がなされている。有機トランジスタの課題の一つとして、オン／オフ比が低いことが挙げられるが、これに対する対策として、たとえば特許文献２には、第１の導電性を有する第１有機材料層と第２の導電性を有する第２有機材料層が接した構造のヘテロ接合を有する半導体層（活性層）を含む構造の有機トランジスタが提案されている。
【特許文献１】特表平８−５００７０１号公報
【特許文献２】特開平８−２２８０３４号公報
【特許文献３】特開２００２−７６３９１号公報
【特許文献４】特開２００２−７６０２７号公報
【特許文献５】特開平４−２８０６８１号公報
【非特許文献１】ガルニエ（Ｆ．Ｇａｒｎｉｅｒ）他著，<Ａｎ ａｌｌ-ｐｏｌｙｍｅｒ ｆｉｅｌｄ ｅｆｆｅｃｔ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ >，Ｓｃｉｅｎｃｅ， Ａｍｅｒｉｃａｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｐｈｙｓｉｃｓ，１９９４年，２６５巻，ｐ．１６８４−１６８６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献２に開示された、第１の導電性を有する第１有機材料層と第２の導電性を有する第２有機材料層が接した構造のヘテロ接合を有する半導体層（活性層）を含む構造の有機トランジスタでは、オン／オフ比は改善されたが、第１有機材料の層と第２有機材料の層を順次積層しなければならないので工程が多くなる上、先に形成した第１の有機材料の層の位置に合わせて、第２の有機材料の層を形成しなければならないため、位置合わせのための特別な工夫や設備が必要になる。また、第１有機材料の層と第２有機材料の位置のずれによりトランジスタの性能に悪影響を及ぼす可能性がある。また、第１の導電性を有する第１有機材料層と第２の導電性を有する第２有機材料層が接した構造のヘテロ接合を有する半導体層（活性層）の効果を十分引き出すためには第１有機材料の層を薄くしなければならないため、第１有機材料の層の厚さを精密に制御することが必要になる。
【０００８】
第１の導電性を有する第１有機材料と第２の導電性を有する第２有機材料が接した構造のヘテロ接合を形成する技術については、太陽電池などの光電変換素子のための技術として、前記のようにいくつかの提案があるが、それぞれ下記に記載の課題を有している。
【０００９】
特許文献１には、電子供与体（ドナー）としての共役重合体層と、フラーレン乃至フラーレン誘導体および光始動による電荷分離を可能にする範囲の電気陰性度を有する有機受容体とからなるヘテロ接合デバイスが記載されている。しかしながら、ここで開示されている技術は、フラーレン乃至フラーレン誘導体などを電子受容体（アクセプタ）として利用することである。これらの材料の特性を十分生かすことのできる素子構造やその構造の製造方法については何ら具体的には開示されていない。
【００１０】
特許文献３および４に開示された技術では、少なくとも一方の半導体が結晶微粒子である複数種類の有機半導体のヘテロ接合が形成された有機半導体層を共蒸着法を用いて作製する技術が開示されているが、共蒸着法などの真空蒸着による製造方法は、装置が複雑で、高価である上、膜を作製する速度も遅いので生産性が悪い。
【００１１】
特許文献５に開示の技術では、有機顔料および／または有機色素の微粒子を溶解性共役重合体に分散してヘテロ接合を形成した膜を利用している。しかし、微粒子は、体積に対する表面積の比率が大きいことに由来して、バルク状態よりも反応性が高くなるので、単体として作製された微粒子では保存中に凝集し易く、また劣化もし易いため、保存や取り扱いに手間がかかる。また、微粒子は凝集しやすいため重合体中に均一に分散させることも困難である。分散性を高めるために、微粒子を他の材料でコートする技術もあるが、コート材により半導体微粒子本来の機能が減縮される場合がある。
【００１２】
そこで本発明は、上記課題を鑑み、オン／オフ比が良好で、しかも低コストで製造できる有機トランジスタと、該有機トランジスタを簡便かつ容易に製造することが可能な有機トランジスタの製造方法および有機トランジスタ製造装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の課題を解決するためになされた本発明による有機トランジスタは、第１の電極（ゲート電極）と、第１の電極と絶縁層を介して接する有機材料の層と、該有機材料の層に接した第２、および第３の電極（ソース、およびドレイン）を有する有機トランジスタにおいて、有機材料の層が、第１導電型を有する第１の有機材料中に第２導電型を有する第２の有機材料の微粒子が分散した混合層であることを特徴とする。
【００１４】
第２の有機材料の微粒子を含む第１の有機材料の層を一度に形成で出来るので半導体層の製造工程が単純になる上、第１の有機材料の層と第２の有機材料の層との位置合わせのための特別な工夫や設備が不要となるため、そのためのコストが不要になり、また、第１の有機材料の層と第２の有機材料の層の位置のずれによるトランジスタの性能への悪影響を避けることが出来る。
【００１５】
また、第１の有機材料と、導電性を有する第２の有機材料の微粒子との量比を適正に制御することで、第１の電極と第２の有機材料からなる微粒子との間にある第１の有機材料の層の厚さを制御することが可能である。
【００１６】
第１の有機材料が電子供与性、かつ、第２の有機材料が電子受容性であって、第１の有機材料の最高占有分子軌道のエネルギーの絶対値が、第２の有機材料の最高占有分子軌道のエネルギーの絶対値よりも小さくされることにより、トランジスタの性能を高めることができる。チャンネル（キャリアの通り道）が形成される電子供与性を有する第１の有機材料に接して、電子受容性を有する第２の材料の微粒子が存在することにより、ゲートがゼロバイアスである時においても接合面近傍に空乏層が形成され、ゼロバイアス時の漏れ電流（オフ電流）が低減される。
【００１７】
一方、第１の有機材料が電子受容性材料であって、かつ、第２の有機材料が電子供与性であって、第１の有機材料の最高占有分子軌道のエネルギーの絶対値が第２の有機材料の最高占有分子軌道のエネルギーの絶対値よりも大きくされることによっても、トランジスタの性能を高めることができる。チャンネル（キャリアの通り道）が形成される電子受容性を有する第１の有機材料に接して、電子供与性を有する第２の有機材料の微粒子が存在することにより、ゲートがゼロバイアスである時においても接合面近傍に空乏層が形成され、ゼロバイアス時の漏れ電流（オフ電流）が低減される。
【００１８】
なお、第１の有機材料と第２の有機材料との間における最高占有分子軌道のエネルギーの絶対値の関係は、各々の分子構造に基づき、たとえば分子軌道計算法等により評価することができる。また、最高占有分子軌道のエネルギーは、紫外線光電子分光法（ＵＰＳ）による測定結果から実験的に見積もることが出来る。
【００１９】
本発明において、第１の有機材料の最高占有分子軌道のエネルギーの絶対値と第２の有機材料の最高占有分子軌道のエネルギーの絶対値との差は、たとえば紫外線光電子分光法を用いた測定において０．２〜２ｅＶの範囲内となるように設定することができ、この場合良好なトランジスタ性能が得られる。
【００２０】
第２導電型を有する第２の有機材料が、結晶性の有機化合物であってもよい。第２の有機材料が、結晶性の有機化合物であれば、結晶性の微粒子を形成することが可能である。微粒子が結晶性であれば、分子の規則正しい周期性故に、高性能な電気的特性、例えば、電荷の移動がスムーズになり、空乏層が効率よく形成されるなどの諸物性を発現させることなどが可能となる。有機化合物が結晶性であるか否かは、たとえばＸ線回折、ＴＥＭ（透過型電子顕微鏡）を用いた電子線回折、等の分析手法により結晶構造に基づく明瞭なパターンが観測されるか否かによって判定できる。
【００２１】
第１導電型を有する第１の有機材料は重合体であってもよく、特に共役重合体が好適である。本発明において「重合体」とは、単位化合物が２個以上結合して形成される化合物を指し、「共役重合体」とは、分子内に共役二重結合を有する重合体を指すものとする。重合体は、置換基の導入やドーピングなどの方法により、絶縁体、半導体、導電体の制御が可能であり、スピンコート法、スプレイ法、スクリーン印刷法、インクジェットプリント法などの方法で容易に薄膜が形成できる。また、形状のフレキシビリティも高いので、フレキシブル度が高く、機械的に壊れにくい素子を形成できる。
【００２２】
本発明の有機トランジスタの製造方法では、第２の有機材料の微粒子を形成させながら、その過程を妨げることなく、かつ、形成された微粒子の機能を損なうことなく、第１の有機材料中に均一に分散させて半導体層を形成することを特徴とする。
【００２３】
本発明の有機トランジスタの製造方法は、第１の有機材料を第１の溶媒に溶解または分散した第１の溶液と、第２の有機材料を第２の溶媒に溶解または分散した第２の溶液を混合し、第２の有機材料の微粒子が第１の溶液と第２の溶液の混合溶液中に分散した第３の溶液を形成する工程と、該第３の溶液を基板上に供給して第１の有機材料中に第２の有機材料の微粒子が分散した混合膜を形成する工程を備えることを特徴としている。
【００２４】
従来の方法では、第１の有機材料中に第２の有機材料からなる微粒子が分散した混合材料を作製するためには、第２の有機材料からなる微粒子をまず単体で作製し、これを第１の有機材料中に均一に混合するために混練などの方法を用いなければならなかったが、本発明の製造方法によれば、第２の有機材料の微粒子の製造と、該微粒子と第１の有機材料とを混合する工程が一度の工程で済み、工程が簡単になる。また、第２の有機材料の微粒子を単体として取り扱うことがないので、保存中に凝集したり、劣化する恐れがなく、保存や取り扱いに手間も必要がない。また、第１の有機材料中に第２の有機材料の微粒子を均一に分散させることが容易であり、分散性を高めるために微粒子を他の材料でコートするなど半導体微粒子本来の機能を減縮させる処理も必要がない。
【００２５】
第１の溶液と第２の溶液との混合時の溶液温度において、第１の有機材料と第２の有機材料のうち一方の有機材料が溶解または分散している溶媒に対する他方の有機材料の溶解度が小さいか、またはほとんど溶解しない場合、有機材料の微粒子を容易に析出させることができるため好ましい。
【００２６】
また、第２の有機材料が第１の溶媒および第２の溶媒のいずれもに溶解する場合、第２の有機材料の第１の溶媒に対する溶解度が、第２の有機材料の第２の溶媒に対する溶解度よりも小さいことが好ましい。第２の有機材料の第１の溶媒に対する溶解度が第２の有機材料の第２の溶媒に対する溶解度よりも小さく、かつその差が大きい程、第１の溶液と第２の溶液を混合した第３の溶液中において、第２の有機材料の第３の溶液に対する溶解度が小さくなり、第２の有機材料が微粒子として析出しやすくなる。
【００２７】
本発明において、第３の溶液を基板上に供給して第１の有機材料と第２の有機材料からなる微粒子の混合膜を形成する工程は、スピンコート法、スプレイ法、スクリーン印刷法、インクジェットプリント法のいずれかが好適に採用できる。
【００２８】
スピンコート法、スプレイ法、スクリーン印刷法、インクジェットプリント法は、基本的には、第３の溶液を基板上に供給し、膜を形成しつつ溶媒を除去して、固体の薄膜を形成する方法であるので、真空蒸着法など他の薄膜形成法と比較して、極めて簡便かつ低コストで薄膜形成が可能である。また、インクジェットプリント法やスクリーン印刷法では、任意のパターンの薄膜を容易に作製できる。
【００２９】
第１の有機材料としては、重合体が好適に使用できるが、該第１の有機材料は特に以下の方法で好ましく形成されることができる。すなわち、モノマー、オリゴマー、または、前駆体である第３の有機材料を第１の溶媒に溶解または分散した第１の溶液と、第２の有機材料を第２の溶媒に溶解または分散した第２の溶液を混合し、第２の有機材料の微粒子が第１の溶液と第２の溶液の混合溶液中に分散した第３の溶液を形成する工程と、該第３の溶液を基板上に供給して第３の有機材料中に第２の有機材料の微粒子が分散した混合膜を形成する工程と、混合膜中の第３の有機材料を共役重合体の第１の有機材料に変成する工程を備えた製造方法によって、第１の有機材料を形成することが出来る。
【００３０】
重合体の溶媒への溶解性は該重合体の分子構造や重合度（分子量）等によって左右され、選択し得る溶媒が限定されたり、溶解度が著しく小さい場合がある。特に重合度（分子量）が大きいほど、この傾向が顕著になる。これに対し、第３の有機材料としてモノマー、オリゴマー、または、前駆体を用い、第３の有機材料中に第２の有機材料の微粒子が分散した混合膜を形成した後、混合膜中の第３の有機材料を共役重合体の第１の有機材料に変成する工程を用いることにより、利用できる共役重合体や溶媒の選択の範囲が広くなる。
【００３１】
第３の有機材料としての前駆体が、水溶性スルホニウム塩ポリマーまたは、アルコキシ基を有する有機溶媒可溶性ポリマーであってもよい。例えば、ポリ（アリーレンビニレン）類の前駆体となる水溶性スルホニウム塩ポリマーまたは、アルコキシ基を有する有機溶媒可溶性ポリマーは、溶媒に対する可溶性が高い上に、加熱などにより、ポリ（アリーレンビニレン）類へと比較的容易に変成できる。ここで、水溶性スルホニウム塩ポリマーは、溶媒として水が利用できる。有機半導体は、水に難溶または不溶であるものが多く、また、水は、比較的多くの有機溶媒と相溶性があるので、本発明には好適である。
【００３２】
本発明の有機トランジスタの製造方法において、モノマー、オリゴマー、または、前駆体から重合体に変成される工程は、加熱、光照射、マイクロ波照射、電子線照射、または、粒子線照射のいずれか、または、これらの組み合わせであってもよい。光照射、マイクロ波照射、電子線照射、または、粒子線照射を用いる場合、所定のマスクを通して照射することにより、照射部のみ変成させたのち、未照射部を除去することで、所定のパターンを形成することが可能である。また、加熱により変成される場合には、レーザーなどの光を照射して照射部のみを加熱することが可能であるので、前記の方法と同様にして、所定のパターンを形成できる。
【００３３】
前述の製造方法により、第１の電極と、第１の電極と絶縁層を介して接する有機材料の層と、有機材料の層に接した第２、および第３の電極を有する有機トランジスタにおいて、有機材料の層が、第１導電型を有する第１の有機材料中に第２導電型を有する第２の有機材料の微粒子が分散した混合層であることを特徴とする有機トランジスタの製造装置は、第１の有機材料を第１の溶媒に溶解または分散して第１の溶液を作製する手段と、第２の有機材料を第２の溶媒に溶解した第２の溶液を作製する手段と、第１の溶液と第２の溶液とを混合し、第２の有機材料の微粒子が分散した第３の溶液を形成する手段と、該第３の溶液を基板上に供給して第１の有機材料と、第２の有機材料からなる微粒子との混合膜を形成する手段を備えることにより実現される。
【００３４】
また、基板上に塗布した膜中から第３の溶液の溶媒を除去する場合や、モノマー、オリゴマー、または、前駆体から重合体に変成する場合は、加熱、光照射、マイクロ波照射、電子線照射、または、粒子線照射をする手段を備えた製造装置としてもよい。
【発明の効果】
【００３５】
本発明によれば、オン／オフ比が良好で、しかも低コストで製造できる有機トランジスタと、これを簡便かつ容易に製造する方法および製造装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
以下、本発明に基づく有機トランジスタとその製造方法および製造装置の実施の形態について説明するが、本発明はこれらの実施の形態に限定されるものではない。
【００３７】
（実施の形態１）
＜有機トランジスタの構造＞
図１〜図４は、本発明による有機トランジスタの断面図である。基板１２５の上にゲート電極１２２が形成され、該ゲート電極１２２を埋設してゲート絶縁層１２１が形成されている。ソース１１６とドレイン１１７は、ゲート電極の上方の半導体層の領域を挟んで対峙して、それぞれゲート絶縁層に接して配置されている。該ゲート絶縁層１２１の上の少なくともゲート電極１２２の上方のチャンネル部に相当する領域に、第２の有機材料の微粒子１１４が第１の有機材料１２３中に分散された半導体層が形成されている。
【００３８】
図示されていないが、少なくとも半導体層を覆って、保護膜が形成されていても良い。保護膜により、半導体層の外部から有機材料そのものあるいは素子の動作に悪影響を及ぼす物質などの進入を抑止することが可能となり、素子性能の劣化を抑止し、素子寿命をより長く保つことが可能となる。
【００３９】
第２の有機材料の微粒子１１４の平均直径は、１ｎｍ〜５００ｎｍ、より好ましくは１ｎｍ〜１００ｎｍである。第２の有機材料の微粒子１１４の平均直径が１ｎｍ以上、５００ｎｍ以下であれば、半導体層中において第２の有機材料の微粒子１１４が均一に分散されることができ、ゼロバイアス時の漏れ電流の低減効果が良好である。
【００４０】
第２の有機材料の微粒子１１４の構造は特に限定はなく、非晶質であってもよいし、多結晶または単結晶であってもよいが、結晶性である場合高性能な電気特性が発現される。第２の有機材料の微粒子１１４と第１の有機材料１２３の混合比は、体積比で４：１〜１：１００程度、好ましくは４：１〜１：１０程度である。第２の有機材料の微粒子１１４の分散状態としては、均一な密度で第１の有機材料１２３の中に分散されていることが望ましい。なお溶液中における第２の有機材料の微粒子の平均直径は、たとえば動的光散乱光度分析、ゼータ電位測定等により評価できる。
【００４１】
図１の構造は一例であり、本発明は一般に第１導電型を有する第１の有機材料中に第２導電型を有する第２の有機材料の微粒子を分散させた層を半導体層として有する構造の有機トランジスタに利用されうる。
【００４２】
例えば、図２、図３または図４に本発明による有機トランジスタの別の構造の例を断面図で示す。
【００４３】
図２に示す構造の有機トランジスタでは、基板２２５の上にゲート電極２２２が形成され、該ゲート電極２２２を埋設してゲート絶縁層２２１が形成されている。該ゲート絶縁層２２１の上の少なくともゲート電極２２２の上方のチャンネル部に相当する領域に、第２の有機材料の微粒子２１４が第１の有機材料２２３中に分散した構造の半導体層が形成されている。ソース２１６とドレイン２１７は、ゲート電極の上方の半導体層の領域を挟んで対峙して、それぞれ半導体層に接して配置されている。
【００４４】
第２の有機材料の微粒子の粒子径や構造および分散状態、保護層については図１の例の場合の記載と同様である。
【００４５】
図３に示す構造の有機トランジスタでは、絶縁性の、または少なくとも表面に絶縁性を付与した基板３２５の上にソース３１６とドレイン３１７が形成されている。その上に、第２の有機材料の微粒子３１４が第１の有機材料３２３中に分散した半導体層が、ソース３１６とドレイン３１７それぞれに接して形成されている。半導体層の上の少なくともソース３１６とドレイン３１７の間のチャンネル領域の上方に、半導体層に接してゲート絶縁層３２１が形成されている。更に、ゲート電極４２２がゲート絶縁層３２１の上の少なくともソース３１６とドレイン３１７の間のチャンネル領域の上方に、ゲート絶縁層３２１に接して形成されている。
【００４６】
第２の有機材料の微粒子の粒子径や構造および分散状態、保護層については図１の例の場合の記載と同様である。
【００４７】
図４に示す構造の有機トランジスタでは、絶縁性の、または少なくとも表面に絶縁性を付与した基板４２５に、ソース４１６、ドレイン４１７が埋設されている。基板４２５に埋設されたソース４１６およびドレイン４１７は、例えば絶縁性の基板へのドーパントの注入または拡散などの公知の方法で作製される。ソース４１６およびドレイン４１７の上には、絶縁層４１８が、ソース４１６とドレイン４１７の間の領域と、ソース４１６およびドレイン４１７の一部が露出するように形成されている。ソース４１６とドレイン４１７の間の領域の上には第２の有機材料の微粒子４１４が第１の有機材料４２３の中に分散された混合膜の半導体層が、ソース４１６およびドレイン４１７と接して形成されている。半導体層の上にはゲート絶縁層４２１が配置され、ゲート絶縁層４２１の上にゲート電極４２２が半導体層、ソース４１６およびドレイン４１７のいずれとも接しないように形成されている。絶縁層４１８とゲート絶縁層４２１とは同じ材料を用いてゲート電極４２２を埋設するように一度に形成しても良い。
【００４８】
図４の構造の例の場合においても、微粒子の平均直径、構造、分散状態または、微粒子と第１の有機材料の混合比は、図１の構造の例の場合の記載と同様である。
【００４９】
第１の有機材料と第２の有機材料の微粒子の混合比は、例えば、有機トランジスタの断面における第２の有機材料からなる微粒子の領域の面積と第１の有機材料の領域の面積の比率で評価することができる。数ヶ所から数十ヶ所で計測し、その平均値を出す方法などにより精度を高めることが出来る。断面は、ミクロトームなどの切断機器を用いて出すことができ、該断面を走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）や蛍光顕微鏡、光学顕微鏡などで観察を行うことが出来る。断面における第２の有機材料からなる微粒子の領域と第１の有機材料の領域は、ＳＥＭでは、電子線の反射率や２次電子生成効率の差として、蛍光顕微鏡では、入射光の吸収により生成する蛍光の波長や強度の差として、光学顕微鏡では、光の反射率の差として区別される。また、第２の有機材料の微粒子の粒径についても同様に走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）、蛍光顕微鏡、光学顕微鏡などで断面観察することにより評価することができる。
【００５０】
＜有機トランジスタの製造工程＞
図５は、本発明の実施の形態１に基づく有機トランジスタの製造工程を示すフロー図である。
【００５１】
まず、第１導電型を有する第１の有機材料を第１の溶媒に溶解または分散して第１の溶液５１１を作製する。第１の有機材料を構成する材料は、分子状になって第１の溶媒に溶解していてもよいし、分子の集合体（例えばコロイドやミセル状など）を形成して第１の溶媒中に分散していてもよい。第１の有機材料の濃度についても特に限定はないが、溶液中に安定に溶解または分散している状態が好ましく、例えば、少しの温度変化などで第１の有機材料が凝集し、沈殿するような飽和濃度近傍の濃度は好ましくない。フィルターを通して通過するもののみを、次の工程で使用するようにしてもよい。フィルターを通すことによって、不溶の不純物や沈殿物を除くことができる。
【００５２】
次に、第２導電型を有する第２の有機材料を第２の溶媒に溶解または分散して第２の溶液５１２を作製する。第２の有機材料を構成する材料は、分子状になって第２の溶媒に溶解していてもよいし、分子の集合体（例えばコロイドやミセル状など）を形成して第２の溶媒中に分散していてもよい。第２の有機材料の濃度についても特に限定はないが、溶液中に安定に溶解または分散している状態が好ましく、少しの条件変化（例えば温度変化など）で第２の有機材料が凝集し、沈殿するような飽和濃度近傍の濃度は好ましくない。フィルターを通して通過するもののみを、次の工程で使用するようにしてもよい。フィルターを通すことによって、不溶の不純物や沈殿物を除くことができる。
【００５３】
室温程度の温度で大気圧では、第２の有機材料の第２の溶媒への溶解度が十分でない場合には、第２の溶媒として高温高圧の超臨界流体を用いても良い。超臨界流体を用いることにより、常温、常圧近傍の条件で溶解しない材料を溶解させることができる場合があり、これにより第２の有機材料の選択の幅が広がる。
【００５４】
次に図５（ａ）に示す如く、第１の溶液５１１と第２の溶液５１２とを撹拌しながら混合して、図５（ｂ）の如く第２の有機材料の微粒子５１４が分散した第３の溶液５１３を形成する。一般には、微粒子を形成したい有機材料を含む溶液を、他方の溶液の中に投入する。微粒子の直径は、第１の溶液５１１および第２の溶液５１２の濃度、温度、または撹拌速度などによって制御することが可能である。混合時の温度は、概ね０℃〜１００℃の範囲であり、たとえば１５〜２５℃の室温程度であることが望ましい。撹拌速度は、１００ｒｐｍ〜５０００ｒｐｍの範囲が好ましい。圧力は、大気圧程度が望ましい。
【００５５】
次いで、図５（ｃ）に示す如く、ゲート電極５２２、ゲート絶縁層５２１、ソース５１６、ドレイン５１７を形成した基板５２５上に第３の溶液５１３を供給し、第１の有機材料５２３の中に第２の有機材料の微粒子５１４が分散した混合膜の半導体層を形成する。第３の溶液５１３を供給し、混合膜の半導体層を形成する方法としては、例えば、スピンコート法、スプレイ法、スクリーン印刷法、インクジェットプリント法などが挙げられる。混合膜の半導体層を形成した後、加熱をしてもよい。溶媒の沸点近傍の温度で加熱する事により、混合膜の半導体層中に残留する溶媒や不純物成分などを除去することが出来る。加熱の際は、真空下または、不活性ガスの雰囲気下、あるいは水素ガス雰囲気下などの還元性雰囲気下などの環境下であることが望ましい。なお、ゲート電極５２２、ゲート絶縁層５２１、ソース５１６、ドレイン５１７形成した基板５２５は、公知の方法で作製できる。ゲート電極５２２、ゲート絶縁層５２１、ソース５１６、ドレイン５１７の形成方法は特に限定されないが、蒸着法、ＣＶＤ法、スピンコート法、インクジェットプリント法などの公知の製膜方法と、フォトリソグラフィー法などの公知のパターン形成方法が用いられうる。
【００５６】
＜第１の有機材料および第２の有機材料＞
第１の有機材料および第２の有機材料としては、電子受容性材料と電子供与性材料の組み合わせであって、第１の溶液と第２の溶液との混合時の溶液温度において、一方が溶解または分散している溶媒に対する他方の有機材料の溶解度が小さいか、またはほとんど溶解しないような組み合わせを用いることが好ましい。該溶解度はたとえば、０．１ｍｇ/１００ｇ溶媒、以下とすると良い。この場合、第１の溶液と第２の溶液とを混合することによって第２の有機材料の微粒子を容易に形成できる。適当な官能基や側鎖を分子に付加することにより、溶解度を制御することが可能である。例えば、アルキル鎖を付加することにより、非極性溶媒への溶解度を向上させることが可能であるし、カルボキシル基、硫酸基や水酸基を含む官能基を付加することにより、水や極性溶媒への溶解度を向上させることが可能である。
【００５７】
電子受容性材料としては、ピリジンおよびその誘導体を骨格にもつオリゴマーやポリマー、キノリンおよびその誘導体を骨格にもつオリゴマーやポリマー、ベンゾフェナンスロリン類およびその誘導体によるラダーポリマー、シアノ−ポリフェニレンビニレンなどの高分子、フッ素化無金属フタロシアニン、フッ素化金属フタロシアニン類およびその誘導体、ペリレンおよびその誘導体（ＰＴＣＤＡ、ＰＴＣＤＩなど）、ナフタレン誘導体（ＮＴＣＤＡ、ＮＴＣＤＩなど）、バソキュプロインおよびその誘導体などの低分子が利用されうる。
【００５８】
電子供与性材料としてはチオフェンおよびその誘導体を骨格にもつオリゴマーやポリマー、フェニレン−ビニレンおよびその誘導体を骨格にもつオリゴマーやポリマー、チエニレン−ビニレンおよびその誘導体を骨格にもつオリゴマーやポリマー、カルバゾールおよびその誘導体を骨格にもつオリゴマーやポリマー、ビニルカルバゾールおよびその誘導体を骨格にもつオリゴマーやポリマー、ピロールおよびその誘導体を骨格にもつオリゴマーやポリマー、アセチレンおよびその誘導体を骨格にもつオリゴマーやポリマー、イソチアナフェンおよびその誘導体を骨格にもつオリゴマーやポリマー、ヘプタジエンおよびその誘導体を骨格にもつオリゴマーやポリマー、無金属フタロシアニン、金属フタロシアニン類およびそれらの誘導体、ジアミン類、フェニルジアミン類およびそれらの誘導体、ペンタセンなどのアセン類およびその誘導体、ポルフィリン、無金属ポルフィリンや金属ポルフィリンおよびそれらの誘導体、シアニン色素、メロシアニン色素、スクアリリウム色素、キナクリドン色素、アゾ色素、アントラキノン、ベンゾキノン、ナフトキノン等のキノン系色素およびそれらの誘導体などが利用されうる。金属フタロシアニンや金属ポルフィリンの中心金属としては、マグネシウム、亜鉛、銅、銀、アルミニウム、ケイ素、チタン、バナジウム、クロム、マンガン、鉄、コバルト、ニッケル、スズ、白金、鉛などの金属、金属酸化物、金属ハロゲン化物が用いられうる。
【００５９】
＜溶媒＞
第１の溶媒、第２の溶媒については、第１の溶液と第２の溶液との混合時の溶液温度において、第１の有機材料と第２の有機材料のうち一方の有機材料が溶解または分散している溶媒に対する他方の有機材料の溶解度が小さいか、ほとんど溶解しないようにすることが可能な溶媒を選択することが好ましい。該溶解度はたとえば、０．１ｍｇ/１００ｇ溶媒、以下とすることが好ましい。また、第１の溶媒と第２の溶媒とは相溶性であることが望ましい。そのような溶媒の組み合わせとしては、例えば、水とアセトン、水とアルコール類、アルコール類とアセトンなどがあるが、これらに限定されるものではなく、第１の有機材料と第２の有機材料によって、適当なものが選択される。
【００６０】
＜基板＞
本発明において使用される基板は、その上部に形成される材料を安定に保持できるものであれば、材質や厚さは特に限定されない。例えば、ガラス、樹脂、ステンレスなどの金属類や合金、紙、布などが挙げられる。また、図４に示す如く基板４２５に埋設されたソース４１６およびドレイン４１７を有する構造の場合には、例えば絶縁性または半絶縁性の基板であって、ドーピングにより導電性を制御できる基板（例えば、非ドープのシリコンや化合物半導体など）を用いることが出来る。
【００６１】
＜ゲート電極＞
ゲート電極の材料としては、公知の導電性材料が用いられうるが、例えば金、白金、アルミニウムなどの金属類、合金類などが用いられ、透明電極としては、例えば、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）やフッ素ドープされた酸化スズ、酸化亜鉛、酸化錫等の金属酸化物が用いられる。ポリアセチレン、ポリピロール、ポリチアジルなどの導電性高分子を用いてもよい。
【００６２】
＜ソースまたはドレイン＞
ソースまたはドレインの材料は、公知のトランジスタ、ＩＣ、ＬＳＩまたはＴＦＴに用いられている材料が用いられる。また、ソースまたはドレインの材料は、半導体層との間の電気的性質（オーミック性やショットキー性など）によっても選択される。導電性高分子材料や、カーボンナノチューブなども用いられうる。
【００６３】
図１、図２または図３に示す如くある層の表面上に付加して形成されるソースまたはドレインには、ゲート電極の材料として記載と同様の材料が用いられうる。
【００６４】
また、図４に示す如く基板４２５に埋設されたソース４１６およびドレイン４１７は、例えば絶縁性または半絶縁性の基板（例えば、非ドープのシリコンや化合物半導体など）へのドーパントの注入または拡散などの公知の方法で作製される。構成材料は公知の材料が用いられるが、一例を挙げれば、基板がシリコンの場合には燐、砒素、ホウ素などがドーパントとして用いられる。
【００６５】
＜ゲート絶縁膜または絶縁層＞
ゲート絶縁層または絶縁層には、例えば、無機物質のシリコン酸化物、窒化シリコンなどのほか、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、ＵＶなどによる光硬化性樹脂などの有機材料が用いられる。ゲート絶縁層の膜厚は、１ｎｍ〜６００ｎｍであり、３ｎｍ〜６０ｎｍが好ましい。絶縁層の膜厚は、３ｎｍ〜１０００ｎｍであり、３０ｎｍ〜６００ｎｍが好ましい。ゲート絶縁層または絶縁層は、金属や半導体材料の酸化や窒化の他、真空蒸着法、スパッタリング法、ＣＶＤ法、塗布法などにより作製される。
【００６６】
＜有機トランジスタの製造装置＞
本発明は、第１の電極と、第１の電極と絶縁層を介して接する有機材料の層と、有機材料の層に接した第２、および第３の電極を有する有機トランジスタにおいて、有機材料の層が、第１導電型を有する第１の有機材料中に第２導電型を有する第２の有機材料の微粒子が分散した混合層であることを特徴とする有機トランジスタの製造装置である。
【００６７】
ここで本発明の有機トランジスタの製造装置は、次の（１）〜（４）の手段、すなわち、
（１）第１の有機材料を第１の溶媒に溶解または分散して第１の溶液を作製する手段、
（２）第２の有機材料を第２の溶媒に溶解した第２の溶液を作製する手段、
（３）第１の溶液と第２の溶液を混合し、第２の有機材料の微粒子が第１の溶液中に分散した第３の溶液を形成する手段、
（４）該第３の溶液を基板上に供給して第１の有機材料と、第２の有機材料からなる微粒子との混合膜を形成する手段、を含むことを特徴とする。
【００６８】
＜製造方法および装置の効果＞
従来、第１の有機材料中に第２有機材料からなる微粒子が分散した混合層を作製するためには、第２の有機材料からなる微粒子をまず単体で作製し、これを第１の有機材料中に均一に混合するために混練などの方法を用いなければならなかった。本発明の製造方法および製造装置によれば、第２の有機材料の微粒子の製造工程と、該微粒子と第１の有機材料との混合工程が一度の工程で済み、第２の有機材料の微粒子を単体あるいは分散液として取り扱うことがないので、微粒子が保存中に凝集したり、劣化する恐れがなく、保存や取り扱いに手間も必要がない。また、均一に分散させることも容易であり、分散性を高めるために微粒子を他の材料でコートするなど半導体微粒子本来の機能を減縮させるような処理も必要がない。
【００６９】
第１の有機材料と第２の有機材料の混合膜を形成する方法としてのスピンコート法、スプレイ法、スクリーン印刷法、インクジェットプリント法は、基本的には、第３の溶液を基板上に供給し、膜を形成しつつ溶媒を除去して、固体の薄膜を形成する方法であるので、真空蒸着法など他の薄膜形成法と比較して、極めて簡便かつ低コストで薄膜形成が可能である。また、インクジェットプリント法やスクリーン印刷法では、任意のパターンの薄膜を容易に作製できる。
【００７０】
（実施の形態２）
第３の有機材料中に第２有機材料からなる微粒子が分散した混合膜を形成する工程の後に、モノマー、オリゴマー、または、前駆体等である第３の有機材料が共役重合体である第１の材料に変成されて半導体層が形成される場合について説明する。ここでは、モノマー、オリゴマー、または、前駆体である第３の有機材料が変成されて第１の有機材料となる場合を例として記載するが、第２の有機材料がモノマー、オリゴマー、または、前駆体である第３の有機材料から変成されて形成されてもよいし、第１の有機材料と第２の有機材料の両方がモノマー、オリゴマー、または、前駆体である第３の有機材料から変成されて形成されてもよい。
【００７１】
＜製造方法＞
図６は、本発明の実施の形態２に基づく有機トランジスタの製造工程を示すフロー図である。
【００７２】
モノマー、オリゴマー、または、前駆体である第３の有機材料を第１の溶媒に溶解または分散した第１の溶液６１１を作製する。
【００７３】
図６（ａ）に示す如く、第２の有機材料を第２の溶媒に溶解した第２の溶液６１２を第１の溶液６１１中に投入し、図６（ｂ）に示す如く第２の有機材料の微粒子６１４が分散した第３の溶液６１３を形成する。次いで、図６（ｃ）に示す如く、ゲート電極６２２、ゲート絶縁層６２１、ソース６１６、ドレイン６１７形成した基板６２５上に第３の溶液６１３を供給し、第３の有機材料６３０の中に第２の有機材料の微粒子６１４が分散した混合膜を形成する。第３の溶液６１３を供給し、混合膜を形成する方法は、実施の形態１に記載の方法と同様である。また、ゲート電極６２２、ゲート絶縁層６２１、ソース６１６、ドレイン６１７形成した基板６２５の形成方法も、実施の形態１に記載の方法と同様である。
【００７４】
次いで、図６（ｄ）に示す如く、第３の有機材料６３０のモノマー、オリゴマー、または、前駆体を共役重合体の第１の有機材料６２３に変成して、第２の有機材料の微粒子６１４と第１の有機材料６２３との混合膜の半導体層を形成する。第３の有機材料を変成させる方法としては、例えば、混合膜６７１に対し、加熱、光照射、マイクロ波照射、電子線照射、または、粒子線照射を行う方法がある。加熱の方法には、加熱炉に入れて全体を加熱する方法もあるが、レーザーや赤外線などの光を照射して、照射部近傍のみを加熱する方法も利用しうる。また、加熱、光照射、マイクロ波照射、電子線照射、または、粒子線照射などの方法により、部分的に重合を生じさせて、所望のパターンを形成することも可能である。
【００７５】
＜第３の有機材料＞
第３の有機材料を構成するモノマー、オリゴマー、または、前駆体としては、加熱、光照射、マイクロ波照射、電子線照射、または、粒子線照射などの方法により実施の形態１に記載した高分子材料へと変成出来るモノマー、オリゴマー、または、前駆体が利用されうる。好適なものとしては、これらに限定されるわけではないが、例えば、水溶性スルホニウム塩ポリマーまたは、アルコキシ基を有する有機溶媒可溶性ポリマーがある。具体的には、ポリフェニレン−ビニレンおよびその誘導体は、ポリパラキシレンテトラヒドロチオフェニウムクロライドおよびその誘導体から、ポリチエニレン−ビニレンおよびその誘導体は、ポリジメチルチオフェンテトラヒドロチオフェニウムクロライドおよびその誘導体から、ポリ(ピリジルビニレン)およびその誘導体は、ポリジメチルピリジンテトラヒドロチオフェニウムクロライドおよびその誘導体から、加熱などの方法によりそれぞれ形成される。
【００７６】
第２の有機材料、第１の溶媒および第２の溶媒、基板、ゲート電極、ソース、ドレイン、ゲート絶縁膜、絶縁層については、実施の形態１に記載の方法と同様に調製または形成することができる。
【００７７】
＜有機トランジスタの製造装置＞
本発明の有機トランジスタの製造装置は、上記の（１）〜（４）の手段を含む実施の形態１の装置に、更に次の（５）の手段、すなわち、
（５）第１の有機材料および／または第２の有機材料が、モノマー、オリゴマーまたは前駆体である第３の有機材料から変成されて形成される場合に、混合膜中の第３の有機材料を重合体に変成させるために光照射、マイクロ波照射、電子線照射、または、粒子線照射をする手段、
を付加して構成される。
【００７８】
＜製造方法および製造装置の効果＞
本発明の製造方法および製造装置によれば、実施の形態１に記載の効果と同様の効果に加えて、次のような効果がある。
【００７９】
重合体は、可溶な溶媒が限定されたり、溶解度が著しく小さい場合があり、重合度（分子量）が大きいほど、この傾向が顕著になる。これに対し、モノマー、オリゴマー、または前駆体は、一般に溶媒に対する溶解性が高いので溶媒の選択の範囲が広い。
【００８０】
また、光照射、マイクロ波照射、電子線照射、または、粒子線照射を用いる場合、所定のマスクを通して照射することにより、照射部のみ重合させたのち、未照射部のモノマー状態の部分を除去することで、所定のパターンを形成することが可能である。また、加熱により重合するモノマーを用いる場合には、レーザーなどの光を照射して照射部のみを加熱することが可能であるので、前記の方法と同様にして、所定のパターンを形成できる。
【００８１】
＜実施例＞
以下、実施例を用いて、本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されない。
【００８２】
（実施例１）
図５に示す如く、第２の溶液５１２としての第２の有機材料のペリレンのアセトン溶液（約０．３ｍＭ）の１０ｇと、第１の溶液５１１としての第１の有機材料のポリ（チオフェン−３−エチルスルフォネート）の水溶液（約０．０５ｗｔ％）の１０ｇを作製した。なおペリレンは、水に対して不溶である。
【００８３】
図５（ａ）に示す如く、第２の溶液５１２として上記のペリレンのアセトン溶液を、撹拌されている上記の第１の溶液５１１としてのポリ（チオフェン−３−エチルスルフォネート）の水溶液中に滴下し、ポリ（チオフェン−３−エチルスルフォネート）の水溶液中に、結晶性の第２の有機材料の微粒子５１４であるペリレン微粒子が分散した第３の溶液５１３を作製した。該微粒子の直径は約８０ｎｍであった。なお前記の直径を含むすべての実施例における微粒子の直径は動的光散乱光度分析装置を用いて測定した。
【００８４】
基板５２５としてのガラス板の上に、蒸着法により膜厚約１５０ｎｍの金薄膜を形成し、フォトリソグラフィー法により所望の形状に加工し、ゲート電極５２２とした。次いで、ゲート電極５２２を埋設して、膜厚約５０ｎｍのシリコン酸化膜をＣＶＤ法で形成し、ゲート絶縁膜５２１とした。次に、膜厚約５ｎｍのチタン薄膜を電子ビーム蒸着法で形成し、その上に膜厚約１５０ｎｍの金薄膜を形成した。このチタンと金の積層膜をフォトリソグラフィー法により所望の形状に加工し、ソース５１６およびドレイン５１７とした。ソースとドレイン間の距離（チャネル長）は約５μｍ、チャネル幅は１ｍｍであった。
【００８５】
上記のゲート電極５２２、ゲート絶縁膜５２１、ソース５１６およびドレイン５１７を形成した基板５２５に、前記のペリレン微粒子が分散した第３の溶液５１３をスピンコート法で塗布し、次いでこれを、窒素雰囲気下で約１００℃の温度で加熱した。上記の過程で第１の有機材料５２３のポリ（チオフェン−３−エチルスルフォネート）と第２の有機材料の微粒子５１４のペリレン微粒子との混合膜（膜厚約３００ｎｍ）が形成された。
【００８６】
以上の工程で、本発明に基づく有機トランジスタが形成された。
【００８７】
（実施例２）
図６において、第２の溶液６１２として、第１の有機材料のペリレンをアセトンに溶解し、濃度約０．３ｍＭの溶液１０ｇを作製した。また、第１の溶液６１１として、第３の有機材料のポリ（ｐ−キシレンテトラヒドロチオフェニウムクロライド）を水に溶解し、濃度約０．０５ｗｔ％の第１の溶液１０ｇを作製した。図６（ａ）に示す如く、第２の溶液６１２としてのペリレンのアセトン溶液を、撹拌されている第１の溶液６１１のポリ（ｐ−キシレンテトラヒドロチオフェニウム  クロライド）の水溶液中に滴下し、ポリ（ｐ−キシレンテトラヒドロチオフェニウム  クロライド）の水溶液中に、第２の有機材料の微粒子６１４であるペリレン微粒子が分散した第３の溶液６１３を形成した。微粒子の直径は約８０ｎｍであった。
【００８８】
実施例１と同様にして、上記のゲート電極６２２、ゲート絶縁膜６２１、ソース６１６およびドレイン６１７を形成した基板６２５を作製した。
【００８９】
上記のゲート電極６２２、ゲート絶縁膜６２１、ソース６１６およびドレイン６１７を形成した基板６２５に、前記のペリレン微粒子が分散した第３の溶液６１３をスピンコート法で塗布し、第３の有機材料６３０のポリ（ｐ−キシレンテトラヒドロチオフェニウム  クロライド）と第２の有機材料の微粒子６１４のペリレン微粒子との混合膜（膜厚約３００ｎｍ）が形成された。
【００９０】
次いで混合膜を形成した基板を、窒素雰囲気下において約２５０℃で加熱し、ポリ（ｐ−キシレンテトラヒドロチオフェニウムクロライド）をポリフェニレンビニレンに変成した。
【００９１】
以上の工程で、本発明による有機トランジスタが作製された。
【産業上の利用可能性】
【００９２】
本発明によれば、オン／オフ比が良好で、しかも低コストで製造できる有機トランジスタと、これを簡便かつ容易に製造する方法および製造装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】本発明による有機トランジスタの断面図である。
【図２】本発明による有機トランジスタの断面図である。
【図３】本発明による有機トランジスタの断面図である。
【図４】本発明による有機トランジスタの断面図である。
【図５】本発明の実施の形態１に基づく有機トランジスタの製造工程を示すフロー図である。
【図６】本発明の実施の形態２に基づく有機トランジスタの製造工程を示すフロー図である。
【符号の説明】
【００９４】
１１４，２１４，３１４，４１４，５１４，６１４  第２の有機材料の微粒子、１１６，２１６，３１６，４１６，５１６，６１６  ソース、１１７，２１７，３１７，４１７，５１７，６１７  ドレイン、４１８  絶縁層、１２１，２２１，３２１，４２１，５２１，６２１  ゲート絶縁層、１２２，２２２，３２２，４２２，５２２，６２２  ゲート電極、１２３，２２３，３２３，４２３，５２３，６２３  第１の有機材料、１２５，２２５，３２５，４２５，５２５，６２５  基板、５１１，６１１  第１の溶液、５１２，６１２  第２の溶液、５１３，６１３  第３の溶液、６３０  第３の有機材料。
【図１】
2005243731.tif 000003
【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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