(57)【要約】【課題】大きな結晶の有機半導体層を簡単な工程で形成する有機半導体層の成膜方法、有機薄膜トランジスタの製造方法を提供する。【解決手段】シリルエチニルペンタセン類を含有する有機半導体材料を溶媒に溶解または分散させた有機半導体溶液を基板の上に所望のパターンで塗布する工程と、パターンで塗布した有機半導体溶液に含まれる溶媒を蒸発させて有機半導体材料の結晶薄膜を形成する工程と、をこの順で行う有機半導体層の成膜方法において、１７３℃以上の沸点である溶媒に有機半導体材料を３質量％以上溶解させることを特徴とする有機半導体層の成膜方法。【選択図】図１
2009105308.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリルエチニルペンタセン類を含有する有機半導体材料を溶媒に溶解させた有機半導体溶液を基板の上に所望のパターンで塗布する工程と、
前記パターンで塗布した前記有機半導体溶液に含まれる前記溶媒を蒸発させて前記有機半導体材料の結晶薄膜を形成する工程と、
をこの順で行う有機半導体層の成膜方法において、
沸点が１７３℃以上である前記溶媒に前記有機半導体材料を３質量％以上溶解させることを特徴とする有機半導体層の成膜方法。
【請求項２】
前記溶媒は、テトラリンおよびその誘導体であることを特徴とする請求項１に記載の有機半導体層の成膜方法。
【請求項３】
前記有機半導体材料を前記溶媒に４質量％以上溶解させることを特徴とする請求項２に記載の有機半導体層の成膜方法。
【請求項４】
前記有機半導体溶液を滴下して基板の上に所望のパターンで塗布することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の有機半導体層の成膜方法。
【請求項５】
前記有機半導体溶液および／または前記基板を加熱してから前記有機半導体溶液を滴下することを特徴とする請求項４に記載の有機半導体層の成膜方法。
【請求項６】
基板の上に、少なくともゲート電極、ゲート絶縁層、ソース電極、ドレイン電極及び有機半導体層を有する有機薄膜トランジスタの製造方法において、
請求項１乃至５の何れか１項に記載の有機半導体層の成膜方法を用いて前記ソース電極と前記ドレイン電極とが対向する部分に前記有機半導体材料を成膜し有機半導体層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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機半導体層の成膜方法、有機薄膜トランジスタの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
薄膜トランジスタの半導体層を形成する方法としては、真空蒸着法が代表的な手法として知られている。これらの成膜方法は、膜厚の制御性に優れているが、製造工程では高真空を必要とするため、高コストプロセスとなる。
【０００３】
これに対して、溶媒に溶かした有機半導体材料を用い、インクジェット法やスピンコート法などの塗布法により半導体層を形成する方法がある。
【０００４】
近年、塗布可能な有機半導体材料の開発が活発に行われており、特にペンタセンに置換基を設け溶解性を向上させたシリルエチルペンタセン類の有機半導体材料が注目されている（例えば、特許文献１、非特許文献１参照）。これらの文献では、６、１３−ビストリイソプロピルシリルエチルペンタセン、６、１３−ビストリイソプロピルシリルエチルペンタセンを含むシリルエチルペンタセン類が開示されている。これらの有機半導体材料はペンタセンに２つの置換基を設けたもので分子間の相互作用が大きい。また、これらの有機半導体材料は有機溶媒に対する溶解性が非常に高く、このような有機半導体材料を有機溶媒に溶解した溶液を塗布すると大きな結晶が得られる可能性が高い。したがって、高移動度の有機半導体層が形成できることが期待できる。
【０００５】
このようなシリルエチルペンタセン類の有機半導体材料を有機溶媒に溶解し、インクジェット法を用いて有機薄膜トランジスタを形成した実験結果が報告されている（例えば、非特許文献２参照）。非特許文献２に開示されている実験結果は下記のようなものである。
【０００６】
一般的なボトムゲートボトムコンタクト構造の有機薄膜トランジスタを形成した場合、移動度は０．００７ｃｍ２／Ｖｓ。
【０００７】
ソース電極とドレイン電極をゲート絶縁層から浮かせた特殊な構造のボトムゲートボトムコンタクト構造の有機薄膜トランジスタを形成した場合、移動度は０．０６６ｃｍ２／Ｖｓ。
【特許文献１】米国特許６６９００２９号公報
【非特許文献１】ＪＡＭ．ＣＨＥＭ．誌２００５年１２７号４９８６−４９８７頁
【非特許文献２】ＳＩＤ２００７ｄｉｇｅｓｔ  Ｐ．２１４  Ｅｎｈａｎｃｅｄ  ＯＴＦＴｓ  Ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ  Ｓｏｕｒｃｅ／Ｄｒａｉｎ  Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述のように、シリルエチルペンタセン類を用いると、塗布法でも大きな結晶が得られる可能性が高く、高移動度の有機半導体層を形成できることが期待されている。しかしながら、非特許文献２に開示されている方法で有機薄膜トランジスタを作製した場合の移動度は０．００７ｃｍ２／Ｖｓ〜０．０６６ｃｍ２／Ｖｓであり、実用的な移動度が得られてない。
【０００９】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、大きな結晶の有機半導体層を簡単な工程で形成する有機半導体層の成膜方法、高い移動度の有機薄膜トランジスタの製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
１．
シリルエチニルペンタセン類を含有する有機半導体材料を溶媒に溶解させた有機半導体溶液を基板の上に所望のパターンで塗布する工程と、
前記パターンで塗布した前記有機半導体溶液に含まれる前記溶媒を蒸発させて前記有機半導体材料の結晶薄膜を形成する工程と、
をこの順で行う有機半導体層の成膜方法において、
沸点が１７３℃以上である前記溶媒に前記有機半導体材料を３質量％以上溶解させることを特徴とする有機半導体層の成膜方法。
【００１１】
２．
前記溶媒は、テトラリンおよびその誘導体であることを特徴とする前記１に記載の有機半導体層の成膜方法。
【００１２】
３．
前記有機半導体材料を前記溶媒に４質量％以上溶解させることを特徴とする前記２に記載の有機半導体層の成膜方法。
【００１３】
４．
前記有機半導体溶液を滴下して基板の上に所望のパターンで塗布することを特徴とする前記１乃至３の何れか１項に記載の有機半導体層の成膜方法。
【００１４】
５．
前記有機半導体溶液および／または前記基板を加熱してから前記有機半導体溶液を滴下することを特徴とする前記４に記載の有機半導体層の成膜方法。
【００１５】
６．
基板の上に、少なくともゲート電極、ゲート絶縁層、ソース電極、ドレイン電極及び有機半導体層を有する有機薄膜トランジスタの製造方法において、
前記１乃至５の何れか１項に記載の有機半導体層の成膜方法を用いて前記ソース電極と前記ドレイン電極とが対向する部分に前記有機半導体材料を成膜し有機半導体層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。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、沸点が１７３℃以上の溶媒にシリルエチニルペンタセン類を含有する有機半導体材料を３質量％以上溶解させるので、大きな結晶の有機半導体層を簡単な工程で形成し、高い移動度の有機薄膜トランジスタを作製することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、実施形態により本発明を詳しく説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００１８】
図１は本発明に係わる有機薄膜トランジスタ（以下有機ＴＦＴと記す。）の製造方法の第１の実施形態を説明する説明図である。図１を用いて、基板１上にゲート電極２を設け、更にゲート絶縁層７の上にソース電極８とドレイン電極９を設け有機半導体層１０を形成するボトムゲート型の有機ＴＦＴを形成する場合の製造方法について順を追って説明する。
【００１９】
図１（１−ａ）〜図１（５−ａ）は、基板１を上面から見た平面図であり、図１（１−ｂ）〜図１（５−ｂ）は基板１を図１（１−ａ）〜図１（５−ａ）の断面Ｘ−Ｘ’で切断した断面図である。
【００２０】
本発明に係る有機ＴＦＴの製造方法の一例として、次の工程Ｓ１〜Ｓ４を説明する。
Ｓ１・・・・・ゲート電極２を形成する工程。
Ｓ２・・・・・ゲート絶縁層７を形成する工程。
Ｓ３・・・・・ソース電極８、ドレイン電極９を形成する工程。
Ｓ４・・・・・有機半導体層１０を形成する工程。
【００２１】
工程Ｓ４では以下の工程から成る有機半導体層の成膜方法を用いて、有機半導体の結晶薄膜を成膜し有機半導体層１０を形成する。
【００２２】
Ｓ４−１・・・有機半導体溶液４２および／または基板１を加熱する工程。
【００２３】
Ｓ４−２・・・有機半導体溶液４２を基板１の上に所望のパターンで塗布する工程。
【００２４】
Ｓ４−３・・・所望のパターンで塗布した有機半導体溶液４２に含まれる溶媒を蒸発させ有機半導体材料の結晶薄膜を形成する工程。
【００２５】
以下、各工程について順に説明する。
【００２６】
Ｓ１・・・・・ゲート電極２を形成する工程。
【００２７】
図１（１−ａ）、図１（１−ｂ）に示すように、基板１上にゲート電極２を形成する。本発明において、基板１は特に材料を限定されないが、例えばフレキシブルな樹脂製シートやガラスなどを用いることができる。ゲート電極２には各種金属薄膜を利用できる。例えばＡｌ、Ｃｒ、Ａｕ、Ａｇ等の低抵抗金属材料やこれら金属の積層構造、また、金属薄膜の耐熱性向上、支持基板への密着性向上、欠陥防止のために他の材料のドーピングしたものを用いることができる。また、ＩＴＯ、ＩＺＯ、ＳｎＯ、ＺｎＯなどの透明電極を用いることもできる。製造方法は、ゲート電極２を目的の形状にパターンニングすることのできる製造方法であれば良い。例えば、マスク蒸着法、フォトリソグラフィー法、各種印刷法が利用できる。
【００２８】
Ｓ２・・・・・ゲート絶縁層７を形成する工程。
【００２９】
図１（２−ａ）、図１（２−ｂ）に示すように、ゲート絶縁層７を形成する。
【００３０】
ゲート絶縁層７は、例えば、蒸着、スパッタリング、ＣＶＤ法、大気圧プラズマ法などのドライプロセスやインクジェット法など塗布法で形成する。ゲート絶縁層７としては、特に材料を限定されず種々の絶縁膜を用いることができる。無機材料では酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化タンタル、酸化チタン等の無機酸化物、窒化ケイ素、窒化アルミニウム等の無機窒化物が利用できる。有機材料ではポリイミド、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、およびシアノエチルプルラン等が利用できる。
【００３１】
Ｓ３・・・・・ソース電極８、ドレイン電極９を形成する工程。
【００３２】
図１（３−ａ）、図１（３−ｂ）に示すように、ゲート絶縁層７の上にソース電極８、ドレイン電極９を形成する。
【００３３】
ソース電極８、ドレイン電極９には有機半導体層１０とのコンタクトがよい材料を用いる。シリルエチニルペンタセン類に対してはＡｕ、ＩＴＯ等を利用することが好ましい。これらの材料を真空蒸着やスパッタリング等の方法で製膜した後、フォトリソグラフィー法で目的の形状にパターニングする。あるいは、レジスト層を形成後、真空蒸着やスパッタリング等の方法で成膜した後、リフトオフにより形成しても良い。または、各種印刷法により直接ソース電極８、ドレイン電極９のパターンを形成してもよい。
【００３４】
Ｓ４・・・・・有機半導体層１０を形成する工程。
【００３５】
本発明では４つの工程、Ｓ４−１、Ｓ４−２、Ｓ４−３から成る有機半導体層の成膜方法を用いて有機半導体層１０を形成する。
【００３６】
最初に、本発明の有機半導体層の成膜方法に用いる有機半導体溶液４２について説明する。
【００３７】
本発明では、有機半導体材料にシリルエチニルペンタセン類を用いる。特に、大きな結晶の得られる６、１３−ビストリイソプロピルシリルエチルペンタセンを用いることが望ましい。
【００３８】
本発明では、有機半導体溶液４２を滴下して基板の上に所望のパターンで塗布する。本発明者らは、有機半導体材料を溶解する溶媒と、有機半導体材料の濃度を組み合わせて実験を行った結果、滴下した液滴から大きな結晶が成長し、結晶薄膜が形成される条件について次の知見を得た。
【００３９】
結晶を大きく成長させるためには、滴下した有機半導体溶液４２をゆっくり蒸発させる必要がある。
【００４０】
沸点の高い溶媒で有機半導体材料を溶解した有機半導体溶液４２を液滴として基板上に滴下すると、基板上に着弾した液滴の溶媒はゆっくりと蒸発する。溶媒が蒸発する間に液滴に含まれる半導体材料の濃度が徐々に高まり、飽和状態になった後、微結晶が形成され、それを起点に結晶化が始まり、大きな結晶が得られる。結晶化は溶媒の乾燥方向とほぼ一致して進み、例えば、丸い液滴の場合は周囲から中心に向かって結晶が成長する。
【００４１】
一方、沸点の低い溶媒で有機半導体材料を溶解した有機半導体溶液４２を液滴として基板上に滴下すると、基板上に着弾した液滴の溶媒はすぐに蒸発し、結晶化はおこらずアモルファス状の薄膜が形成される。
【００４２】
実験の結果、シリルエチニルペンタセン類を含有する有機半導体材料を溶解する溶媒は、沸点１７０℃以上の溶媒が良いという結果が得られた。特に、沸点が１７３℃以上の溶媒が望ましく、例えば、沸点が１７３℃のｍ−ジクロロベンゼンや沸点が２０７℃のテトラリンを溶媒として用いることができる。
【００４３】
一方、沸点が高すぎると基板上に着弾した液滴はゆっくりと蒸発するため、液滴のまま基板上を転がり、所定の位置から離れた位置に薄膜を形成することがある。
【００４４】
このような問題がおこらない条件を検討した結果、沸点が１７３℃以上の溶媒にシリルエチニルペンタセン類を含有する有機半導体材料を３質量％以上溶解させれば良いことが分かった。半導体溶液４２の濃度は３質量％以上で、上限は半導体溶液４２を滴下するときに用いるノズルなどが詰まらない程度、例えば３〜１０質量％の範囲で設定すれば良い。このように、濃度を高めることにより、滴下後の液滴の周囲はすぐに乾燥し、その部分に微結晶が形成され液滴の転がりを防止し、所定の位置に薄膜を形成することができる。
【００４５】
また、有機半導体溶液４２および／または基板１を加熱することにより、溶媒が蒸発する速度を調整しても良い。しかしながら、有機半導体材料をあまり高温にすると、酸化により有機半導体材料が劣化するため、不活性ガスの雰囲気下で薄膜を形成する必要がある。例えば、沸点が２５０℃程度の溶媒を用いるときは、有機半導体溶液４２および／または基板１を８０℃以上にする必要があり、大気下では半導体材料が劣化してしまう。
【００４６】
以上の点から、溶媒の沸点は１７３℃〜２３０℃の範囲が望ましい。特に、沸点が２０７℃のテトラリンは、有機半導体溶液４２および／または基板１を８０℃未満の温度範囲に加熱することにより蒸発速度を制御することができるので適している。
【００４７】
また、テトラリンは、６、１３−ビストリイソプロピルシリルエチルペンタセンを４質量％以上の高濃度で溶解することができる。このように、テトラリンは、数ｎｌ〜数１０ｐｌの液滴をインクジェット法やディスペンサ法などの塗布法を用いて塗布する場合に適している。
【００４８】
さらに小さい液滴を滴下する場合は、テトラリンに置換基を設け、沸点を高くした溶媒を用いると良い。
【００４９】
以下、本発明の有機半導体層の成膜方法における４つの工程、Ｓ４−１、Ｓ４−２、Ｓ４−３について説明する。
【００５０】
Ｓ４−１・・・有機半導体溶液４２および／または基板１を加熱する工程。
【００５１】
有機半導体溶液４２および／または基板１を加熱し、溶液の温度を所定の温度にする。溶液の温度を上げると、より多くの有機半導体材料が溶媒に溶解するので、次の工程Ｓ４−２で有機半導体溶液４２を塗布したとき、溶液の温度が低下して有機半導体溶液４２を容易に過飽和状態にすることができる。このことにより、滴下した有機半導体溶液４２が移動して位置ずれをおこすことを防止できる。
【００５２】
Ｓ４−２・・・有機半導体溶液４２を基板の上に所望のパターンで塗布する工程。
【００５３】
図１（４−ａ）、図１（４−ｂ）に示すように、基板１上に形成されたドレイン電極９の中心部に有機半導体溶液４２を塗布する。塗布法は例えばインクジェット法、ディスペンサ法、ＳＩＪ（Ｓｕｐｅｒ  Ｉｎｋ  Ｊｅｔ）法などを用いることができる。
【００５４】
Ｓ４−３・・・所望のパターンで塗布した有機半導体溶液４２に含まれる溶媒を蒸発させ有機半導体材料の結晶薄膜を形成する工程。
【００５５】
有機半導体溶液４２を塗布後、徐々に溶媒は蒸発し、有機半導体溶液４２は過飽和状態になる。液滴の周辺から結晶化が始まって薄膜が形成され、塗布された位置から移動することを防止できる。空気と触れる面積が大きい周辺部から結晶が成長し、図１（５−ａ）、図１（５−ｂ）のように有機半導体の結晶薄膜から成る有機半導体層１０が形成される。
【００５６】
結晶薄膜形成後、残存している溶媒を完全に蒸発させる。
【００５７】
ボトムゲート型有機ＴＦＴを作製する実施形態の工程は以上である。なお、本発明の有機薄膜トランジスタの製造方法は、素子構成を本実施形態のボトムゲート型に限定されるものではなく、ボトムゲートボトムコンタクト型やトップゲート型などにも適用できる。
【実施例】
【００５８】
以下、本発明の効果を確認するために行った実施例について説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００５９】
実施例１〜２、比較例１〜３では、基板の上に有機半導体溶液を滴下して形成された結晶を確認した。
【００６０】
〔有機半導体層の成膜〕
本発明の実施例１〜２、比較例１〜３について説明する。基板は表面に１２５ｎｍのＣｒ膜を形成した５０ｍｍ×５０ｍｍのガラス基板を用いた。
【００６１】
［実施例１］
実施例１では、溶媒として沸点が１７３℃のｍ−ジクロロベンゼンを用いて６、１３−ビストリイソプロピルシリルエチニルペンタセンを溶解した有機半導体溶液を作成した。濃度は３質量％、４質量％、５質量％の３種類である。
【００６２】
［実施例２］
実施例２では、溶媒として沸点が２０７℃のテトラリンを用いて６、１３−ビストリイソプロピルシリルエチニルペンタセンの濃度を変えて溶解した有機半導体溶液をそれぞれ作成した。濃度は３質量％、４質量％、５質量％の３種類である。
【００６３】
［比較例１］
比較例１では、溶媒として沸点が１５５℃のシクロヘキサノンを用いて６、１３−ビストリイソプロピルシリルエチニルペンタセンの濃度を変えて溶解した有機半導体溶液をそれぞれ作成した。濃度は３質量％、４質量％、５質量％の３種類である。
【００６４】
［比較例２］
比較例２では、溶媒として沸点が１７３℃のｍ−ジクロロベンゼンを用いて６、１３−ビストリイソプロピルシリルエチニルペンタセンの濃度を変えて溶解した有機半導体溶液をそれぞれ作成した。濃度は０．１質量％、０．５質量％、１質量％、２質量％の４種類である。
【００６５】
［比較例３］
比較例３では、溶媒として沸点が２０７℃のテトラリンを用いて６、１３−ビストリイソプロピルシリルエチニルペンタセンの濃度を変えて溶解した有機半導体溶液をそれぞれ作成した。濃度は０．１質量％、０．５質量％、１質量％、２質量％の４種類である。
【００６６】
［比較例４］
比較例４では、溶媒として沸点が１５５℃のシクロヘキサノンを用いて６、１３−ビストリイソプロピルシリルエチニルペンタセンの濃度を変えて溶解した有機半導体溶液をそれぞれ作成した。濃度は０．１質量％、０．５質量％、１質量％、２質量％の４種類である。
【００６７】
これらの有機半導体溶液を、武蔵エンジニアリング社製のディスペンサを用いて基板上に１ｎｌの液滴として滴下した。滴下後、溶媒を蒸発させた後、偏光顕微鏡を用いて有機半導体層の結晶状態を観察した。
【００６８】
〔実験結果１〕
図２は有機半導体溶液を滴下して形成した有機半導体層の顕微鏡写真の一例である。図２（ａ）は実施例１の有機半導体溶液を滴下して形成した有機半導体層の結晶の一例、図２（ｂ）は実施例２の有機半導体溶液を滴下して形成した有機半導体層の結晶の一例である。このように、実施例１、実施例２で作成した有機半導体層は大きな結晶が観察できた。
【００６９】
図２（ｃ）は比較例１の有機半導体溶液を滴下して形成した有機半導体層の結晶の一例である。このように、比較例１で作成した有機半導体層は結晶が観察できなかった。
【００７０】
表１に実施例の実験結果を、表２に比較例の実験結果を示す。図２（ａ）、（ｂ）のように大きな結晶が観察された場合は◎、比較的大きな結晶が観察された場合は○、小さな結晶が観察された場合は△、図２（ｃ）のように結晶が観察されない場合は×を記している。
【００７１】
【表１】
2009105308.tif 000003
【００７２】
表１に示すように、実施例１、実施例２の実験結果は全て◎であり、大きな結晶が観察できた。一方、比較例１の実験結果は全て×であり、結晶が観察できなかった。
【００７３】
【表２】
2009105308.tif 000004
【００７４】
表２に示すように、比較例２、比較例３、比較例４で作成した有機半導体層では大きな結晶は観察できなかった。
【００７５】
［有機半導体溶液の滴下条件］
実施例２の濃度４質量％の有機半導体溶液を、インクジェット法を用いて基板上に１４ｐｌの液滴として基板上に滴下し、着弾した液滴が移動するか、否かを観察した。実験は、有機半導体溶液の温度と、基板の温度をそれぞれ２５℃〜５０℃の範囲で設定して行った。結果を表３に示す。行方向に有機半導体溶液の温度、列方向に基板の温度を記し、対応する項に移動しなかった場合は○、移動した場合は×を記入している。
【００７６】
【表３】
2009105308.tif 000005
【００７７】
表３に示すように、有機半導体溶液と基板がともに常温の２５℃に設定した場合だけ×であり、それ以外の有機半導体溶液および／または基板を加熱した場合は○であった。このように有機半導体溶液および／または基板を加熱することにより、滴下した液滴の移動を防止することができる。
【００７８】
実施例３、４、５は、基板１上に１０×１０の計１００の有機ＴＦＴを作製して効果を確認した。
【００７９】
［実施例３］、［実施例４］、［実施例５］
〔有機ＴＦＴの作製〕
図１で説明したＳ１〜Ｓ４の工程でボトムゲート型有機ＴＦＴを作製したので、各工程の番号を付して順に説明し、共通する点は説明を省略する。
Ｓ１・・・・・ゲート電極２を形成する工程。
【００８０】
基板１は、５０ｍｍ×５０ｍｍの大きさのガラス基板を用いた。この基板１の上にスパッタ法にてＣｒの薄膜を１２５ｎｍ形成し、フォトリソグラフィー法を用いてパターニングを行ってゲート電極２を形成した。
Ｓ２・・・・・ゲート絶縁層７を形成する工程。
【００８１】
感光性アクリル材料をスピンコートにより５００ｎｍの厚みで形成し、ゲート絶縁層７とした。
Ｓ３・・・・・ソース電極８、ドレイン電極９を形成する工程。
【００８２】
基板全体を洗浄後、ポジレジスト薄膜を約１μｍ形成し、ソース・ドレイン電極パターンを反転させたフォトマスクを用いて露光し、現像を行った。このようにして、ソース電極８、ドレイン電極９を設けたい箇所のみレジストを除去し、電極を設けたくない箇所にはレジストを残るようにした。続いて、Ａｕをスパッタにより約５０ｎｍ成膜し、レジストを除去し、ソース電極８、ドレイン電極９をリフトオフにより形成した。
Ｓ４・・・・・有機半導体層１０を形成する工程。
【００８３】
６，１３−ビストリイソプロピルシリルエチニルペンタセンを濃度を変えてテトラリンで溶解した有機半導体溶液４２を用いた。実施例３の有機半導体溶液４２は濃度３質量％、実施例４は濃度４質量％、実施例５は濃度５質量％とした。
【００８４】
Ｓ４−１・・・有機半導体溶液４２を加熱する工程。
【００８５】
有機半導体溶液４２の温度を４５℃、基板の温度を４０℃に加熱した。
【００８６】
Ｓ４−２・・・有機半導体溶液４２を基板の上に所望のパターンで塗布する工程。
【００８７】
基板１上に形成されたソース電極８とドレイン電極９の間に有機半導体溶液４２をインクジェット法を用いて１４ｐｌ滴下した。
【００８８】
Ｓ４−３・・・所望のパターンで塗布した有機半導体溶液４２に含まれる溶媒を蒸発させ有機半導体材料の結晶薄膜を形成する工程。
【００８９】
滴下された液滴の周辺部より結晶成長が開始し、結晶成長と共に溶媒が蒸発し過飽和状態を維持し、ドレイン電極９とソース電極８の間を覆うように厚み約１０〜３０ｎｍの大きな結晶薄膜を形成できた。結晶薄膜形成後、残存溶媒を完全に蒸発させた。
【００９０】
［比較例５］、［比較例６］
比較例５では本発明の効果を確認するため、工程Ｓ４において、有機半導体溶液４２には、テトラリンに１．０質量％の濃度で６，１３−ビストリイソプロピルシリルエチニルペンタセンを溶かした溶液を用いた。
【００９１】
比較例６では、有機半導体溶液４２には、テトラリンに２．０質量％の濃度で６，１３−ビストリイソプロピルシリルエチニルペンタセンを溶かした溶液を用いた。
【００９２】
それ以外の工程は実施例１と全く同一の条件で有機ＴＦＴを作製したので説明を省略する。
【００９３】
〔実験結果２〕
実施例３、４、５で作製した有機ＴＦＴと、比較例５、６で作製した有機ＴＦＴについて移動度とヒステリシス特性を測定した。
【００９４】
図３は作製した有機ＴＦＴのヒステリシス特性の一例を示すグラフである。図３（ａ）は比較例４で作成した有機ＴＦＴの特性、図３（ｂ）は実施例３で作成した有機ＴＦＴの特性、図３（ｃ）は実施例５で作成した有機ＴＦＴの特性の一例である。図３の横軸はゲート電極２に印加する電圧Ｖｇ（Ｖ）であり、縦軸はドレイン電流Ｉｄ（Ａ）である。
【００９５】
ドレイン電流Ｉｄの測定は、ソース電極８とドレイン電極９との間に−４０Ｖの電圧を印可し、ゲート電極２に印加する電圧を４０Ｖから−１００Ｖまで電圧を５Ｖずつ順に下げて測定した後、−１００Ｖから４０Ｖまで電圧を５Ｖずつ順に上げておこなった。
【００９６】
図３（ａ）の比較例４で作成した有機ＴＦＴは、電圧Ｖｇが０〜−５０Ｖの範囲で大きなヒステリシスが発生している。このように大きなヒステリシスが発生するのは比較例４の半導体層の結晶状態が悪く、結晶粒界に存在するトラップによるキャリアの捕獲が多いからと考えられる。
【００９７】
一方、図３（ｂ）に示すように実施例３で作成した有機ＴＦＴは、ヒステリシスが非常に少ない。さらに、図３（ｃ）に示すように実施例５で作成した有機ＴＦＴは、ヒステリシスがほとんど認められない。
【００９８】
このように実施例３、実施例４、実施例５では、半導体層の結晶状態が良好で、ヒステリシス特性の良い有機ＴＦＴを作成できた。
【００９９】
実験結果を表４に示す。列方向に順に有機半導体溶液の温度、作製した有機ＴＦＴの移動度、ヒステリシス特性、総合評価を記している。総合評価は有機ＴＦＴとして大変優れた特性のとき◎、良好な特性のとき○、不十分な特性のときは△、全く利用できない特性のときは×を記入している。
【０１００】
ヒステリシス特性の値Ｈは、図３に示す実験結果から式１を用いて計算した。
【０１０１】
【数１】
2009105308.tif 000006
【０１０２】
Ｉｄａ：ゲート電極２に印加する電圧を上げて測定したときのドレイン電流
Ｉｄｂ：ゲート電極２に印加する電圧を下げて測定したときのドレイン電流
【０１０３】
【表４】
2009105308.tif 000007
【０１０４】
表４に示すように、実施例３は移動度が０．１ｃｍ２／Ｖｓと高く、ヒステリシス特性の値Ｈも比較例５、６の半分以下の１２．７と少ないので総合評価は○である。
【０１０５】
実施例４、実施例５は移動度が０．３ｃｍ２／Ｖｓ、０．３２ｃｍ２／Ｖｓと実施例３より３倍も高く、ヒステリシス特性の値Ｈも９．３、９．６とさらに少なくなっているので総合評価は◎である。
【０１０６】
一方、比較例５、比較例６は移動度が０．０７ｃｍ２／Ｖｓ、０．０８ｃｍ２／Ｖｓと低く、ヒステリシス特性の値Ｈも多いので総合評価は△である。
【０１０７】
このように、実施例３、４、５で作製した有機ＴＦＴの移動度とヒステリシス特性は有機ＴＦＴとして高い性能を有することが確認できた。
【０１０８】
以上このように、本発明によれば、大きな結晶の有機半導体層を簡単な工程で形成する有機半導体層の成膜方法、移動度の高い有機薄膜トランジスタの製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０１０９】
【図１】本発明に係わる有機ＴＦＴの製造方法のの実施形態を説明する説明図である。
【図２】有機半導体溶液を滴下して形成した有機半導体層の顕微鏡写真の一例である。
【図３】作製した有機ＴＦＴのヒステリシス特性の一例を示すグラフである。
【符号の説明】
【０１１０】
１  基板
２  ゲート電極
７  ゲート絶縁層
８  ソース電極
９  ドレイン電極
１０  有機半導体層
４２  有機半導体溶液
【図１】
2009105308.tif 000008
【図３】
2009105308.tif 000009
【図２】
2009105308.tif 000010