(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面が疎水性を示す疎水性基板を用い、当該疎水性の表面に親水性領域をパターン状に形成することにより、表面に疎水性領域と親水性領域とがパターン状に形成された親疎水パターン基板を形成する、親疎水パターン基板形成工程と、
前記親水性領域上に、絶縁性機能材料からなり、前記疎水性領域よりも有機溶媒に対する親液性が高い親液性機能層を形成する親液性機能層形成工程と、
有機半導体材料および有機溶媒を含有する有機半導体層形成用塗工液を用い、前記有機半導体層形成用塗工液を、前記親液性機能層上に選択的に塗工することにより、前記親液性機能層上に有機半導体材料からなる有機半導体層を形成する有機半導体層形成工程と、を有する有機トランジスタの製造方法であって、
前記有機半導体層形成工程が、前記有機半導体層形成用塗工液を、前記疎水性領域と前記親液性機能層が形成されたパターン基板上に塗布し、前記疎水領域と前記親液性機能層の有機溶媒に対する親和性の差を利用して、前記親液性機能層上に有機半導体層を形成するものであり、
前記疎水性基板が、表面が親水性を示す親水性基板と、前記親水性基板上に形成され、疎水性を示す自己組織化単分子膜からなる疎水層とを有するものであり、
前記親疎水パターン基板形成工程が前記疎水層をパターン状に除去し、前記親水性基板の表面をパターン状に露出させる工程であり、
前記絶縁性機能材料が、前記有機半導体層における有機半導体材料の結晶性を向上させる機能を有し、かつ、前記親液性機能層形成工程において前記親水性領域に選択的に付与されることが可能な性質を有するポリイミドであることを特徴とする、有機トランジスタの製造方法。
【請求項２】
表面に疎水性領域と親水性領域とがパターン状に形成された親疎水パターン基板と、
前記親水性領域上に形成され、絶縁性機能材料からなり、前記疎水性領域よりも有機溶媒に対する親液性が高い親液性機能層と、
前記親液性機能層上に形成され、有機半導体材料からなる有機半導体層と、を有する有機トランジスタであって、
前記絶縁性機能材料が、前記有機半導体層における有機半導体材料の結晶性を向上させる機能を有し、かつ、前記親疎水パターン基板の前記親水性領域に選択的に付与されることが可能な性質を有するポリイミドであることを特徴とする、有機トランジスタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の有機トランジスタを同時に作製することが可能な有機トランジスタの製造方法、および当該有機トランジスタの製造方法によって製造することが可能な有機トランジスタに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＴＦＴに代表される半導体トランジスタは、近年、ディスプレイ装置の発展に伴ってその用途を拡大する傾向にある。このような半導体トランジスタは、半導体材料を介して電極が接続されていることにより、スイッチング素子としての機能を果たすものである。
【０００３】
従来、上記半導体トランジスタに用いられる半導体材料としては、シリコン（Ｓｉ）やガリウム砒素（ＧａＡｓ）やインジウムガリウム砒素（ＩｎＧａＡｓ）などの無機半導体材料が用いられてきた。近年、普及が拡大している液晶表示素子のディスプレイ用ＴＦＴアレイ基板にもこのような無機半導体材料を用いた半導体トランジスタが用いられている。
【０００４】
一方、上記半導体材料としては、有機化合物からなる有機半導体材料も知られている。有機半導体材料は、上記無機半導体材料に比べて安価に大面積化が可能であることから、フレキシブルなプラスチック基板上に形成でき、さらに機械的衝撃に対して安定であるという利点を有している。したがって、このような有機半導体材料を対象として、電子ペーパーに代表されるフレキシブルディスプレイ等の次世代ディスプレイ装置への応用などを想定した研究が活発に行われている。
【０００５】
このような有機半導体材料が用いられた有機トランジスタを製造する際には、通常、有機半導体層をパターン状に形成することが必要とされる。従来、パターン状に有機半導体層を形成する方法としては、メタルマスクを介した真空蒸着法が主に用いられてきた（例えば、非特許文献１）。しかしながら、真空蒸着法は、有機半導体材料からなる層を所望のパターンに精度良くパターニングできる点においては優れているが、パターニングする際に、真空条件が必要なことや、マスクに付着する有機半導体材料が大量に無駄になること等により、工程が煩雑でコストが高く、生産性に乏しいという問題点があった。
とする必要があること等により、工程が煩雑であるため生産性に乏しいという問題点があった。
このため、従来パターン状の有機半導体層を簡易な工程で直接的に形成できる方法は無かった。
【０００６】
【非特許文献１】Seungmoon Pyo et al,「Low-temperature processable inherently photosensitive polyimide as a gate insulator for organic thin-film transistors」Appl.Phys.Lett.86,133508(2005)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記のような状況に鑑みてなされたものであり、簡易な工程によりパターン状の有機半導体層を直接的に形成することが可能であり、トランジスタ特性に優れた有機トランジスタを製造することが可能な有機トランジスタの製造方法を提供することを主目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために本発明は、表面が疎水性を示す疎水性基板を用い、当該疎水性の表面に親水性領域をパターン状に形成することにより、表面に疎水性領域と親水性領域とがパターン状に形成された親疎水パターン基板を形成する、親疎水パターン基板形成工程と、上記親水性領域上に、絶縁性機能材料からなり、上記疎水性領域よりも有機溶媒に対する親液性が高い親液性機能層を形成する親液性機能層形成工程と、有機半導体材料および有機溶媒を含有する有機半導体層形成用塗工液を用い、上記有機半導体層形成用塗工液を、上記親液性機能層上に選択的に塗工することにより、上記親液性機能層上に有機半導体材料からなる有機半導体層を形成する有機半導体層形成工程と、を有する有機トランジスタの製造方法であって、上記絶縁性機能材料が、上記有機半導体層の半導体特性を向上させる機能を有し、かつ、上記親液性機能層形成工程において上記親水性領域に選択的に付与されることが可能な性質を有するものであることを特徴とする、有機トランジスタの製造方法を提供する。
【０００９】
本発明によれば、上記親液性機能層形成工程が、上記親疎水パターン基板形成工程において作製された親疎水パターン基板の親水性領域上に、疎水性領域よりも有機溶媒に対する親液性が高い親液性機能層を形成するものであることにより、上記有機半導体層形成工程において、有機溶媒が用いられた上記有機半導体層形成用塗工液を、上記親液性機能層上に選択的に付与することが極めて容易になる。このため、本発明によれば、例えば、上記有機半導体層形成用塗工液に親液性機能層が形成された親疎水パターン基板を浸漬するのみで、上記親液性機能層上に有機半導体層を形成することも可能になり、極めて簡易な方法でパターン状の有機半導体層を作製することができる。
また、上記有機半導体層形成工程においては、上記親液性機能層上に選択的に有機半導体層が形成されるところ、上記親液性機能層に用いられる絶縁性機能材料は、有機半導体層の半導体特性を向上させる機能を有するものである。このため、本発明によれば、上記有機半導体層に対する上記親液性機能層の作用により、トランジスタ特性に優れた有機トランジスタを作製することができる。
さらに、本発明によれば上記絶縁性機能材料が、上記親液性機能層形成工程において上記親水性領域に選択的に付与されることが可能な性質を有するものであることにより、上記親液性機能層形成工程において、上記親疎水パターン基板の親水性領域のみに親液性機能層を形成することが極めて容易になる。
このようなことから、本発明の有機トランジスタの製造方法によれば、簡易な工程によりパターン状の有機半導体層を直接的に形成することが可能であり、かつ、トランジスタ特性に優れた有機トランジスタを製造することができる。
【００１０】
本発明においては、上記有機半導体層形成工程が、上記有機半導体層形成用塗工液を、上記疎水性領域と上記親液性機能層が形成されたパターン基板上に塗布し、上記疎水領域と上記親液性機能層の有機溶媒に対する親和性の差を利用して、上記親液性機能層上に有機半導体層を形成するものであることが好ましい。
【００１１】
本発明においては、上記疎水性基板が、表面が親水性を示す親水性基板と、上記親水性基板上に形成され、疎水性を示す自己組織化単分子膜からなる疎水層とを有するものであり、上記親疎水パターン基板形成工程が上記疎水層をパターン状に除去し、上記親水性基板の表面をパターン状に露出させる工程であることが好ましい。上記自己組織化単分子膜からなる疎水層は、紫外線照射等によって容易にパターン状に除去することができるため、このような方法が用いられることにより、上記親疎水パターン基板形成工程において高精細な親疎水パターンを有する親疎水パターン基板を作製することが可能になるからである。
【００１２】
また本発明においては、上記絶縁性機能材料が、上記有機半導体層における有機半導体材料の結晶性を向上させる機能を有するものであることが好ましい。上記絶縁性機能材料がこのような機能を有するものであることにより、本発明により製造される有機トランジスタが、トップゲート型構造あるいはボトムゲート型構造のいずれを有する場合であっても、高い信頼性を有する有機トランジスタを作製することができるからである。
【００１３】
また本発明は、表面に疎水性領域と親水性領域とがパターン状に形成された親疎水パターン基板と、上記親水性領域上に形成され、絶縁性機能材料からなり、上記疎水性領域よりも有機溶媒に対する上記親液性が高い親液性機能層と、上記親液性機能層上に形成され、有機半導体材料からなる有機半導体層と、を有する有機トランジスタであって、上記絶縁性機能材料が、上記有機半導体層の半導体特性を向上させる機能を有し、かつ、上記親疎水パターン基板の親水性領域に選択的に付与されることが可能な性質を有するものであることを特徴とする、有機トランジスタを提供する。
【００１４】
本発明によれば、上記有機半導体層が上記親液性機能層上にパターン状に形成されており、上記親液性機能層に用いられる絶縁性機能材料が、上記有機半導体層の半導体特性を向上させる機能を有するものであることにより、上記有機半導体層に対する上記親液性機能層の作用に起因して、トランジスタ特性に優れた有機トランジスタを得ることができる。
また、上記親液性機能層が上記親疎水パターン基板の疎水性領域よりも有機溶媒に対する上記親液性が高いことにより、本発明の有機トランジスタを製造する際に、上記親液性機能層上に選択的に有機半導体層を形成することが容易になる。さらに上記親液性機能層に用いられる絶縁性機能材料が、上記親疎水パターン基板の親水性領域に選択的に付与されることが可能な性質を有するものであることにより、本発明の有機トランジスタを製造する際に、上記親水性領域のみに上記親液性機能層を形成することが容易になる。これらにより、本発明によればトランジスタ特性に優れ、簡易な工程で製造可能な有機トランジスタを得ることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の有機トランジスタの製造方法は、簡易な工程により有機半導体層を直接的に形成することが可能であり、トランジスタ特性に優れた有機トランジスタを製造することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明は、有機トランジスタの製造方法および有機トランジスタに関するものである。以下、本発明の有機トランジスタの製造方法および有機トランジスタについて順に説明する。
【００１７】
Ａ．有機トランジスタの製造方法
まず、本発明の有機トランジスタの製造方法について説明する。上述したように本発明の有機トランジスタの製造方法は、表面が疎水性を示す疎水性基板を用い、当該疎水性の表面に親水性領域をパターン状に形成することにより、表面に疎水性領域と親水性領域とがパターン状に形成された親疎水パターン基板を形成する、親疎水パターン基板形成工程と、上記親水性領域上に、絶縁性機能材料からなり、上記疎水性領域よりも有機溶媒に対する親液性が高い親液性機能層を形成する親液性機能層形成工程と、有機半導体材料および有機溶媒を含有する有機半導体層形成用塗工液を用い、上記有機半導体層形成用塗工液を、上記親液性機能層上に選択的に塗工することにより、上記親液性機能層上に有機半導体材料からなる有機半導体層を形成する有機半導体層形成工程と、を有するものであって、上記絶縁性機能材料が、上記有機半導体層の半導体特性を向上させる機能を有し、かつ、上記親液性機能層形成工程において上記親水性領域に選択的に付与されることが可能な性質を有するものであることを特徴とするものである。
【００１８】
このような本発明の有機トランジスタの製造方法について図を参照しながら説明する。図１は本発明の有機トランジスタの製造方法の一例を示す概略図である。図１に例示するように、本発明の有機トランジスタの製造方法は、表面が疎水性を示す疎水性基板１’を用い（図１（ａ））、当該疎水性の表面に親水性領域Ａをパターン状に形成することにより、表面に疎水性領域Ａと親水性領域Ｂとがパターン状に形成された親疎水パターン基板１を形成する、親疎水パターン基板形成工程と（図１（ｂ））、上記親疎水パターン基板１の親水性領域Ｂ上に、絶縁性機能材料からなり、上記疎水性領域Ａよりも有機溶媒に対する親液性が高い親液性機能層２を形成する親液性機能層形成工程と（図１（ｃ））、有機半導体材料および有機溶媒を含有する有機半導体層形成用塗工液を用い、上記有機半導体層形成用塗工液を、上記親液性機能層２上に選択的に塗工することにより、上記親液性機能層２上に有機半導体材料からなる有機半導体層３を形成する有機半導体層形成工程と（図１（ｄ）を有し、親疎水パターン基板１上に、パターン状に形成された親液性機能層２と、当該親液性機能層２上にのみ形成された有機半導体層３とを有する有機トランジスタ１０を製造するものである。
このような例において、本発明の有機トランジスタの製造方法は、親液性機能層２に用いられる絶縁性機能材料が、親液性機能層２上に形成される有機半導体層３の半導体特性を向上させる機能を有するものであり、かつ、上記親液性機能層形成工程（図１（ｃ））において上記親水性領域Ｂに選択的に付与されることが可能な性質を有するものであることを特徴とするものである。
【００１９】
本発明によれば、上記親液性機能層形成工程が、上記親疎水パターン基板形成工程において作製された親疎水パターン基板の親水性領域上に、疎水性領域よりも有機溶媒に対する親液性が高い親液性機能層を形成するものであることにより、上記有機半導体層形成工程において、有機溶媒が用いられた上記有機半導体層形成用塗工液を、上記親液性機能層上に選択的に付与することが極めて容易になる。このため、本発明によれば、例えば、上記有機半導体層形成用塗工液に親液性機能層が形成された親疎水パターン基板を浸漬するのみで、上記親液性機能層上に有機半導体層を形成することも可能になり、極めて簡易な方法でパターン状の有機半導体層を作製することができる。
また、上記有機半導体層形成工程においては、上記親液性機能層上に選択的に有機半導体層が形成されるところ、上記親液性機能層に用いられる絶縁性機能材料は、有機半導体層の半導体特性を向上させる機能を有するものである。このため、本発明によれば、上記有機半導体層に対する上記親液性機能層の作用により、高い信頼性を有する有機トランジスタを作製することができる。
さらに、本発明によれば上記絶縁性機能材料が、上記親液性機能層形成工程において上記親水性領域に選択的に付与されることが可能な性質を有するものであることにより、上記親液性機能層形成工程において、上記親疎水パターン基板の親水性領域のみに親液性機能層を形成することが極めて容易になる。
このようなことから、本発明の有機トランジスタの製造方法によれば、簡易な工程により有機半導体層を直接的に形成することが可能であり、高い信頼性を有する有機トランジスタを製造することができる。
【００２０】
本発明の有機トランジスタの製造方法は、少なくとも上記親疎水パターン基板形成工程と、上記親液性機能層形成工程と、上記有機半導体層形成工程とを有するものであり、必要に応じて他の任意の工程を有してもよいものである。
以下、本発明に用いられる各工程について順に説明する。
【００２１】
１．親疎水パターン基板形成工程
まず、上記親疎水パターン基板形成工程について説明する。本工程は表面が疎水性を示す疎水性基板を用い、当該疎水性の表面に親水性領域をパターン状に形成することにより、表面に疎水性領域と親水性領域とがパターン状に形成された親疎水パターン基板を形成する工程である。
【００２２】
（１）疎水性基板
本工程に用いられる疎水性基板としては、表面が所望の疎水性を示すものであり、かつ、当該疎水性の表面に親水性領域をパターン状に形成できるものであれば特に限定されるものではない。
ここで、本発明において「疎水性」とは、２５℃における水に対する接触角が４０°以上である場合を指すが、本工程に用いられる疎水性基板の表面が示す疎水性は、２５℃における水に対する接触角が、４０°以上であることが好ましく、７０°以上であることがより好ましく、８０°以上であることがさらに好ましい。
なお、本発明における上記接触角は、例えば、基板上に１マイクロリットルの液体を滴下し、滴下した液滴の形状を側面より観測し、液滴と基板とのなす角を計測することにより測定することができる。このような測定は、例えば、井元製作所製接触角測定装置によって行うことができる。
【００２３】
本工程に用いられる疎水性基板の構成としては、表面が所望の疎水性を示すものであり、親水性領域をパターン状に形成できる構成であれば特に限定されるものではなく、本工程において形成する親液性領域の親水性の程度や親水性領域のパターン等に応じて、任意の構成を有する疎水性基板を用いることができる。なかでも本工程に好適に用いられる疎水性基板としては、所定の親水性処理を行うことにより親水性を付与することが可能な疎水性材料からなるもの（第１態様の疎水性基板）、および、表面が親水性を示す親水性基板と、上記親水性基板上に形成され、疎水性を示す疎水層とを有するもの（第２態様の疎水性基板）とを挙げることができる。
以下、これら各態様の疎水性基板について詳細に説明する。
【００２４】
（第１態様の疎水性基板）
まず、上記第１態様の疎水性基板について説明する。本態様の疎水性基板としては所定の親水性処理を行うことにより親水性を付与することが可能な疎水性材料からなるものであれば特に限定されるものではない。このような疎水性材料としては、有機材料であってもよく、あるいは無機材料であってもよい。本態様の疎水性基板に用いられる疎水性材料としては、例えば、ポリイミド、ポリエステル、ポリエチレン、ポリフェニレンスルフィド、ポリパラキシレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリジメチルシロキサン等を挙げることができる。本態様においてはこれらの疎水性材料のいずれであっても好適に用いることができる。また本態様においては単一種類の疎水性材料のみが用いられていてもよく、あるいは、複数種類の疎水性材料が用いられていてもよい。
【００２５】
本態様の疎水性基板の厚みとしては、本発明により製造される有機トランジスタの用途等に応じて、疎水性基板に所望の自己支持性、可撓性等を付与することができる範囲内であれば特に限定されるものではない。なかでも本態様の疎水性基板の厚みは１μｍ〜５ｍｍの範囲内であることが好ましく、１０μｍ〜１．５ｍｍの範囲内であることがより好ましく、２５μｍ〜１．０ｍｍの範囲内であることがさらに好ましい。
【００２６】
（第２態様の疎水性基板）
次に、上記第２態様の疎水性基板について説明する。本態様の疎水性基板は、表面が親水性を示す親水性基板と、上記親水性基板上に形成され、表面が疎水性を示す疎水層とを有するものである。
【００２７】
（親水性基板）
本態様に用いられる親水性基板としては、表面が所望の親水性を示すものであれば特に限定されるものではない。ここで、本発明において「親水性」とは、２５℃における水に対する接触角が４０°以下であることを意味するが、本工程に用いられる親水性基板の表面が示す親水性の程度は、２５℃における水に対する接触角が、４０°以下であることが好ましく、３０°以下であることがより好ましく、２０°以下であることがさらに好ましい。
【００２８】
本態様に用いられる親水性基板を構成する材料（以下、「親水性材料」）としては、所望の親水性を有する親水性基板を作製できるものであれば特に限定されるものではない。したがって、本態様に用いられる親水性材料は、無機材料であってもよく、あるいは有機材料であってもよい。このような親水性材料としては、例えば、ガラス、ＳｉＯ２、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ、上述の疎水性基板ポリイミド、ポリエステル、ポリエチレン、ポリフェニレンスルフィド、ポリパラキシレン等に、紫外光、電子ビーム、あるいはレーザー等を用いて親水化処理を施したもの等を挙げることができる。本態様においては、これらのいずれの親水性材料からなる親水性基板であっても好適に用いることができるが、なかでも上記疎水性基板を紫外光、電子ビーム、あるいはレーザー等を用いて親水化処理を施したものが用いられることが好ましい。
【００２９】
本態様に用いられる親水性基板の厚みとしては、本発明により製造される有機トランジスタの用途等に応じて、親水性基板に所望の自己支持性、可撓性等を付与することができる範囲内であれば特に限定されるものではない。なかでも本態様に用いられる親水性基板の厚みは１μｍ〜５ｍｍの範囲内であることが好ましく、１０μｍ〜１．５ｍｍの範囲内であることがより好ましく、２５μｍ〜１．０ｍｍの範囲内であることがさらに好ましい。
【００３０】
（疎水層）
本態様に用いられる疎水層としては、上記親水性基板上に形成されることにより、本態様の疎水性基板表面に所望の疎水性を付与できるものであれば特に限定されるものではない。中でも本発明に用いられる疎水層は、表面の水に対する接触角が、２５℃において
４０°以上であることが好ましく、７０°以上であることがより好ましく、８０°以上であることがさらに好ましい。
【００３１】
本態様に用いられる疎水層は上記疎水性を有するものであれば特に限定されるものではないが、なかでも本工程においてパターン状に除去することが可能であるものが好ましい。上述したように、疎水層は親水性基板上に形成されるものであるため、疎水層をパターン状に除去することにより親水性基板表面をパターン状に露出させることができ、これをもって親疎水パターン基板とすることができるからである。このような観点からすると、本態様に用いられる疎水層は、自己組織化単分子膜材料からなる自己組織化単分子膜であることが好ましい。上記疎水層が自己組織化単分子膜であることにより、本工程において上記疎水層を高精細なパターン状に除去することが容易になるからである。
【００３２】
本態様に用いられる自己組織化単分子膜材料としては、表面に所望の疎水性を有する自己組織化単分子膜からなる疎水層を形成できるものであれば特に限定されるものではない。このような自己組織化単分子膜材料としては、例えば、ＨＭＤＳ(ヘキサメチルジシラザン)、ＯＴＳ（オクチルトリクロロシラン）、ＯＤＴＳ（オクタデシルトリクロロシラン）、ＦＡＳ（フッ素化アルキルシラン）、アルキルトリメトキシシシラン、アルキルトリエトキシシラン等を挙げることができる。本態様においてはこれらのいずれの自己組織化単分子膜材料であっても好適に用いることができるが、なかでもＨＭＤＳ（ヘキサメチルジシラザン)、ＯＴＳ（オクチルトリクロロシラン）、ＯＤＴＳ（オクタデシルトリクロロシラン）を用いることが好ましい。
【００３３】
本態様に用いられる疎水層の厚みは特に限定されるものではなく、疎水層を形成するために用いる材料等に応じて、適宜決定することができる。もっとも、本態様の疎水性基板は、上記疎水層をパターン状に除去することによって、親疎水パターン基板を作製することが可能なものであるため、上記疎水層の厚みはパターン状に除去することが容易な程度であることが好ましい。このような観点からすると本態様に用いられる疎水層の厚みは、０．１ｎｍ〜１μｍの範囲内であることが好ましく、０．１ｎｍ〜１００ｎｍの範囲内であることがより好ましく、０．１ｎｍ〜１０ｎｍの範囲内であることがさらに好ましい。
【００３４】
（その他の構成）
本工程に用いられる疎水性基板は、本発明によって製造される有機トランジスタの構造に応じて、ゲート電極およびゲート絶縁層、あるいはソース電極およびドレイン電極が形成されたものであってもよい。また、上記ゲート絶縁層が形成されている場合において、ゲート絶縁層自体の表面が疎水性を示すものである場合は、当該ゲート絶縁層の表面を親水化処理することにより親疎水パターン基板を作製してもよい。
【００３５】
（２）親水性領域の形成方法
次に、上記疎水性基板を用い、本工程において親疎水パターン基板を作製する方法について説明する。本工程においては、疎水性基板を用い、上記疎水性基板の表面上に親水性領域をパターン状に形成することにより、表面に親水性領域と疎水性領域とがパターン状に形成された親疎水パターン基板を形成する。このため、上記「親水性領域」は本工程において親水性が付与される領域を意味するものであり、上記「疎水性領域」は本工程において親水性が付与されず、疎水性基板の疎水性の表面が表出している領域を意味することになる。
ここで、本発明における「親水性」とは、２５℃の水の接触角が４０°以下であることを指し、上記親水性領域はこのような親水性を示す領域を意味するものとする。
【００３６】
本工程において疎水性基板の疎水性の表面上にパターン状の親水性領域を作製する方法としては、上記疎水性基板の態様や、親水性領域に付与する親水性の程度、あるいは親水性領域のパターン形状等に応じて適宜決定されるものであり、特に限定されるものではない。なかでも本工程における親水性領域の形成方法は、形成される親水性領域の親水性の程度をより高くすることができる方法であることが好ましい。具体的には、上記親水性領域と上記疎水性領域の２５℃における水の接触角の差を１０°以上、より好ましくは４０°以上、さらに好ましくは８０°以上にできる方法であることが好ましい。本工程において形成される親水性領域と上記疎水性領域とにおける上記接触角の差がこのような範囲内であることにより、後述する親液性機能層形成工程において、上記親水性領域のみに親液性機能層を形成することが容易になるからである。すなわち、後述する親液性機能層形成工程は、上記親水性領域と上記疎水性領域との親水性（疎水性）の程度の差を利用して、上記親水性領域上に親液性機能層を形成する工程であるところ、上記親水性領域と上記疎水性領域との水に対する接触角の差が上記範囲内であることにより、親液性機能層形成工程において上記疎水性領域上に親液性機能層が形成されることを効果的に防止できる結果、上記親水性領域上に選択的に親液性機能層を形成することが容易になるからである。
【００３７】
また、本工程における親水性領域の形成方法は、形成される親水性領域の２５℃における水に対する接触角が、４０°以下であることが好ましく、３０°以下であることがより好ましく、２０°以下にできる方法であることが好ましい。上記親液性領域の水に対する接触角が上記範囲内であることにより、後述する親液性機能層形成工程において、絶縁性機能材料をより選択性高く上記親水性領域上に付与させることができる結果、高いパターン精度で親液性機能層を形成することが可能になるからである。
【００３８】
本工程においてパターン状の親水性領域を形成する方法としては、疎水性基板として第１態様の疎水性基板を用いる場合は、上記疎水性基板の表面をパターン状に親水化処理する方法を挙げることができる。また、疎水性基板として第２態様の疎水性基板を用いる場合は、上記疎水層をパターン状に除去して、上記親水性基板の表面をパターン状に露出させる方法を挙げることができる。
【００３９】
これらの親水性領域の形成方法について図を参照しながら説明する。図２、３は本工程において疎水性基板の表面に親水性領域を形成する方法の一例を示す概略図である。図２に例示するように、本工程においてパターン状に親水性領域を形成する方法としては、
疎水性基板として第１態様の疎水性基板１’ａを用い（図２（ａ））、当該疎水性基板１’の表面をパターン状に親水化処理することにより（図２（ｂ））、表面にパターン状の親水性領域を形成する方法を挙げることができる（図２（ｃ））。
また、図３に例示するように、上記疎水性基板として親水性基板１’ａと、当該親水性基板１’ａ上に形成された疎水層１’ｂとを有する第２態様の疎水性基板１’を用い（図３（ａ））、当該疎水層１’ｂをパターン状に処理することにより（図３（ｂ））、当該疎水性基板１’の疎水層１’ｂをパターン状に除去して、上記親水性基板１’ａの表面をパターン状に露出させる方法を挙げることができる（図３（ｃ））。
【００４０】
上記第１態様の疎水性基板を用いる場合において、疎水性基板の表面を親水化処理する方法としては、上記疎水性基板を構成する疎水性材料の種類等に応じて、所望の親水性を備える親水性領域を形成できる処理方法であれば特に限定されるものではない。このような方法としては、例えば、上記疎水性基板の表面にフォトマスクを介して、紫外線、電子線あるいはレーザーを照射する方法や、疎水性基板の表面に直接パターン状に、紫外線などの活性放射線を照射する方法等を挙げることがきる。例えば、上記疎水性基板に用いられる疎水性材料が、紫外線等を照射されることにより一部分解しＯＨ基を生じる性質を有するものである場合は、疎水性基板の表面に紫外線をパターン状に照射することによって、表面にＯＨ基が生成されることにより親水化された親水性領域を形成することができる。
【００４１】
また、上記第２態様の疎水性基板を用いる場合において、疎水層をパターン状に除去することにより、親水性基板の表面をパターン状に表出させる方法としては、上記疎水層の構成に応じて、当該疎水層を除去できる方法であれば特に限定されるものではない。もっとも、この方法においては、親水性基板の表面が露出されることによって、親水性領域が形成されるものであるため、本工程において疎水層を除去する方法は当該疎水層をほぼ完全に除去できる方法であることが好ましい。このような方法としては、例えば、上記疎水層の表面に、フォトマスクを介して紫外線を照射することにより、上記疎水層を分解除去する方法や、疎水層の表面に紫外線、電子線あるいはプラズマ等の活性放射線をパターン状に照射する方法により、上記疎水層を分解除去する方法等を挙げることがきる。
【００４２】
（３）親疎水パターン基板の作製
本工程において親疎水パターン基板を作製する方法としては、上述したように第１態様の疎水性基板を用い、当該疎水性基板の表面をパターン状に親水化処理する方法と、第２態様の疎水性基板を用い、上記疎水性基板における疎水層をパターン状に除去する方法とを挙げることができる。本工程においてはこれらのいずれの方法であっても好適に用いることができるが、なかでも後者の方法を用いることが好ましい。特に、上記第２態様の疎水性基板として、上記疎水層が自己組織化単分子膜からなるものを用い、当該自己組織化単分子膜からなる疎水層をパターン状に除去する方法が用いられることが好ましい。上記自己組織化単分子膜からなる疎水層は、紫外線照射等によって容易にパターン状に除去することができるため、このような方法が用いられることにより、上記親疎水パターン基板形成工程において高精細な親疎水パターンを有する親疎水パターン基板を作製することが可能になるからである。
【００４３】
また、本工程において作製される親疎水パターン基板の親水性領域のパターンは特に限定されるものではなく、本発明の有機トランジスタの用途や、トランジスタの構造等に応じて、任意のパターンとすることができる。
【００４４】
２．親液性機能層形成工程
次に、本発明に用いられる親液性機能層形成工程について説明する。本工程は、上記親疎水パターン基板形成工程において形成された親疎水パターン基板を用い、当該親疎水パターン基板の親水性領域上に、絶縁性機能材料からなり、上記疎水性領域よりも有機溶媒に対する親液性が高い親液性機能層を形成する工程である。そして、本工程は、上記絶縁性機能材料が後述する有機半導体層形成工程において形成される有機半導体層の半導体特性を向上させる機能を有し、かつ、上記本工程において上記親水性領域に選択的に付与されることが可能な性質を有するものであることを特徴とするものである。
以下、このような親液性機能層形成工程について詳細に説明する。
【００４５】
（１）絶縁性機能材料
まず、本工程に用いられる絶縁性機能材料について説明する。本工程に用いられる絶縁性機能材料は、少なくとも次のような特徴を有するものである。
第１に、本工程に用いられる絶縁性機能材料は、後述する有機半導体層形成工程において形成される有機半導体層の半導体特性を向上させる機能（以下、単に「半導体機能性」と称する場合がある。）を有するものである。本発明により製造される有機トランジスタは、本工程において形成される親液性機能層上に、有機半導体層が直接形成された構成を有するものになるところ、上記絶縁性機能材料が上記半導体機能性を有するものであることにより、上記親液性機能層の上記有機半導体層に対する作用により、本発明によって製造される有機トランジスタを、よりトランジスタ特性に優れたものにできるという効果を奏する。ここで、上記半導体機能性としては、例えば、本工程において形成される親液性機能層上に有機半導体層が形成された際に、上記有機半導体層における有機半導体材料の結晶性を向上させることができる性質や、上記親液性機能層の表面に水分が吸着することを防止し、有機半導体層における電気伝導の向上、有機トランジスタの信頼性の向上等を挙げることができる。より具体的には、伝導特性や動作安定性、バイアスストレス特性、移動度、オンオフ比の向上等を挙げることができる。
第２に、本工程に用いられる絶縁性機能材料は、本工程に用いられる親疎水パターン基板の親水性領域に選択的に付与されることが可能な性質（以下、単に「領域選択性」と称する場合がある。）を有するものである。上記絶縁性機能材料がこのような性質を有するものであることにより、本工程に用いられる親疎水パターン基板に形成された親水性領域および疎水性領域のうち、上記親水性領域のみに選択的に親液性機能層を形成することが可能になる結果、容易にパターン状の親液性疎水層を形成することができるという効果を奏する。
第３に、本工程に用いられる絶縁性機能材料は、本工程に用いられる親疎水パターン基板の疎水性領域よりも有機溶媒に対する親液性が高い親液性機能層を形成することができる性質（以下、単に「親液性」と称する場合がある。）を有するものである。これにより、後述する有機半導体層形成工程において親液性機能層上に有機半導体層を選択に形成することができる結果、容易にパターン状の有機半導体層を形成することができるという効果を奏する。ここで上記親液性は、有機溶媒に対する親和性が高いことを意味するが、当該有機溶媒とは主に、後述する有機半導体層形成工程に用いられる有機半導体層形成用塗工液の溶媒として用いられる有機溶媒を意味するものである。
【００４６】
このように、本工程に用いられる絶縁性機能材料は少なくとも上記半導体機能性、領域選択性および親液性の３つの性質を有するものであるところ、本工程に用いられる絶縁性機能材料は、少なくともこれらの特徴を有するものであれば特に限定されるものではない。本工程に用いられる有機半導体層機能材料がこれらの特徴を備える態様としては、上記半導体機能性、領域選択性および親液性の程度等に応じて適宜選択することができるものであり、特に限定されるものではない。このような態様としては、例えば、上記絶縁性機能材料が任意の骨格に上記半導体機能性、領域選択性および親液性を示す官能基が別個に結合された構造を有する態様、任意の骨格に上記半導体機能性および親液性を示す官能基と、上記領域選択性を示す官能基とが結合された構造を有する態様、および上記半導体機能性および親液性を示す分子骨格に、上記領域選択性を示す官能基が結合された構造を有する態様等を挙げることができる。
【００４７】
本工程に用いられる絶縁性機能材料は、高分子化合物からなる高分子型絶縁性機能材料と、低分子化合物からなる低分子型絶縁性機能材料とに分けることができる。ここで、本工程に用いられる高分子型絶縁性機能材料としては、例えば、ポリイミド、ポリビニルフェノール、ポリビニルアルコール、ポリメタクリル酸メチル、ポリスチレン等を挙げることができる。本工程においては上記高分子型絶縁性機能材料と、低分子型絶縁性機能材料のいずれであっても好適に用いることができるが、なかでも低分子型有機半導体材料を用いることが好ましく、さらに低分子型絶縁性機能材料のなかでも自己組織化単分子膜を形成することができるものを用いることが好ましい。このような絶縁性機能材料を用いることにより、本工程において上記親疎水パターン基板の親水性領域上に、自己組織化単分子膜からなる親液性機能層を形成することが容易になるからである。さらに、このような自己組織化単分子膜を形成できる材料の中でも、芳香族性の置換基を有するものが用いられることが好ましい。芳香族性の自己組織化単分子膜は有機溶媒に対して高い親液性を持つ一方で、疎水性が高く、表面への水分子の吸着を防ぐことができるため、本発明によって製造される有機トランジスタの伝導特性や信頼性をより向上させることができるからである。
【００４８】
本工程に用いられる自己組織化単分子膜を形成することが可能な低分子型絶縁性機能材料としては、例えば、ＰｈＴＳ（フェニチルトリクロロシラン）、ＰＴＳ（フェニルトリクロロシラン）、フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、フェネチルトリメトキシシラン、フェネチルトリエトキシシラン等を挙げることができる。本工程においてはこれらのいずれの低分子型絶縁性機能材料であっても好適に用いることができるが、なかでもＰｈＴＳ（フェニチルトリクロロシラン）を好適に用いることができる。
【００４９】
なお、本工程に用いられる絶縁性機能材料は、１種類のみであってもよく、あるいは２種類以上であってもよい。
【００５０】
（２）親液性機能層の形成方法
次に本工程において、親液性機能層を形成する方法について説明する。本工程は上記親疎水パターン基板の親水性領域上に上記絶縁性機能材料からなる親液性機能層を形成する工程である。したがって、本工程において親液性機能層を形成する方法としては、上記親疎水パターン基板の親水性領域上に選択的に親液性機能層を形成できる方法であれば特に限定されるものではない。なかでも本工程においては、通常、上記絶縁性機能材料を任意の溶媒に溶解／分散させた親液性機能層形成用塗工液を上記親疎水パターン基板上に塗工する方法が用いられる。
【００５１】
本工程において、上記親液性機能層形成用塗工液を上記親疎水パターン基板上に塗工する方法としては、上記親疎水パターン基板の親水性領域上に親液性機能層形成用塗工液の塗膜を形成できる方法であれば特に限定されるものではない。このような方法としては、例えば、インクジェット法等の直接的なパターン塗布が可能な方法を用いることも可能であるが、本工程に用いられる絶縁性機能材料は、上述したような領域選択性を有するものであるため、上記親疎水パターン基板の全面に対して親液性機能層形成用塗工液を塗布したとしても、上記領域選択性の作用により上記親水性領域上に親液性機能層形成用塗工液の塗膜を形成することが可能である。したがって、本工程において親液性機能層形成用塗工液を塗布する方法としては、上記親疎水パターン基板の全面に対して塗布する方法が用いられることが好ましい。このような塗布方法としては、例えば、スピンコート法、ダイコート法、ロールコート法、バーコート法、ディップコート法、スプレーコート法、ブレードコート法、グラビアオフセット印刷等の一般的に公知の塗布方法を用いることができる。
【００５２】
本工程において形成される親液性機能層の厚みとしては、後述する有機半導体層形成工程において、当該親液性機能層上に有機半導体層を形成することが可能な程度であれば特に限定されるものではない。なかでも本工程において形成される親液性機能層の厚みは、０．１ｎｍ〜１μｍの範囲内であることが好ましく、０．１ｎｍ〜１００ｎｍの範囲内であることがより好ましく、０．１ｎｍ〜３０ｎｍの範囲内であることがさらに好ましい。
【００５３】
３．有機半導体層形成工程
次に、本発明に用いられる有機半導体層形成工程について説明する。本工程は、有機半導体材料および有機溶媒を含有する有機半導体層形成用塗工液を用い、上記有機半導体層形成用塗工液を、上記親液性機能層上に選択的に塗工することにより、上記親液性機能層上に有機半導体材料からなる有機半導体層を形成する工程である。
以下、このような有機半導体層形成工程について詳細に説明する。
【００５４】
（１）有機半導体層形成用塗工液
本工程に用いられる有機半導体層形成用塗工液は、低分子型有機半導体材料と、これを溶解・分散させる有機溶媒とを含有するもの、または高分子型有機半導体材料である。本工程に用いられる有機半導体材料としては、本発明において製造される有機トランジスタの用途等に応じて、所望の半導体特性を備える有機半導体層を形成できる材料であれば特に限定されるものではなく、一般的に有機半導体トランジスタに用いられる有機半導体材料を用いることができる。このような有機半導体材料としては、例えば、π電子共役系の芳香族化合物、鎖式化合物、有機顔料、有機ケイ素化合物等を挙げることができる。より具体的には、低分子系材料では、ペンタセン系、チオフェン系、ペリレン系、フラーレン系材料等を、高分子系材料では、ポリアルキルチオフェン、ポリフェニレンビニレン、ポ. リフルオレン‐チオフェン共重合体等を挙げることができる。なお、本工程に用いられる有機半導体材料は１種類のみであってもよく、あるいは２種類以上であってもよい。
【００５５】
上記有機半導体層形成用塗工液に用いられる溶媒としては、上記有機半導体材料の種類に応じて、当該有機半導体材料の所望量を溶解・分散させることが可能なものであれば特に限定されるものではない。このような溶媒としては、例えば、トルエン、キシレン、テトラリン、デカリン、クロロホルム、モノクロロベンゼン、ジクロロベンゼン、トリクロロベンゼン等を挙げることができる。
なお、上記溶媒は１種類のみであってもよく、あるいは２種類以上であってもよい。
【００５６】
（２）有機半導体層の形成方法
次に、本工程において有機半導体層を形成する方法について説明する。本工程において有機半導体層を形成する方法としては、上記親液性機能層形成工程において形成した親液性機能層上に上記有機半導体層形成用塗工液を選択的に塗工することにより、前記親液性機能層上に有機半導体材料からなる有機半導体層を形成する方法が用いられる。
【００５７】
本工程において、上記有機半導体層形成用塗工液を上記親液性機能層上に選択的に塗工する方法としては、上記親液性機能層上に有機半導体層形成用塗工液の塗膜を形成できる方法であれば特に限定されるものではない。このような方法としては、例えば、インクジェット法等の直接的なパターン塗布が可能な方法を用いることも可能であるが、上記親液性機能層は、上記親疎水パターン基板の疎水性領域よりも上記有機半導体層形成用塗工液に用いられる有機溶媒に対する親液性が高いものである。このため、親液性機能層が形成された親疎水パターン基板の全面に対して有機半導体層形成用塗工液を塗布したとしても、上記親液性の差異により上記親液性機能層のみに有機半導体層形成用塗工液の塗膜を形成することが可能である。したがって、本工程においては上記有機半導体層形成用塗工液を、前記疎水性領域と前記親液性機能層が形成されたパターン基板上に塗布し、前記疎水領域と前記親液性機能層の有機溶媒に対する親和性の差を利用して、前記親液性機能層上に有機半導体層を形成することが好ましい。ここで、上記有機半導体層形成用塗工液を塗布する方法としては、上記親疎水パターン基板の全面に対して塗布する方法が用いられることが好ましい。このような塗布方法としては、例えば、スピンコート法、ダイコート法、ロールコート法、バーコート法、ディップコート法、スプレーコート法、ブレードコート法、グラビアオフセット印刷等の一般的に公知の塗布方法を用いることができる。
【００５８】
本工程において形成される有機半導体層の厚みとしては、上記有機半導体材料の種類等に応じて、所望の半導体特性を発現し得る範囲内であれば特に限定されるものではない、なかでも本工程において形成される有機半導体層の厚みは、２ｎｍ〜１μｍの範囲内であることが好ましく、５ｎｍ〜５００ｎｍの範囲内であることがより好ましく、１０ｎｍ〜１００ｎｍの範囲内であることがさらに好ましい。
【００５９】
４．有機トランジスタの製造方法
本発明の有機トランジスタの製造方法は、少なくとも上記親疎水パターン基板形成工程と、上記親液性機能層形成工程と、上記有機半導体層形成工程とを有するものであるが、必要に応じて他の任意の工程を有するものであってもよい。本発明に用いられる任意の工程としては、本発明によって製造される有機トランジスタの用途等に応じて、当該有機トランジスタに所望の機能を付与できるものであれば特に限定されるものではない。なかでも本発明の有機トランジスタの製造方法は、通常、上記の工程に加えて、ゲート電極を形成するゲート電極形成工程、ゲート絶縁層を形成するゲート絶縁層形成工程、およびソース電極およびドレイン電極を形成するソース・ドレイン電極形成工程等が適宜用いられる。
【００６０】
本発明に用いられる任意の工程として、上記ゲート電極形成工程、ゲート絶縁層形成工程およびソース・ドレイン電極形成工程が用いられる場合について、図を参照しながら説明する。図４は、本発明にこれらの任意の工程が用いられる場合の一例を示す概略図である。図４に例示するように、本発明の有機トランジスタの製造方法は、疎水性基板として、任意の基板１’’、上記基板１’’上に形成されたゲート電極４、および上記ゲート絶縁層５上に形成され、表面が親水性を示すゲート絶縁層５とを有する親水性基板１’ａと、上記ゲート絶縁層５上に形成された疎水層１ｂ’と、を有するものを用い（図４（ａ））、上記疎水層１’ｂをパターン状に除去することにより、親疎水パターン基板１を作製する親疎水パターン基板形成工程と（図４（ｂ））、親水性領域である上記ゲート絶縁層５の表面上に親液性機能層２を形成する親液性機能層形成工程と（図４（ｃ））、上記親水性機能層２上に、有機半導体層３を形成する有機半導体層形成工程と（図４（ｄ））、上記有機半導体層３上に、ソース電極６およびドレイン電極７を形成するソース・ドレイン電極形成工程とを有するものであってよい。これにより、本発明によって製造される有機トランジスタはボトムゲート型構造を有するものとなる。
【００６１】
また、図５は本発明に上記の任意の工程が用いられる場合の、他の例を示す概略図である。図５に例示するように、本発明の有機トランジスタの製造方法は、親水性基板１’ａと、疎水層１’ｂとからなる疎水性基板１’を用い（図５（ａ））、上記疎水層１’ｂをパターン状に除去することにより親疎水パターン基板を作製する親疎水パターン基板形成工程と（図５（ｂ））、上記親疎水パターン基板１の親水性領域上に親液性機能層２を形成する、親液性機能層形成工程と（図５（ｃ））、上記親液性機能層２上にのみ有機半導体層３を形成する有機半導体層形成工程と（図５（ｄ））、上記有機半導体層３上に、ソース電極６およびドレイン電極７を形成する、ソース・ドレイン電極形成行程（図５（ｅ））と、上記有機半導体層３上に、ゲート絶縁層５を形成するゲート絶縁層形成工程と（図５（ｆ））、上記ゲート絶縁層５上に、ゲート電極４を形成するゲート電極形成工程（図５（ｇ））と、を有するものであってもよい。これにより本発明によって製造される有機トランジスタはトップゲート型構造を有するものとなる。
【００６２】
なお、本発明に用いられる上記ゲート電極形成工程、ゲート絶縁層形成工程、およびソース・ドレイン電極形成工程については、一般的に有機トランジスタを製造する工程において用いられるものと同様であるため、ここでの詳しい説明は省略する。
【００６３】
５．有機トランジスタ
本発明によって製造される有機トランジスタは、親疎水パターン基板と、表面に疎水性領域と親水性領域とがパターン状に形成された親疎水パターン基板と、前記親水性領域上に形成され、絶縁性機能材料からなり、前記疎水性領域よりも有機溶媒に対する前記親液性が高い親液性機能層と、前記親液性機能層上に形成され、有機半導体材料からなる有機半導体層と、を有するものとなる。このような有機トランジスタについては、後述する「Ｂ．有機トランジスタ」の項において詳述するため、ここでの説明は省略する。
【００６４】
Ｂ．有機トランジスタ
次に、本発明の有機トランジスタについて説明する。上述したように本発明の有機トランジスタは、表面に疎水性領域と親水性領域とがパターン状に形成された親疎水パターン基板と、上記親水性領域上に形成され、絶縁性機能材料からなり、上記疎水性領域よりも有機溶媒に対する上記親液性が高い親液性機能層と、上記親液性機能層上に形成され、有機半導体材料からなる有機半導体層と、を有するものであって、上記絶縁性機能材料が、上記有機半導体層の半導体特性を向上させる機能を有し、かつ、上記親水性領域に選択的に付与されることが可能な性質を有するものであることを特徴とするものである。
【００６５】
このような本発明の有機トランジスタについて図を参照しながら説明する。図６は本発明の有機トランジスタの一例を示す概略断面図である。図６に例示するように、本発明の有機トランジスタ１０は、表面に疎水性領域Ａと親水性領域Ｂとがパターン状に形成された親疎水パターン基板１と、上記親水性領域Ｂ上に形成され、絶縁性機能材料からなり、上記疎水性領域よりも有機溶媒に対する上記親液性が高い親液性機能層２と、上記親液性機能層２上に形成され、有機半導体材料からなる有機半導体層３と、を有するものである。
このような例において、本発明の有機トランジスタ１０は、上記絶縁性機能材料が、上記有機半導体層３の半導体特性を向上させる機能を有し、かつ、上記親水性領域Ｂに選択的に付与されることが可能な性質を有するものであることを特徴とするものである。
【００６６】
本発明によれば、上記有機半導体層が上記親液性機能層上にパターン状に形成されており、上記親液性機能層に用いられる絶縁性機能材料が、上記有機半導体層の半導体特性を向上させる機能を有するものであることにより、上記有機半導体層に対する上記親液性機能層の作用に起因して、トランジスタ特性に優れた有機トランジスタを得ることができる。
また、上記親液性機能層が上記親疎水パターン基板の疎水性領域よりも有機溶媒に対する上記親液性が高いことにより、本発明の有機トランジスタを製造する際に、上記親液性機能層上に選択的に有機半導体層を形成することが容易になる。さらに上記親液性機能層に用いられる絶縁性機能材料が、上記親疎水パターン基板の親水性領域に選択的に付与されることが可能な性質を有するものであることにより、本発明の有機トランジスタを製造する際に、上記親水性領域のみに上記親液性機能層を形成することが容易になる。これらにより、本発明によれば簡易な工程で製造可能な有機トランジスタを得ることができる。
【００６７】
本発明の有機トランジスタは、少なくとも上記疎水性パターン基板と、上記親液性機能層と、上記有機半導体層とを有するものであり、必要に応じて他の任意の構成を有してもよいものである。
以下、本発明の有機トランジスタに用いられる各構成について順に説明する。
【００６８】
１．親疎水パターン基板
まず、本発明に用いられる親疎水パターン基板について説明する。本発明に用いられる親疎水パターン基板は、表面に疎水性領域と親水性領域とがパターン状に形成されたものである。
【００６９】
本発明に用いられる親疎水パターン基板における疎水性領域は疎水性を示す領域であり、一方、親水性領域は親水性を示す領域であるが、ここで、「疎水性」および「親水性」の定義については、上記「Ａ．有機トランジスタの製造方法」の項において説明したものと同様であるため、ここでの説明は省略する。
【００７０】
本発明における疎水性領域は、疎水性が高いほど好ましいものである。より具体的には、本発明における疎水性領域は２５℃における水に対する接触角が、４０°以上であることが好ましく、７０°以上であることがより好ましく、８０°以上であることがさらに好ましい。また本発明における親水性領域は、親水性が高いほど好ましいものである。より具体的には、本発明における親水性領域は、２５℃における水に対する接触角が、４０°以下であることが好ましく、３０°以下であることがより好ましく、２０°以下であることがさらに好ましい。さらに、本発明における親水性領域および疎水性領域における上記接触角の差は、大きいほど好ましいものである。より具体的には、本発明における親水性領域および疎水性領域における上記接触角の差は１０°以上であることが好ましく、４０°以上であることがより好ましく、８０°以上であることがさらに好ましい。なお、上記接触角の測定方法については、上記「Ａ．有機トランジスタの製造方法」の項において説明したものと同様であるため、ここでの説明は省略する。
【００７１】
本発明に用いられる親疎水パターン基板としては、所望の親水性を有する親水性領域と所望の疎水性を有する疎水性領域とが、所望のパターンで形成された構成を有するものであれば特に限定されるものではない。このような親疎水パターン基板としては、疎水性材料からなる疎水性基板の基板表面に所望のパターンで親水性領域が形成された構成を有するものと（第１態様の親疎水パターン基板）、表面が親水性を示す親水性基板と、上記親水性基板上に形成され、疎水性を示す疎水層とを有し、当該疎水層がパターン状に除去され、上記親水性基板の表面がパターン状に露出した構成を有するもの（第２態様の疎水性基板）とを挙げることができる。
以下、これらの各態様の親疎水パターン基板について説明する。
【００７２】
（第１態様の親疎水パターン基板）
上記第１態様の親疎水パターン基板に用いられる疎水性基板としては、所望の疎水性を示すことができる疎水性材料からなるものであれば特に限定されるものではない。ここで、このような疎水性基板については上記「Ａ．有機トランジスタの製造方法」の項において説明したものと同様の疎水性基板を用いることができるため、ここでの詳しい説明は省略する。
また、上記疎水性基板の表面に親水性領域が形成される態様としては、所望の親水性を示す態様であれば特に限定されるものではない。このような態様についても、上記「Ａ．有機トランジスタの製造方法」の項において説明したものと同様であるため、ここでの詳しい説明は省略する。
【００７３】
（第２態様の親疎水パターン基板）
上記第２態様の親疎水パターン基板は、表面が親水性を示す親水性基板と、上記親水性基板上に形成され、疎水性を示す疎水層とを有し、当該疎水層がパターン状に除去され、上記親水性基板の表面がパターン状に露出した構成を有するものである。ここで上記親水性基板としては、表面が所望の親水性を示すものであれば特に限定されず、また上記疎水層についても表面が所望の疎水性を示すものであれば特に限定されるものではない。ここで、本態様の親疎水パターン基板に用いられる親水性基板および疎水層については、上記「Ａ．有機トランジスタの製造方法」の項において説明したものと同様であるため、ここでの詳しい説明は省略する。
また、本態様の親疎水パターン基板は、上記疎水層がパターン状に除去され、上記親水性基板の表面がパターン状に表出されることによって、表面に親水性領域と疎水性領域とが形成されるものである。ここで、上記疎水層がパターン状に除去される態様についても上記「Ａ．有機トランジスタの製造方法」の項において説明したものと同様であるため、ここでの説明は省略する。
【００７４】
（その他の構成）
本工程に用いられる疎水性基板は、本発明によって製造される有機トランジスタの構造に応じて、ゲート電極およびゲート絶縁層、あるいはソース電極およびドレイン電極が形成されたものであってもよい。また、上記ゲート絶縁層が形成されている場合において、ゲート絶縁層自体の表面が疎水性を示すものである場合は、当該ゲート絶縁層の表面を親水化処理することにより親疎水パターン基板を作製してもよい。
【００７５】
２．親液性機能層
次に、本発明に用いられる親液性機能層について説明する。本発明に用いられる親液性機能層は、上記親疎水パターン基板の親水性領域上に形成され、絶縁性機能材料からなり、上記疎水性領域よりも有機溶媒に対する上記親液性が高いことを特徴とするものである。さらに本発明における親液性機能層は、上記絶縁性機能材料が、後述する有機半導体層の半導体特性を向上させる機能を有し、かつ、上記親水性領域に選択的に付与されることが可能な性質を有するものであることを特徴とするものである。
【００７６】
３．有機半導体層
次に、本発明に用いられる有機半導体層について説明する。本発明に用いられる有機半導体層は、上記親液性機能層上に形成されていることを特徴とするものであり、有機半導体材料からなるものである。
【００７７】
本発明における有機半導体層に用いられる有機半導体材料としては、有機半導体層に所望の半導体特性を付与できるものであれば特に限定されるものではない。このような有機半導体材料については、上記「Ａ．有機トランジスタの製造方法」の項において説明したものと同様であるため、ここでの説明は省略する。
【００７８】
４．有機トランジスタ
本発明の有機トランジスタは、少なくとも上記親疎水パターン基板と、上記親液性機能層と、上記有機半導体層とを有するものであるが、必要に応じて他の任意の構成を有してもよいものである。本発明に用いられる任意の構成としては、本発明の有機トランジスタの用途等に応じて、所望の機能を有するものを適宜選択して用いることができる。なかでも本発明の有機トランジスタは、通常、上記任意の構成として、ゲート電極、ゲート絶縁層、ソース電極およびドレイン電極が用いられる。
【００７９】
本発明の有機トランジスタに、ゲート電極、ゲート絶縁層、ソース電極およびドレイン電極が用いられる場合について、図を参照しながら説明する。図７は、本発明の有機トランジスタにこれらの任意の構成が用いられる場合の一例を示す概略断面図である。図７に例示するように本発明の有機トランジスタ１０は、ゲート電極４およびゲート絶縁層５が形成された親疎水パターン基板１が用いられ、かつ、有機半導体層３上にソース電極６およびドレイン電極７が形成されたものであってもよい。このような例において本発明の有機トランジスタは、ボトムゲート型のトランジスタ構造を有するものとなる。
なお、本発明の有機トランジスタがボトムゲート型のトランジスタ構造を有する態様はず７に例示する態様に限られるものではなく、例えば、ソース電極６およびドレイン電極７が、有機半導体層３の下に形成された態様であってもよい。
【００８０】
また図８は、本発明の有機トランジスタにこれらの任意の構成が用いられる場合の他の例を示す概略断面図である。図８に例示するように本発明の有機トランジスタ１０は、有機半導体層３上に、ソース電極６およびドレイン電極７が形成され、さらに当該有機半導体層３上にゲート絶縁層５およびゲート電極４が形成されたものであってもよい。このような例において本発明の有機トランジスタは、トップゲート型のトランジスタ構造を有するものとなる。
【００８１】
上記ゲート電極としては、導電性材料からなるものであれば特に限定されるものではない。このような導電性材料としては、例えば、Ａｌ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ａｕ、Ａｇ、Ｔａ、Ｃｕ、Ｃ、Ｐｔ、および、Ｔｉ等の金属や、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ等の導電性高分子材料等を挙げることができる。また、本発明に用いられるソース電極およびドレイン電極についても導電性材料からなるものであれば特に限定されるものではない。このような導電性材料としては、例えば、Ａｌ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ａｕ、Ａｇ、Ｔａ、Ｃｕ、Ｃ、Ｐｔ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｍｏ、ＩＺＯ、ＩＴＯ、ＭｏＯｘ、ＮｉＯｘ、ＴｉＯｘ等の金属および金属酸化物材料や、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ等の導電性高分子材料等を挙げることができる。さらに、上記ゲート絶縁層としては、所望の絶縁性を有するものであれば特に限定されるものではなく、一般的に有機トランジスタに用いられるゲート絶縁層を用いることができる。
【００８２】
５．有機トランジスタの用途
本発明の有機トランジスタの用途としては、例えば、ＴＦＴ方式を用いるディスプレイ装置のＴＦＴアレイ基板として用いることができる。このようなディスプレイ装置としては例えば、液晶ディスプレイ装置、電気泳動ディスプレイ装置、および、有機ＥＬディスプレイ装置等を挙げることができる。また、有機トランジスタを組み合わせて、基本回路（ＯＲ、ＡＮＤ、ＮＯＴ、ＥＸＯＲ（ＥＯＲ）、ＮＡＮＤ、ＮＯＲ）等を作製し、論理回路を作製することもできる。
【００８３】
６．有機トランジスタの製造方法
本発明の有機トランジスタは、一般的に公知に有機トランジスタの製造方法を応用することによって製造することも可能であるが、なかでも上記「Ｂ．有機トランジスタの製造方法」の項において説明した製造方法によって好適に製造することができる。
【００８４】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【実施例】
【００８５】
以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明する。
【００８６】
［実施例１］
熱酸化膜（５０ｎｍ）付シリコンウェハー上に、ＨＭＤＳ（ヘキサメチルジシラザン）を形成し、疎水層を作製した。次に開口部を有するメタルマスクを介して、セン特殊光源社製の装置を用いて波長１８５ｎｍの紫外光を３分間照射し、開口部のＨＭＤＳを分解することで、親水領域を得た。ＰｈＴＳ（フェニチルトリクロロシラン）のクロロホルム溶液に上記基板を浸漬し、親水領域にＰｈＴＳ単分子層を絶縁性機能材料として形成した。オクチルクオーターチオフェン（８ＱＴ８）のトルエン溶液（０．３ｗｔ％）を基板上に塗布し、溶媒を蒸発させ、親水領域にのみ８ＱＴ８薄膜を形成した。ＵＬＶＡＣ社製真空蒸着機を用いてＡｕの蒸着膜を３０ｎｍ成膜し、有機トランジスタ（素子１）を作製した。
【００８７】
［実施例２］
熱酸化膜(１００ｎｍ)付シリコンウェハー上に、ＯＴＳ（オクチルトリクロロシラン）を形成し、疎水層を作製した。次に開口を有するメタルマスクを介して、ウシオ電機社製の装置を用いて波長１７２ｎｍの紫外光を３分間照射し、開口部のＯＴＳを分解することで、親水領域を得た。ＰＴＳ（フェニルトリクロロシラン）のトルエン溶液に上記基板を浸漬し、親水領域にＰＴＳを形成した。８ＱＴ８のキシレン溶液（０．０５ｗｔ％）を基板上に塗布し、溶媒を蒸発させ、親水領域にのみ８ＱＴ８を形成した。真空蒸着機（サイエンステクノロジー社製真空蒸着装置）を用いてＡｕの蒸着膜を５０ｎｍ成膜し、有機トランジスタ（素子２）を作製した。
【００８８】
［実施例３］
熱酸化膜（５０ｎｍ）付シリコンウェハー上に、ＯＤＴＳ（オクタデシルトリクロロシラン）を形成し、疎水層を作製した。次に開口を有するメタルマスクを介して、セン特殊光源社製の装置を用いて波長１８５ｎｍの紫外光を３分間照射し、開口部のＨＭＤＳを分解することで、親水領域を得た。ポリイミドのＮＭＰ（ｎ-メチルピロリドン）溶液を基板上に、５０００回転、４０秒という条件でスピンコートし、１８０℃、１時間という条件で焼成を行い、親水領域のみに絶縁性機能材料として厚さ１５ｎｍ程度のポリイミド薄膜を形成した。ＵＬＶＡＣ社製真空蒸着機を用いて、ソースおよびドレイン電極としてＡｕの蒸着膜を３０ｎｍ成膜した。８ＱＴ８のテトラリン溶液（２ｗｔ％）を基板上に塗布し、溶媒を蒸発させ、親水領域にのみ８ＱＴ８を形成し、有機トランジスタ（素子３）を作製した。
【００８９】
［有機トランジスタ素子の電気特性評価］.
電気特性は、素子１については、Ａｇｉｌｅｎｔ社製半導体パラメータアナライザ４１５６Ｃ、素子２，３についてはケースレー２３７、ケースレー６４８７を用いて行った。
いずれの素子においても、一定のドレイン電圧におけるゲート電圧によるドレイン電流変調と、一定のゲート電圧におけるドレイン電圧によるドレイン電流の変調を確認し、トランジスタとして良好に動作していることを確認した。
【００９０】
素子１および３についてバイアスストレス試験を実施し、別に作製した親液性機能層を有しないトランジスタと信頼性を比較した。バイアスストレス試験とは、一定のゲート電圧、ドレイン電圧を連続印加したときのドレイン電流の時間変化を観測する信頼性評価方法である。親液性機能層を有しない素子と、素子１および３において印加時間１０００秒後のドレイン電流はそれぞれ７５％、８７％、９７．５％となり、親液性機能層を有するトランジスタは、新液性機能層の無い有機トランジスタ素子に比べて、素子の信頼性が高いことが示された。親液性機能層を有しない素子と、素子１の、バイアスストレス下におけるドレイン電流の時間変化を図９に示す。図９によっても、親液性機能層を有することによって信頼性が向上することが示される。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】本発明の有機トランジスタの製造方法の一例を示す概略図である。
【図２】本発明における親疎水パターン基板形成工程の一例を示す概略図である。
【図３】本発明における親疎水パターン基板形成工程の他の例を示す概略図である。
【図４】本発明の有機トランジスタの製造方法の他の例を示す概略図である。
【図５】本発明の有機トランジスタの製造方法の他の例を示す概略図である。
【図６】本発明の有機トランジスタの一例を示す概略断面図である。
【図７】本発明の有機トランジスタの他の例を示す概略断面図である。
【図８】本発明の有機トランジスタの他の例を示す概略断面図である。
【図９】本発明による有機トランジスタのドレイン電流の時間変化を表すグラフである。
【符号の説明】
【００９２】
１  …  親疎水パターン基板
１’  …  疎水性基板
１’ａ  …  親水性基板
１’ｂ  …  疎水層
１’’  …  基板
２  …  親液性機能層
３  …  有機半導体層
４  …  ゲート電極
５  …  ゲート絶縁層
６  …  ソース電極
７  …  ドレイン電極
１０  …  有機トランジスタ
Ａ  …  疎水性領域
Ｂ  …  親水性領域
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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