(57)【要約】【課題】低分子有機半導体材料を用い、穏和な条件で、溶解或いは分散し、塗布により有機半導体膜を形成する方法を提供する。【解決手段】有機半導体材料を含有する塗布液を、基板上へ供給することにより有機半導体膜を形成する有機半導体膜の製造方法において、前記塗布液に超音波を印加して塗布液中の半導体材料の平均粒径を減少させる工程を含み、かつ塗布時に塗布液に含有される半導体材料の平均粒径が０．００３〜１μｍであることを特徴とする有機半導体膜の製造方法。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機半導体材料を含有する塗布液を、基板上へ供給することにより有機半導体膜を形成する有機半導体膜の製造方法において、前記塗布液に超音波を印加して塗布液中の半導体材料の平均粒径を減少させる工程を含み、かつ塗布時に塗布液に含有される半導体材料の平均粒径が０．００３〜１μｍであることを特徴とする有機半導体膜の製造方法。
【請求項２】
前記塗布液中に含有される有機半導体材料が、重量平均分子量５００以上１００００以下の共役系低分子化合物であることを特徴とする請求項１に記載の有機半導体膜の製造方法。
【請求項３】
前記塗布液に超音波を印加後１時間以内に、該塗布液を基板に供給することを特徴とする請求項２に記載の有機半導体膜の製造方法。
【請求項４】
前記塗布液を３０℃以上２００℃以下で加熱する工程を含むことを特徴とする請求項３に記載の有機半導体膜の製造方法。
【請求項５】
有機半導体材料が分子中にヘテロ原子を含む縮合多環芳香族化合物であることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の有機半導体膜の製造方法。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか１項に記載の有機半導体膜の製造方法により製造されたことを特徴とする有機半導体膜。
【請求項７】
請求項６に記載の有機半導体膜を有する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】
本発明は有機半導体膜の製造方法に関し、特に塗布液を用いて形成される有機半導体膜及びそれを用いた有機薄膜トランジスタに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、有機半導体を半導体チャネルとして使用する有機薄膜トランジスタ（有機ＴＦＴ）が種々検討されている。有機半導体は無機半導体に比べて加工が容易であり、プラスチック支持体との親和性が高いので薄層デバイスとしての魅力がある。
【０００３】
有機半導体薄膜の形成方法としては、蒸着による方法が代表的であるが、材料の特性により種々の方法が用いられる。その中でも有機半導体材料は、塗布或いはインクジェット等、溶液を基板に適用する常圧ウエットプロセスにより、蒸着等よりも容易に薄膜が得られるという特徴がある。
【０００４】
こういう中で、シリコンに匹敵するようなキャリア移動度が大きい有機半導体薄膜を得ようとする試みが多くなされている。
【０００５】
例えば、特許文献１においては、高性能であるが難溶性のペンタセンを１００℃以上の高温で加熱溶解させて有機半導体膜を形成し、有機ＴＦＴを形成している。実際には、窒素気流中で非常に高温で溶解しており、製造条件としては過酷なもので、材料や樹脂等のフレキシブル基板に対するダメージも大きいものであった。
【０００６】
一方、特許文献２では、半導体分散液を、一度加熱して完全溶解させた後に他の溶媒混入や冷却等の方法により分散液を作製する方法が記載されている。しかし、有機半導体の溶液は溶液の加熱によりダメージを受けやすく、またこの方法では均一に微粒子化された分散液を得ることは困難である。
【０００７】
ウエットプロセスにより有機ＴＦＴの半導体層を形成する際の問題として、蒸着では優れた性能を示す有機半導体材料は、どちらかとうと結晶性が高く溶解し難く塗布には不向きであるという相反する関係があり、難溶性の低分子有機半導体材料を用い、穏和な条件で、溶解或いは分散し、塗布により有機半導体膜を形成する方法の開発が強く望まれていた。
【特許文献１】国際公開第０３／０１６５９９号パンフレット
【特許文献２】特開２００５−２８１１８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、低分子有機半導体材料を用い、穏和な条件で、溶解或いは分散し、塗布により有機半導体膜を形成する方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題は、以下の構成により解決することができた。
【００１０】
１．有機半導体材料を含有する塗布液を、基板上へ供給することにより有機半導体膜を形成する有機半導体膜の製造方法において、前記塗布液に超音波を印加して塗布液中の半導体材料の平均粒径を減少させる工程を含み、かつ塗布時に塗布液に含有される半導体材料の平均粒径が０．００３〜１μｍであることを特徴とする有機半導体膜の製造方法。
【００１１】
２．前記塗布液中に含有される有機半導体材料が、重量平均分子量５００以上１００００以下の共役系低分子化合物であることを特徴とする前記１に記載の有機半導体膜の製造方法。
【００１２】
３．前記塗布液に超音波を印加後１時間以内に、該塗布液を基板に供給することを特徴とする前記２に記載の有機半導体膜の製造方法。
【００１３】
４．前記塗布液を３０℃以上２００℃以下で加熱する工程を含むことを特徴とする前記３に記載の有機半導体膜の製造方法。
【００１４】
５．有機半導体材料が分子中にヘテロ原子を含む縮合多環芳香族化合物であることを特徴とする前記１〜４の何れか１項に記載の有機半導体膜の製造方法。
【００１５】
６．前記１〜５の何れか１項に記載の有機半導体膜の製造方法により製造されたことを特徴とする有機半導体膜。
【００１６】
７．前記６に記載の有機半導体膜を有することを特徴とする有機薄膜トランジスタ。
【発明の効果】
【００１７】
本発明により、比較的溶解性の低い低分子有機半導体材料を穏和な条件で、分散が可能となり、塗布により有機半導体膜を形成することが可能となった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下本発明を実施するための最良の形態について詳しく説明するが、本発明はこれにより限定されるものではない。
【００１９】
本発明の有機半導体材料薄膜の形成方法は、塗布により、良好に駆動する有機薄膜トランジスタを提供することができる。
【００２０】
有機薄膜トランジスタは、支持体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、その上にゲート絶縁層を介してゲート電極を有するトップゲート型と、支持体上に先ずゲート電極を有し、ゲート絶縁層を介して有機半導体チャネル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。本発明に係わる有機半導体膜の形成方法により得られる有機薄膜トランジスタはこれらトップゲート型およびボトムゲート型のいずれでもよく、またその形態を問わない。
【００２１】
また、本発明のプロセスで用いられる前記薄膜トランジスタにおける有機半導体チャネル（活性層）を構成する有機半導体膜は、低分子有機半導体材料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、分子量として重量平均分子量が５０００以下のものであることが好ましい。
【００２２】
低分子有機半導体材料としては、代表的には、ペンタセン等の化合物があり、特に、ＷＯ０３／１６５９９号、ＷＯ０３／２８１２５号、ＵＳＰ６，６９０，０２９号、特開２００４−１０７２１６号等に記載の置換基をもったペンタセン類、ＵＳ２００３−１３６９６４号等に記載のペンタセンプレカーサ類がある。
【００２３】
しかし、これらのペンタセン類は溶液状態で酸化されやすく、有機溶媒に対する溶解性が低いという欠点が有り、簡易プロセスが期待されるウエットプロセスによる有機半導体デバイス作製には適用が困難である。
【００２４】
本発明では、一部を置換された縮合多環化合物半導体材料を含む塗布液を、超音波を印加して分散液として塗布する方法を用いた。このことにより、ウエットプロセスにより、結晶性の高い半導体膜を簡便に形成することを可能にした。
【００２５】
本発明に用いられる半導体材料としては、分子中にヘテロ原子を含む縮合多環芳香族化合物が好ましく、特にＳｉ、Ｓ、Ｏ、Ｎ、Ｇｅ等のヘテロ原子が好ましい。特に本発明に好ましくはヘテロ原子が縮合環外の置換基に置換されているものである。
【００２６】
下記に好ましい具体的化合物例を挙げるが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００２７】
【化１】
2007201131.tif 000002
【００２８】
化合物例（４）および（６）はＪＡＣＳ  ２００５，１２７，４９８６−４９８７に記載されている化合物であり、その他の化合物も上記文献を参考に合成することができる。
【００２９】
本発明は、有機半導体溶液を、例えば、塗布や、インクジェット法等、液体を基板上に適用して、常圧プロセスで、容易に半導体材料薄膜を得るものである。
【００３０】
本発明においては、前記低分子有機半導体材料を溶媒と共に超音波を印加し、低分子有機半導体材料の粒径が０．００３〜１μｍ以下となるまで分散した後、これを例えば、酸化膜付きシリコンウエハー等の基板上に供給、塗布、乾燥することで有機半導体材料薄膜を得ることができる。
【００３１】
有機半導体材料薄膜を形成しようとする絶縁体表面は、例えば、ボトムゲート型有機薄膜トランジスタの場合、酸化膜付きシリコンウエハー基板の表面等であるが、該基板上に有機半導体材料薄膜を形成して、更にソース電極とドレイン電極を形成し半導体層を連結することで、ボトムゲート型有機薄膜トランジスタを形成することができる。シリコンウエハーはゲートを兼ね、表面に形成された酸化膜（酸化珪素膜）がゲート絶縁層を構成している。
【００３２】
また、トップゲート型の場合、例えば、絶縁体である支持体上に先ず、有機半導体層を形成し、この上にソース電極とドレイン電極を形成し、その上に更にゲート絶縁層を介してゲート電極を形成して、有機薄膜トランジスタが形成される。この場合においては、最初に有機半導体分散液を適用して、有機半導体材料薄膜（層）を形成する支持体（絶縁体）表面が絶縁体表面を構成する。
【００３３】
いずれの場合においても、キャリア移動度の高い有機半導体材料薄膜をそれぞれ基板上、即ち基板となる絶縁体表面に形成する工程が必要であり、また、微細な構造を有するＴＦＴシートを形成するためには、これら有機半導体材料膜溶液を微細で、パターニング精度よく、基板上に適用できるものでなければならない。
【００３４】
これらの有機半導体材料膜は、有機薄膜トランジスタを構成する場合、ゲート絶縁膜、例えばシリコンの熱酸化膜等の疎水性の高い絶縁性膜を有する基板上に形成されるため、前記有機半導体材料を溶解する溶媒は、適用する表面との親和性を有している溶媒が好ましく、例えばトルエン等の芳香族炭化水素、ヘキサン、ヘプタンなどの鎖状脂肪族炭化水素、また、シクロヘキサン、シクロペンタンなどの環状脂肪族炭化水素等、脂肪族炭化水素類、クロロホルム、１，２−ジクロロエタン等のハロゲン化炭化水素、ジエチルエーテルやジイソプロピルエーテル等の鎖状エーテル類、テトラヒドロフランやジオキサンなどの環状エーテル、アセトンやメチルエチルケトン等のケトン類等が挙げられる。また、これらの溶媒は混合して用いてもよい。また有機半導体材料の溶解の促進のため有機半導体材料に対する溶解性の高い他の溶媒を、混合して用いてもよい。
【００３５】
溶媒中における有機半導体材料の含有量は、用いる溶媒の種類また有機半導体材料の選択等によって変わるが、塗布によりこれらの液状材料を基板上に適用して薄膜を形成させるためには、該材料中において有機半導体材料は０．０１〜１０．０質量％、好ましくは０．１〜５．０質量％の範囲で溶解していることが好ましい。濃度が高すぎると、基板上の均一な延展ができない、また低すぎると、基板上での液切れによる塗膜のピンホール等が生じやすい。
【００３６】
本発明においては、有機半導体材料溶液を、キャストコート、スピンコート、印刷、インクジェット法、等によって絶縁体表面（基板上）に適用し、乾燥することで、有機半導体材料薄膜を基板上に形成することができる。
【００３７】
また、本発明においては、有機半導体材料膜（層）の設置後に、所定時間、所定温度において熱処理を行ってもよい。これにより形成される有機半導体材料の分子の配向乃至配列を更に強化、促進することが可能である。
【００３８】
前記熱処理は、有機半導体材料の融点以下の温度で行うのが好ましい。特に有機半導体材料が前記示差走査熱分析（ＤＳＣ）測定において発熱ピークを有する場合、融点以下、発熱開始温度以上の範囲の温度で一定時間処理することが好ましい。例えば１０秒から１週間、好ましくは１０秒から１日、さらに好ましくは１０秒から１時間の一定時間、熱処理が行われることが好ましい。例えば前記チオフェンオリゴマー化合物例〈１〉の場合、示差走査熱分析装置（ＤＳＣ）は例えば、セイコー電子工業（株）製  ＲＤＣ２型を用いて測定したデータでは、発熱点３１．９℃、融点７９．６℃である。有機半導体材料の融点は５０℃以上、２００℃の範囲にあることが好ましい。
【００３９】
融点以上の温度での熱処理は、有機半導体材料を融解させるので、形成された配向或いは結晶化した膜が溶融状態となり、破壊されるからである。また余りに高い温度に晒されると、有機半導体材料自体の分解や変質も起こるため好ましくない。
【００４０】
これらの熱処理は、窒素或いはヘリウム、アルゴン等の不活性ガス中で行うのが好ましい。又、これら不活性気体の圧力としては０．７×１０2〜１．３×１０2ｋＰａの範囲、即ち大気圧近傍が好ましい。
【００４１】
本発明において、有機半導体材料膜を形成する絶縁体表面を有する基板としては、後述するがトップゲート型、また、ボトムゲート型等、その作製手順により異なってくるが、特にボトムゲート型有機薄膜トランジスタの製造においては、ゲート電極上に形成されたゲート絶縁膜（ポリシリコン基板上に形成される熱酸化膜）等が挙げられる。又トップゲート型薄膜トランジスタ等においては、最初に有機半導体材料薄膜（層）が形成される絶縁体表面を有する基板である。
【００４２】
また、塗布される有機半導体材料を含有する液体との濡れ性の高い表面を得るために、例えば、ゲート絶縁膜には表面処理を施すことが好ましい。この様な処理として、ゲート絶縁膜を研磨等により表面粗さを変化させる処理、自己配列型の薄膜を形成させるためのラビング等の配向処理、また、シランカップリング剤による表面処理が挙げられる。シランカップリング剤としては、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、ヘキサメチルジシラン、ヘキサメチルジシラザン等が好ましい例としてあげられ、本発明はこれらに限らないが、シランカップリング剤による処理が好ましい。
【００４３】
尚、本発明において有機半導体材料含有液状材料を適用する基板表面の接触角測定は、協和界面科学株式会社製：接触角計ＣＡ−Ｖ  ｏｒ  ＣＡ−ＤＴ・Ａ型を用いて２０℃、５０％ＲＨの環境下で測定するものである。
【００４４】
このようにして形成される有機半導体層の膜厚としては、特に制限はないが、得られた有機薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）の特性は、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、半導体材料により異なるが、一般に１μｍ以下、特に１０〜３００ｎｍが好ましい。
【００４５】
また、縮合多環芳香族化合物を有機半導体材料とする場合等、有機半導体層中には、有機半導体材料のみではなく、たとえば、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、ニトロ基など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およびテトラシアノキノジメタンやそれらの誘導体などのように電子を受容するアクセプターとなる材料や、たとえばアミノ基、トリフェニル基、アルキル基、水酸基、アルコキシ基、フェニル基などの官能基を有する材料、フェニレンジアミンなどの置換アミン類、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、カルバゾールおよびその誘導体、テトラチアフルバレンとその誘導体など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、いわゆるドーピング処理を行ってもよい。
【００４６】
ドーピングが施された有機半導体膜の有機半導体材料分子の配向等の構造化においても、本発明に係わる有機半導体膜の形成方法は同様に有用である。
【００４７】
本発明において、好ましい態様の一つであるボトムゲート型の有機薄膜トランジスタを例にとり、有機薄膜トランジスタを作製について説明する。
【００４８】
有機薄膜トランジスタは、支持体上にゲート電極、ゲート絶縁膜、活性層、ソース電極、ドレイン電極がそれぞれ最適に配置されることで構成されるものである。
【００４９】
従って、例えば、支持体上に、ゲート電極を形成した後、ゲート絶縁膜を形成し、ゲート絶縁膜上に前記の方法にて、活性層（有機半導体材料薄膜（層））を形成した後、それぞれ、ソース、ドレイン電極を形成することにより本発明に係わる有機薄膜トランジスタは形成される。
【００５０】
また、例えば、ゲート絶縁膜形成後、ゲート絶縁膜上にソース、ドレイン電極パターンを形成し、該ソース、ドレイン電極間に、有機半導体層を、パターニングにより形成してもよい。
【００５１】
この様に支持体上に、ゲート電極、ゲート絶縁膜、有機半導体材料薄膜（層）、ソース電極、ドレイン電極を、それぞれ必要な場合には適宜パターニングし、最適に配置することで、本発明に係わる有機薄膜トランジスタが得られる。
【００５２】
以下、本発明において有機半導体層以外の、有機薄膜トランジスタを構成するその他の構成要素について説明する。
【００５３】
本発明において、前記ソース電極、ドレイン電極およびゲート電極を形成する材料は導電性材料であれば特に限定されず、種々の金属材料を用いることができるが、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、銀ペーストおよ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が、特に、白金、金、銀、銅、アルミニウム、インジウム、ＩＴＯおよび炭素等が好ましい。
【００５４】
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、アルミニウムや銅などの金属箔上に熱転写、インクジェット等によるレジストを用いてエッチングする方法等がある。
【００５５】
電極の形成方法としては、また導電性微粒子分散液、また、導電性ポリマーの溶液あるいは分散液を、直接インクジェット法によりパターニングする方法、塗工膜からリソグラフやレーザーアブレーションなどにより形成する方法がある。更に導電性ポリマーや導電性微粒子を含むインク、導電性ペーストなどを凸版、凹版、平版、スクリーン印刷など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。
【００５６】
あるいは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なども好適に用いられる。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い。
【００５７】
導電性微粒子の金属材料（金属微粒子）としては、白金、金、銀、コバルト、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が、特に仕事関数が４．５ｅＶ以上の白金、金、銀、銅、コバルト、クロム、イリジウム、ニッケル、パラジウム、モリブデン、タングステンが好ましい。
【００５８】
このような金属微粒子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、金属蒸気合成法などの物理的生成法や、コロイド法、共沈法などの、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、同１１−８０６４７号、同１１−３１９５３８号、特開２０００−２３９８５３等に示されたコロイド法、特開２００１−２５４１８５、同２００１−５３０２８、同２００１−３５２５５、同２０００−１２４１５７、同２０００−１２３６３４など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分散物である。
【００５９】
分散される金属微粒子の平均粒径としては、２０ｎｍ以下であることが好ましい。
【００６０】
また、金属微粒子分散物に導電性ポリマーを含有させることが好ましく、これをパターニングして押圧、加熱等によりソース電極、ドレイン電極を形成すれば、導電性ポリマーにより有機半導体層とのオーミック接触を可能とできる。即ち金属微粒子の表面に、導電性ポリマーを介在させて、半導体への接触抵抗を低減させ、かつ、金属微粒子を加熱融着させることで、さらに本発明の効果を高めることができる。
【００６１】
導電性ポリマーとしては、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を用いることが好ましく、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などが好適に用いられる。
【００６２】
金属微粒子の含有量は導電性ポリマーに対する質量比で０．００００１〜０．１が好ましい。この量を超えると金属微粒子の融着が阻害されることがある。
【００６３】
これらの金属微粒子分散物で電極を形成する場合、ソース電極、ドレイン電極を形成した後、加熱により前記の金属微粒子を熱融着させることが好ましい。また電極形成時に、概ね、１〜５００００Ｐａ、さらに１０００〜１００００Ｐａ程度の押圧をかけ、融着を促進してもよい。
【００６４】
上記金属微粒子分散物を用いて電極様にパターニングする方法として、直接インクジェット法によりパターニングする場合、インクジェットヘッドの吐出方式としては、ピエゾ方式、バブルジェット（登録商標）方式等のオンデマンド型や静電吸引方式などの連続噴射型のインクジェット法等公知の方法を使用することができる。
【００６５】
加熱また加圧する方法としては、加熱ラミネータなどに用いられる方法をはじめ、公知の方法を用いることができる。
【００６６】
ゲート絶縁層としては種々の絶縁膜を用いることができるが、特に、比誘電率の高い無機酸化物皮膜が好ましい。
【００６７】
無機酸化物としては酸化珪素、酸化アルミニウム、酸化タンタル、酸化チタン、酸化錫、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などが挙げられる。これらの内好ましいのは、酸化珪素、酸化アルミニウム、酸化タンタル、酸化チタンである。窒化珪素、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。
【００６８】
上記の無機酸化物皮膜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（大気圧プラズマＣＶＤ法）、ディップコート法、キャスト法、リールコート法、バーコート法、ダイコート法等の塗布により形成する方法、印刷やインクジェットなどのパターニングによる方法などのウエットプロセスが挙げられ、材料に応じて使用できる。
【００６９】
ウエットプロセスは、無機酸化物の微粒子を、任意の有機溶剤或いは水に必要に応じて界面活性剤等の分散補助剤を用いて分散した液を塗布、乾燥する方法や、酸化物前駆体、例えばアルコキシド体の溶液を塗布乾燥する所謂ゾルゲル法が用いられる。
【００７０】
これらのうち好ましいのは大気圧プラズマ法とゾルゲル法である。
【００７１】
大気圧プラズマ法による絶縁膜の形成方法は、大気圧または大気圧近傍の圧力下で放電し、反応性ガスをプラズマ励起し、基材上に薄膜を形成する処理で、その方法については特開平１１−６１４０６号、同１１−１３３２０５号、特開２０００−１２１８０４、同２０００−１４７２０９、同２０００−１８５３６２等に記載されている。これによって高機能性の薄膜を、生産性高く形成することが出来る。
【００７２】
又、これらの絶縁膜には予め表面処理を施してもよく、これらの処理としては前記の様なシランカップリング剤による処理、ラビング等の配向処理が好ましく挙げられる。
【００７３】
又、有機化合物皮膜の形成法としては、ポリイミド、ポリアミド、ポリエステル、ポリアクリレート、光ラジカル重合系、光カチオン重合系の光硬化性樹脂、或いはアクリロニトリル成分を含有する共重合体、ポリビニルフェノール、ポリビニルアルコール、ノボラック樹脂、およびシアノエチルプルラン等を用いることもできる。有機化合物皮膜の形成法としてはウエットプロセスが好ましい。
【００７４】
無機酸化物皮膜と有機酸化物皮膜は積層して併用することが出来る。又これら絶縁膜の膜厚としては、一般に５０ｎｍ〜３μｍ、好ましくは、１００ｎｍ〜１μｍである。
【００７５】
また支持体はガラスやフレキシブルな樹脂製シートで構成され、例えばプラスチックフィルムをシートとして用いることができる。前記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、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）等からなるフィルム等が挙げられる。この様に、プラスチックフィルムを用いることで、ガラス基板を用いる場合に比べて軽量化を図ることが出来、可搬性を高めることができると共に、衝撃に対する耐性を向上できる。
【００７６】
図１に本発明に係る有機薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）の構成例を断面図で示す。
【００７７】
同図（ａ）は、ガラス支持体６上に、マスクを用い、例えば金の蒸着によりパターン形成し、ソース電極２、ドレイン電極３を形成し、その間に有機半導体材料層１を形成し、その上にゲート絶縁層５を形成し、更にその上にゲート電極４を形成して有機ＴＦＴを形成したものである。
【００７８】
図２（ｂ）、（ｃ）に、トップゲート型の有機薄膜トランジスタの他の構成例を示す。
【００７９】
また、図２（ｄ）〜（ｆ）はボトムゲート型の有機ＴＦＴの構成例を示す。同図（ｄ）は支持体６上にゲート電極４を形成した後、ゲート絶縁層５を形成し、その上にソース電極２、ドレイン電極３を形成して、該ソース、ドレイン電極間のゲート絶縁層上に有機半導体材料層１を形成してボトムゲート型の有機ＴＦＴを形成したものである。同様に他の構成例を同図（ｅ）、（ｆ）に示す。同図（ｆ）は支持体６上にゲート電極４を形成した後、ゲート絶縁層５を形成し、その上に有機半導体材料層１を形成した後、更にソース電極２、ドレイン電極３を形成して有機ＴＦＴを形成したものである。
【００８０】
図２は、前記有機薄膜トランジスタを用いて、液晶、電気泳動素子等の出力素子様に構成されたＴＦＴシートの概略等価回路図の１例である。
【００８１】
ＴＦＴシート１０はマトリクス配置された多数の有機ＴＦＴ１１を有する。７は各有機ＴＦＴ１１のゲートバスラインであり、８は各有機ＴＦＴ１１のソースバスラインである。各有機ＴＦＴ１１のソース電極には、例えば液晶、電気泳動素子等の出力素子１２が接続され、表示装置における画素を構成する。画素電極は光センサの入力電極として用いてもよい。図示の例では、出力素子として液晶が、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。
【実施例】
【００８２】
以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの記載に限定されるものではない。
【００８３】
比較例１
比抵抗０．０２Ω・ｃｍのｎ型Ｓｉウェハーに厚さ２００ｎｍの熱酸化膜を形成し、ゲート絶縁膜とした。
【００８４】
次に、前記半導体材料＜６＞の０．０５質量％トルエン溶液を攪拌しながら１００℃に加熱して溶解させ、攪拌をしながら約７０℃まで冷却し、Ｎ2ガスでバブリングすることで、溶液中の溶存酸素を除去し、Ｎ2ガス雰囲気中で前記酸化ケイ素皮膜の表面に塗布し半導体層を形成した。このとき半導体層の膜厚は２０ｎｍであった。
【００８５】
更に、この膜の表面にマスクを用いて金を蒸着し、ソース電極及びドレイン電極を形成した。以上によりチャネル長Ｌ＝３０μｍ、チャネル幅Ｗ＝１ｍｍのボトムゲート型の電界効果有機薄膜トランジスタ（ＦＥＴ素子と呼ぶ）を作製した。
【００８６】
実施例１
半導体材料＜６＞とトルエンを秤量して混合した後、この混合液に４０ｋＨｚで２時間超音波を印加し、半導体材料の分散物と溶液とを含む、塗布液を作製した。
【００８７】
分散直後に液中パーティクルカウンターを用いて溶液１ｍｌ中のパーティクル数の粒径分布を測定した。この時、溶質を混入せず溶媒のみに同処理を行なったサンプルをバックグランドして差し引いて算出した値を表１に示した。
【００８８】
得られた塗布液を比較例１と同様にしてＦＥＴ素子を作製した。
【００８９】
実施例２〜８
実施例１において、半導体材料＜６＞とトルエンを秤量して混合した後、それぞれ表１の処理を施し、同様に平均粒径の測定およびＦＥＴ素子化による移動度測定を行なった。
【００９０】
【表１】
2007201131.tif 000003
【００９１】
比較例で、半導体材料を含む塗布液を塗布する前に、超音波の印加を行うことにより、本発明試料は優れた移動度を示すことが分かる。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】本発明に係る有機薄膜トランジスタの構成例を示す図である。
【図２】本発明に係わる有機ＴＦＴシートの概略等価回路図の１例である。
【符号の説明】
【００９３】
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  支持体
７  ゲートバスライン
８  ソースバスライン
１０  有機ＴＦＴシート
１１  有機ＴＦＴ
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
【図１】
2007201131.tif 000004
【図２】
2007201131.tif 000005