JP2003243411A

JP2003243411A - 有機半導体装置およびその製造方法

Info

Publication number: JP2003243411A
Application number: JP2002035724A
Authority: JP
Inventors: Yoshio Oguchi; 宣雄小口; Atsushi Harada; 篤原田; Taketomi Kamikawa; 武富上川; Tomoko Koyama; 智子小山; Takeo Kaneko; 丈夫金子
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2002-02-13
Filing date: 2002-02-13
Publication date: 2003-08-29

Abstract

(57)【要約】【課題】新規な構造を有し、例えば、素子効率の優れ
た有機半導体装置および生産性の高い有機半導体装置の
製造方法を提供する。【解決手段】本発明に係る有機半導体装置１０００
は、第１の基板１０と、第１の基板１０の上に配置され
る第１の電極２０と、第１の電極２０に対して第１の絶
縁層５０を介して配置される第２の電極７０と、第２の
電極７０の上に配置される有機半導体層９０と、有機半
導体層９０の上に配置される第３の電極８０と、第３の
電極８０に対して第２の絶縁層６０を介して配置される
第４の電極４０と、第４の電極４０の上に配置される第
２の基板２０と、を含む。また、本発明に係る有機半導
体装置１０００の製造方法は、第１の基板１０の上に所
定の層を有する第１素子を形成する第１素子形成工程
と、第２の基板２０の上に所定の層を有する第２素子を
形成する第２素子形成工程と、第１素子と第２素子とを
固定する素子固定工程とを含む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、新規な構造を有す
る有機半導体装置およびその製造方法に関する。

【０００２】

【背景技術および発明が解決しようとする課題】例え
ば、Ｓｉなどの無機半導体に代えて新たな集積回路を実
現する技術として有機半導体を用いた技術が近年注目さ
れており、有機半導体を用いたデバイスの素子効率の向
上が望まれている。

【０００３】また、従来の有機半導体装置は、単一基板
上へ各層を順次積層する工程により作製されており、デ
バイス完成までの工程全体のスループットをさらに向上
させる技術が望まれている。

【０００４】本発明の目的は、新規な構造を有し、例え
ば、素子効率の優れた有機半導体装置および生産性の高
い有機半導体装置の製造方法を提供することを目的とす
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】（１）本発明に係る有機
半導体装置は、第１の基板と、前記第１の基板の上に配
置される第１の電極と、前記第１の電極に対して第１の
絶縁層を介して配置される第２の電極と、前記第２の電
極の上に配置される有機半導体層と、前記有機半導体層
の上に配置される第３の電極と、前記第３の電極に対し
て第２の絶縁層を介して配置される第４の電極と、前記
第４の電極の上に配置される第２の基板と、を含む。

【０００６】本明細書中において、「〜の上に配置され
る」とは、直接その上に形成される場合に限られず、所
定の層を介して配置される場合を含む。

【０００７】本発明に係る有機半導体装置は、第１およ
び第４の電極より印加される電界によって第２の電極と
第３の電極との間に流れる電流を制御する電界効果トラ
ンジスタ（Field Effect Transistor：以下、ＦＥＴと
いう。）として機能する。

【０００８】例えば、第１の電極に所定の電圧を印加し
て、かつ第４の電極に第１の電極と異なる電位となるよ
うに所定の電圧を印加すると、両電極間に配置される有
機半導体層内に電気的な勾配をもつ電界が生ずる。そし
て、第２の電極および第３の電極に対して所定の電圧を
加えると、有機半導体層内にキャリア（電子または正
孔）が注入され、第２の電極と第３の電極との間でキャ
リアが移動することにより電流が流れる。すなわち、第
１および第４の電極に印加される電圧によって生じる電
界によりキャリアが加速されて有機半導体層内を移動し
やすくなり、例えば、第２の電極および第３の電極に加
える電圧を低電圧としても有機半導体層内に所望の電流
を流すことができる。

【０００９】したがって、本発明に係る有機半導体装置
によれば、第１および第４の電極に加える電圧を制御す
ることによって、有機半導体層を流れる電流を制御可能
なスイッチング素子が実現できる。よって、本発明に係
る有機半導体装置によれば、新規な構造で、例えば、素
子効率の優れた有機半導体装置を実現することができ
る。

【００１０】また、本発明に係る有機半導体装置は、以
下の態様を取り得る。

【００１１】（Ａ）前記第２の電極および第３の電極
は、複数の屈曲部を有し、少なくとも前記第２の電極の
屈曲部と前記第３の電極の屈曲部とを対向するように配
置することができる。

【００１２】（Ｂ）前記第２の電極および第３の電極
を、櫛型の平面形状を有するように形成することができ
る。

【００１３】（Ｃ）前記有機半導体層と前記第２の電極
および第３の電極の少なくとも一方の電極との間にキャ
リア輸送／注入層を配置することができる。

【００１４】本明細書において、キャリア輸送／注入層
とは、正孔を輸送し、注入するための正孔輸送／注入
層、および電子を輸送し、注入するための電子輸送／注
入層の少なくともいずれか一方をいう。

【００１５】（Ｄ）前記有機半導体層を、エレクトロル
ミネッセンスによって発光するように形成することがで
きる。

【００１６】次に、本発明に係る有機半導体装置の各部
に用いることができる材料の一部を例示する。これらの
材料は、公知の材料の一部を示したに過ぎず、例示した
もの以外の材料を選択することができる。

【００１７】（基板）本発明において、第１の基板およ
び第２の基板は、同じ材料であってもよいし、異なる材
料であってもよい。すなわち、各基板の材料は、各基板
上に形成される電極等を形成するのに好適な材料を選択
することができる。各基板の材料は、例えば、Ｓｉ、Ｇ
ａＡｓ、ＩｎＰ等の半導体、プラスチック等の樹脂、Ａ
ｌ等の金属、その他ガラスなど公知の基板材料の中から
選択することができる。

【００１８】（有機半導体層）本発明において、有機半
導体層とは、少なくとも有機半導体材料を含む層をい
う。具体的には、本発明の有機半導体層は、前記有機半
導体材料を含む有機層である。この有機半導体材料は、
公知の化合物から選択される。この有機半導体材料とし
ては、例えば、公知の導電性高分子が挙げられる。前記
導電性高分子としては、例えば、固体物理３６巻３号１
３９−１４６頁（２００１）に開示されているポリアセ
チレン、ポリパラフェニレンスルフィド、ポリパラフェ
ニンビニレン、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリア
ニリン、ポリアセン等が挙げられる。

【００１９】また、前記有機半導体材料として、前述し
た刊行物に開示されているアンスラセン、テトラセン、
ペンタセンのほか、特開平１０−１５３９６７号公報に
開示された、アロマティックジアミン誘導体（ＴＰ
Ｄ）、オキシジアゾール誘導体（ＰＢＤ）、オキシジア
ゾールダイマー（ＯＸＤ−８）、ジスチルアリーレン誘
導体（ＤＳＡ）、ベリリウム−ベンゾキノリノール錯体
（Ｂｅｂｑ）、トリフェニルアミン誘導体（ＭＴＤＡＴ
Ａ）、ルブレン、キナクリドン、トリアゾール誘導体、
ポリフェニレン、ポリアルキルフルオレン、ポリアルキ
ルチオフェン、アゾメチン亜鉛錯体、ポリフィリン亜鉛
錯体、ベンゾオキサゾール亜鉛錯体、フェナントロリン
ユウロピウム錯体などが例示できる。

【００２０】より具体的には、特開昭６３−７０２５７
号公報、同６３−１７５８６０号公報、特開平２−１３
５３６１号公報、同２−１３５３５９号公報、同３−１
５２１８４号公報、さらに、同８−２４８２７６号公報
および同１０−１５３９６７号公報に記載されているも
のなど、公知のものが有機半導体材料として使用でき
る。これらの化合物は単独で用いてもよく、２種類以上
を混合して用いてもよい。

【００２１】また、有機半導体層をエレクトロルミネッ
センスで発光可能な材料とする場合には、例えば、特開
平１０−１５３９６７号公報に開示された、アロマティ
ックジアミン誘導体（ＴＰＤ）、オキシジアゾール誘導
体（ＰＢＤ）、オキシジアゾールダイマー（ＯＸＤ−
８）、ジスチルアリーレン誘導体（ＤＳＡ）、ベリリウ
ム−ベンゾキノリノール錯体（Ｂｅｂｑ）、トリフェニ
ルアミン誘導体（ＭＴＤＡＴＡ）、ルブレン、キナクリ
ドン、トリアゾール誘導体、ポリフェニレン、ポリアル
キルフルオレン、ポリアルキルチオフェン、アゾメチン
亜鉛錯体、ポリフィリン亜鉛錯体、ベンゾオキサゾール
亜鉛錯体、フェナントロリンユウロピウム錯体などが使
用できる。

【００２２】より具体的には、発光可能な有機半導体材
料としては、特開昭６３−７０２５７号公報、同６３−
１７５８６０号公報、特開平２−１３５３６１号公報、
同２−１３５３５９号公報、同３−１５２１８４号公
報、さらに同８−２４８２７６号公報および同１０−１
５３９６７号公報に記載されているものなど、公知のも
のが使用できる。これらの化合物は単独で用いてもよ
く、２種類以上を混合して用いてもよい。

【００２３】また、本発明の有機半導体層は、前述した
ように、前記有機半導体材料を含む有機層である。具体
的には、本発明の有機半導体層は、前記有機半導体材料
を有機材料に分散または溶解させて形成される。

【００２４】（電極層）第２の電極および第３の電極
は、一対の電極対を構成し、一方の電極を陰極とし、他
方の電極を陽極として機能させることができる。

【００２５】陰極材料としては、仕事関数の小さい（例
えば４ｅＶ以下）電子注入性金属、合金電気伝導性化合
物およびこれらの混合物を用いることができる。このよ
うな電極物質としては、例えば特開平８−２４８２７６
号公報に開示されたものを用いることができる。

【００２６】陽極材料としては、仕事関数の大きい（例
えば４ｅＶ以上）金属、合金、電気伝導性化合物または
これらの混合物を用いて形成ことができる。例えば、Ｃ
ｕＩ，ＩＴＯ，ＳｎＯ₂，ＺｎＯなどの導電性透明材料
や、金などの金属を用いることができる。

【００２７】第１および第４の電極の材料としては、前
記陰極材料および前記陽極材料として例示されたもの
や、その他の例えばＡｕ、Ｓｉ、Ｔａ、Ｔｉ、Ａｌ等の
金属から形成することができる。また、第１および第４
の電極を各層と絶縁するための絶縁層としては、例え
ば、絶縁性の樹脂等の公知の絶縁性材料を用いることが
でき、第１および第４の電極の表面を酸化した酸化膜を
用いることもできる。

【００２８】また、本発明の有機半導体装置が後述する
電子輸送／注入層を含む場合、この電子輸送／注入層に
接続される陰極としては、以下の関係が成立することが
望ましい。

【００２９】［陰極を構成する材料の仕事関数＜電子輸
送／注入層を構成する材料の電子親和力］さらに、本発
明の有機半導体装置が後述する正孔輸送／注入層を含む
場合、この正孔輸送／注入層に接続される陽極として
は、以下の関係が成立することが望ましい。

【００３０】［正孔輸送／注入層を構成する材料のイオ
ン化ポテンシャル＜陽極を構成する材料の仕事関数］（正孔輸送／注入層）本発明の有機半導体装置において
は、さらに、正孔輸送／注入層を含むことができる。こ
の正孔輸送／注入層は、正孔を前記有機半導体層へと輸
送し、注入する機能を有する。この正孔輸送／注入層
は、前記陽極と前記有機半導体層との間に配置させる。
なお、この正孔輸送／注入層を有機層から形成すること
ができる。

【００３１】正孔輸送／注入層を形成するための材料と
しては、公知の光伝導材料の正孔注入材料として用いら
れているもの、あるいは有機有機半導体装置の正孔輸送
／注入層に使用されている公知のものの中から選択して
用いることができる。正孔輸送／注入層の材料には、正
孔の注入あるいは電子の障壁性のいずれかの機能を有す
るものを用いる。その具体例としては、例えば、特開平
８−２４８２７６号公報に開示されているものを例示す
ることができる。

【００３２】（電子輸送／注入層）本発明の有機半導体
装置においては、さらに、電子輸送／注入層を含むこと
ができる。この電子輸送／注入層は、電子を前記有機半
導体層へと輸送し、注入する機能を有する。この電子輸
送／注入層は、前記陰極と前記有機半導体層との間に配
置させる。なお、この電子輸送／注入層を有機層から形
成することができる。

【００３３】有機層を電子輸送／注入層として機能させ
るためには、当該有機層が第３の電極より注入された電
子を前記有機半導体層に伝達する機能を有していればよ
く、このような有機層を形成するための材料は、公知の
物質から選択することができる。その具体例としては、
例えば、特開平８−２４８２７６号公報に開示されたも
のを例示することができる。

【００３４】また、本発明の有機半導体装置の各層は、
公知の方法で形成することができる。たとえば、有機半
導体装置の各層は、その材質によって好適な成膜方法が
選択され、具体的には、蒸着法、ＣＶＤ法、スパッタリ
ング法、スピンコート法、ＬＢ法、インクジェット法な
どが例示できる。

【００３５】（２）また、本発明に係る有機半導体装置
の製造方法は、第１の基板の上に所定の層を有する第１
素子を形成する第１素子形成工程と、第２の基板の上に
所定の層を有する第２素子を形成する第２素子形成工程
と、前記第１素子と前記第２素子とを固定する素子固定
工程とを含み、前記第１素子形成工程は、第１の基板の
上に第１の電極を形成する工程と、前記第１の電極の上
に第１の絶縁層を介して第２の電極を形成する工程と、
前記第２の電極の上に有機半導体層を形成する工程とを
含み、前記第２素子形成工程は、第２の基板の上に第４
の電極を形成する工程と、前記第４の電極の上に第２の
絶縁層を介して第３の電極を形成する工程とを含み、前
記素子固定工程では、前記第２の電極と前記第３の電極
との間に前記有機半導体層が配置されるように前記第１
素子と前記第２素子とを固定する。

【００３６】本発明に係る有機半導体装置の製造方法で
は、第１素子形成工程において、第１の基板の上に第１
の電極から有機半導体層までを第１素子として形成し、
第２素子形成工程において、第２の基板の上に第４の電
極から第３の電極までを第２素子として形成する。続い
て、素子固定工程において、第１素子と第２素子とを第
２の電極と第３の電極との間に有機半導体層が配置され
るように位置決めして固定することにより、有機半導体
装置を製造することができる。

【００３７】したがって、本発明に係る有機半導体装置
の製造方法によれば、各層の形成工程を第１の基板上お
よび第２の基板上にそれぞれ所定の層を個別に形成する
工程としたことによって、例えば、単一基板の上に所定
の層を順次形成していく製造方法に比べて、製造工程全
体のスループットを向上させることができ、生産性が高
い。また、第１の基板と第２の基板とを異なる材料のも
のとして、各電極材料によって好適な基板材料を選択し
て素子を作製することもできる。

【００３８】また、本発明に係る有機半導体装置の製造
方法は、以下の態様を取り得る。

【００３９】（Ｆ）前記第１素子形成工程は、前記第２
の電極の上に第３の絶縁層を周壁とする有機半導体収容
部を形成する工程を含み、前記有機半導体層を形成する
工程では、前記有機半導体層を前記有機半導体収容部内
に形成することができる。

【００４０】このように、第１素子形成工程において、
第３の絶縁層によって有機半導体層を形成するための有
機半導体収容部を形成することによって、有機半導体層
の材料として粘性の低い材料を用いた場合でも有機半導
体が流動することないので、所望の位置に有機半導体層
を形成することができる。

【００４１】（Ｇ）前記第２の電極を形成する工程で
は、前記第２の電極に複数の屈曲部が形成され、前記第
３の電極を形成する工程では、前記第３の電極に複数の
屈曲部が形成され、前記素子固定工程では、少なくとも
前記第２の電極の屈曲部と前記第３の電極の屈曲部とが
対向するように前記第１素子と前記第２素子とを固定す
ることができる。

【００４２】（Ｈ）前記第２の電極を形成する工程で
は、前記第２の電極を櫛型の平面形状に形成し、前記第
３の電極を形成する工程では、前記第３の電極を櫛型の
平面形状に形成することができる。

【００４３】（Ｉ）前記第２の電極および第３の電極の
少なくとも一方の電極の上にキャリア輸送／注入層を形
成するキャリア輸送／注入層形成工程を含むことができ
る。

【００４４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
について、図面を参照しながら説明する。

【００４５】（デバイスの構造）図１は、本発明の実施
形態に係る有機半導体装置１０００の一例を模式的に示
す断面図である。

【００４６】有機半導体装置１０００は、第１の基板１
０と第２の基板２０との間に有機半導体層９０、該有機
半導体層９０に所定の電界を与えるための第１の電極３
０ならびに第４の電極４０、陽極として機能する第２の
電極７０、および陰極として機能する第３の電極８０を
含み、トランジスタとして機能する。

【００４７】有機半導体装置１０００において、第１の
電極３０は、図１に示すように、第１の基板１０の上に
配置されている。また、第４の電極４０は、第３の電極
８０と第２の絶縁層６０を介して配置される。すなわ
ち、第１の電極３０および第４の電極４０は、第２の電
極７０、有機半導体層９０、および第３の電極８０を間
に挟むように配置されている。第１の基板１０ならびに
第２の基板２０および第１の電極３０ならびに第４の電
極４０は、それぞれ課題を解決するための手段の欄で例
示された材料から形成することができる。

【００４８】また、有機半導体装置１０００において、
第２の電極７０は、図１に示すように、第１の電極３０
に対して、第１の絶縁層５０を介して配置されている。
また、第３の電極８０は、有機半導体層９０の上に配置
される。すなわち、第２の電極７０および第３の電極８
０は、有機半導体層９０にキャリア（電子または正孔）
を注入するための一対の電極対として機能する。第２の
電極７０および第３の電極８０は、それぞれ課題を解決
するための手段の欄で例示された材料から形成すること
ができる。

【００４９】有機半導体層９０は、第２の電極７０の上
に有機層９４を介して配置されている。また、有機半導
体層９０および有機層９４の周囲には第３の絶縁層９２
を周壁とする有機半導体収容部が形成されており、有機
半導体層９０および有機層９４は、この有機半導体収容
部内に配置される。

【００５０】有機層９４は、必要に応じて設けられ、キ
ャリア（正孔または電子）を輸送または注入するための
キャリア輸送／注入層として機能する。有機半導体層９
０および有機層９４は、それぞれ課題を解決するための
手段で例示された材料から形成することができる。な
お、有機層９４は、図示を省略するが必要に応じて有機
半導体層９０の上に形成することもでき、有機半導体層
９０の上および下のいずれにも形成することもできる。
そして、有機層９４は、陽極側に配置する場合には、正
孔輸送／注入層として形成され、陰極側に配置する場合
には、電子輸送／注入層として形成される。すなわち、
有機層９４の材料は、正孔輸送／注入層または電子輸送
／注入層のいずれとして機能させるかによって、課題を
解決する手段の欄で例示した材料の中から好適なものを
選択することができる。

【００５１】（デバイスの動作）本実施形態に係る有機
半導体装置１０００は、以下のメカニズムによってトラ
ンジスタとして動作する。

【００５２】まず、第２の電極７０および第３の電極８
０に、陽極である第３の電極７０側を陰極である第２の
電極８０側よりも高電位となるように所定の電圧を印加
し、かつ第１の電極３０および第４の電極４０に第４の
電極３０側を第１の電極４０側よりも高電位となるよう
に所定の電圧を印加する。すると、第１および第４の電
極３０、４０間に電位的な勾配をもった電界が生じると
ともに、第２の電極７０および第３の電極８０から注入
されたキャリア（正孔および電子）は前記電界の電位勾
配によって加速されるので有機半導体層９０内を移動し
やすくなり、第２の電極７０と第３の電極８０との間に
電流が流れる。すなわち、有機半導体層９０内に電流が
流れることによってトランジスタがＯＮ状態となる。

【００５３】一方、この状態において、第２の電極７０
および第３の電極８０に加えた電圧の関係を保持したま
ま、第１の電極３０と第４の電極４０との間の電位差を
減少させていくと、有機半導体層９０内での電界の電位
勾配も減少する。すると、かかる電界の電位勾配の減少
によって有機半導体層９０内を流れる電流も減少してい
く。最終的に第１の電極３０と第４の電極４０とが等電
位となると、上記したＯＮ状態に比べて有機半導体層９
０内には微弱な電流しか流れなくなる。また、例えば、
第１の電極３０および第４の電極４０に電圧を印加しな
い状態では、有機半導体層９０内には第１および第４の
電極３０、４０から加えられる電界は生じないため、上
記ＯＮ状態との消費電流の差がより顕著となる。このと
きトランジスタはＯＦＦ状態となる。

【００５４】なお、上記した第２の電極７０側および第
３の電極８０側での電圧関係において、第４の電極８０
側を第１の電極７０側より高電位として第１および第４
の電極７０、８０に電圧を加えると、有機半導体層９０
内でのキャリアは移動しにくくなるため、かかる場合も
トランジスタはＯＦＦ状態となる。

【００５５】このように、本実施形態に係る有機半導体
装置１０００は、第１および第４の電極に印加する電圧
によって生ずる電界を制御することによって有機半導体
層９０内を流れる電流を制御することができ、スイッチ
ング素子として機能させることができる。また、第１の
電極３０および第４の電極４０に印加する電圧により生
ずる電界の電位勾配を大きくすることにより第２の電極
７０および第３の電極８０に印加する電圧をより低電圧
としても上記と同様の電流応答特性を得ることができ
る。さらには、第１の電極３０および第４の電極４０に
印加する電圧により生ずる電界の電位勾配を大きくする
ことによって、高速で有機半導体層９０内を流れる電流
を制御することもできる。よって、本実施形態に係る有
機半導体装置１０００によれば、新規な構造で、例え
ば、素子効率の優れた有機半導体装置を実現することが
できる。

【００５６】（デバイスの製造方法）図３〜図７は、本
実施形態に係る有機半導体装置１０００の各製造工程を
模式的に示す図である。以下、これらの図を参照しなが
ら有機半導体装置１０００の製造方法について説明す
る。

【００５７】（１）まず、図３（Ａ）および図３（Ｂ）
に示すように、第１の基板１０の上に第１の電極３０を
形成し、例えば、蒸着法やスパッタリング法により形成
する。続いて、第１の電極３０の上に例えば、スパッタ
リング法やＣＶＤ法によって第１の絶縁層５０を形成す
る。第１の絶縁層５０は、第１の電極３０を酸化した酸
化膜として形成することもできる。

【００５８】（２）次に、図４（Ａ）および図４（Ｂ）
に示すように、第１の絶縁層５０の上に第２の電極７０
を例えば、スパッタリング法により形成する。

【００５９】（３）次に、第２の電極７０の上に有機半
導体層を収容するための有機半導体収容部を形成する。
この有機半導体収容部は、有機半導体層の材料の粘性が
高く他部へ流動することがない場合には、設けられなく
ても良い。有機半導体収容部は、まず絶縁性材料、例え
ば、ポリイミドを用いた第３の絶縁層９２を第２の電極
の上に例えば、スピンコート法などにより形成して、そ
の後例えば、フォトリソグラフィ技術等によりエッチン
グして第３の絶縁層９２の一部を除去することにより、
第３の絶縁層９２を周壁とする有機半導体収容部を形成
することができる。

【００６０】このように、第３の絶縁層９２によって有
機半導体層９０を形成するための有機半導体収容部を形
成することによって、有機半導体層９０の材料として粘
性の低い材料を用いた場合でも有機半導体が他層へ流動
することないので、所望の位置に有機半導体層９０を形
成することができる。

【００６１】（４）そして、前記有機半導体収容部内に
例えば、ディスペンサなどを用いて有機材料を滴下する
ことにより有機層９４および有機半導体層９０を順次形
成する。ここで、有機半導体収容部が微細なものである
場合は、例えば、インクジェット法などにより有機層９
４および有機半導体層９０を形成することもできる。ま
た、有機層９４および有機半導体層９０を形成する工程
は、窒素雰囲気下で行うことにより不純物の層内への混
入および材料の酸化等による変質を防止できる。以上の
工程によって、第１の基板１０の上に作製された素子を
以下、第１の素子と呼ぶ。なお、有機層９４を第３の電
極８０側に形成する場合（図示省略）には、有機半導体
層９０の材料を滴下した後に、有機層９４の材料を有機
半導体収容部に滴下することにより形成する。

【００６２】（５）次に、第２の基板２０の上に素子を
形成する場合について説明する。第２の基板２０の上に
は、上記（１）、（２）と同様の工程により、第４の電
極４０、第２の絶縁層６０および第３の電極８０を順次
形成する。このように、第２の基板２０の上に作製され
た素子を以下、第２の素子と呼ぶ。この第２の素子を形
成する工程は、上記第１の素子を形成する工程と並行し
て行うことができる。

【００６３】（６）そして、上記（１）〜（５）の工程
を経て形成された第１の素子と第２の素子とを対向させ
て固定する。このとき第１の基板１０の上に形成された
第２の電極７０と第２の基板２０の上に形成された第３
の電極８０との間に有機半導体層９０が配置されるよう
に位置決めを行い、両素子の間隙に例えば、樹脂を封入
して固定する。両素子の固定に用いられる樹脂は、絶縁
性を有する公知の材料から好適なものを採用することが
でき、例えば、熱硬化性樹脂や紫外線硬化性樹脂などを
用いることができる。なお、両素子は、例えば、ガラス
やセラミック、プラスチックなどの絶縁体をスペーサと
して両素子を支持させつつ樹脂を封入して固定してもよ
い。

【００６４】このように、本実施形態に係る有機半導体
装置１０００の製造方法によれば、各層の形成工程を第
１の基板１０上および第２の基板２０上にそれぞれ所定
の層を個別に形成する工程としたことによって、両素子
の製造を並行して進行させることができる。したがっ
て、本実施形態に係る有機半導体装置１０００の製造方
法によれば、例えば、単一基板の上に所定の層を順次形
成していく製造方法に比べて、製造工程全体のスループ
ットを向上させることができ、生産性が高い。また、第
１の基板１０と第２の基板２０とを異なる材料のものと
して、各電極材料によって好適な基板材料を選択して素
子を作製することもできる。

【００６５】（変形例）図２（Ａ）および図２（Ｂ）
は、本実施形態の変形例に係る有機半導体装置１１００
の一例を模式的に示す図である。図１で示す部材と実質
的に同じ機能を有する部材には同一符号を付して、詳細
な説明は省略する。この有機半導体装置１１００では、
図２（Ｂ）に示すように、第２の電極７０および第３の
電極８０が複数の屈曲部を有する櫛型の平面形状に形成
されており、各電極７０、８０の櫛刃に相当する部分が
互いに対向するように配置されている。また、各層の配
置関係については、図２（Ｂ）のａ−ａ断面を示す図２
（Ａ）のように、第１の実施形態に係る有機半導体装置
１０００と同様である。

【００６６】この変形例に係る有機半導体装置１１００
は、基本的に上記した有機半導体装置１０００の場合と
同様の製造方法により作製することができるが、第２の
電極７０を形成する工程（上記第１の実施形態でいう
（２）の工程）および第３の電極８０を形成する工程
（上記第１の実施形態でいう（５）の工程）において、
第２の電極７０（または第３の電極８０）をエッチング
することにより複数の屈曲部を有する櫛型の平面形状に
形成することができる。

【００６７】なお、第２の電極７０および第２の電極８
０の平面形状は、上記した櫛型に限られず、例えば、コ
の字型や渦巻き型（図示省略）など少なくとも複数の屈
曲部を有する形状であればよい。

【００６８】また、有機半導体装置１１００の製造方法
において、第１の素子と第２の素子を固定する工程（上
記第１の実施形態でいう（６）の工程）では、第２の電
極７０の各屈曲部と、第３の電極８０の各屈曲部が対向
するように、例えば、図２（Ｂ）に示すように第２の電
極７０と第３の電極８０とに関連付けて位置決めを行っ
て第１の素子と第２の素子とを固定する。

【００６９】なお、第２の電極７０および第３の電極８
０は、図２（Ｂ）に示すように、屈曲部のみが対向する
ように位置決めする場合に限られず、第２の電極７０と
第３の電極８０とを対向させた場合に全体が重なるよう
に形成してもよい。

【００７０】そして、この変形例に係る有機半導体装置
１１００によれば、第２の電極７０および第３の電極８
０が櫛型の平面形状に形成され、かつ第２の電極７０の
複数の屈曲部および第３の電極の複数の屈曲部が対向す
るように配置されるので、第１の電極３０および第４の
電極４０から印加した電界の電気力線が有機半導体層９
０内へ通りやすくなる。すなわち、かかる有機半導体装
置１１００では、基本的動作は上記有機半導体装置１０
００の場合と同様であるが、第１および第４の電極３
０、４０に加える電圧を上記第１の実施形態に係る有機
半導体装置１０００よりも低電圧で有機半導体層９０内
に所望の電位的勾配をもった電界を生じさせることがで
きるため、低消費電力または高速で動作させることが可
能となる。

【００７１】以上、本発明の好適な実施の形態について
述べたが、本発明はこれらに限定されるものではなく、
本発明の要旨の範囲内で各種の態様を取り得る。

【００７２】例えば、本実施の形態の有機半導体装置１
０００、１１００では、第２の電極７０を陽極、第３の
電極８０を陰極として機能させる場合について説明した
が、第２の電極７０を陰極、第３の電極８０を陽極とし
て機能させることもできる。かかる場合は、上記デバイ
スの動作の欄で説明した場合と逆の電圧関係で各電極に
電圧を印加することによって同様の動作を実現すること
ができる。

【００７３】また、例えば、有機半導体層９０の材料を
エレクトロルミネッセンスによって発光可能な材料（例
えば、アロマティックジアミン誘導体（ＴＰＤ）など）
とすることによって、有機半導体層９０内を流れる電流
を制御するとともに、エレクトロルミネッセンスによっ
て生ずる光を制御することもできる。なお、このエレク
トロルミネッセンスによって生じる光は、第２の電極７
０および第３の電極８０より有機半導体層９０内に注入
された電子と正孔が結合することにより生成される励起
子の失活の際に生じる光である。このように有機半導体
層９０の材料をエレクトロルミネッセンスで発光可能な
ものとすることによって、回路を別段に設けることなく
第１および第４の電極３０、４０から加える電界を制御
する事によって発光のスイッチング制御をすることがで
きる。

【００７４】なお、有機半導体層９０をエレクトロルミ
ネッセンスによって発光可能な材料とした場合には、光
を出射させる側に配置される電極は、例えば、ＩＴＯな
どの光を透過可能な材料で形成することができる。ま
た、光を出射させる側に配置される基板についても例え
ば、ガラス等の光を透過可能な材料で形成することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係る有機半導体装置の一例
を模式的に示す断面図である。

【図２】図２（Ａ）は、本発明の実施形態の変形例に係
る有機半導体装置の一例を模式的に示す断面図であり、
図２（Ｂ）は、本発明の実施形態の変形例に係る有機半
導体装置の電極配置の一例を模式的に示す平面図であ
る。

【図３】図３（Ａ）は、本発明の実施形態に係る有機半
導体装置の一製造工程を模式的に示す平面図であり、図
３（Ｂ）は、本発明の実施形態に係る有機半導体装置の
一製造工程を模式的に示す断面図である。

【図４】図４（Ａ）は、本発明の実施形態に係る有機半
導体装置の一製造工程を模式的に示す平面図であり、図
４（Ｂ）は、本発明の実施形態に係る有機半導体装置の
一製造工程を模式的に示す断面図である。

【図５】図５（Ａ）は、本発明の実施形態に係る有機半
導体装置の一製造工程を模式的に示す平面図であり、図
５（Ｂ）は、本発明の実施形態に係る有機半導体装置の
一製造工程を模式的に示す断面図である。

【図６】図６（Ａ）は、本発明の実施形態に係る有機半
導体装置の一製造工程を模式的に示す平面図であり、図
６（Ｂ）は、本発明の実施形態に係る有機半導体装置の
一製造工程を模式的に示す断面図である。

【図７】本発明の実施形態に係る有機半導体装置の一製
造工程を模式的に示す断面図である。

【符号の説明】

１０第１の基板２０第２の基板３０第１の電極４０第４の電極５０第１の絶縁層６０第２の絶縁層７０第２の電極８０第３の電極９０有機半導体層９２第３の絶縁層（有機半導体収容部）９４有機層（キャリア輸送／注入層）１００樹脂１０００、１１００有機半導体装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０１Ｌ 29/78 ６２２６１７Ｎ (72)発明者上川武富長野県諏訪市大和３丁目３番５号セイコーエプソン株式会社内 (72)発明者小山智子長野県諏訪市大和３丁目３番５号セイコーエプソン株式会社内 (72)発明者金子丈夫長野県諏訪市大和３丁目３番５号セイコーエプソン株式会社内Ｆターム(参考） 3K007 DB03 5F110 AA01 AA09 AA30 CC09 CC10 DD01 DD02 DD05 EE02 EE03 EE04 EE43 EE44 FF22 FF28 GG05 HK01 HK07 HK33 HM02 HM04 5F140 AA00 AC23 AC30 BA01 BA07 BA08 BA18 BB04 BC11 BE07 BE09 BF01 BF05 BF07 BJ01 BJ03 BJ20 BJ25

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１の基板と、前記第１の基板の上に配置される第１の電極と、前記第１の電極に対して第１の絶縁層を介して配置され
る第２の電極と、前記第２の電極の上に配置される有機半導体層と、前記有機半導体層の上に配置される第３の電極と、前記第３の電極に対して第２の絶縁層を介して配置され
る第４の電極と、前記第４の電極の上に配置される第２の基板と、を含む、有機半導体装置。
【請求項２】請求項１において、前記第２の電極および前記第３の電極は、複数の屈曲部
を有し、少なくとも前記第２の電極の屈曲部と前記第３
の電極の屈曲部とが対向するように配置される、有機半
導体装置。
【請求項３】請求項２において、前記第２の電極および前記第３の電極は、櫛型の平面形
状を有する、有機半導体装置。
【請求項４】請求項１〜３のいずれかにおいて、前記有機半導体層と前記第２の電極および前記第３の電
極の少なくとも一方の電極との間にキャリア輸送／注入
層が配置される、有機半導体装置。
【請求項５】請求項１〜４のいずれかにおいて、前記有機半導体層は、エレクトロルミネッセンスによっ
て発光する、有機半導体装置。
【請求項６】第１の基板の上に所定の層を有する第１
素子を形成する第１素子形成工程と、第２の基板の上に所定の層を有する第２素子を形成する
第２素子形成工程と、前記第１素子と前記第２素子とを固定する素子固定工程
とを含み、前記第１素子形成工程は、第１の基板の上に第１の電極を形成する工程と、前記第１の電極の上に第１の絶縁層を介して第２の電極
を形成する工程と、前記第２の電極の上に有機半導体層を形成する工程とを
含み、前記第２素子形成工程は、第２の基板の上に第４の電極を形成する工程と、前記第４の電極の上に第２の絶縁層を介して第３の電極
を形成する工程とを含み、前記素子固定工程では、前記第２の電極と前記第３の電極との間に前記有機半導
体層が配置されるように前記第１素子と前記第２素子と
を固定する、有機半導体装置の製造方法。
【請求項７】請求項６において、前記第１素子形成工程は、前記第２の電極の上に第３の絶縁層を周壁とする有機半
導体収容部を形成する工程を含み、前記有機半導体層を形成する工程では、前記有機半導体
層が前記有機半導体収容部内に形成される、有機半導体
装置の製造方法。
【請求項８】請求項６または７において、前記第２の電極を形成する工程では、前記第２の電極に
複数の屈曲部が形成され、前記第３の電極を形成する工程では、前記第３の電極に
複数の屈曲部が形成され、前記素子固定工程では、少なくとも前記第２の電極の屈
曲部と前記第３の電極の屈曲部とが対向するように前記
第１素子と前記第２素子とを固定する、有機半導体装置
の製造方法。
【請求項９】請求項８において、前記第２の電極を形成する工程では、前記第２の電極が
櫛型の平面形状に形成され、前記第３の電極を形成する工程では、前記第３の電極が
櫛型の平面形状に形成される、有機半導体装置の製造方
法。
【請求項１０】請求項６〜９のいずれかにおいて、前記第２の電極および前記第３の電極の少なくとも一方
の電極の上にキャリア輸送／注入層を形成するキャリア
輸送／注入層形成工程を含む、有機半導体装置の製造方
法。