(57)【要約】【課題】ソース−ドレイン電極間を微細化しても、ソース−ドレイン電極の短絡を防止できる有機薄膜トランジスタの製造方法および有機薄膜トランジスタを提供する。【解決手段】金属層を形成する工程、金属層の一部を除去してソース−ドレイン電極を形成する電極形成工程を有し、かつ、ソース−ドレイン電極の形成において、レーザービーム走査によって金属層の一部を除去して、ソース電極とドレイン電極とを離間する第１の開口と、第１の開口と連通し、かつ、ソース−ドレイン電極間の距離Ｌ２が、第１の開口のソース−ドレイン電極間の距離Ｌ１よりも長い、第２の開口とを形成することにより、課題を解決する。【選択図】図１
2017183500.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材、ゲート電極、ゲート絶縁層、有機半導体層、ならびに、ソース電極およびドレイン電極を有する有機薄膜トランジスタの製造方法であって、
前記ソース電極およびドレイン電極となる金属層を形成する工程と、前記金属層の一部を除去することにより、前記ソース電極およびドレイン電極を形成する電極形成工程と、を有し、かつ、
前記電極形成工程が、レーザービームを走査することによって前記金属層の一部を除去して、前記ソース電極とドレイン電極とを離間する第１の開口を形成する工程、および、
前記第１の開口による前記ソース電極とドレイン電極との離間方向と直交する方向に、複数、設けられる、前記第１の開口と連通し、かつ、前記ソース電極とドレイン電極との離間方向の距離Ｌ２が、前記第１の開口の前記ソース電極とドレイン電極との離間方向の距離Ｌ１よりも長い、第２の開口を形成する工程、を有することを特徴とする有機薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項２】
前記金属層を形成する工程において、前記金属層をパターニングして形成することにより、前記第２の開口を形成する工程を、前記金属層を形成する工程で行う請求項１に記載の有機薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項３】
前記第２の開口の形成を、レーザービームの走査によって前記金属層の一部を除去することで行う請求項１に記載の有機薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項４】
前記電極形成工程において、前記第１の開口を形成する工程と前記第２の開口を形成する工程とを、同じ工程で行う請求項１に記載の有機薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項５】
前記有機半導体層と、前記ソース電極およびドレイン電極との間に、電荷注入層を形成する請求項１〜４のいずれか１項に記載の有機薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項６】
前記第１の開口の形成を、パルスレーザーによって行い、
前記第２の開口が、前記第１の開口を形成するパルスレーザーによるレーザービームの前記走査方向の端部に重複する請求項１〜５のいずれか１項に記載の有機薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項７】
前記第１の開口の前記ソース電極とドレイン電極との離間方向の距離Ｌ１が５μｍ以下である請求項１〜６のいずれか１項に記載の有機薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項８】
前記金属層を形成する工程を、前記有機半導体層を形成した後に行う請求項１〜７のいずれか１項に記載の有機薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項９】
基材、ゲート電極、ゲート絶縁層、有機半導体層、ならびに、ソース電極およびドレイン電極を有する有機薄膜トランジスタであって、
前記ソース電極とドレイン電極との間隙を、前記ソース電極とドレイン電極とを離間する第１の開口、および、
前記第１の開口による前記ソース電極とドレイン電極との離間方向と直交する方向に、複数、設けられる、前記第１の開口と連通し、かつ、前記ソース電極とドレイン電極との離間方向の距離Ｌ２が、前記第１の開口の前記ソース電極とドレイン電極との離間方向の距離Ｌ１よりも長い第２の開口、によって構成することを特徴とする有機薄膜トランジスタ。
【請求項１０】
前記有機半導体層と、ソース電極およびドレイン電極との間に、電荷注入層を有する請求項９に記載の有機薄膜トランジスタ。
【請求項１１】
前記第１の開口の前記ソース電極とドレイン電極との離間方向の距離Ｌ１が５μｍ以下である請求項９または１０に記載の有機薄膜トランジスタ。
【請求項１２】
前記支持体と、前記ソース電極およびドレイン電極との間に、前記有機半導体層が位置する請求項９〜１１のいずれか１項に記載の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、有機半導体材料を用いる有機薄膜トランジスタの製造方法、および、有機薄膜トランジスタに関する。
【背景技術】
【０００２】
軽量化、低コスト化、柔軟化が可能であることから、液晶ディスプレイや有機ＥＬディスプレイに用いられる薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）、ＲＦＩＤ（Radio Frequency Identifier、ＲＦタグとも言う）やメモリなどの論理回路を用いる装置等に、有機半導体材料からなる有機半導体層（有機半導体膜）を有する有機薄膜トランジスタ（有機ＴＦＴ）が利用されている。
【０００３】
近年では、有機薄膜トランジスタを利用する電子回路の高集積化によって、ソース電極とドレイン電極との間隔すなわちチャネル長を短くすることが要求されている。また、移動度すなわちスイッチング速度や応答性等の点でも、チャネル長は短い方が有利である。
【０００４】
このような要求に対応して、微細な加工精度と生産性とを両立する有機薄膜トランジスタの製造方法として、金属層を形成して、この金属層をレーザーアブレーションによってパターニングすることにより、ソース電極およびドレイン電極等を形成する方法が知られている。
【０００５】
例えば、特許文献１には、有機電子デバイスの製造方法において、金属層（導電層）を形成して、レーザーアブレーションを行うことにより導電層をパターニングする際に、パルスレーザーを用い、このパルスレーザーの単一パルスを使用して導電層のパターニングを行う方法が記載されている。
特許文献１では、単一のレーザーパルスのみを使用して金属層の加工を行うことにより、金属層の下層の劣化を実質的に無くすことができる、としている。また、特許文献１では、断面形状が矩形のレーザービームを用いて加工を行うことも記載されている。
【０００６】
また、特許文献２には、有機薄膜トランジスタの製造において、金属層を形成し、この金属層の一部をレーザーアブレーションによって除去することにより、ソース電極およびドレイン電極、ならびに、ソース電極とドレイン電極との間のチャネル長を画定することが記載されている。また、特許文献２には、レーザーアブレーションの分解能を２〜４μｍとすることが記載されている。
【０００７】
さらに、特許文献３には、有機薄膜太陽電池の製造方法において、上部電極、下部電極および活性層の１以上を、レーザー波長が単一で、ビーム形状が矩形で、かつ、エネルギ分布がフラットなレーザーによる加工で行うことが記載されている。
特許文献３では、このような矩形のビーム形状を有するレーザーによって上部電極等の加工を行うことにより、レーザー加工を行う層の下層が、レーザーによる熱等によってダメージを受けることを防止し、かつ、レーザーを重ねて照射する際における重ね率（重ね合わせ率、オーバーラップ率）を小さくして、効率的な加工ができる、としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１３−１１８３９０号公報
【特許文献２】特表２００９−５０５４２７号公報
【特許文献３】特開２０１４−６０３９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
前述のように、レーザーアブレーションによる金属層の加工で、ソース電極およびドレイン電極を形成することにより、高い加工精度で、かつ、良好な量産性で、ソース電極およびドレイン電極を形成できる。
しかしながら、本発明者の検討によれば、電子回路の高集積化に対応するために、チャネル長を例えば５μｍ以下のように超微細化すると、レーザービームの重ね合わせ部分でパターニング不良が生じ易く、適正なソース電極およびドレイン電極を安定して形成することが困難になってしまう。
【００１０】
特許文献１にも示されるように、レーザーアブレーションによる金属層の加工は、パルスレーザーを用い、レーザービームによって金属層を走査することよって行われる。
一例として、図９に概念的に示すように、金属層１００を加工して、ソース電極１０２およびドレイン電極１０４を形成する場合には、パルスレーザーによるレーザービームＢｚを図中横方向に走査して、レーザービームＢｚによるアブレーションで金属層１００を直線状に除去して、ソース電極１０２およびドレイン電極１０４を形成する。
【００１１】
この際においては、走査方向の全域で金属層を適正に除去するように、レーザービームＢｚの走査は、図９の上段に概念的に示すように、金属層１００の表面において、レーザービームＢｚが、走査方向の端部で重なるように行う。
また、特許文献３にも記載されるように、レーザービームＢｚの断面形状（光軸と直交する方向の断面形状）すなわちビームスポットの形状を矩形にすることにより、走査方向の端部における重ね合わせ率を小さくして、効率の良い加工を行うことが可能になる。
【００１２】
しかしながら、レーザービームＢｚの断面形状を矩形にしただけでは、回折によってレーザービームＢｚの端部の強度が弱くなってしまい、１パルスのレーザービームＢｚで除去される金属層１００の形状が、適正な矩形ではなくなってしまう。
その結果、図９の中段に示すように、走査方向の端部で金属層１００が適正に除去できず、ソース電極１０２とドレイン電極１０４との間、すなわちチャネル部に金属層１００が残ってしまうパターニング不良が生じ、ソース電極１０２とドレイン電極１０４とが短絡してしまう。
【００１３】
金属層１００上において、走査方向の端部におけるレーザービームＢｚの重ね合わせ率を高くすることにより、この問題は解決できる。
しかしながら、走査方向の端部におけるレーザービームＢｚの重ね合わせ率を高くすると、加工の効率が低下して、生産性が低下してしまう。
【００１４】
また、トップコンタクト型の有機薄膜トランジスタでは、ソース電極１０２およびドレイン電極１０４の下に、有機半導体層が存在する。さらに、レーザービームＢｚの重複領域は、２回、レーザービームＢｚが照射される結果になる。
そのため、レーザービームＢｚの重複領域では、有機半導体層が劣化してしまい、トランジスタとしての性能が悪化する。従って、重複領域を多くすれば、劣化する有機半導体の量が多くなり、目的とする性能の有機薄膜トランジスタが製造できなくなってしまう。
【００１５】
さらに、有機薄膜トランジスタの製造では、一般的に、１つの基材に多数の有機薄膜トランジスタを製造する。そのため、レーザービームＢｚによる金属層１００の加工は、例えば、レーザビームＢｚの走査方向と直交する方向に、金属層１００を形成した基材を搬送しつつ、繰り返し行う。あるいは、レーザービームＢｚによる金属層１００の加工は、金属層１００を形成した基材を固定した状態で、レーザービームＢｚの光学系によって、レーザビームＢｚの走査位置を、レーザビームＢｚの走査方向と直交する方向に移動しつつ、繰り返し行う。
この際において、レーザービームＢｚの光学系および／または基材の搬送系の変動等によって、金属層１００上におけるレーザービームＢｚの入射位置が目的位置から変動すると、図９の下段に示すように、レーザービームＢｚによって除去される金属層１００の位置が、レーザービームＢｚの走査方向と直交する方向にズレてしまう。
その結果、同様に、ソース電極１０２とドレイン電極１０４との間に金属層１００が残ってしまうパターニング不良が生じ、ソース電極１０２とドレイン電極１０４とが短絡してしまう。
【００１６】
本発明の目的は、このような従来技術の問題点を解決することにあり、有機薄膜トランジスタにおいて、高集積化等を目的としてソース電極とドレイン電極との間隙すなわちチャネル長を極微細化した場合であっても、ソース電極とドレイン電極との短絡等を生じることを防止して、安定して適正な製品を得ることができる有機薄膜トランジスタの製造方法および有機薄膜トランジスタを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
このような目的を達成するために、本発明の有機薄膜トランジスタの製造方法は、基材、ゲート電極、ゲート絶縁層、有機半導体層、ならびに、ソース電極およびドレイン電極を有する有機薄膜トランジスタの製造方法であって、
ソース電極およびドレイン電極となる金属層を形成する工程と、金属層の一部を除去することにより、ソース電極およびドレイン電極を形成する電極形成工程と、を有し、かつ、
電極形成工程が、レーザービームを走査することによって金属層の一部を除去して、ソース電極とドレイン電極とを離間する第１の開口を形成する工程、および、
第１の開口によるソース電極とドレイン電極との離間方向と直交する方向に、複数、設けられる、第１の開口と連通し、かつ、ソース電極とドレイン電極との離間方向の距離Ｌ２が、第１の開口のソース電極とドレイン電極との離間方向の距離Ｌ１よりも長い、第２の開口を形成する工程、を有することを特徴とする有機薄膜トランジスタの製造方法を提供する。
【００１８】
このような本発明の有機薄膜トランジスタの製造方法において、金属層を形成する工程において、金属層をパターニングして形成することにより、第２の開口を形成する工程を、金属層を形成する工程で行うのが好ましい。
また、第２の開口の形成を、レーザービームの走査によって金属層の一部を除去することで行うのが好ましい。
また、電極形成工程において、第１の開口を形成する工程と第２の開口を形成する工程とを、同じ工程で行うのが好ましい。
また、有機半導体層と、ソース電極およびドレイン電極との間に、電荷注入層を形成するのが好ましい。
また、第１の開口の形成を、パルスレーザーによって行い、第２の開口が、第１の開口を形成するパルスレーザーによるレーザービームの走査方向の端部に重複するのが好ましい。
また、第１の開口のソース電極とドレイン電極との離間方向の距離Ｌ１が５μｍ以下であるのが好ましい。
さらに、金属層を形成する工程を、有機半導体層を形成した後に行うのが好ましい。
【００１９】
本発明の有機薄膜トランジスタは、基材、ゲート電極、ゲート絶縁層、有機半導体層、ならびに、ソース電極およびドレイン電極を有する有機薄膜トランジスタであって、
ソース電極とドレイン電極との間隙を、ソース電極とドレイン電極とを離間する第１の開口、および、
第１の開口によるソース電極とドレイン電極との離間方向と直交する方向に、複数、設けられる、第１の開口と連通し、かつ、ソース電極とドレイン電極との離間方向の距離Ｌ２が、第１の開口のソース電極とドレイン電極との離間方向の距離Ｌ１よりも長い第２の開口、によって構成することを特徴とする有機薄膜トランジスタを提供する。
【００２０】
このような本発明の有機薄膜トランジスタにおいて、有機半導体層と、ソース電極およびドレイン電極との間に、電荷注入層を有するのが好ましい。
また、第１の開口のソース電極とドレイン電極との離間方向の距離Ｌ１が５μｍ以下であるのが好ましい。
また、支持体と、ソース電極およびドレイン電極との間に、有機半導体層が位置するのが好ましい。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、有機薄膜トランジスタにおいて、高集積化等を目的としてソース電極とドレイン電極との間隙すなわちチャネル長を極微細化した場合であっても、ソース電極とドレイン電極との短絡等を生じることを防止して、安定して適正な製品を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の有機薄膜トランジスタの一例を概念的に示す平面図および断面図である。
【図２】本発明の有機薄膜トランジスタの別の例を概念的に示す断面図である。
【図３】本発明の有機薄膜トランジスタの製造方法の一例を説明するための概念的な断面図である。
【図４】本発明の有機薄膜トランジスタの製造方法の一例を説明するための概念的な平面図である。
【図５】本発明の有機薄膜トランジスタの製造方法の一例を説明するための概念的な平面図である。
【図６】本発明の有機薄膜トランジスタの製造方法の一例を説明するための概念的な平面図である。
【図７】本発明の有機薄膜トランジスタの製造方法の別の例を説明するための概念的な平面図である。
【図８】本発明の実施例を説明するための概念図である。
【図９】従来の有機薄膜トランジスタの一例を概念的に示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の有機薄膜トランジスタの製造方法および有機薄膜トランジスタについて、添付の図面に示される好適実施例を基に詳細に説明する。
【００２４】
図１に、本発明の有機薄膜トランジスタの位置を概念的に示す。
なお、図１において、上段は平面図であり、下段は、この平面図のａ−ａ線断面図である。平面図とは、有機薄膜トランジスタを、ソース電極およびドレイン電極側から、後述する基材の主面と直交する方向に見た図である。また、ａ−ａ線断面図とは、有機薄膜トランジスタを、ソース電極とドレイン電極との離間方向すなわちチャネル長の方向に切断した断面図である。
【００２５】
図１に示すように、有機薄膜トランジスタ１０は、基材１２と、ゲート電極１４と、ゲート絶縁層１６と、有機半導体層１８と、ソース電極２４およびドレイン電極２６と、を有する。
【００２６】
本発明の有機薄膜トランジスタ１０は、ソース電極２４とドレイン電極２６との間隙の形状、すなわち、ソース電極２４およびドレイン電極２６の対面する側の形状に特徴を有する以外は、基本的に、公知の有機薄膜トランジスタである。
従って、ゲート電極１４、ゲート絶縁層１６、有機半導体層１８、ソース電極２４およびドレイン電極２６等の各部位の大きさ、形状、厚さ等は、各部位の形成材料、作製する有機薄膜トランジスタ１０の大きさ、有機薄膜トランジスタ１０の配列、有機薄膜トランジスタ１０に要求される性能等に応じて、公知の有機薄膜トランジスタと（有機薄膜トランジスタアレイ）同様に、適宜、決定すればよい。
【００２７】
また、図示例の有機薄膜トランジスタ１０は、ボトムゲート−トップコンタクト型であるが、本発明は、これに限定はされない。
すなわち、本発明の有機薄膜トランジスタおよび有機薄膜トランジスタの製造方法は、トップゲート−トップコンタクト型、ボトムゲート−ボトムコンタクト型、トップゲート−ボトムコンタクト型の、いずれにも利用可能である。
中でも、有機半導体層がソース電極およびドレイン電極よりも基材側に位置するため、フォトリソグラフィによるソース電極およびドレイン電極の形成が困難で、ソース電極およびドレイン電極の形成に、レーザービームによるアブレーションを用いる加工が好適に利用される点で、トップコンタクト型の有機薄膜トランジスタは、好適に利用される。
【００２８】
本発明の有機薄膜トランジスタ１０において、基材１２は、有機薄膜トランジスタで基材（基板）として利用されている各種の材料からなるシート状物が、各種、利用可能である。
具体的には、ガラス、表面に酸化物層等の絶縁層を形成した金属、セラミック、樹脂など、各種の材料からなるシート状物（板状物、フィルム状物）が例示される。
【００２９】
中でも可撓性を有する有機薄膜トランジスタが形成可能である等の点で、可撓性を有するフィルム状の基材は、好適に利用される。具体的には、各種の樹脂材料からなる樹脂フィルムは、基材１２として好適に利用される。
基材１２に用いられる樹脂フィルムの材料としては、具体的には、ポリエステル樹脂、メタクリル樹脂、メタクリル酸−マレイン酸共重合体、ポリスチレン樹脂、弗素樹脂、ポリイミド、弗素化ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、セルロースアシレート樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリカーボネート樹脂、脂環式ポリオレフィン樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリスルホン樹脂、シクロオレフィルンコポリマー、フルオレン環変性ポリカーボネート樹脂、脂環変性ポリカーボネート樹脂、フルオレン環変性ポリエステル樹脂、アクリロイル化合物などの熱可塑性樹脂が例示される。
【００３０】
本発明において、基材１２は、複数の樹脂フィルムを貼り合わせてなる構成など、多層構成を有するものであってもよい。
【００３１】
基材１２の一方の表面にはゲート電極１４が形成される。
ゲート電極１４も、有機薄膜トランジスタで用いられている公知のゲート電極である。
従って、ゲート電極１４の形成材料は、同様に、有機薄膜トランジスタでゲート絶縁層として利用されている公知の物が、各種、利用可能である。ゲート電極１４の形成材料としては、具体的には、アルミニウム、クロム、銅、モリブデン、タングステン、金、銀等の金属、合金、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）等の透明導電性酸化物（ＴＣＯ）、ポリエチレンジオキシチオフェン−ポリスチレンスルホン酸（ＰＥＤＯＴ−ＰＳＳ）等の導電性高分子が例示される。
また、ゲート電極１４は、これらの材料からなる層を積層してなる、積層構造を有するものであってもよい。
【００３２】
ゲート電極１４の上には、ゲート絶縁層１６が形成される。なお、本明細書において、『上』とは基材１２と逆側を、『下』とは基材１２側を、それぞれ示す。
【００３３】
ゲート絶縁層１６も、有機薄膜トランジスタで用いられている公知のゲート絶縁層である。
従って、ゲート絶縁層１６の形成材料も、同様に、有機薄膜トランジスタでゲート絶縁層として利用されている公知の物が、各種、利用可能である。ゲート絶縁層１６の形成材料としては、具体的には、酸化硅素（ＳｉＯx）、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム（アルミナ）、酸化チタン、酸化ゲルマニウム、酸化イットリウム、酸化ジルコニウム、酸化ニオブ、酸化タンタル等の金属酸化物、窒化硅素（ＳｉxＮｙ）等の金属窒化物、窒化酸化硅素（ＳｉＯxＮy）等の金属窒化酸化物（金属酸化窒化物）、ダイヤモンド状炭素（ＤＬＣ）等の無機材料や各種高分子材料が例示される。
また、ゲート絶縁層１６は、これらの材料からなる層を積層してなる、積層構造を有するものであってもよい。
【００３４】
ゲート絶縁層１６の上には、有機半導体層１８が形成される。
有機半導体層１８も、有機薄膜トランジスタで用いられている公知の有機半導体材料からなる有機半導体層である。また、有機半導体層１８は、ｐ型の有機半導体層でも、ｎ型の有機半導体層でもよい。
従って、有機半導体材料は、有機薄膜トランジスタの製造において有機半導体層に利用される公知の材料が、各種、好適に利用可能である。具体的には、６，１３−ビス（トリイソプロピルシリルエチニル）ペンタセン（ＴＩＰＳペンタセン）等のペンタセン誘導体、５，１１‐ビス(トリエチルシリルエチニル)アントラジチオフェン（ＴＥＳ‐ＡＤＴ）等のアントラジチオフェン誘導体、ベンゾジチオフェン（ＢＤＴ）誘導体、ジオクチルベンゾチエノベンゾチオフェン（Ｃ8−ＢＴＢＴ）等のベンゾチエノベンゾチオフェン（ＢＴＢＴ）誘導体、ジナフトチエノチオフェン（ＤＮＴＴ）誘導体、ジナフトベンゾジチオフェン（ＤＮＢＤＴ）誘導体、６，１２‐ジオキサアンタントレン（ペリキサンテノキサンテン）誘導体、Ｎ，Ｎ’−ビス（シクロヘキシル）ナフタレン−１，４，５，８−ビス（ジカルボキシイミド）等のナフタレンテトラカルボン酸ジイミド（ＮＴＣＤＩ）誘導体、ペリレンテトラカルボン酸ジイミド（ＰＴＣＤＩ）誘導体、ポリチオフェン誘導体、ポリ（２，５‐ビス（チオフェン‐２‐イル）チエノ［３，２‐ｂ］チオフェン）（ＰＢＴＴＴ）誘導体、テトラシアノキノジメタン（ＴＣＮＱ）誘導体、オリゴチオフェン類、フタロシアニン類、フラーレン類などが例示される。
【００３５】
有機半導体層１８の上には、ソース電極２４およびドレイン電極２６が形成される。
ソース電極２４およびドレイン電極２６は、形状に特徴を有する以外は、基本的に、有機薄膜トランジスタで用いられている公知のソース電極およびドレイン電極である。
従って、ソース電極２４およびドレイン電極２６の形成材料も、各層と同様に、有機薄膜トランジスタでソース電極２４およびドレイン電極２６として利用されている公知の物が、各種、利用可能である。形成材料としては、具体的には、前述のゲート電極１４で例示した各種の材料が例示される。
【００３６】
前述のように、本発明の有機薄膜トランジスタ１０は、ソース電極２４とドレイン電極２６との間隙の形状、すなわち、ソース電極２４とドレイン電極２６との互いに対面する側の形状、すなわち、チャネルの形状に特徴を有する以外は、基本的に、公知の有機薄膜トランジスタである。
図１に示すように、本発明の有機薄膜トランジスタ１０において、ソース電極２４とドレイン電極２６との間隙は、ソース電極２４とドレイン電極２６との対面方向の距離が異なる２つの開口によって形成される。
【００３７】
以下の説明では、便宜的に、『ソース電極２４とドレイン電極２６との離間方向』、すなわち、いわゆるチャネル長の方向を『チャネル長方向』とも言う。また、以下の説明では、便宜的に、『チャネル長方向』と直交する方向、すなわち、いわゆるチャネル幅の方向を『チャネル幅方向』とも言う。
従って、チャネル長方向は、図１における横方向であり、チャネル幅方向は、図１上段の平面図における図中上下方向で、図１下段の断面図における紙面と垂直方向である。
【００３８】
具体的には、有機薄膜トランジスタ１０において、ソース電極２４とドレイン電極２６との間隙すなわちチャネルは、チャネル幅方向の全域に対応してソース電極２４とドレイン電極２６とを離間する第１開口３０と、チャネル幅方向に互いに離間して、複数（図示例では３個）、形成される、第１開口３０に連通する第２開口３２と、によって形成される。
また、有機薄膜トランジスタ１０においては、第１開口３０のチャネル長方向の距離Ｌ１に対して、第２開口３２のチャネル長方向の距離Ｌ２が長い。すなわち、有機薄膜トランジスタ１０においては、第１開口３０によって離間されるソース電極２４とドレイン電極２６との距離Ｌ１に対して、第２開口３２によって離間されるソース電極２４とドレイン電極２６との距離Ｌ２が長い。
本発明の有機薄膜トランジスタ１０は、ソース電極２４とドレイン電極２６との間隙を、このようなチャネル長方向の距離が異なる複数の開口で構成することにより、チャネル長を極微細化しても、ソース電極２４とドレイン電極２６とが短絡することを防止して、適正な有機薄膜トランジスタを安定して得ることを可能にしている。
【００３９】
前述のように、高集積化等の対応するために、ソース電極２４とドレイン電極２６との間隔すなわちチャネル長を狭くすることが要求されている。他方で、加工精度と生産性とを両立させられる製造方法として、ソース電極２４およびドレイン電極２６となる金属層を形成し、レーザーアブレーションによる金属層のパターニングによって、ソース電極２４およびドレイン電極２６を形成する方法が知られている。
前述のように、レーザーアブレーションによる電極の加工は、パルスレーザを用い、レーザービームを走査することで行われる。また、レーザーアブレーションによる電極の加工では、適正な加工を行うために、加工面においてパルス状のレーザービームを走査方向に重複させるが、レーザービームの断面形状すなわちビームスポット形状を矩形に成形することで、ソース電極２４とドレイン電極２６との間隔を適正に形成するための重ね合わせ率を小さくでき、かつ、生産効率も向上できる。
ところが、従来の有機薄膜トランジスタでは、ソース電極２４とドレイン電極２６との間隔すなわちチャネル長を狭く、極微細化すると、レーザービーム（ビームスポット）の走査方向端部での加工不良、および／または、レーザービームの走査や基材搬送の変動等に起因して、パターニング不良が発生してしまい、ソース電極２４とドレイン電極２６との短絡等が生じてしまうのは、前述のとおりである（図９参照）。
【００４０】
これに対し、本発明の有機薄膜トランジスタ１０は、ソース電極２４とドレイン電極２６との間隙を、チャネル幅方向の全域に対応してソース電極２４とドレイン電極２６とを離間する第１開口３０と、チャネル幅方向に離間して複数形成される、第１開口３０に連通し、かつ、チャネル長方向の距離Ｌ２が、第１開口３０のチャネル長方向の距離Ｌ１より長い第２開口３２とで形成する。
そのため、後に詳述するが、主にソース電極２４とドレイン電極２６との間隙すなわちチャネルとなる第１開口３０のチャネル長方向の距離Ｌ１を短く、極微細化しても、第１開口３０を形成するレーザービームの走査方向の端部に、チャネル長方向の距離Ｌ２が長い第２開口３２を有するため、第１開口３０を形成するレーザービームの走査方向端部において、第２開口３２によってソース電極２４とドレイン電極２６とを離間できる。そのため、本発明によれば、パターニング不良に起因するソース電極２４とドレイン電極２６との短絡を防止して、適正な有機薄膜トランジスタ１０を安定して得られる。
【００４１】
本発明の有機薄膜トランジスタ１０において、第１開口３０のチャネル長方向の距離Ｌ１、すなわちソース電極２４とドレイン電極２６との間隙、すなわち有機薄膜トランジスタ１０におけるチャネル長は、有機薄膜トランジスタ１０の大きさ、有機薄膜トランジスタ１０を利用する装置に要求される高集積化の程度、有機薄膜トランジスタ１０に要求される特性等に応じて、適宜、設定すればよい。
本発明者の検討によれば、高集積化や、チャネル長の微細化によるソース電極２４とドレイン電極２６との短絡が生じ易いすなわち本発明の効果がより大きく発現する等の点で、第１開口３０のチャネル長方向の距離Ｌ１は５μｍ以下が好ましく、０．０５〜５μｍがより好ましく、０．１〜２μｍが特に好ましい。
【００４２】
第２開口３２のチャネル長方向の距離Ｌ２、すなわち第２開口３２によるソース電極２４とドレイン電極２６との間隙は、第１開口３０のチャネル長方向の距離Ｌ１よりも長ければよく、同様に、有機薄膜トランジスタ１０の大きさ、有機薄膜トランジスタ１０に要求される特性等に応じて、適宜、設定すればよい。
本発明者の検討によれば、第１開口３０と確実に連通してソース電極２４とドレイン電極２６との短絡を防止できる、有機薄膜トランジスタ１０の小型化を図れる、ソース電極２４およびドレイン電極２６の電流密度分布を均一にできる等の点で、第２開口３２のチャネル長方向の距離Ｌ２は１〜６００μｍが好ましく、５〜６０μｍがより好ましい。
【００４３】
第２開口３２のチャネル幅方向の大きさｗも、同様に、有機薄膜トランジスタ１０の大きさ、有機薄膜トランジスタ１０に要求される特性等に応じて、適宜、設定すればよい。
本発明者の検討によれば、第１開口３０と確実に連通してソース電極２４とドレイン電極２６との短絡を防止できる、有機薄膜トランジスタ１０の小型化を図れる等の点で、第２開口３２のチャネル幅方向の大きさｗは、第１開口３０のチャネル長方向の距離Ｌ１の５０％〜５０μｍが好ましく、距離Ｌ１と同じ〜１０μｍがより好ましい。
【００４４】
ここで、第２開口３２は、チャネル長方向の距離Ｌ２すなわちソース電極２４とドレイン電極２６との距離が、有機薄膜トランジスタ１０の基本的なチャネル長である距離Ｌ１よりも広い。そのため、第２開口３２が形成された領域は、第１開口３０のみの領域に比してトランジスタとしての特性が低く、距離Ｌ２が長い場合には、第２開口３２の形成領域がトランジスタとして機能しなくなる場合も有る。
この点を考慮すると、本発明の有機薄膜トランジスタ１０においては、全ての第２開口３２のチャネル幅方向の大きさｗの合計（図示例では３個の大きさｗの合計）が、有機薄膜トランジスタ１０のチャネル幅の５０％以下であるのが好ましく、２０％以下であるのがより好ましい。
【００４５】
図２に、本発明の有機薄膜トランジスタの別の例の概念図を示す。
なお、図２は、図１の下段の断面図と同様の断面図である。また、図２に示す有機薄膜トランジスタ４０は、図１に示す有機薄膜トランジスタ１０と同じ部材を多く用いるので、同じ部位には同じ符号を付し、以下の説明は、異なる部位を主に行う。
【００４６】
図２に示す有機薄膜トランジスタ４０は、有機半導体層１８と、ソース電極２４およびドレイン電極２６との間に、電荷注入層４２を有する。
周知のように、有機薄膜トランジスタ４０に設けられる電荷注入層４２とは、有機半導体層１８に電荷（電子あるいは正孔）を注入する層である。有機薄膜トランジスタ４０は、このような電荷注入層を有することにより、電荷の注入効率を向上して、移動度を向上できる。また、有機半導体層１８と、ソース電極２４およびドレイン電極２６との間に、電荷注入層４２を有することにより、後述するレーザービームによる金属層の加工性を向上して、より確実に金属層のパターニング不良に起因するソース電極２４およびドレイン電極２６との短絡等を防止できる。
【００４７】
電荷注入層４２の形成材料は、有機半導体層１８への電荷（正孔や電子）の注入機能を有するものであれば、各種のものが利用可能である。
一例として、有機半導体がｐ型半導体である場合、すなわち有機薄膜トランジスタ１０がｐ型の有機薄膜トランジスタである場合には、電荷注入層４２の形成材料としては、正孔輸送性（正孔注入機能）を有する各種の材料が利用可能である。
正孔輸送性を有する材料としては、トリアリールアミン化合物、ベンジジン化合物、ピラゾリン化合物、スチリルアミン化合物、ヒドラゾン化合物、トリフェニルメタン化合物、カルバゾール化合物、ポリシラン化合物、チオフェン化合物、フタロシアニン化合物、シアニン化合物、メロシアニン化合物、オキソノール化合物、ポリアミン化合物、インドール化合物、ピロール化合物、ピラゾール化合物、ポリアリーレン化合物、縮合芳香族炭素環化合物（ナフタレン誘導体、アントラセン誘導体、フェナントレン誘導体、テトラセン誘導体、ピレン誘導体、ペリレン誘導体、フルオランテン誘導体）、含窒素ヘテロ環化合物を配位子として有する金属錯体等が例示される。
具体的には、低分子材料では、ペンタセンおよびペンタセンの誘導体、Ｎ，Ｎ’−ビス（３−メチルフェニル）−（１，１’−ビフェニル）−４，４’−ジアミン（ＴＰＤ）や４，４’−ビス［Ｎ−（ナフチル）−Ｎ−フェニル−アミノ］ビフェニル（α−ＮＰＤ）等の芳香族ジアミン化合物、オキサゾール、オキサジアゾール、トリアゾール、イミダゾール、イミダゾロン、スチルベン誘導体、ピラゾリン誘導体、テトラヒドロイミダゾール、ポリアリールアルカン、ブタジエン、４，４’，４”−トリス（Ｎ−（３−メチルフェニル）Ｎ−フェニルアミノ）トリフェニルアミン（ｍ−ＭＴＤＡＴＡ）、ポルフィン、テトラフェニルポルフィン銅、フタロシアニン、銅フタロシアニン、チタニウムフタロシアニンオキサイド等のポリフィリン化合物、トリアゾール誘導体、オキサジザゾール誘導体、イミダゾール誘導体、ポリアリールアルカン誘導体、ピラゾリン誘導体、ピラゾロン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、アニールアミン誘導体、アミノ置換カルコン誘導体、オキサゾール誘導体、スチリルアントラセン誘導体、フルオレノン誘導体、ヒドラゾン誘導体、シラザン誘導体等が例示される。高分子材料では、フェニレンビニレン、フルオレン、カルバゾール、インドール、ピレン、ピロール、ピコリン、チオフェン、アセチレン、ジアセチレン等の重合体や、その誘導体等が例示される。
正孔輸送性を有する材料としては、無機材料を用いることもできる。具体的には、酸化バナジウム、酸化クロム、酸化クロム銅、酸化マンガン、酸化コバルト、酸化ニッケル、酸化銅、酸化ガリウム銅、酸化モリブデン、酸化インジウム銅、酸化インジウム銀、酸化タングステン、酸化イリジウム、よう化銅等が例示される。
なお、正孔輸送性を有する材料としては、これらに限らず、ｐ型の有機半導体層として用いた有機化合物よりもイオン化ポテンシャルの小さい材料であれば、各種の材料を用いることができる。
【００４８】
他方、有機半導体がｎ型半導体である場合、すなわち有機薄膜トランジスタ１０がｎ型の有機薄膜トランジスタである場合には、電荷注入層４２の形成材料としては、電子輸送性（電子注入機能）を有する各種の材料が利用可能である。
電子輸送性を有する材料としては、縮合芳香族炭素環化合物（ナフタレン誘導体、アントラセン誘導体、フェナントレン誘導体、テトラセン誘導体、ピレン誘導体、ペリレン誘導体、フルオランテン誘導体）、窒素原子、酸素原子、硫黄原子を含有する５〜７員のヘテロ環化合物（例えば、ピリジン、ピラジン、ピリミジン、ピリダジン、トリアジン、キノリン、キノキサリン、キナゾリン、フタラジン、シンノリン、イソキノリン、プテリジン、アクリジン、フェナジン、フェナントロリン、テトラゾール、ピラゾール、イミダゾール、チアゾール、オキサゾール、インダゾール、ベンズイミダゾール、ベンゾトリアゾール、ベンゾオキサゾール、ベンゾチアゾール、カルバゾール、プリン、トリアゾロピリダジン、トリアゾロピリミジン、テトラザインデン、オキサジアゾール、イミダゾピリジン、ピラリジン、ピロロピリジン、チアジアゾロピリジン、ジベンズアゼピン、トリベンズアゼピン等）、ポリアリーレン化合物、フルオレン化合物、シクロペンタジエン化合物、シリル化合物、含窒素ヘテロ環化合物を配位子として有する金属錯体等が例示される。
電子輸送性を有する材料としては、フラーレンおよびフラーレン誘導体も利用可能である。フラーレン誘導体の具体例としてはＣ60、フェニル−Ｃ61−酪酸メチルエステル（文献等で、ＰＣＢＭ、[６０]ＰＣＢＭ、あるいはＰＣ61ＢＭと称されるフラーレン誘導体）、Ｃ70、フェニル−Ｃ71−酪酸メチルエステル（多くの文献等で、ＰＣＢＭ、[７０]ＰＣＢＭ、あるいはＰＣ71ＢＭと称されるフラーレン誘導体）、およびアドバンスト  ファンクショナル  マテリアルズ第１９巻、７７９〜７８８頁（２００９年）に記載のフラーレン誘導体、ジャーナル  オブ  ジ  アメリカン  ケミカル  ソサエティー第１３１巻、１６０４８頁（２００９年）に記載のフラーレン誘導体ＳＩＭＥＦ等が例示される。
電子輸送性を有する材料としては、無機材料を用いることもできる。具体的には、酸化リチウム、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、酸化カルシウム、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化ストロンチウム、酸化ニオブ、酸化ルテニウム、酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化バリウム等が例示される。また、アルカリ金属やアルカリ土類金属のフッ化物、酸化物、炭酸塩等も利用可能である。
なお、電子輸送性を有する材料としては、これらに限らず、ｎ型の有機半導体層として用いた有機化合物よりも電子親和力の大きい材料であれば、各種の材料を用いることができる。
【００４９】
以下、図１に示す有機薄膜トランジスタの製造方法を説明することにより、本発明の有機薄膜トランジスタの製造方法について説明する。
まず、図３に概念的に示すように、基材１２の上にゲート電極１４を形成し、ゲート電極１４の上にゲート絶縁層１６を形成し、ゲート絶縁層１６の上に有機半導体層１８を形成した、積層体を形成する。図３は、前述の図１の下段と同様の断面図である。
ゲート電極１４、ゲート絶縁層１６および有機半導体層１８の形成は、いずれも、有機薄膜トランジスタ（有機半導体素子）の製造で利用されている公知の方法で行えばよい。
なお、図２に示す有機薄膜トランジスタ４０を製造する際には、有機半導体層１８の上に、さらに、電荷注入層４２を形成する。電荷注入層４２も、有機薄膜トランジスタの製造で利用されている公知の方法で形成すればよい。
【００５０】
次いで、図３および図４に示すように、有機半導体層１８（電荷注入層４２）の上に、ソース電極２４およびドレイン電極２６となる金属層５０を形成する。
なお、図４〜図６は平面図である。また、図４〜図６においては、チャネル長方向は図中上下方向、チャネル幅方向は図中横方向である。
【００５１】
ここで、この製造方法においては、金属層５０の形成をパターニングして行うことにより、金属層５０を形成する際に、ソース電極２４とドレイン電極２６との間隙すなわちチャネルの一部となる第２開口３２を形成する。
金属層５０の形成は、真空蒸着やスパッタリングなどの気相成膜法、塗布や印刷による湿式成膜法など、金属層５０の形成材料に応じた、公知の方法で形成すればよい。
金属層５０を形成する際における、パターニングによる第２開口３２の形成も、シャドーマスクを用いる方法等、公知の方法で行えばよい。
【００５２】
次いで、図４に概念的に示すように、パルスレーザによるレーザービームＢによって、金属層５０をチャネル幅方向（図中横方向）に走査する。これにより、レーザーアブレーションによって金属層５０の一部を除去して、図５に概念的に示すように、第１開口３０を形成して、ソース電極２４およびドレイン電極２６を形成することで、有機薄膜トランジスタ１０を作製する。
なお、有機薄膜トランジスタの製造では、一般的に、１つの基材１２に、多数の有機薄膜トランジスタを製造する。そのため、この第１開口３０の形成は、一例として、レーザビームＢの走査方向と直交する方向に、金属層５０を形成した基材１２を連続的あるいは断続的に搬送しつつ、複数回を行ってもよい。あるいは、この第１開口３０の形成は、一例として、金属層５０を形成した基材１２を固定した状態で、レーザビームＢの光学系によって、レーザビームＢによる走査位置を、レーザビームＢの走査方向と直交する方向に連続的あるいは断続的に移動しつつ、複数回を行ってもよい。なお、基材１２を断続的に搬送あるいはレーザービームＢの走査位置を断続的に移動する場合には、レーザービームＢの走査は、通常、搬送や移動の停止時に行う。この点に関しては、後述するレーザビームによる第２開口３２の形成や、レーザビームＢａによる第１開口３０および第２開口３２の形成でも、同様である。
【００５３】
この第１開口３０の形成は、一例として、図４に破線で示すように、断面形状を矩形に成形した長尺なレーザービームＢを用い、長手方向と走査方向とを一致したレーザービームＢによって、金属層５０を図中に矢印で示す方向に走査することで行う。なお、レーザービームＢの断面形状とは、レーザービームＢの光軸と直交する方向の断面形状であり、すなわち、ビームスポットの形状である。
また、チャネル幅方向（図４および図５の中横方向）すなわち走査方向の全域で金属層５０を適正に除去するように、レーザービームＢの走査は、図４に破線で示すように、パルスレーザーによるパルス状のレーザービームＢ（ビームスポット）が、金属層５０の表面において、走査方向の端部で、若干、重なるように行う。矩形に成形したレーザービームＢを用いることにより、レーザービームＢの重ね合わせ率を低下でき、かつ、生産効率も向上できるのは、前述のとおりである。
さらに、この第１開口３０の形成においては、パルスレーザーによるレーザービームＢの走査方向の端部が、金属層５０の表面において、予め形成した第２開口３２に重複するように行う。
【００５４】
このように、本発明の有機薄膜トランジスタの製造方法においては、ソース電極２４およびドレイン電極２６の形成を、ソース電極２４およびドレイン電極２６となる金属層５０に、主に両電極の間隙すなわちチャネルを形成する第１開口３０、および、チャネル長方向の距離Ｌ２が第１開口のチャネル長方向の距離Ｌ１よりも長い第２開口３２を形成することで行う。
このような本発明の製造方法によれば、第１開口３０を形成するレーザービームＢの走査方向の端部が、回折等に起因して強度が低下して図５に二点鎖線で示すようなパターニング不良が生じても、第２開口３２を形成することで、ソース電極２４とドレイン電極２６とを確実に離間できる。
また、レーザービームＢの走査および／または基材１２の搬送に変動が生じて、金属層５０上におけるレーザービームＢの走査位置が、走査方向と直交する方向に変動しても、第２開口３２を形成することで、図６に概念的に示すように、ソース電極２４とドレイン電極２６とを確実に離間できる。
そのため、本発明によれば、チャネル長を５μｍ以下のように極微細化した場合であっても、ソース電極２４とドレイン電極２６との短絡を防止して、適正な有機薄膜トランジスタ１０を安定して得ることができる。
【００５５】
レーザービームＢの断面形状の成形は、公知の方法で行えばよい。
一例として、レーザービーム用のマスクおよび／またはスリットを用いる方法、矩形コアファイバを用いる方法、シリンドリカルレンズを用いる方法、ホログラムを用いる方法、導波路を用いる方法、および、レーザービームの成形が可能な加工を施したレンズを用いる方法、から選択される１以上の方法が例示される。
【００５６】
なお、本発明の製造方法においては、金属層５０上において、第１開口３０を形成するパルス状のレーザービームＢの走査方向の端部が、走査方向（チャネル幅方向）に十分な量、予め形成した第２開口３２と重複する場合には、レーザービームＢ同士の走査方向の端部を重複しなくてもよい。
この点に関しては、以下に説明するレーザーアブレーションで第２開口３２を形成する製造方法でも、同様である。
【００５７】
図３〜図６に示す製造方法では、パターニングして金属層５０を形成することによって、金属層５０を形成する際に、第２開口３２を形成している。これに対し、本発明の製造方法の別の態様では、第２開口３２もレーザーアブレーションによって形成する。
すなわち、先と同様に、基材１２の上に、ゲート電極１４、ゲート絶縁層１６および有機半導体層１８を形成する。
さらに、有機半導体層１８の上に、パターニングすることなく、全面的に金属層を形成する（図７参照）。金属層の形成は、先と同様に行えばよい。
次いで、金属層をレーザービームで走査することによって、レーザーアブレーションで金属層の一部を除去して、図４と同様に、金属層に第２開口３２を形成する。この金属層の加工は、レーザービームを用いるレーザーアブレーションによる公知の金属層の加工と同様に行えばよい。
これ以降は、先の製造方法と同様、図４に示すように、矩形に形成したレーザービームＢによって、チャネル幅方向に金属層を走査して、第１開口３０を形成して、図５に示すように、ソース電極２４およびドレイン電極２６を形成し、有機薄膜トランジスタ１０を作製する。
【００５８】
以上の例は、第１開口３０と第２開口３２とを、別々の工程で形成している。これに対して、本発明の製造方法の別の態様では、第１開口３０と第２開口３２とを、同じ工程で形成することで、ソース電極２４およびドレイン電極２６を形成し、有機薄膜トランジスタ１０を作製する。
【００５９】
この方法でも、先と同様に、基材１２の上に、ゲート電極１４、ゲート絶縁層１６および有機半導体層１８を形成する。
さらに、図７の上段に概念的に示すように、有機半導体層１８の上に、パターニングすることなく、全面的に金属層５４を形成する。金属層５４の形成は、先と同様に行えばよい。
【００６０】
次いで、図７の上段に破線で示すように、パルスレーザーを用い、断面形状を第１開口３０および第２開口３２に応じた形状に成形したレーザービームＢａによって、金属層５４を、例えば図中に矢印で示す方向に走査する。すなわち、このレーザービームＢａは、金属層５４の表面において、第２開口３２と同形状の領域を、チャネル幅方向に同じ距離だけ離間して有し、かつ、この２つの領域を、第１開口３０のチャネル長方向の距離Ｌ１と同じ幅の領域で接続した、略Ｈ字状の断面形状を有する。
このようなレーザービームＢａを、第１開口３０に対応する領域の長手方向と走査方向とを一致して、かつ、パルス状のレーザービームＢａの走査方向端部の第２開口３２に対応する領域を重複させて、金属層５４を走査する。
このレーザービームＢａによる走査によって、図７の下段に概念的に示すように、金属層５４の一部をレーザーアブレーションによって除去して、第１開口３０および第２開口３２を形成することで、ソース電極２４およびドレイン電極２６を形成し、有機薄膜トランジスタ１０を作製する。
【００６１】
なお、図７に示す例では、金属層５４上において、パルス状のレーザービームＢａの走査方向の両端の領域を、第２開口３２と同形状とし、金属層５４上において、第２開口３２に対応するレーザービームＢａの走査方向の両端同士を、完全に重複したが、本発明は、これに限定はされない。
例えば、レーザービームＢａの走査方向の両端の領域の、走査方向（チャネル幅方向）の大きさを、第２開口３２のチャネル幅方向の大きさｗよりも小さくして、第２開口３２の形成領域において、部分的に、レーザービームＢａが重複するようにしてもよい。
あるいは、レーザービームを、略Ｈ字状ではなく、略Ｔ字状として、パルス状のレーザービーム（ビームスポット）毎に、金属層５４上で、第１開口３０に対応する長尺な領域が、隣接するレーザービームの第２開口３２に対応する領域に重複するようにして、同様に、レーザービームの走査によって第１開口３０および第２開口３２を形成することで、ソース電極２４およびドレイン電極２６を形成し、有機薄膜トランジスタ１０を作製してもよい。
【００６２】
以上、本発明の有機薄膜トランジスタの製造方法および有機薄膜トランジスタについて詳細に説明したが、本発明は、上述の例に限定はされず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変更を行ってもよいのは、もちろんである。
【実施例】
【００６３】
以下、本発明の具体的実施例を挙げ、本発明の有機薄膜トランジスタの製造方法および有機薄膜トランジスタについて、より詳細に説明する。
【００６４】
＜基材１２の準備＞
基材１２となるポリイミドフィルム（宇部興産株式会社製、ユーピレックス−５０Ｓ）に、再剥離性フィルム（パナック株式会社製、パナプロテクトＥＴＹ１００Ａ）を積層した、２．５×２．５ｃｍのラミネート加工品を用意した。
このラミネート加工品を、１５０℃に加熱した真空ラミネータ（株式会社エヌ・ピー・シー製、ＬＭ−２０×２０）内において、両面粘着テープ（スリーエム社製、４３９０）を用いて、２．５×２．５ｃｍのガラスキャリアに貼り合わせた。貼り合わせは、ポリイミドフィルムが上面になるように行った。
【００６５】
＜ゲート電極１４の形成＞
Ａｒガスを導入した圧力１Ｐａの雰囲気において、アルミニウムターゲットを使用した高周波マグネトロンスパッタリングにより、基材１２（ポリイミドフィルム）の表面に、厚さ１００ｎｍのアルミニウム層を成膜して、ゲート電極１４を作製した。
【００６６】
＜ゲート絶縁層１６の形成＞
ポリ（４−ビニルフェノール）（SIGMA-ALDRICH社製、４３６２１６）を２０質量％含有するＰＧＭＥＡ（プロピレングリコール−１−モノメチルエーテル−２−アセタート）溶液と、ポリ（メラミン−ｃｏ−ホルムアルデヒド）（SIGMA-ALDRICH社製、４１８５６０）を１０質量％含有するＰＧＭＥＡ溶液とを、体積比１：２で混合した塗布液を調製した。
この塗布液を、回転塗布によってゲート電極１４の上に塗布した。次いで、乾燥窒素雰囲気のホットプレート上で１５０℃で１時間、加熱することにより、厚さ０．５μｍのゲート絶縁層１６を形成した。
これにより、ポリイミドフィルムからなる基材１２の上に、ゲート電極１４およびゲート絶縁層１６を積層した積層体６０（図８参照）を作製した。
【００６７】
＜有機半導体層１８の形成＞
有機半導体層１８となる塗布液Ａとして、０．３質量％のＣ8−ＢＴＢＴを含有するトルエン溶液を調製した。
積層体６０を９０℃のホットプレート上に載置した。次いで、図８に概念的に示すように、積層体６０のゲート絶縁層１６の上に、支持体６２を載置し、この支持体６２とゲート絶縁層１６の上に、０．７ｍｍ厚のガラス製の溶液吸着体６４を載置した。
ゲート絶縁層１６と溶液吸着体６４との間に、９０℃に加熱した塗布液Ａを注入して、直ちに、溶液吸着体６４を覆って逆さにしたペトリ皿を被せた。
トルエンが完全に蒸発してからペトリ皿と溶液吸着体を外した。このようにして、ゲート絶縁層１６の上にＣ8−ＢＴＢＴの板状結晶膜からなる有機半導体層１８を形成した。
これにより、ポリイミドフィルムからなる基材１２の上に、ゲート電極１４、ゲート絶縁層１６、有機半導体層１８を積層した積層体を作製した。
【００６８】
［実施例１］
積層体の有機半導体層１８の上に、ニッケル製のシャドウマスクを介して金を真空蒸着して、ソース電極２４およびドレイン電極２６となる、厚さが５０ｎｍの１×１ｍｍの金属層５０を形成した。金属層５０は、０．１ｍｍ間隔で、２０個超の個数を形成した。この金属層５０を形成する際に、ニッケル製のシャドウマスクによって、図４に示すように、金属層５０に、第２開口３２を形成した。
第２開口３２は、端手方向が１０μｍ、長手方向が６０μｍの矩形で、長手方向がチャネル長方向と一致するようにした（距離Ｌ２＝６０μｍ、大きさｗ＝１０μｍ）。また、第２開口３２のチャネル幅方向のピッチは、５６μｍとした。
【００６９】
第２開口３２を形成した金属層５０を、図４に示すようにレーザービームＢで走査することにより、レーザーアブレーションによって金属層５０の一部を除去して第１開口３０を形成して、ソース電極２４およびドレイン電極２６を形成し、図１に示すような有機薄膜トランジスタ１０を作製した。
【００７０】
レーザーは、ハイソル社製のレーザー微細加工装置を使用し、波長５３２ｎｍ、パルス幅６ｎｓｅｃ（ナノ秒）、繰り返し周波数１０ＨｚのＮｄ：ＹＡＧ（イットリウム・アルミニウム・ガーネット）レーザーを用いた。レーザーのフルエンス（fluence）は、０．２１ｍＪ／ｃｍ2に調節した。
レーザービームＢは、スリットの調節によって、断面形状を６０×４μｍの矩形に成形した（距離Ｌ１＝４μｍ）。レーザービームの走査は、長手方向を走査方向と一致し、かつ、走査方向とチャネル幅方向とが一致するように行った。
また、第１開口３０を形成するレーザービームＢの走査は、図４に示すように、走査線を第２開口３２のチャネル長方向の中心に一致して、金属層５０上において、パルス状のレーザービームＢ（ビームスポット）の走査方向の端部が４μｍ重複し、かつ、同端部が第２開口３２と重複するように行った。
従って、本例では、第１開口３０のチャネル長方向の距離Ｌ１は４μｍ、第２開口３２のチャネル距離Ｌ２は６０μｍで、第２開口３２のチャネル幅方向の大きさｗは１０μｍである。
なお、レーザービームＢによる走査は、レーザビームＢの照射位置（走査位置）は固定で、基材１２をレーザービームの走査方向と直交する方向に０．５６μｍ／ｓｅｃの速度で搬送しつつ行った。この点に関しては、他の例も同様である。
【００７１】
［実施例２］
ポリイミドフィルムからなる基材１２の上に、ゲート電極１４、ゲート絶縁層１６、有機半導体層１８を積層した積層体の、有機半導体層１８の上に、第２開口３２を形成しない以外は実施例１と同様にして、金属層を形成した。
この金属層をレーザービームによって走査することにより、レーザーアブレーションによって、金属層に、実施例１と同様の第２開口３２を形成した。
第２開口３２を形成するレーザーは、実施例１で第１開口３０を形成したレーザーと同様のものを用いた。また、第２開口３２を形成するレーザービームは、スリットの調節によって、断面形状を１０×６０μｍの矩形に成形した（距離Ｌ２＝６０μｍ、大きさｗ＝１０μｍ）。レーザービームの走査は、短手方向を走査方向と一致し、かつ、走査方向とチャネル幅方向とが一致するように行った。レーザービームのピッチは５６μｍとした。
【００７２】
このようにしてレーザーアブレーションによって第２開口３２を形成した後、実施例１と同じレーザービームＢの走査によって第１開口３０を形成して、ソース電極２４およびドレイン電極２６を形成し、図１に示すような有機薄膜トランジスタ１０を作製した。
従って、本例も、第１開口３０のチャネル長方向の距離Ｌ１は４μｍ、第２開口３２のチャネル距離Ｌ２は６０μｍで、第２開口３２のチャネル幅方向の大きさｗは１０μｍである。
【００７３】
［実施例３］
ポリイミドフィルムからなる基材１２の上に、ゲート電極１４、ゲート絶縁層１６、有機半導体層１８を積層した積層体の、有機半導体層１８の上に、第２開口３２を形成しない以外は実施例１と同様にして、図７に示すように金属層５４を形成した。
この金属層５４を、図７に破線で示すような断面形状を有するレーザービームＢａによって走査することにより、レーザーアブレーションによって、金属層５４に、第１開口３０および第２開口３２を形成して、ソース電極２４およびドレイン電極２６を形成し、図１に示すような有機薄膜トランジスタ１０を作製した。
【００７４】
第１開口３０および第２開口３２を形成するレーザーは、実施例１で第１開口３０を形成したレーザーと同様のものを用いた。
レーザービームＢａは、スリットの調節によって、断面形状を、第１開口３０に対応する４６×４μｍの矩形の領域と、この第１開口３０に対応する領域の長手方向の両端に連結して、第２開口３２に対応する７×６０μｍの領域とを有する、図７に示す形状とした。すなわち、レーザービームＢａの断面形状は、第１開口３０の短手方向と第２開口３２の長手方向とを一致し、また、チャネル長方向において、第１開口３０と第２開口３２とは、中心を一致している。
レーザービームの走査は、第１開口３０に対応する領域の長手方向と走査方向とを一致して行った。また、レーザービームの走査は、図７に示すように、金属層５４上において、パルス状のレーザービームＢａ（ビームスポット）の第２開口３２に対応する領域が、走査方向に４μｍ、重複するように行った。
従って、本例も、第１開口３０のチャネル長方向の距離Ｌ１は４μｍ、第２開口３２のチャネル長方向の距離Ｌ２は６０μｍで、第２開口３２のチャネル幅方向の大きさｗは１０μｍである。
【００７５】
［実施例４］
金属層５４の形成に先立ち、積層体の有機半導体層１８の上に、ペンタセンを真空蒸着して、厚さ５０ｎｍの電荷注入層４２（正孔注入層）を形成した。
これ以外は、実施例１と同様に、図１に示すような有機薄膜トランジスタ１０を作製した。但し、レーザーのフルエンスは、０．０３４ｍＪ／ｃｍ2に調節した。
従って、本例も、第１開口３０のチャネル長方向の距離Ｌ１は４μｍ、第２開口３２のチャネル距離Ｌ２は６０μｍで、第２開口３２のチャネル幅方向の大きさｗは１０μｍである。
【００７６】
［比較例１］
金属層の形成時に第２開口３２を形成しない以外は、実施例１と同様に、有機薄膜トランジスタを作製した。
従って、本例では、ソース電極とドレイン電極との間隙すなわちチャネル長は、基本的に、全域に渡って一定の４μｍである。
【００７７】
［比較例２］
金属層の形成に先立ち、積層体の有機半導体層１８の上に、ペンタセンを真空蒸着して、厚さ５０ｎｍの電荷注入層４２（正孔注入層）を形成した。
これ以降、金属層の形成時に第２開口３２を形成しない以外は、実施例４と同様に、有機薄膜トランジスタを作製した。
従って、本例も、ソース電極とドレイン電極との間隙すなわちチャネル長は、基本的に、全域に渡って一定の４μｍである。
【００７８】
［評価］
ハイソル社製のレーザー微細加工装置を使用し、波長３５５ｎｍ、パルス幅５ｎｓｅｃ、繰り返し周波数２０ＨｚのＮｄ：ＹＡＧパルスレーザを用い、レーザービームを集光して、金属層を囲むように走査することにより、有機半導体層１８を幅２０μｍでパターニングして除去した。
次いで、ガラスキャリア（ガラスキャリアに貼着された再剥離製フィルム）からポリイミドフィルムを剥離して、ポリイミドフィルムのみを基材１２とする有機薄膜トランジスタを２０個作製した。
【００７９】
作製した各有機薄膜トランジスタについて、有機薄膜トランジスタの各電極と、Agilent Technologies社製のＢ２９１２Ａに接続されたマニュアルプローバの各端子とを接続して、ドレイン電流−ゲート電圧（Ｉd−Ｖg）特性を測定し、実施例および比較例毎に、電界効果移動度［ｃｍ2／（Ｖ・ｓｅｃ）］の平均を算出した。
なお、ドレイン電圧（Ｖd）は−３Ｖに設定し、ゲート電圧（Ｖg）は−４０Ｖから４０Ｖまで掃引した。
また、ドレイン電流−ゲート電圧特性の測定結果から、実施例および比較例毎に、ソース電極２４とドレイン電極２６短絡した有機薄膜トランジスタの数を計数した。
結果を下記の表に示す。
【００８０】
【表１】
2017183500.tif 000003
表に示すように、ソース電極２４とドレイン電極２６との間隙を、チャネル幅方向の全域に対応してソース電極２４とドレイン電極２６とを離間する第１開口３０と、チャネル幅方向に離間して複数形成される、チャネル長方向の距離Ｌ２が、第１開口３０のチャネル長方向の距離Ｌ１より長い第２開口とによって形成する本発明によれば、チャネル長（第１開口３０のチャネル長方向の距離Ｌ１）を４μｍと極微細化しても、ソース電極２４とドレイン電極２６との短絡が殆ど生じることはない。
これに対して、ソース電極２４とドレイン電極２６との間隙を、４μｍの第１開口のみで形成した比較例は、半数近くの有機薄膜トランジスタにおいて、短絡が生じている。
以上の結果より、本発明の効果は明らかである。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
有機薄膜トランジスタを用いる各種のデバイスの製造に、好適に利用可能である。
【符号の説明】
【００８２】
１０，４０  有機薄膜トランジスタ
１２  基材
１４  ゲート電極
１６ゲート絶縁層
１８  有機半導体層
２４，１０２  ソース電極
２６，１０４  ドレイン電極
３０  第１開口
３２  第２開口
４２  電荷注入層
５０，５４  金属層
６０  積層体
６２  支持体
６４  溶液吸着体
Ａ  塗布液
Ｂ，Ｂａ，Ｂｚ  レーザービーム
Ｌ１，Ｌ２  距離
【図１】
2017183500.tif 000004
【図２】
2017183500.tif 000005
【図３】
2017183500.tif 000006
【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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