(57)【要約】【課題】塗布法によってキャリア移動度の高い有機半導体層を形成できる有機半導体膜の形成方法、及び該有機半導体膜の形成方法によって形成される有機半導体膜を有する有機薄膜トランジスタを提供すること。【解決手段】有機半導体材料を含む塗布液を基板の上に供給、塗布して、乾燥させることにより有機半導体膜を形成する有機半導体膜の形成方法において、該有機半導体材料を含む塗布液の供給から乾燥の間に、塗布液供給領域内に５℃以上１００℃以下の温度差を有することを特徴とする有機半導体膜の形成方法。【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む塗布液を基板の上に供給、塗布して、乾燥させることにより有機半導体膜を形成する有機半導体膜の形成方法において、該有機半導体材料を含む塗布液の供給から乾燥の間に、塗布液供給領域内に５℃以上１００℃以下の温度差を有することを特徴とする有機半導体膜の形成方法。
【請求項２】
前記有機半導体材料を含む塗布液に用いる溶媒の沸点が７０℃以上２５０℃以下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形成方法。
【請求項３】
前記有機半導体材料の分子量が５０００以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の有機半導体膜の形成方法。
【請求項４】
前記基板の表面エネルギーが１．０×１０-2〜７．０×１０-2Ｎｍ-1であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の有機半導体膜の形成方法。
【請求項５】
前記５℃以上１００℃以下の温度差が基板表面と平行の一方向に温度勾配を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の有機半導体膜の形成方法。
【請求項６】
請求項５に記載の温度勾配の方向と同一になるようにソース電極、ドレイン電極間のチャネルが配置されることを特徴とする有機薄膜トランジスタ。
【請求項７】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の有機半導体膜の形成方法により形成される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、有機半導体膜の形成方法、及び該有機半導体膜の形成方法によって形成される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、塗布あるいはインクジェット等、有機半導体材料の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】
例えば、高性能であるが難溶性のペンタセンを２００℃近く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（例えば、特許文献１参照。）。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。一方、有機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（例えば、特許文献２参照。）。しかし、有機半導体の溶液は加熱によりダメージを受けやすく、またどのような方法にせよ、高分子半導体材料で結晶性の高い薄膜を形成するには限界がある。
【０００５】
また、ウエットプロセスにおいて有機半導体層の配向性を向上させ、高結晶性薄膜の成膜を可能とする技術が追求されてきている。例えば、有機半導体層を形成後に別途加熱処理する技術（例えば、特許文献３参照。）、レーザー照射を行って有機半導体層の結晶性を向上させる技術（例えば、特許文献４参照。）がある。
【０００６】
ウエットプロセスにより有機ＴＦＴの有機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、どちらか言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あるいは分散し、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
【特許文献３】特開２００４−２６０１２１号公報
【特許文献４】特開２００５−１２０２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、塗布法によってキャリア移動度の高い有機半導体層を形成できる有機半導体膜の形成方法、及び該有機半導体膜の形成方法によって形成される有機半導体膜を有する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】
【０００８】
本発明の上記目的は、下記構成により達成される。
【０００９】
１．有機半導体材料を含む塗布液を基板の上に供給、塗布して、乾燥させることにより有機半導体膜を形成する有機半導体膜の形成方法において、該有機半導体材料を含む塗布液の供給から乾燥の間に、塗布液供給領域内に５℃以上１００℃以下の温度差を有することを特徴とする有機半導体膜の形成方法。
【００１０】
２．前記有機半導体材料を含む塗布液に用いる溶媒の沸点が７０℃以上２５０℃以下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形成方法。
【００１１】
３．前記有機半導体材料の分子量が５０００以下であることを特徴とする前記１または２に記載の有機半導体膜の形成方法。
【００１２】
４．前記基板の表面エネルギーが１．０×１０-2〜７．０×１０-2Ｎｍ-1であることを特徴とする前記１〜３のいずれか１項に記載の有機半導体膜の形成方法。
【００１３】
５．前記５℃以上１００℃以下の温度差が基板表面と平行の一方向に温度勾配を有することを特徴とする前記１〜４のいずれか１項に記載の有機半導体膜の形成方法。
【００１４】
６．前記５に記載の温度勾配の方向と同一になるようにソース電極、ドレイン電極間のチャネルが配置されることを特徴とする有機薄膜トランジスタ。
【００１５】
７．前記１〜５のいずれか１項に記載の有機半導体膜の形成方法により形成される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】
【００１６】
本発明により、塗布法によってキャリア移動度の高い有機半導体層を形成できる有機半導体膜の形成方法、及び該有機半導体膜の形成方法によって形成される有機半導体膜を有する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】
【００１７】
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。
【００１８】
本発明の有機半導体膜の形成方法によって、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。
【００１９】
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とを有し、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。本発明の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及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。
【００２０】
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。
【００２１】
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類、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類がある。
【００２２】
本発明に用いられる有機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。
【００２３】
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。
【００２４】
【化１】
2007294509.tif 000002
【００２５】
例示化合物（４）及び（６）はＪ．Ａ．Ｃ．Ｓ  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。
【００２６】
本発明は、塗布法による有機半導体膜の形成において、有機半導体材料を含む塗布液の供給から乾燥の間に溶液供給領域内の基板表面と平行方向に５℃以上１００℃以下の温度差を有することを特徴とする。また、前記溶液供給領域内の温度差は基板表面と垂直方向、即ちウエット膜の基板付近と液面との間に存在してもよいが、基板表面と平行方向に存在することがより好ましい。また、更には温度差は５℃以上５０℃以下であることが好ましい。
【００２７】
一般的な塗布方法であるスピンコートや単に溶液を基板上に供給して成膜するのみでは、成膜は遠心力方向や溶液供給領域端から放射方向に進行する等、成膜領域全体としては薄膜の成膜は等方的に進行する。そのため成膜される有機半導体結晶は多数の結晶領域が形成されその粒界の影響により移動度が低下する問題がある。本発明のように、有機半導体材料を含む塗布液の供給から乾燥の間に、有機半導体溶液供給領域内に温度差を持たせることによって、溶液供給領域内で溶媒存在中に特定方向に成膜を進行させることにより、高い配向性を持つ薄膜が形成される。
【００２８】
即ち、基板上に有機半導体材料溶液が供給された領域内で結晶成長方向を一定とすることにより、初期に成膜された部分の分子のスタック状態に追随して残りの領域も溶媒の揮発と共に順次同一のスタック状態を持つ薄膜が形成されていく。結果として広範囲に高い結晶性を有する薄膜が形成され、高移動度の薄膜が形成される。
【００２９】
なお、溶液供給領域内の温度差は一定の方向であることが好ましい。また、基板内に温度勾配を生じさせるためには、有機半導体層と加熱機構間の層に位置する基板は熱伝導率の小さい物質を含むことが好ましく、例えば、無機酸化物、無機窒化物等が好ましく、有機化合物、例えば、ポリイミド等の有機化合物、高分子化合物も同様に好ましい。
【００３０】
有機半導体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膜を形成して、更にソース電極とドレイン電極を形成し有機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。
【００３１】
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、最初に有機半導体材料溶液を適用して、有機半導体膜（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。
【００３２】
本発明においては、ソース・ドレイン電極は、温度勾配をもって形成される有機半導体膜と対向して平行に配置することが好ましい。図３において、Ｔｓ3からＴｓ1の方向に温度勾配があるとき、Ｔｓ3からＴｓ1の方向の平行方向にキャリアが伝導するようにソース・ドレイン電極２０を配置することである。このように配置することによって高い移動度が達成される。
【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は沸点が７０℃以上２５０℃以下であることが好ましく、例えば、トルエン等の芳香族炭化水素、ヘキサン、ヘプタン等の鎖状脂肪族炭化水素、またシクロヘキサン、シクロペンタン等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等の環状エーテル、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。更に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０．００１〜１０．０質量％、好ましくは０．０１〜１．０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、更に好ましくは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。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ある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。これらの熱処理は、窒素あるいはヘリウム、アルゴン等の不活性ガス中で行うのが好ましい。また、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。
【００３９】
本発明において、有機半導体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。またトップゲート型薄膜トランジスタ等においては、最初に有機半導体膜（層）が形成される絶縁体表面を有する基板である。
【００４０】
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。このような処理として、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挙げられ、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。
【００４１】
なお、本発明において有機半導体材料溶液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−ＶｏｒＣＡ−ＤＴ・Ａ型を用いて２０℃、５０％ＲＨの環境下で測定するものである。また、基板の表面エネルギーは１．０×１０-2〜７．０×１０-2Ｎｍ-1であることが好ましく、１．０×１０-2Ｎｍ-1より小さいと塗布に問題があり、７．０×１０-2Ｎｍ-1でより大きいと高いキャリア移動度が得られない。
【００４２】
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、得られる有機薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）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材料により異なるが、一般に１μｍ以下、特に１０〜３００ｎｍが好ましい。
【００４３】
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、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行ってもよい。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、本発明に係る有機半導体膜の形成方法は同様に有用である。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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、本発明の有機薄膜トランジスタは形成される。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。
【００４７】
このように支持体上に、ゲート電極、ゲート絶縁膜、有機半導体膜（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の有機薄膜トランジスタが得られる。
【００４８】
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。
【００４９】
本発明において、前記ソース電極、ドレイン電極及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が、特に白金、金、銀、銅、アルミニウム、インジウム、ＩＴＯ及び炭素等が好ましい。
【００５０】
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るレジストを用いてエッチングする方法等がある。
【００５１】
電極の形成方法としては、導電性微粒子分散液、または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等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。
【００５２】
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等も好適に用いられる。中でも、有機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。
【００５３】
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。
【００５４】
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、同１１−８０６４７号、同１１−３１９５３８号、特開２０００−２３９８５３号の各公報等に示されたコロイド法、特開２００１−２５４１８５号、同２００１−５３０２８号、同２００１−３５２５５号、同２０００−１２４１５７号、同２０００−１２３６３４号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分散物である。
【００５５】
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。
【００５６】
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、且つ金属微粒子を加熱融着させることで、更に本発明の効果を高めることができる。
【００５７】
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等が好適に用いられる。
【００５８】
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。
【００５９】
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、更に１０００〜１００００Ｐａ程度の押圧をかけ、融着を促進してもよい。
【００６０】
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等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。
【００６１】
加熱また加圧する方法としては、加熱ラミネータ等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。
【００６２】
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。
【００６３】
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等が挙げられる。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。
【００６４】
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等のパターニングによる方法等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。
【００６５】
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ある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。
【００６６】
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。
【００６７】
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号、同２０００−１４７２０９号、同２０００−１８５３６２号の各公報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できる。
【００６８】
また、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よう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。
【００６９】
また、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、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、ノボラック樹脂、及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。
【００７０】
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できる。また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。
【００７１】
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。このよう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でき、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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
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】
【００７８】
以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれにより限定されるものではない。
【００７９】
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。
【００８０】
次に、有機半導体材料の例示化合物（６）を用いて有機半導体層を形成した。０．１質量％トルエン溶液を調製し、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、１００℃に保持したホットプレート上の前記酸化珪素皮膜の表面に塗布した。この結果形成された有機半導体層の膜厚は５０ｎｍであった。以上、有機半導体層成膜工程は全て窒素中で行った。
【００８１】
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の有機薄膜トランジスタを作製した。この時の基板温度を図３のＴｓ1、Ｔｓ2、Ｔｓ3に相当する位置で測定したところいずれも１００℃であった。作製した有機薄膜トランジスタについて、電界効果型トランジスタの移動度を測定した。測定は作製した有機薄膜トランジスタのＩ−Ｖ特性の飽和領域から、キャリア移動度（ｃｍ2／Ｖ・ｓ）を求めた。
【００８２】
実施例１
比較例１における前記酸化珪素皮膜上に、有機半導体材料の例示化合物（６）の０．１質量％のクロロホルム溶液を供給し、直後に図３に示す加熱機構により６５℃として、有機半導体材料溶液供給領域の基板を１．２ｍｍ／ｍｉｎの速度で搬送して順次加熱（Ｔｓ1、Ｔｓ2、Ｔｓ3における温度は表１参照）し、有機半導体膜を形成した。更に、比較例１同様に有機薄膜トランジスタを作製した。電界効果型トランジスタの移動度を測定した。
【００８３】
実施例２
比較例１において、有機半導体材料の例示化合物（６）の０．１質量％トルエン溶液を調製し、前記酸化珪素皮膜上に供給し、直後に図３に示す加熱機構により１２５℃として、有機半導体材料溶液供給領域の基板を１．２ｍｍ／ｍｉｎの速度で搬送して順次加熱（Ｔｓ1、Ｔｓ2、Ｔｓ3における温度は表１参照）し、有機半導体薄膜を形成した。更に、比較例１同様に有機薄膜トランジスタを作製した。電界効果型トランジスタの移動度を測定した。
【００８４】
実施例３
比較例１において、有機半導体材料の例示化合物（６）の０．１質量％ｏ−キシレン溶液を調製し、前記酸化珪素皮膜上に供給し、直後に図３に示す加熱機構により１４５℃として、有機半導体材料溶液供給領域の基板を１．２ｍｍ／ｍｉｎの速度で搬送して順次加熱（Ｔｓ1、Ｔｓ2、Ｔｓ3における温度は表１参照）し、有機半導体薄膜を形成した。更に、比較例１同様に有機薄膜トランジスタを作製した。電界効果型トランジスタの移動度を測定した。
【００８５】
実施例４
比較例１において、有機半導体材料の例示化合物（６）の０．１質量％ｏ−ジクロロベンゼン溶液を調製し、前記酸化珪素皮膜上に供給し、直後に図３に示す加熱機構により１９０℃として、有機半導体材料溶液供給領域の基板を１．２ｍｍ／ｍｉｎの速度で搬送して順次加熱（Ｔｓ1、Ｔｓ2、Ｔｓ3における温度は表１参照）し、有機半導体薄膜を形成した。更に、比較例１同様に有機薄膜トランジスタを作製した。電界効果型トランジスタの移動度を測定した。
【００８６】
実施例５
比較例１において、有機半導体材料の例示化合物（６）の０．１質量％１，２，４−トリクロロベンゼン溶液を調製し、前記酸化珪素皮膜上に供給し、直後に図３に示す加熱機構により２２０℃として、有機半導体材料溶液供給領域の基板を１．２ｍｍ／ｍｉｎの速度で搬送して順次加熱（Ｔｓ1、Ｔｓ2、Ｔｓ3における温度は表１参照）し、有機半導体薄膜を形成した。更に、比較例１同様に有機薄膜トランジスタを作製した。電界効果型トランジスタの移動度を測定した。
【００８７】
比較例２
比較例１において、有機半導体材料の例示化合物（６）を例示化合物（４）に代えた以外は、同様にして有機薄膜トランジスタを作製を作製し、電界効果型トランジスタの移動度を測定した。
【００８８】
実施例６
実施例１において、有機半導体材料の例示化合物（６）を例示化合物（４）に代えた以外は、同様にして有機薄膜トランジスタを作製を作製し、電界効果型トランジスタの移動度を測定した。
【００８９】
実施例７
実施例２において、有機半導体材料の例示化合物（６）を例示化合物（４）に代えた以外は、同様にして有機薄膜トランジスタを作製を作製し、電界効果型トランジスタの移動度を測定した。
【００９０】
実施例８
実施例３において、有機半導体材料の例示化合物（６）を例示化合物（４）に代えた以外は同様にして有機薄膜トランジスタを作製を作製し、電界効果型トランジスタの移動度を測定した。
【００９１】
実施例９
実施例４において、有機半導体材料の例示化合物（６）を例示化合物（４）に代えた以外は、同様にして有機薄膜トランジスタを作製を作製し、電界効果型トランジスタの移動度を測定した。
【００９２】
実施例１０
実施例５において、有機半導体材料の例示化合物（６）を例示化合物（４）に代えた以外は、同様にして有機薄膜トランジスタを作製を作製し、電界効果型トランジスタの移動度を測定した。
【００９３】
比較例３
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。
【００９４】
次に、比較化合物（１）（特開２００４−１４０３５９号公報の例示化合物（１５））の０．１質量％ｏ−ジクロロベンゼン分散液を調製し、１９０℃に保持したホットプレート上の前記酸化珪素皮膜の表面に塗布した。この結果形成された有機半導体層の膜厚は５０ｎｍであった。以上、有機半導体層成膜工程は全て窒素中で行った。比較例１と同様ににして有機薄膜トランジスタを作製し、電界効果型トランジスタ移動度を測定した。
【００９５】
実施例１１
実施例４において、有機半導体材料の例示化合物（６）の０．１質量％ｏ−ジクロロベンゼン溶液に代えて比較化合物（１）の０．１質量％ｏ−ジクロロベンゼン分散液を用いた他は、同様にして有機薄膜トランジスタを作製を作製し、電界効果型トランジスタの移動度を測定した。
【００９６】
【化２】
2007294509.tif 000003
【００９７】
【表１】
2007294509.tif 000004
【００９８】
表１より、本発明の有機薄膜トランジスタは、比較に対して優れた移動度を示すことが分かる。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【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】本発明に係る有機ＴＦＴシートの概略等価回路図の１例である。
【図３】本発明に係る基板の一方の端に加熱機構を有する有機半導体膜作製の図である。
【符号の説明】
【０１００】
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
１６  基板
１７  有機半導体溶液
１８  加熱機構
１９  搬送ローラ
２０  ソース・ドレイン電極
【図１】
2007294509.tif 000005
【図２】
2007294509.tif 000006
【図３】
2007294509.tif 000007