(57)【要約】【課題】良好な特性を有する有機トランジスタを、インクジェット法により製造する。【解決手段】有機半導体層７は、インクジェット法によって、有機半導体材料を溶媒に溶解した有機半導体溶液を塗布して形成され、塗布された有機半導体溶液の縁部７１が、ソース電極５とドレイン電極６間に配置されるように、ソース電極５とドレイン電極６間のちょうど中間位置よりずらした位置に、塗布領域の中心が位置するように、有機半導体溶液を塗布することを特徴とする。また、ソース電極５が配置されている位置、又はドレイン電極６が配置されている真上に、塗布領域の中心が位置するように、有機半導体溶液を塗布する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に、ソース電極とドレイン電極を配置し、該ソース電極とドレイン電極との間に有機半導体層を有する有機トランジスタの製造方法であって、
前記有機半導体層は、インクジェット法によって、有機半導体材料を溶媒に溶解した有機半導体溶液を塗布して形成され、塗布された前記有機半導体溶液の縁部が、前記ソース電極と前記ドレイン電極間に配置されるように、前記ソース電極と前記ドレイン電極間のちょうど中間位置よりずらした位置に、塗布領域の中心が位置するように、前記有機半導体溶液を塗布す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】
前記ソース電極が配置されている位置、又は前記ドレイン電極が配置されている位置に、塗布領域の中心が位置するように、前記有機半導体溶液を塗布することを特徴とする請求項１に記載の有機トランジスタの製造方法。
【請求項３】
前記ドレイン電極又は前記ソース電極の長手方向に沿って、前記有機半導体溶液を連続して塗布することを特徴とする請求項１又は２に記載の有機トランジスタの製造方法。
【請求項４】
前記ドレイン電極又は前記ソース電極の長手方向に沿って、前記有機半導体溶液をドット状に塗布することを特徴とする請求項１又は２に記載の有機トランジスタの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は有機トランジスタ製造方法に係わり、より詳しくは、特性ばらつきの少ない有機トランジスタを製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、有機半導体をチャネル層に利用した有機電界効果トランジスタ（または有機トランジスタ。以下、有機トランジスタと称す。）が大変な注目を集めている。有機トランジスタは、シリコンなど無機半導体をチャネルとした従来型のトランジスタと比べると、低コストプロセスで、大面積で、機械的にフレキシブルであるという特徴を有する。
【０００３】
また、有機トランジスタに用いられる有機半導体膜の形成方法としては、蒸着による方法や、有機半導体物質を溶媒に溶かした有機半導体溶液を基板上に塗布し、且つ乾燥させることによって薄膜を得る方法等が知られている。有機半導体溶液を塗布して形成する方法は、蒸着による方法と比較して容易に製造できるという利点がある。このような有機半導体はスピンコーティング、露光、現像などの工程を経ず、簡単なインクジェット方式で形成されることができる。また、有機半導体層の厚さは数十ｎｍ 〜 数百ｎｍであることができる。しかしながら、インクジェット法により射出された有機半導体溶液は、塗布位置によって硬化時に蒸発速度が異なるため、膜厚が厚いところと薄いところが形成されてしまうという問題を生じる。
【０００４】
図４から図６を参照して、より詳細に有機半導体溶液乾燥時の問題点を説明する。図４（ａ）は一般的な有機トランジスタを示した平面図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）のＡ−Ａ‘における概略断面図である。図４に図示したように、本発明の有機トランジスタ１は、基板２上に、ゲート電極３、ゲート絶縁層４、ソース電極５及びドレイン電極６、有機半導体層７を有するものである。有機半導体層７は、ソース電極５及びドレイン電極６上に有機半導体溶液を塗布し、乾燥させ溶媒を除去することによって形成される。
【０００５】
図５は、ソース電極５及びドレイン電極６上に有機半導体溶液を塗布した状態を図示している。図５に示したように、インクジェット方法によって形成された有機半導体層は、縁部７１と、縁部７１に囲まれ縁部７１より高さが低い中心部７２とを含むことができる。
【０００６】
図６は、図５に示した縁部７１と中心部７２を簡略化して示した断面図である。図６（ａ）は基板２０上に有機半導体溶液７０をドロッピングした状態を示したものであり、図６（ｂ）は有機半導体溶液７０を乾燥させ溶媒除去によって有機半導体層を形成した状態を示す。図６（ａ）に図示するように、ドロッピング直後の有機半導体溶液７０は表面張力によって中心部が厚く縁部が薄い形態を有し、溶媒の蒸気密度は中心部７２が縁部７１に比べて高くなる。溶媒の乾燥速度は有機半導体溶液７０を囲んでいる蒸気密度に反比例するため、中心部７２より縁部７１で溶媒の乾燥が活発に起こる。有機半導体溶液７０中の有機半導体材料は、溶媒の乾燥が活発に起こる縁部に移動するようになり、これによって形成される有機半導体層は、図６（ｂ）に図示するように、縁部７１が中心部７２より高い状態となる。あるいは、図６（ｃ）のように、中心部に有機半導体層がまったく形成されない状態となる。このような現象をコーヒーステイン現象という。
【０００７】
有機半導体層は、ソース電極およびドレイン電極間に存在している必要がある。これは、有機トランジスタの本来の機能を考えれば明確であるが、有機トランジスタが電気的特性を示すためには、ソース−ドレイン電極間に有機半導体層を介して電流が流れる必要が
あるためである。さらには、ソース−ドレイン間の有機半導体層は均一に存在していることが好ましい。これは、ソース−ドレイン電極間で有機半導体層の厚さ偏差が発生すると、厚さ偏差によって有機トランジスタの電気的特性が不均一になることがあるためである。よって、コーヒーステイン現象が生じて形成された有機半導体層を備えた有機トランジスタは、電気的特性が均一に示されない、あるいは、電気的特性が発現しないという問題点が生じる。
【０００８】
このようなコーヒーステイン現象の発生を抑えるために、インクジェット法で滴下位置の間隔を検討する技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。また、コーヒーステイン現象の膜厚が厚い部分がソース電極とドレイン電極との間の凹部に配置されるように、隔壁を設ける技術などが知られている（例えば、特許文献２参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１０−１０２９６号公報（第７頁、図５）
【特許文献２】特開２００７−８８４７１号公報（第１１−１２頁、図４）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、従来の技術では、塗布位置を精度良く制御する必要があったり、隔壁を設けるなど新たな工程が必要であったりと、必ずしも効率よく制御されているとはいえなかった。そこで、本発明は、有機トランジスタにおける有機半導体層の形成方法にインクジェット方法が適用された場合に、電気的特性が均一な有機トランジスタを容易に、かつ効率よく製造する方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
基板上に、ソース電極とドレイン電極を配置し、ソース電極とドレイン電極との間に有機半導体層を有する有機トランジスタの製造方法であって、有機半導体層は、インクジェット法によって、有機半導体材料を溶媒に溶解した有機半導体溶液を塗布して形成され、塗布された有機半導体溶液の縁部が、ソース電極とドレイン電極間に配置されるように、ソース電極とドレイン電極間のちょうど中間位置よりずらした位置に、塗布領域の中心が位置するように、有機半導体溶液を塗布することを特徴とする。
【００１２】
また、ソース電極が配置されている位置、又はドレイン電極が配置されている位置に、塗布領域の中心が位置するように、有機半導体溶液を塗布することを特徴とする。さらに、ドレイン電極又はソース電極の長手方向に沿って、有機半導体溶液を連続して塗布することを特徴とする。又は、ドレイン電極又はソース電極の長手方向に沿って、有機半導体溶液をドット状に塗布することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、均一な膜厚の有機半導体層を形成することができ、電気的特性が均一な有機トランジスタを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１の実施形態の有機半導体溶液を塗布した直後の有機トランジスタの平面図である。
【図２】本発明の第２の実施形態の有機半導体溶液を塗布した直後の有機トランジスタの平面図である。
【図３】本発明の第３の実施形態の有機半導体溶液を塗布した直後の有機トランジスタの平面図である。
【図４】（ａ）一般的な有機トランジスタの平面図である。（ｂ）一般的な有機トランジスタの断面図である。
【図５】従来の方法による有機半導体溶液を塗布した直後の有機トランジスタの平面図である。
【図６】（ａ）有機半導体溶液の乾燥時の問題を説明するための図である。（ｂ）有機半導体溶液の乾燥時の問題を説明するための図である。（ｃ）有機半導体溶液の乾燥時の問題を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照して本発明をさらに詳しく説明する。最初に一般的な有機トランジスタの製造方法について、同じく図４を用いて説明する。最初に、基板２にゲート電極３を形成する。基板２は、ガラス、シリコン、などの無機材料、あるいはポリカーボネート、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などの耐熱性高分子材料から構成することができる。
【００１６】
ゲート電極３は、金属及び導電性有機材料の少なくとも一種を用いて形成すればよい。金属膜を形成する場合には、蒸着やスパッタリング等の既存の真空成膜法を用いればよく、マスク成膜法やフォトリソグラフ法等により電極形状の形成を行うことができる。このとき用いる電極形成用の材料としては、金、白金、クロム、パラジウム、アルミニウム、インジウム、モリブデン、ニッケル等の金属、これら金属を用いた合金、ポリシリコン、アモルファスシリコン、錫酸化物、酸化インジウム、インジウム・錫酸化物（ＩＴＯ）、インジウム・亜鉛酸化物（ＩＺＯ）等の無機材料が挙げられる。また、これらの材料は２種以上を併用してもよい。
【００１７】
また、導電性有機材料を用いて電極を形成する場合には、ポリアニリン、ポリチオフェン等の導電性インキを塗布して電極とすることができる。この場合の電極の形成は、有機材料を基材上に塗布、乾燥させることで行うことができるため、安価で簡便に行うことができる。塗布する方法としては、スピンコート法、キャスト法、引き上げ法、転写法、インクジェット法等が挙げられる。
【００１８】
次いで、ゲート電極３を覆うようにしてゲート絶縁層４を形成する。ゲート絶縁層４は、ポリメチルシルセスキオキサン、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、ポリメチルメタクリレートなどの溶液をスピンコートまたはフレキソ印刷法などで塗布した後、電子オーブンなど加熱硬化して形成する。このように溶液を塗布して形成する方法を以下、溶液法と称する。また、ポリパラキシリレンなど、化学蒸着法によりゲート絶縁層を形成しても良い。
【００１９】
次に、ゲート絶縁層４の上にソース電極５及びドレイン電極６を形成する。有機半導体層７に用いられる公知の電極であれば特に限定されずに用いることができるが、ほとんどの有機半導体が、電荷を輸送するキャリアがホールであるｐ型半導体であることから、半導体層とオーミック接触をとるために、仕事関数の大きい金属で形成されることが好ましい。具体的には、例えば、金、白金が挙げられる。ここでいう仕事関数とは、固体中の電子を外部に取り出すのに必要な電位差であり、真空準位とフェルミ準位のエネルギー差を電荷量で割った値として定義される。また、半導体層表面にドーパントを高密度にドープした場合は、金属／半導体間をキャリアがトンネルすることが可能となり、金属の材質によらなくなるため、ゲート電極で挙げた金属材料又は導電性有機材料も用いることができる。ソース電極５およびドレイン電極６の形状について、図４（ａ）では櫛型電極を示したが、櫛型電極に限定されるものではない。
【００２０】
次に有機半導体層７を形成する方法について説明する。有機半導体層７は、公知の有機
半導体材料を用いて形成された層であればよく、この有機半導体材料としては、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、電荷移動錯体等の材料からなるのが好ましい。具体的な材料としては、ペンタセン、中心ベンゼン環の間にビシクロ環を導入したペンタセン誘導体、テトラセン、アントラセン、チオフェンオリゴマー誘導体、フェニレン誘導体、フタロシアニン誘導体、ポリアセチレン誘導体、ポリチオフェン誘導体、シアニン色素等が挙げられるが、これらの材料に限定されるものではない。
【実施例】
【００２１】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態について、図１を用いて詳細に説明する。有機半導体層７を形成する前までの工程、つまり、ソース電極５及びドレイン電極６の形成までは、一般的な有機トランジスタの製造方法を採用することが出来る。ソース電極５及びドレイン電極６の間に配置する有機半導体層７の形成は、インクジェット法を用いて行う。
【００２２】
有機半導体層７の形成は、先に記載した有機半導体材料を溶媒に溶かした有機半導体溶液をソース電極とドレイン電極上にノズルから噴出し塗布して行われる。具体的には、塗布された有機半導体溶液の縁部７１（有機半導体層７の周囲）が、ソース電極５とドレイン電極６の間に配置されるように、ソース電極５とドレイン電極のちょうど中間位置よりずらした位置にノズルを配置し有機半導体溶液を塗出する。ソース電極５のちょうど真上にノズルを配置させ、図１に図示するように、塗布領域の中心が、ソース電極５の幅方向の中心に位置するように、つまり、ドレイン電極６と対向しているソース電極５と重なるように、ソース電極５の長手方向に沿ってノズルを制御し有機半導体溶液を連続して塗布する。
【００２３】
そして、有機半導体溶液を乾燥して溶媒を除去し、有機半導体層７を形成する。乾燥することによって、有機半導体溶液を塗布した領域の中心部７２では、ほとんど有機半導体層が形成されず、主に縁部７１に配置される。縁部７１は有機半導体材料の結晶性が大きい層であるため、有機トランジスタの電気的特性が良好に示されるようになる。このように、有機半導体溶液を乾燥させても、縁部７１で有機半導体材料が必ず残り、ソース電極５とドレイン電極６との間で有機半導体層がほぼ均一の膜厚に形成され、有機トランジスタは、電気的特性が均一で良好であることが確認された。
【００２４】
本形態では、ソース電極５にのみ重なるように有機半導体溶液を塗布したが、ドレイン電極６にのみに重なるように有機半導体溶液を塗布しても構わない。そのように塗布しても、同様な効果が得られる。
【００２５】
（第２の実施形態）
次に、本発明の別の実施形態について図２を用いて説明する。先の形態と同じ構成のものには同じ符号を用いている。本実施形態が先の実施形態と異なるのは、有機半導体溶液の塗布位置、つまり塗布パターンである。
【００２６】
本形態においても、塗布された有機半導体溶液の縁部７１（有機半導体層７の周囲）が、ソース電極５とドレイン電極６間に配置されるように、ソース電極５とドレイン電極のちょうど中間位置よりずらした位置にノズルを配置し、有機半導体溶液を塗出する。本実施形態では、図２に図示するように、ソース電極５とドレイン電極６の両方において、ちょうど真上にノズルを配置させ、塗布領域の中心が、ソース電極５及びドレイン電極６の幅方向の中心に位置するように、つまり、ドレイン電極６とソース電極５とそれぞれに重なるように、各電極の長手方向に沿ってノズルを制御し有機半導体溶液を塗布する。
【００２７】
その後、先の実施形態と同じように有機半導体溶液を乾燥して溶媒を除去し、有機半導
体層７を形成する。得られた有機半導体層７は、主に縁部７１に配置され、主にソース電極５及びドレイン電極６間に配置される。縁部７１は有機半導体材料の結晶性が大きい層であるため、有機トランジスタの電気的特性が良好に示されるようになる。このように、ソース電極５とドレイン電極６との間で有機半導体層がほぼ均一の膜厚に形成され、得られた有機トランジスタは、電気的特性が均一で良好であることが確認された。
【００２８】
（第３の実施形態）
次に、本発明の別の実施形態について図３を用いて説明する。先の形態と同じ構成のものには同じ符号を用いている。本実施形態が先の実施形態と異なるのは、有機半導体溶液の塗布位置、つまり塗布パターンである。本実施形態では、先の実施形態では、電極の長手方向に沿って連続して塗布したが、本実施形態では、ドット状に塗布する。
【００２９】
本形態においても、塗布された有機半導体溶液の縁部７１（有機半導体層７の周囲）が、ソース電極５とドレイン電極６間に配置されるように、ソース電極５とドレイン電極のちょうど中間位置よりずらした位置にノズルを配置し、有機半導体溶液を塗出する。本実施形態では、図３に図示するように、ソース電極５とドレイン電極６の両方において、ちょうど真上にノズルを配置させ、塗布領域の中心が、ソース電極５及びドレイン電極６の幅方向の中心に位置するように、つまり、ドレイン電極６とソース電極５とそれぞれに重なるように、各電極の長手方向に沿ってノズルを制御し、ドット上に有機半導体溶液を塗布する。
【００３０】
その後、先の実施形態と同じように有機半導体溶液を乾燥して溶媒を除去し、有機半導体層７を形成する。得られた有機半導体層は、主に縁部７１に配置され、主にソース電極５及びドレイン電極６間に配置される。縁部７１は有機半導体材料の結晶性が大きい層であるため、有機トランジスタの電気的特性が良好に示されるようになる。このように、ソース電極５とドレイン電極６との間で有機半導体層がほぼ均一の膜厚に形成され、得られた有機トランジスタは、電気的特性が均一で良好であることが確認された。
【００３１】
以上、各実施形態で示したように、本発明によって製造された有機トランジスタは液晶表示装置、電子ペーパーなどのメモリー性表示装置、または有機電気発光装置等の表示装置等に使用されることができる。有機電気発光装置は電気的な信号を受けて発光する有機物を利用した自発光型素子である。有機電気発光装置には陰極層（ 画素電極） 、ホール注入層、ホール輸送層、発光層、電子輸送層、電子注入層、陽極層（ 対向電極） が積層されている。本発明による有機トランジスタ基板のドレイン電極は陰極層と電気的に連結されてデータ信号を印加することができる。
【符号の説明】
【００３２】
１  有機トランジスタ
２  基板
２０  基板
３  ゲート電極
４  ゲート絶縁層
５  ソース電極
６  ドレイン電極
７  有機半導体層
７０  有機半導体溶液
７１  縁部
７２  中心部
【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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