(57)【要約】【課題】有機薄膜トランジスタにおいて、有機半導体層およびゲート絶縁層にダメージを生じることなく、有機半導体層の配向制御を行うことで、良好な特性を示す有機トランジスタおよびその製造方法を提供すること。【解決手段】平面視でチャネル領域に重なるゲート電極とゲート絶縁層との界面が、断面視で凹部と凸部を有し、平面視で前記凹部と前記凸部が各々直線状に連続する第１の凹凸形状となっており、前記ゲート絶縁層と前記チャネル領域の界面が前記第１の凹凸形状を反映した第２の凹凸形状となっており、前記第２の凹凸形状により、前記チャネル領域が配向性を有していることを特徴とする有機トランジスタとする。【選択図】図１
2017103409.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁性基板上でゲート電極とゲート絶縁層とを介して、ソース電極およびドレイン電極に挟まれ、平面視で前記ゲート電極と重なる有機半導体層の領域をチャネル領域とする有機トランジスタであって、
平面視で前記チャネル領域に重なる前記ゲート電極と前記ゲート絶縁層との界面が、断面視で凹部と凸部を有し、平面視で前記凹部と前記凸部が各々直線状に連続する第１の凹凸形状となっており、
前記ゲート絶縁層と前記チャネル領域の界面が前記第１の凹凸形状を反映した第２の凹凸形状となっており、
前記第２の凹凸形状により、前記チャネル領域が配向性を有していることを特徴とする有機トランジスタ。
ここで、反映する、とは、平面視で前記第２の凹凸形状の凹部と凸部の位置が、各々前記第１の凹凸形状の凹部と凸部の位置に略一致することを意味する。
【請求項２】
前記第１の凹凸形状となっている領域の前記ゲート絶縁層の膜厚が、５ｎｍ以上４００ｎｍ以下であ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。
【請求項３】
前記ゲート絶縁層が自己組織化膜からなることを特徴とする請求項１、２のいずれかに記載の有機トランジスタ。
【請求項４】
前記ゲート絶縁層が前記自己組織化膜を２層以上積層してなることを特徴とする請求項３に記載の有機トランジスタ。
【請求項５】
平面視で、前記第１の凹凸形状が直線的に連続する方向が、前記ソース電極と前記ドレイン電極の対向する方向に対して垂直であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の有機トランジスタ。
【請求項６】
平面視で、前記第１の凹凸形状が直線的に連続する方向が、前記ソース電極と前記ドレイン電極の対向する方向に対して平行であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の有機トランジスタ。
【請求項７】
絶縁性基板上にゲート電極を形成する工程と、前記ゲート電極表面に凹凸形状を形成する工程と、ゲート絶縁層、ソース電極およびドレイン電極、有機半導体層を順次形成する工程と、を含むことを特徴とする有機トランジスタの製造方法。
【請求項８】
絶縁性基板上にゲート電極を形成する工程と、前記ゲート電極表面に凹凸形状を形成する工程と、ゲート絶縁層、有機半導体層、ソース電極およびドレイン電極を順次形成する工程と、を含むことを特徴とする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、有機トランジスタおよびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
薄膜トランジスタは液晶表示装置（ＬＣＤ）、有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）表示装置、電子ペーパー表示装置などの表示装置やセンサーなどに広く使用されている。
【０００３】
薄膜トランジスタの半導体材料としては、非晶質シリコンや多結晶シリコンあるいは酸化物半導体などを用いたものが主流となっている。一般的に、これらの半導体材料を用いた薄膜トランジスタでは、真空成膜法を用いて成膜した後にフォトリソグラフィ法などによりパターニングを行うことで作製される。
【０００４】
近年、半導体層として有機材料を用いた有機薄膜トランジスタ（以下、有機トランジスタ）が注目を集めている。有機トランジスタにおいては、半導体材料、導電性材料および絶縁性材料などの溶液を塗布・印刷技術などのウェット成膜法を用いることにより、低温でのプラスチック基板上へのデバイス形成、および低コストでのデバイス製造の可能性があることや、印刷法は成膜とパターニングの工程を同時に行うことから、従来のフォトリソグラフィプロセスを用いる真空成膜プロセスと比較して、材料利用効率が高く、現像、エッチング工程を必要としないことから、環境負荷が少ないという点でも期待されている。
【０００５】
有機半導体材料はこれまでシリコン系材料や酸化物系材料と比較すると移動度が小さく、高性能な薄膜トランジスタを作製することが困難であった。しかし、有機材料は材料分子の設計の自由度が高く、近年の技術の進歩により、非晶質シリコンを超えるような移動度を有する有機トランジスタも多く報告されている。有機半導体材料は、低分子半導体および高分子半導体の２種類に大きく分類され、結晶性を有する低分子半導体材料が高い移動度を示すことが知られているが、高分子半導体材料においても、その配向性を制御することにより、高い移動度を示すことが報告されている。(非特許文献１)
【０００６】
特に高分子半導体材料は、低分子半導体材料と比較して、溶液として使用する際の粘度調整が容易であり、印刷法などのウェットプロセスへの適用性が高い。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】Ｈ．−Ｒｏｎｇ Ｔｓｅｎｇ，ｅｔ．ａｌ．，Ａｄｖ．Ｍａｔｅｒ．，２６，２９９３−２９９８（２０１４）．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
有機半導体分子の配向制御の手法としては、ラビング法が知られており、有機半導体層を直接布などで一方向に擦ってラビング処理することで、半導体分子の配向性を制御する方法や、ボトムコンタクト構造における有機半導体層と接するゲート絶縁層表面をラビング処理し、半導体分子の配向を制御する方法などが知られている。
【０００９】
しかしながら、ラビング法によって有機半導体層を直接擦ると、有機半導体層に物理的なダメージが生じることにより、半導体特性が劣化することが大きな問題となる。また、ゲート絶縁層にラビング処理を行い有機半導体層の配向制御を行う場合においても、ゲート絶縁層表面を物理的に擦ることによって微細な溝構造が形成されるため、薄膜トランジスタにおいて重要なゲート絶縁層と有機半導体層の界面にダメージを生じることになり、素子特性劣化が問題となる。
【００１０】
本発明は、以上の点を鑑み、有機半導体層およびゲート絶縁層にダメージを生じることなく、有機半導体層の配向制御を行うことで、良好な特性を示す有機トランジスタおよびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の課題を解決する手段として、請求項１に記載の発明は、絶縁性基板上でゲート電極とゲート絶縁層とを介して、ソース電極およびドレイン電極に挟まれ、平面視で前記ゲート電極と重なる有機半導体層の領域をチャネル領域とする有機トランジスタであって、平面視で前記チャネル領域に重なる前記ゲート電極と前記ゲート絶縁層との界面が、断面視で凹部と凸部を有し、平面視で前記凹部と前記凸部が各々直線状に連続する第１の凹凸形状となっており、前記ゲート絶縁層と前記チャネル領域の界面が前記第１の凹凸形状を反映した第２の凹凸形状となっており、前記第２の凹凸形状により、前記チャネル領域が配向性を有していることを特徴とする有機トランジスタとしたものである。ここで、反映する、とは、平面視で前記第２の凹凸形状の凹部と凸部の位置が、各々前記第１の凹凸形状の凹部と凸部の位置に略一致することを意味する。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、前記第１の凹凸形状となっている領域の前記ゲート絶縁層の膜厚が、５ｎｍ以上４００ｎｍ以下であ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としたものである。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、前記ゲート絶縁層が自己組織化膜からなることを特徴とする請求項１、２のいずれかに記載の有機トランジスタとしたものである。  
【００１４】
請求項４に記載の発明は、前記ゲート絶縁層が前記自己組織化膜を２層以上積層してなることを特徴とする請求項３に記載の有機トランジスタとしたものである。  
【００１５】
請求項５に記載の発明は、平面視で、前記第１の凹凸形状が直線的に連続する方向が、前記ソース電極と前記ドレイン電極の対向する方向に対して垂直であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の有機トランジスタとしたものである。
【００１６】
請求項６に記載の発明は、平面視で、前記第１の凹凸形状が直線的に連続する方向が、前記ソース電極と前記ドレイン電極の対向する方向に対して平行であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の有機トランジスタとしたものである。
【００１７】
請求項７に記載の発明は、絶縁性基板上にゲート電極を形成する工程と、前記ゲート電極表面に凹凸形状を形成する工程と、ゲート絶縁層、ソース電極およびドレイン電極、有機半導体層を順次形成する工程と、を含むことを特徴とする有機トランジスタの製造方法としたものである。
【００１８】
請求項８に記載の発明は、絶縁性基板上にゲート電極を形成する工程と、前記ゲート電極表面に凹凸形状を形成する工程と、ゲート絶縁層、有機半導体層、ソース電極およびドレイン電極を順次形成する工程と、を含むことを特徴とする有機トランジスタの製造方法としたものである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、有機半導体層およびゲート絶縁層にダメージを生じることなく、有機半導体層の配向制御を行うことができ、良好な特性を示す有機トランジスタおよびその製造方法を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施の形態に係る有機トランジスタの概略断面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る有機トランジスタの第１の凹凸形状、およびソース電極、ドレイン電極との方向関係を説明するための図である。
【図３】比較例１に係る有機トランジスタの概略断面図である。
【図４】比較例２に係る有機トランジスタの概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。なお実施の形態において、同一の構成要素については同一の符号を付け、重複する説明は省略する。また、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。
【００２２】
図１は本発明の実施の形態に係る有機トランジスタを示す概略断面図である。
【００２３】
本発明の有機トランジスタ１０は、絶縁性の基板１の上に形成されたゲート電極２と、ゲート電極２上に形成されたゲート絶縁層３と、ゲート絶縁層３上に離間して形成されたソース電極４、およびドレイン電極５と、ソース電極４およびドレイン電極５に接続された有機半導体層６とを少なくとも備え、ソース電極４およびドレイン電極５に挟まれ、平面視でゲート電極２と重なる有機半導体層６の領域はチャネル領域６ａとなっている。
【００２４】
さらに本発明の有機トランジスタ１０では、平面視でチャネル領域６ａに重なるゲート電極２とゲート絶縁層３との界面が断面視で凹部と凸部を有し、平面視で前記凹部と前期凸部が各々直線状に連続する第１の凹凸形状７となっている。また、ゲート絶縁層３とチャネル領域６ａの界面は第１の凹凸形状７を反映した第２の凹凸形状８となっている。ここで、反映する、とは、平面視で第２の凹凸形状８の凹部と凸部の位置が、各々第１の凹凸形状７の凹部と凸部の位置に略一致していることを意味する。
【００２５】
前記の結果、チャネル領域６ａは第２の凹凸形状８に沿って配向されるので、ゲート絶縁層表面を直接ラビング処理するのと同様に、チャネル領域６ａのキャリア移動度が向上し、高性能な有機トランジスタ１０を得ることが可能となる。
【００２６】
本発明では凹凸形状の原型となる加工をゲート電極２表面に対して行うので、従来技術のように有機半導体層やゲート絶縁層にダメージが生じることはない。
【００２７】
第１の凹凸形状７は、断面視で、凹凸の高さ、幅が規則性を持つ構造でも良いし、規則性を持たないランダムな凹凸形状であっても良い。図２には、第１の凹凸形状が、凹部は３角形、凸部は台形の場合を例示しているが、凹部、凸部ともに３角形、台形のいずれであってもよい。高さ（図２のｈ）、幅（図２のｗ１、ｗ２）は、いずれも１ｎｍ〜１００ｎｍ程度で形成することが好ましい。
（尚、図２ではゲート電極２の表面部以外、およびその他の層、電極の図示を省略している）。
【００２８】
図２には、第１の凹凸形状が、凹部は３角形、凸部は台形の形状として例示しているが、本発明におけるゲート電極２の凹凸形状は、これらに限定されるものではなく、直線上に連続していれば任意の形状であってよい。
【００２９】
ゲート電極２表面の凹凸形状の形成方法については、ゲート電極２を薬液やプラズマなどを用いて表面処理（部分的エッチング）を行っても良いし、ダイヤモンドラッピングフィルムなどによる研磨のような方法を用いてもよく、公知の方法を用いることができる。
【００３０】
本発明の有機トランジスタ１０では、第１の凹凸形状７となっている領域のゲート絶縁層３の膜厚が、５ｎｍ以上４００ｎｍ以下であることが好ましい。（尚、第２の凹凸形状８は第１の凹凸形状７を反映しているので、前記領域のゲート絶縁層３は、両面の凹部、凸部の位置が、平面視で各々略一致している）。前記領域のゲート絶縁層３の膜厚をなるべく薄くすることにより、ゲート電極２表面に形成した凹凸形状を第２の凹凸形状８およびチャネル領域６ａの配向に反映することが容易になる。
【００３１】
本発明の有機トランジスタ１０では、ゲート絶縁層３として、自己組織化膜（自己集積化膜）を用いてもよい。自己組織化膜を用いることで、薄く、かつ緻密な絶縁層が形成でき、ゲート電極２表面に形成した凹凸形状を、より高度に第２の凹凸形状８およびチャネル領域６ａの配向に反映することが可能となる。また、ゲート絶縁層３の薄膜化により、ゲート電圧によって生じる静電容量を増加させることができ、有機トランジスタの低電圧駆動が可能となるという効果も得られる。
【００３２】
ゲート絶縁層３に自己組織化膜を用いる場合は、異なる自己組織化材料を積層する多層膜構造とすることで、ゲート絶縁層３の誘電率や絶縁性を制御することが可能である。さらに、自己組織化した多層膜を繰り返し構造とすることで、絶縁性を高めることも可能である。また、ゲート絶縁層３表面に形成される有機半導体層６の種類に合わせて表面の官能基を選択し、表面エネルギーを制御することで、有機トランジスタ１０の性能を向上することも可能である。
【００３３】
本発明の有機トランジスタ１０では、上述のように、第１の凹凸形状７、第２の凹凸形状８を形成するが、これらの凹部と凸部は、平面視で各々略一致し、直線状に連続して伸びている。本発明の有機トランジスタ１０では、前記直線状に連続して伸びる方向については、使用する有機半導体層６の特性に応じて任意の方向でよいが、ソース電極とドレイン電極の対向する方向に対して、平面視で垂直であるか、平行であることが望ましい。図２（ａ）には垂直、図２（ｂ）には平行である場合を示す。
【００３４】
本発明の有機トランジスタの製造方法では、絶縁性基板上にゲート電極を形成する工程と、ゲート電極表面に凹凸形状を形成する工程と、ゲート絶縁層、ソース電極およびドレイン電極、有機半導体層を形成する工程と、を含むが、有機半導体層６よりもソース電極４およびドレイン電極５を先に形成するボトムコンタクト構造としても良いし、有機半導体層６の形成後にソース電極４およびドレイン電極５を形成するトップコンタクト構造としても良い。
【００３５】
ボトムコンタクト構造を適用する場合においては、ソース電極４およびドレイン電極５は、有機半導体層６との電気的接続における接触抵抗を低下させるために、表面処理などを行うことができる。
【００３６】
以下、本発明の有機トランジスタの各構成要素について、より詳しく説明する。
【００３７】
本発明の実施の形態に係る基板１としては、ポリカーボネート、ポリエチレンサルファイド、ポリエーテルスルホン、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、シクロオレフィンポリマー、トリアセチルセルロース、ポリビニルフルオライドフィルム、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合樹脂、耐候性ポリエチレンテレフタレート、耐候性ポリプロピレン、ガラス繊維強化アクリル樹脂フィルム、ガラス繊維強化ポリカーボネート、ポリイミド、フッ素系樹脂、環状ポリオレフィン系樹脂、ガラス、石英ガラスなどを使用することができるが、本発明ではこれらに限定されるものではない。これらは単独で使用してもよいが、二種以上を積層した複合の基板１として使用することもできる。
【００３８】
本発明の実施の形態に係る基板１が有機物フィルムである場合は、有機トランジスタの耐久性を向上させるために透明のガスバリア層（図示せず）を形成することもできる。ガスバリア層としては酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化珪素（ＳｉＯｘ）、窒化珪素（ＳｉＮｘ）、酸化窒化珪素（ＳｉＯｘＮｙ）、炭化珪素（ＳｉＣｘ）およびダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）などが挙げられるが本発明ではこれらに限定されるものではない。またこれらのガスバリア層は２層以上積層して使用することもできる。ガスバリア層は有機物フィルムを用いた基板の片面だけに形成してもよいし、両面に形成しても構わない。ガスバリア層は真空蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタリング法、レーザーアブレーション法、プラズマＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、ホットワイヤーＣＶＤ法およびゾル−ゲル法などを用いて形成することができるが本発明ではこれらに限定されるものではない。
【００３９】
また、基板１上に形成されるゲート電極２の基板１との密着性を向上させるために密着層を設けることもでき、基板１表面に表面処理などを施しても良い。
【００４０】
本発明の実施の形態に係るゲート電極２、ソース電極４およびドレイン電極５は、電極部分と配線部分は明確に分かれている必要はなく、本発明では特に各有機トランジスタの構成要素としてはまとめて電極と呼称している。
【００４１】
本発明の実施の形態に係るゲート電極２は、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、モリブデン（Ｍｏ）、銀（Ａｇ）、クロム（Ｃｒ）、チタン（Ｔｉ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、タングステン（Ｗ）、マンガン（Ｍｎ）などの金属材料や、酸化インジウム（ＩｎＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）などの導電性金属酸化物材料（組成比の添字を省略）を用いることができるが、本発明ではこれらに限定されるものではない。これらの材料は単層で用いてもよく、積層または合金として用いても構わない。
【００４２】
ゲート電極２は、真空蒸着法、スパッタリング法などの真空成膜法や、導電性材料の前駆体などを使用するゾル−ゲル法やナノ粒子を使用する方法、それらをインク化して、スクリーン印刷、凸版印刷、インクジェット法などのウェット成膜法で形成する方法などが使用できるが、これらに限定されず、公知の方法を用いることができる。パターニングは、例えばフォトリソグラフィ法を用いてパターン形成部分をレジストなどにより保護し、エッチングによって不要部分を除去して行うこともできるし、印刷法などを用いて直接パターニングすることもできるが、これらの方法に限定されず、公知のパターニング方法を用いることができる。
【００４３】
ゲート絶縁層３は、少なくともゲート電極２を覆うように形成する。
【００４４】
本発明の実施の形態に係るゲート絶縁層３は酸化珪素（ＳｉＯｘ）、酸化アルミニウム（ＡｌＯｘ）、酸化タンタル（ＴａＯｘ）、酸化イットリウム（ＹＯｘ）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯｘ）、酸化ハフニウム（ＨｆＯｘ）などの酸化物系絶縁材料、または窒化珪素（ＳｉＮｘ）、酸化窒化珪素（ＳｉＯＮ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）等のポリアクリレート、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリビニルフェノール（ＰＶＰ）、もしくは自己組織化膜等の材料を使用することができるが、これらに限定されるものではない。これらは単層または２層以上積層してもよいし、成長方向に向けて組成を傾斜したものでも構わない。
【００４５】
ゲート絶縁層３は、有機トランジスタのゲートリーク電流を抑えるために、その抵抗率が１．０ｘ１０１１Ωｃｍ以上、より好ましくは１．０ｘ１０１４Ωｃｍ以上であることが望ましい。
【００４６】
本発明の実施の形態に係るソース電極４およびドレイン電極５は、先に示したゲート電極２と同様の材料および方法によって形成することができる。
【００４７】
本発明の実施の形態に係る有機半導体層６としては、ポリチオフェン、ポリアリルアミン、フルオレンビチオフェン共重合体、およびそれらの誘導体のような有機半導体材料を用いることができるが、本発明においては、これらに限定されるものではない。
【００４８】
有機半導体層６は、有機半導体材料を溶解または分散させた溶液をインクとして用いる凸版印刷、スクリーン印刷、インクジェット法、ノズルプリンティングなどのウェット成膜方法で形成することができるが、これらに限定されるものではなく、公知の方法を使用することも可能である。
【００４９】
本発明の実施の形態における有機トランジスタは、外部の影響から有機半導体層６を保護するための保護層などを好適に設けることが可能である。
【００５０】
有機半導体層６を保護するための保護層を設ける場合は、少なくとも有機半導体層６のチャネル領域を覆うように形成することが好ましい。
【実施例】
【００５１】
本発明の実施例として、以下のように、図１に示す有機トランジスタを作製した。
【００５２】
基板１として厚さ０．７ｍｍの無アルカリガラスを使用した。ガラス基板上に、ＤＣマグネトロンスパッタを用いてアルミニウム（Ａｌ）を４００ｎｍの膜厚で成膜し、フォトリソグラフィ法により所望の形状にパターニングを行った。その後、粒度０．１μｍのダイヤモンドラッピングフィルムを用いて、ソース電極とドレイン電極の対向する方向に対して直交する方向に沿って研磨を行い、ゲート電極表面に直線状の凹凸を形成し、本発明の実施例に係るゲート電極２とした。このときに形成した凹凸形状の高さおよび幅は１ｎｍから１００ｎｍ程度がランダムに存在している。
【００５３】
ゲート電極２を形成した基板を十分に洗浄し、酸素プラズマ処理を施した後に、濃度を５ｍＭに調整したテトラデシルホスホン酸のイソプロピルアルコール溶液に浸漬し、イソプロピルアルコールで洗浄、乾燥を行った後、１２０℃で焼成し、テトラデシルホスホン酸の自己集積化膜を形成することでゲート絶縁層３とした。今回作製したゲート絶縁層３の膜厚は、ゲート電極２表面の酸化膜を含めて約６ｎｍである。
【００５４】
続いて、有機半導体材料としてポリ（３−ヘキシルチオフェン）を０．１重量％濃度で溶解させたメシチレン溶液をインクジェット法によりパターニングし、有機半導体層６を形成した。
【００５５】
その後、銀ナノ粒子を分散させた溶液をインクとして、インクジェット法を用いて所望の形状にパターニングし、１５０℃で１時間焼成し、ソース電極４およびドレイン電極５を形成した。ソース電極４およびドレイン電極５の膜厚は約１００ｎｍとした。
【００５６】
＜比較例１＞
比較例１として、以下のように、図３に示す有機トランジスタを作製した。
【００５７】
基板１１として厚さ０．７ｍｍの無アルカリガラスを使用した。ガラス基板上に、ＤＣマグネトロンスパッタを用いてＡｌを４００ｎｍの膜厚で成膜し、フォトリソグラフィ法により所望の形状にパターニングを行い、比較例１に係るゲート電極１２を形成した。
【００５８】
ゲート電極１２を形成した基板を十分に洗浄し、酸素プラズマ処理を施した後に、５ｍＭの濃度に調整したテトラデシルホスホン酸のイソプロピルアルコール溶液に浸漬した。さらにイソプロピルアルコールで洗浄し乾燥を行った後、１２０℃で焼成し、テトラデシルホスホン酸の自己集積化膜を形成することでゲート絶縁層１３とした。
【００５９】
続いて、有機半導体材料としてポリ（３−ヘキシルチオフェン）を０．１重量％濃度で溶解させたメシチレン溶液をインクジェット法によりパターニングし、有機半導体層１６を形成した。
【００６０】
その後、銀ナノ粒子を分散させた溶液をインクとして、インクジェット法を用いて所望の形状にパターニングし、１５０℃で１時間焼成し、ソース電極１４およびドレイン電極１５とした。ソース電極１４およびドレイン電極１５の膜厚は約１００ｎｍとした。
【００６１】
＜比較例２＞
比較例２として、以下のように、図４に示す有機トランジスタを作製した。
【００６２】
基板２１として厚さ０．７ｍｍの無アルカリガラスを使用した。ガラス基板上に、ＤＣマグネトロンスパッタを用いてＡｌを４００ｎｍの膜厚で成膜し、フォトリソグラフィ法により所望の形状にパターニングを行い、比較例２に係るゲート電極２２を形成した。
【００６３】
ゲート電極２２を形成した基板上に、ゲート絶縁層２３としてダイコート法を用いてアクリル樹脂を塗布し、２３０℃で焼成した。ゲート絶縁層２３の膜厚は１μｍとした。
【００６４】
続いて、有機半導体材料としてポリ（３−ヘキシルチオフェン）を０．１重量％濃度で溶解させたメシチレン溶液をインクジェット法によりパターニングし、有機半導体層２６を形成した。
【００６５】
その後、銀ナノ粒子を分散させた溶液をインクとして、インクジェット法を用いて所望の形状にパターニングし、１５０℃で１時間焼成し、ソース電極２４およびドレイン電極２５とした。ソース電極２４およびドレイン電極２５の膜厚は約１００ｎｍとした。
【００６６】
以上の工程により、本発明の実施例、および比較例１、２に係る有機トランジスタを作製した。実施例、および比較例１においては、ゲート絶縁層３、１３の膜厚が非常に薄く、ゲート電圧によって誘起される容量が大きくなることにより、比較例２よりも低電圧で高いオン電流を得ることができた。また実施例と比較例１を比べると、実施例１では、ゲート電極２とゲート絶縁層との界面の第１の凹凸形状を反映して、ゲート絶縁層３とチャネル領域の界面に第２の凹凸形状が形成されているので、有機半導体層６のチャネル領域６ａの配向性が向上することにより、トランジスタ特性が、移動度として約１０倍以上に劇的に向上し、良好な特性を示す有機トランジスタを得ることができた。
【００６７】
以上説明したように、本発明によれば、有機半導体層およびゲート絶縁層にダメージを生じることなく、有機半導体層の配向制御を行うことで、良好な特性を示す有機トランジスタを提供することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
本発明は、有機トランジスタに有用であり、本発明を用いた有機トランジスタは各種表示デバイスや各種センサーなどに好適に利用可能である。
【符号の説明】
【００６９】
１、１１、２１・・・基板
２、１２、２２・・・ゲート電極
２ａ・・・ゲート電極の表面部（チャネル領域下）
３、１３、２３・・・ゲート絶縁層
４、１４、２４・・・ソース電極
５、１５、２５・・・ドレイン電極
６、１６、２６・・・有機半導体層
６ａ、１６ａ、２６ａ・・・有機半導体層のチャネル領域
７・・・第１の凹凸形状
８・・・第２の凹凸形状
１０、２０、３０・・・有機トランジスタ
【図１】
2017103409.tif 000003
【図２】
2017103409.tif 000004
【図３】
2017103409.tif 000005
【図４】
2017103409.tif 000006