JP2005243822A - Thin film transistor, method for manufacturing same circuit thereof, electronic device and electronic apparatus - Google Patents

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JP2005243822A JP2004050099A JP2004050099A JP2005243822A JP 2005243822 A JP2005243822 A JP 2005243822A JP 2004050099 A JP2004050099 A JP 2004050099A JP 2004050099 A JP2004050099 A JP 2004050099A JP 2005243822 A JP2005243822 A JP 2005243822A
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for manufacturing a thin film transistor capable of manufacturing a thin film transistor with good characteristics, the thin film transistor to be manufactured by the method for manufacturing the thin film transistor, a thin film transistor circuit provided with the thin film transistor, an electronic device and an electronic apparatus. <P>SOLUTION: The method for manufacturing the thin film transistor comprises the steps of feeding, onto a substrate formed with a source electrode and a drain electrode, a liquefied material containing an organic semiconductor layer forming material and a first gate insulating layer forming material which are insoluble to each other, and a solvent which can dissolve both the materials to form a liquefied layer 9; and of removing the solvent from in the liquefied layer 9, with the result that a first domain 91' mainly containing the organic semiconductor layer forming material and a second domain 92' mainly containing the first gate insulating layer forming material are isolated from each other in a thickness direction of the liquefied layer 9 to be also solidified, to obtain an organic semiconductor layer and a first gate insulating layer. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、薄膜トランジスタの製造方法、薄膜トランジスタ、薄膜トランジスタ回路、電子デバイスおよび電子機器に関するものである。   The present invention relates to a method for manufacturing a thin film transistor, a thin film transistor, a thin film transistor circuit, an electronic device, and an electronic apparatus.

近年、半導体的な電気伝導を示す有機材料(有機半導体材料)を使用した薄膜トランジスタの開発が進められている。この薄膜トランジスタは、薄型軽量化に適すること、可撓性を有すること、材料コストが安価であること等の長所を有しており、フレキシブルディスプレイ等のスイッチング素子として期待されている。
このような薄膜トランジスタとしては、基板上に、ソース電極およびドレイン電極が形成され、これら電極上に有機半導体層、ゲート絶縁層、ゲート電極がこの順に積層されたトップゲート構造と、基板上に、ゲート電極、ゲート絶縁層と、有機半導体層がこの順に積層され、この有機半導体層上にソース電極およびドレイン電極が形成されたボトムゲート構造のものが提案されている。
In recent years, development of a thin film transistor using an organic material (organic semiconductor material) that exhibits semiconducting electrical conduction has been promoted. This thin film transistor has advantages such as being suitable for reduction in thickness and weight, flexibility, and low material cost, and is expected as a switching element for flexible displays and the like.
Such a thin film transistor includes a top gate structure in which a source electrode and a drain electrode are formed on a substrate, and an organic semiconductor layer, a gate insulating layer, and a gate electrode are stacked in this order on the substrate, and a gate on the substrate. A bottom gate structure in which an electrode, a gate insulating layer, and an organic semiconductor layer are stacked in this order, and a source electrode and a drain electrode are formed on the organic semiconductor layer has been proposed.

ところで、このような薄膜トランジスタにおいて、有機半導体層やゲート絶縁層の形成方法として、各層の構成材料を溶媒に溶解した溶液を塗布する溶液プロセスによる方法が知られている。この溶液プロセスは、真空蒸着法等で用いるような、大がかりな装置を使用せず、簡易な工程で成膜を行うことができるという利点を有している。
この溶液プロセスによって、例えばトップゲート構造の有機半導体層およびゲート絶縁層を形成するには、ソース電極およびドレイン電極が形成された基板上に、有機半導体材料を溶解した溶液を塗布し、乾燥等を行うことによって有機半導体層を形成した後、この有機半導体層上に、有機絶縁材料を溶解した溶液を塗布し、乾燥等を行うことによってゲート絶縁層を形成する(例えば、特許文献1参照。)。
By the way, in such a thin film transistor, as a method for forming an organic semiconductor layer or a gate insulating layer, a method based on a solution process in which a solution in which a constituent material of each layer is dissolved in a solvent is applied is known. This solution process has an advantage that a film can be formed in a simple process without using a large-scale apparatus used in a vacuum deposition method or the like.
For example, in order to form an organic semiconductor layer and a gate insulating layer having a top gate structure by this solution process, a solution in which an organic semiconductor material is dissolved is applied to a substrate on which a source electrode and a drain electrode are formed, and is dried. After forming an organic semiconductor layer, a gate insulating layer is formed by applying a solution in which an organic insulating material is dissolved on the organic semiconductor layer and performing drying or the like (see, for example, Patent Document 1). .

また、ボトムゲート構造のゲート絶縁層および有機半導体層を形成するには、ゲート電極が形成された基板上に、有機絶縁材料を溶解した溶液を塗布し、乾燥等を行うことによってゲート絶縁層を形成した後、このゲート絶縁層上に、有機半導体材料を溶解した溶液を塗布し、乾燥等を行うことによって有機半導体層を形成する。
しかしながら、このようにして有機半導体層およびゲート絶縁層を形成すると、各有機材料や溶媒の組み合わせによっては、上側となる層(上部層)を形成するための溶液の溶媒によって、下側の層(下部層)が膨潤、溶解してしまうことがある。
In addition, in order to form a gate insulating layer and an organic semiconductor layer having a bottom gate structure, a solution in which an organic insulating material is dissolved is applied to a substrate on which a gate electrode is formed, and dried to perform the gate insulating layer. After the formation, an organic semiconductor layer is formed by applying a solution in which an organic semiconductor material is dissolved on the gate insulating layer and performing drying or the like.
However, when the organic semiconductor layer and the gate insulating layer are formed in this way, depending on the combination of each organic material and solvent, the lower layer (upper layer (upper layer) is formed by the solvent of the solution for forming the upper layer (upper layer)). The lower layer may swell and dissolve.

このような不都合を回避するため、上部層を形成するための溶液の溶媒として、下部層の構成材料を膨潤、溶解しないものを使用することが行われている。
例えば、芳香族炭化水素系溶媒は、一般に、有機半導体材料は溶解するが、有機絶縁材料は溶解し難い。また、ケトン系やエーテル系の含酸素溶媒は、有機絶縁材料は溶解するが、有機半導体材料は溶解し難い。
したがって、これら溶媒をそれぞれ有機半導体層用の溶媒、ゲート絶縁層用の溶媒として使用することにより、下部層となるゲート絶縁層または有機半導体層の膨潤、溶解を防止することができる。
In order to avoid such an inconvenience, a solvent that does not swell or dissolve the constituent material of the lower layer is used as a solvent of the solution for forming the upper layer.
For example, an aromatic hydrocarbon solvent generally dissolves an organic semiconductor material, but hardly dissolves an organic insulating material. In addition, ketone-based or ether-based oxygen-containing solvents dissolve organic insulating materials but hardly dissolve organic semiconductor materials.
Therefore, by using these solvents as the solvent for the organic semiconductor layer and the solvent for the gate insulating layer, respectively, swelling and dissolution of the lower gate insulating layer or organic semiconductor layer can be prevented.

ところが、この方法では、使用できる溶媒が制限され、したがって有機半導体材料または有機絶縁材料もその溶媒に溶解できるものに制限されるため、材料の選択の幅が狭く、各層の特性の最適化を図るのが困難であるといった問題がある。
また、下部層の膨潤、溶解を防止する他の方法としては、下部層に架橋構造を形成し、不溶化する方法もある。具体的には、下部層形成用の溶液に、下部層の構成材料とともに架橋剤やラジカル発生剤を添加し、この溶液を塗布することで塗膜を形成する。そして、この塗膜に、加熱処理や紫外線照射を行うことによって架橋構造を形成する。
しかしながら、この方法では、溶液に添加した架橋剤、ラジカル発生剤の未反応物や反応生成物の影響によって、トランジスタの特性が劣化するといった問題がある。
また、特に有機半導体層では、架橋構造を形成すると、半導体としての特性を決める電子共役系が破壊されるため、架橋構造を形成するのは好ましくない。
However, in this method, the solvent that can be used is limited, and therefore, the organic semiconductor material or the organic insulating material is also limited to one that can be dissolved in the solvent. Therefore, the selection range of the material is narrow, and the characteristics of each layer are optimized. There is a problem that it is difficult.
Another method for preventing the lower layer from swelling and dissolving is to form a crosslinked structure in the lower layer and insolubilize it. Specifically, a cross-linking agent and a radical generator are added to the lower layer forming solution together with the constituent material of the lower layer, and a coating film is formed by applying this solution. And a crosslinked structure is formed in this coating film by performing heat processing or ultraviolet irradiation.
However, this method has a problem that the characteristics of the transistor deteriorate due to the influence of the cross-linking agent added to the solution, the unreacted radical generator, and the reaction product.
In particular, in the organic semiconductor layer, when a crosslinked structure is formed, an electron conjugated system that determines characteristics as a semiconductor is destroyed, and thus it is not preferable to form a crosslinked structure.

特表2003−518754号公報Special table 2003-518754 gazette

本発明は、特性に優れた薄膜トランジスタを製造することができる薄膜トランジスタの製造方法、かかる薄膜トランジスタの製造方法により製造される薄膜トランジスタ、および、この薄膜トランジスタを備える薄膜トランジスタ回路、電子デバイスおよび電子機器を提供することにある。   The present invention provides a thin film transistor manufacturing method capable of manufacturing a thin film transistor having excellent characteristics, a thin film transistor manufactured by the thin film transistor manufacturing method, a thin film transistor circuit including the thin film transistor, an electronic device, and an electronic apparatus. is there.

このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の薄膜トランジスタの製造方法は、ソース電極と、ドレイン電極と、ゲート電極と、前記ソース電極およびドレイン電極に対して前記ゲート電極を絶縁する有機絶縁体層と、該有機絶縁体層に接触する有機半導体層とを有する薄膜トランジスタを製造する方法であって、
前記ソース電極およびドレイン電極、または、前記ゲート電極が形成された基板上に、前記有機半導体層を形成するための第1の材料と、該第1の材料と相溶しない前記有機絶縁体層を形成するための第2の材料と、前記第1の材料および前記第2の材料の双方を溶解し得る溶媒とを含有する液状材料を供給して液状層を形成する第1の工程と、
前記液状層中から前記溶媒を除去することにより、主に前記第1の材料を含む第1のドメインと、主に前記第2の材料を含む第2のドメインとを、前記液状層の厚さ方向に相分離させるとともに固化させて、前記有機半導体層と前記有機絶縁体層とを得る第2の工程とを有することを特徴とする。
これにより、第1の材料および第2の材料の選択の幅が広がるので、これらの組み合わせを適宜設定することにより、特性に優れた薄膜トランジスタを製造することができる。
Such an object is achieved by the present invention described below.
The method of manufacturing a thin film transistor of the present invention includes a source electrode, a drain electrode, a gate electrode, an organic insulator layer that insulates the gate electrode from the source electrode and the drain electrode, and a contact with the organic insulator layer A method of manufacturing a thin film transistor having an organic semiconductor layer,
A first material for forming the organic semiconductor layer on the substrate on which the source electrode and the drain electrode or the gate electrode are formed, and the organic insulator layer that is not compatible with the first material. A first step of forming a liquid layer by supplying a liquid material containing a second material for forming and a solvent capable of dissolving both the first material and the second material;
By removing the solvent from the liquid layer, the first domain mainly including the first material and the second domain mainly including the second material are reduced in thickness of the liquid layer. And a second step of obtaining the organic semiconductor layer and the organic insulator layer by phase separation in the direction and solidification.
Thereby, since the selection range of the first material and the second material is widened, a thin film transistor having excellent characteristics can be manufactured by appropriately setting a combination thereof.

本発明の薄膜トランジスタの製造方法では、前記第1の工程に先立って、前記基板の前記液状層を形成する面側に、前記有機半導体層および前記有機絶縁体層のうち、前記基板側とする一方の層を形成するための材料との親和性を、他方の層を形成するための材料との親和性より高くする親和性向上処理を施す工程を有することが好ましい。
これにより、第1のドメインと第2のドメインとを、より確実に、液状層の厚さ方向に分離(垂直相分離)させることができる。
In the method for manufacturing a thin film transistor of the present invention, prior to the first step, one of the organic semiconductor layer and the organic insulator layer on the surface side of the substrate on which the liquid layer is formed is the substrate side. It is preferable to include a step of performing an affinity improvement treatment in which the affinity for the material for forming the layer is higher than the affinity for the material for forming the other layer.
Thereby, the first domain and the second domain can be more reliably separated (vertical phase separation) in the thickness direction of the liquid layer.

本発明の薄膜トランジスタの製造方法では、前記親和性向上処理は、プラズマ処理であることが好ましい。
プラズマ処理によれば、親和性向上処理を容易に行うことができる。
本発明の薄膜トランジスタの製造方法では、前記親和性向上処理は、前記第1の材料または前記第2の材料を構成する化合物の一部を含む化学構造を導入する化学修飾処理であることが好ましい。
化学修飾処理によれば、第1の材料および第2の材料の特性に応じて、より最適な処理を行うことができる。
In the method for manufacturing a thin film transistor of the present invention, the affinity improving process is preferably a plasma process.
According to the plasma treatment, the affinity improvement treatment can be easily performed.
In the method for manufacturing a thin film transistor of the present invention, it is preferable that the affinity improving process is a chemical modification process for introducing a chemical structure including a part of the compound constituting the first material or the second material.
According to the chemical modification treatment, a more optimal treatment can be performed according to the characteristics of the first material and the second material.

本発明の薄膜トランジスタの製造方法では、前記第1の材料および前記第2の材料のうちの少なくとも一方は、高分子材料であることが好ましい。
これにより、第1のドメインと第2のドメインとを、より確実に相分離させることができる。
本発明の薄膜トランジスタの製造方法では、前記第1の材料が高分子材料であり、その重量平均分子量が4000〜300000であることが好ましい。
これにより、第1のドメインと第2のドメインとを、より確実に相分離させることができる。
本発明の薄膜トランジスタの製造方法では、前記第2の材料が高分子材料であり、その重量平均分子量が10000〜2000000であることが好ましい。
これにより、第1のドメインと第2のドメインとを、より確実に相分離させることができる。
In the method for manufacturing a thin film transistor of the present invention, it is preferable that at least one of the first material and the second material is a polymer material.
Thereby, a 1st domain and a 2nd domain can be phase-separated more reliably.
In the method for manufacturing a thin film transistor of the present invention, it is preferable that the first material is a polymer material and the weight average molecular weight is 4000 to 300,000.
Thereby, a 1st domain and a 2nd domain can be phase-separated more reliably.
In the method for manufacturing a thin film transistor of the present invention, it is preferable that the second material is a polymer material and the weight average molecular weight is 10,000 to 2,000,000.
Thereby, a 1st domain and a 2nd domain can be phase-separated more reliably.

本発明の薄膜トランジスタの製造方法では、前記溶媒は、高沸点溶媒であることが好ましい。
これにより、液状層を固化させるのに要する時間の調整が容易となるとともに、液状材料の供給方法として液滴吐出法を適用する場合に、液状材料の特性(粘度等)を、液滴吐出法に適したものに調整するのが容易となる。
In the method for producing a thin film transistor of the present invention, the solvent is preferably a high boiling point solvent.
This makes it easy to adjust the time required to solidify the liquid layer, and when applying the droplet discharge method as a liquid material supply method, the characteristics (viscosity, etc.) of the liquid material It becomes easy to adjust to a suitable one.

本発明の薄膜トランジスタの製造方法では、前記溶媒は、低沸点溶媒であることが好ましい。
これにより、得られる有機半導体層および有機絶縁体層中に、溶媒が残存するのをより確実に防止することができる。その結果、得られる薄膜トランジスタの特性をより向上させることができる。
本発明の薄膜トランジスタの製造方法では、前記液状材料中における前記第1の材料と前記第2の材料との混合比は、重量比で3:1〜1:3であることが好ましい。
これにより、第1のドメインと第2のドメインとを、より確実に相分離させることができる。
In the thin film transistor manufacturing method of the present invention, the solvent is preferably a low boiling point solvent.
Thereby, it can prevent more reliably that a solvent remains in the organic-semiconductor layer and organic insulator layer which are obtained. As a result, the characteristics of the obtained thin film transistor can be further improved.
In the method for manufacturing a thin film transistor of the present invention, it is preferable that a mixing ratio of the first material and the second material in the liquid material is 3: 1 to 1: 3 by weight.
Thereby, a 1st domain and a 2nd domain can be phase-separated more reliably.

本発明の薄膜トランジスタの製造方法では、前記第1の工程において、前記液状材料は、液滴吐出法により供給されることが好ましい。
液適吐出法によれば、所定の位置に液状材料を正確に供給することができ、その結果、所定形状の有機半導体層および有機絶縁体層を寸法精度よく形成することができる。
In the method for manufacturing a thin film transistor of the present invention, in the first step, the liquid material is preferably supplied by a droplet discharge method.
According to the appropriate liquid discharge method, the liquid material can be accurately supplied to a predetermined position, and as a result, the organic semiconductor layer and the organic insulator layer having a predetermined shape can be formed with high dimensional accuracy.

本発明の薄膜トランジスタの製造方法では、前記第2の工程において、前記液状層を固化させるのに要する時間は、5秒以上であることが好ましい。
この時間が短過ぎると、第1のドメインと第2のドメインとが十分に成長する前に、液状層が固化してしまい、第1のドメインと第2のドメインとを層状に分離させる(垂直相分離させる)のが困難となる場合がある。
In the thin film transistor manufacturing method of the present invention, it is preferable that the time required for solidifying the liquid layer in the second step is 5 seconds or more.
If this time is too short, the liquid layer solidifies before the first domain and the second domain are sufficiently grown, and the first domain and the second domain are separated into layers (vertical). Phase separation) may be difficult.

本発明の薄膜トランジスタの製造方法では、固化後の前記液状層の平均厚さをtとしたとき、前記2の工程において、前記液状層の平均厚さが1.2t〜10tの範囲における、前記第1のドメインまたは前記第2のドメインのうちのいずれか一方の前記液状層を形成する面に対する接触角が30°以下であることが好ましい。
これにより、第1のドメインと第2のドメインとをさらに確実に垂直相分離させることができる。
In the thin film transistor manufacturing method of the present invention, when the average thickness of the liquid layer after solidification is t, in the step 2, the average thickness of the liquid layer is in the range of 1.2 t to 10 t. It is preferable that the contact angle with respect to the surface which forms the said liquid layer of any one of 1 domain or the said 2nd domain is 30 degrees or less.
As a result, the first domain and the second domain can be more reliably subjected to vertical phase separation.

本発明の薄膜トランジスタの製造方法では、前記第2の工程において、固化後の前記液状層に対して熱処理を施すことが好ましい。
これにより、例えば、第1の材料が有機半導体材料の前駆体で構成されている場合には、この前駆体を反応(不飽和結合の形成、重合反応等)させて、有機半導体材料に変化させることができる。また、熱処理を施すことにより、固化後の第1のドメインと第2のドメインとを、再度、溶融または軟化させることができ、これにより、第1のドメインと第2のドメインとをより確実に分離すること(これらの界面をより明確にすること)ができる。その結果、最終的に得られる薄膜トランジスタは、より特性に優れたものとなる。
In the thin film transistor manufacturing method of the present invention, in the second step, the solidified liquid layer is preferably subjected to heat treatment.
Thereby, for example, when the first material is composed of a precursor of an organic semiconductor material, the precursor is reacted (formation of unsaturated bond, polymerization reaction, etc.) to be changed into an organic semiconductor material. be able to. In addition, by performing the heat treatment, the solidified first domain and the second domain can be melted or softened again, so that the first domain and the second domain can be more reliably secured. It can be separated (these interfaces are made clearer). As a result, the finally obtained thin film transistor is more excellent in characteristics.

本発明の薄膜トランジスタは、本発明の薄膜トランジスタの製造方法により製造されたことを特徴とする。
これにより、特性(スイッチング特性)に優れる薄膜トランジスタが得られる。
本発明の薄膜トランジスタ回路は、本発明の薄膜トランジスタを備えることを特徴とする。
これにより、信頼性の高い薄膜トランジスタ回路が得られる。
本発明の電子デバイスは、本発明の薄膜トランジスタ回路を備えることを特徴とする。
これにより、信頼性の高い電子デバイスが得られる。
本発明の電子機器は、本発明の電子デバイスを備えることを特徴とする。
これにより、信頼性の高い電子機器が得られる。
The thin film transistor of the present invention is manufactured by the method for manufacturing a thin film transistor of the present invention.
Thereby, a thin film transistor having excellent characteristics (switching characteristics) can be obtained.
The thin film transistor circuit of the present invention includes the thin film transistor of the present invention.
Thereby, a highly reliable thin film transistor circuit is obtained.
An electronic device according to the present invention includes the thin film transistor circuit according to the present invention.
Thereby, an electronic device with high reliability can be obtained.
An electronic apparatus according to the present invention includes the electronic device according to the present invention.
As a result, a highly reliable electronic device can be obtained.

以下、本発明の薄膜トランジスタの製造方法、薄膜トランジスタ、薄膜トランジスタ回路、電子デバイスおよび電子機器の好適実施形態に基づいて詳細に説明する。
<薄膜トランジスタおよびその製造方法>
まず、本発明の薄膜トランジスタおよびその製造方法について説明する。
<<薄膜トランジスタの第1構成>>
まず、本発明の薄膜トランジスタの第1構成(第1実施形態)について説明する。
図1は、第1構成の薄膜トランジスタを示す縦断面図である。なお、以下の説明では、図1中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
Hereinafter, a thin film transistor manufacturing method, a thin film transistor, a thin film transistor circuit, an electronic device, and an electronic device according to preferred embodiments of the present invention will be described in detail.
<Thin Film Transistor and Manufacturing Method Thereof>
First, the thin film transistor of the present invention and the manufacturing method thereof will be described.
<< First Configuration of Thin Film Transistor >>
First, the first configuration (first embodiment) of the thin film transistor of the present invention will be described.
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a thin film transistor having a first configuration. In the following description, the upper side in FIG. 1 is referred to as “upper” and the lower side is referred to as “lower”.

図1に示す薄膜トランジスタ1は、基板2上に設けられており、ソース電極3およびドレイン電極4と、有機半導体層5と、第1のゲート絶縁層(有機絶縁体層)61と、第2のゲート絶縁層62と、ゲート電極7とが、この順で基板2側から積層されて構成されている。
具体的には、薄膜トランジスタ1は、基板2上に、ソース電極3およびドレイン電極4が分離して設けられ、これらのソース電極3およびドレイン電極4に接触して有機半導体層5が設けられ、また、この有機半導体層5に接触して第1のゲート絶縁層61が設けられている。さらに、ソース電極3、ドレイン電極4、有機半導体層5および第1のゲート絶縁層61を覆うように、第2のゲート絶縁層62が設けられ、この第2のゲート絶縁層上には、少なくともソース電極3とドレイン電極4との間の領域に重なるようにゲート電極7が設けられている。
A thin film transistor 1 shown in FIG. 1 is provided on a substrate 2, and includes a source electrode 3 and a drain electrode 4, an organic semiconductor layer 5, a first gate insulating layer (organic insulator layer) 61, a second electrode The gate insulating layer 62 and the gate electrode 7 are laminated in this order from the substrate 2 side.
Specifically, in the thin film transistor 1, a source electrode 3 and a drain electrode 4 are provided separately on a substrate 2, an organic semiconductor layer 5 is provided in contact with the source electrode 3 and the drain electrode 4, and A first gate insulating layer 61 is provided in contact with the organic semiconductor layer 5. Further, a second gate insulating layer 62 is provided so as to cover the source electrode 3, the drain electrode 4, the organic semiconductor layer 5 and the first gate insulating layer 61, and at least on the second gate insulating layer, A gate electrode 7 is provided so as to overlap with a region between the source electrode 3 and the drain electrode 4.

この薄膜トランジスタ1では、有機半導体層5のうち、ソース電極3とドレイン電極4との間の領域が、キャリアが移動するチャネル領域51となっている。以下、このチャネル領域51において、キャリアの移動方向の長さ、すなわちソース電極3とドレイン電極4との間の距離をチャネル長L、チャネル長L方向と直交する方向の長さをチャネル幅Wと言う。
このような薄膜トランジスタ1は、ソース電極3およびドレイン電極4が、ゲート絶縁層61、62を介してゲート電極7よりも基板2側に設けられた構成の薄膜トランジスタ、すなわち、トップゲート構造の薄膜トランジスタである。
In the thin film transistor 1, a region between the source electrode 3 and the drain electrode 4 in the organic semiconductor layer 5 is a channel region 51 in which carriers move. Hereinafter, in this channel region 51, the length in the carrier moving direction, that is, the distance between the source electrode 3 and the drain electrode 4 is the channel length L, and the length in the direction orthogonal to the channel length L direction is the channel width W. say.
Such a thin film transistor 1 is a thin film transistor having a structure in which the source electrode 3 and the drain electrode 4 are provided on the substrate 2 side with respect to the gate electrode 7 via the gate insulating layers 61 and 62, that is, a thin film transistor having a top gate structure. .

以下、薄膜トランジスタ1を構成する各部について、順次説明する。
基板2は、薄膜トランジスタ1を構成する各層(各部)を支持するものである。基板2には、例えば、ガラス基板、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、ポリカーボネート(PC)、ポリエーテルスルホン(PES)、芳香族ポリエステル(液晶ポリマー)等で構成されるプラスチック基板(樹脂基板)、石英基板、シリコン基板、ガリウム砒素基板等を用いることができる。薄膜トランジスタ1に可撓性を付与する場合には、基板2には、樹脂基板が選択される。
Hereinafter, each part which comprises the thin-film transistor 1 is demonstrated sequentially.
The substrate 2 supports each layer (each part) constituting the thin film transistor 1. Examples of the substrate 2 include a glass substrate, polyimide, polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), polymethyl methacrylate (PMMA), polycarbonate (PC), polyethersulfone (PES), and aromatic polyester (liquid crystal polymer). Or the like, a plastic substrate (resin substrate), a quartz substrate, a silicon substrate, a gallium arsenide substrate, or the like can be used. When the thin film transistor 1 is given flexibility, a resin substrate is selected as the substrate 2.

この基板2上には、下地層が設けられていてもよい。下地層としては、例えば、基板2表面からのイオンの拡散を防止する目的、ソース電極3およびドレイン電極4と、基板2との密着性(接合性)を向上させる目的、後述するような有機半導体層5を形成するための材料(第1の材料)との親和性を向上させる目的等により設けられる。
この下地層は、例えば、酸化珪素(SiO)、窒化珪素(SiN)、ポリイミド、ポリアミド、架橋により不溶化したポリマー等により構成することができる。
An underlayer may be provided on the substrate 2. As the underlayer, for example, the purpose of preventing the diffusion of ions from the surface of the substrate 2, the purpose of improving the adhesion (bondability) between the source electrode 3 and the drain electrode 4 and the substrate 2, an organic semiconductor as described later It is provided for the purpose of improving the affinity with the material (first material) for forming the layer 5.
This underlayer can be made of, for example, silicon oxide (SiO 2 ), silicon nitride (SiN), polyimide, polyamide, a polymer insolubilized by crosslinking, or the like.

基板2上には、ソース電極3およびドレイン電極4が、チャネル長L方向に沿って、所定距離離間して並設されている。
これらのソース電極3およびドレイン電極4の構成材料としては、例えば、Pd、Pt、Au、W、Ta、Mo、Al、Cr、Ti、Cuまたはこれらを含む合金等の金属材料が挙げられ、チャネル領域を移動するキャリアに応じて適宜選択するのが好ましい。
例えば、チャネル領域をホールが移動するpチャネル薄膜トランジスタの場合には、仕事関数が比較的大きいPd、Pt、Au、Ni、Cuまたはこれら金属を含む合金を使用するのが好ましい。
On the substrate 2, a source electrode 3 and a drain electrode 4 are juxtaposed at a predetermined distance along the channel length L direction.
Examples of the constituent material of the source electrode 3 and the drain electrode 4 include metal materials such as Pd, Pt, Au, W, Ta, Mo, Al, Cr, Ti, Cu or alloys containing them, and the like. It is preferable to select appropriately according to the carrier moving the region.
For example, in the case of a p-channel thin film transistor in which holes move in the channel region, it is preferable to use Pd, Pt, Au, Ni, Cu, or an alloy containing these metals having a relatively large work function.

また、ソース電極3およびドレイン電極4の構成材料としては、前記の金属材料の他、ITO、FTO、ATO、SnO等の導電性酸化物、カーボンブラック、カーボンナノチューブ、フラーレン等の炭素材料、ポリアセチレン、ポリピロール、PEDOT(poly−ethylenedioxythiophene)のようなポリチオフェン、ポリアニリン、ポリ(p−フェニレン)、ポリ(p−フェニレンビニレン)、ポリフルオレン、ポリカルバゾール、ポリシランまたはこれらの誘導体等の導電性高分子材料等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
なお、前記導電性高分子材料は、通常、塩化鉄、ヨウ素、無機酸、有機酸、ポリスチレンサルフォニック酸のようなポリマー等がドープされ、導電性を付与された状態で用いられる。
In addition to the above metal materials, the constituent materials of the source electrode 3 and the drain electrode 4 include conductive oxides such as ITO, FTO, ATO, SnO 2 , carbon materials such as carbon black, carbon nanotubes, fullerenes, and polyacetylene. , Polypyrrole, polythiophene such as PEDOT (poly-ethylenedioxythiophene), polyaniline, poly (p-phenylene), poly (p-phenylenevinylene), polyfluorene, polycarbazole, polysilane, or derivatives thereof, etc. These can be used, and one or more of these can be used in combination.
The conductive polymer material is usually used in a state where it is doped with a polymer such as iron chloride, iodine, an inorganic acid, an organic acid, or polystyrene sulfonic acid, and imparted with conductivity.

ソース電極3およびドレイン電極4の平均厚さは、特に限定されないが、それぞれ、30〜300nm程度であるのが好ましく、50〜150nm程度であるのがより好ましい。
ソース電極3とドレイン電極4との間の距離(離間距離)、すなわち、チャネル長Lは、2〜30μm程度であるのが好ましく、5〜20μm程度であるのがより好ましい。チャネル長Lを前記下限値より小さくすると、得られた薄膜トランジスタ1同士でチャネル長に誤差が生じ、特性(トランジスタ特性)がばらつくおそれがある。一方、チャネル長Lを前記上限値より大きくすると、しきい電圧の絶対値が大きくなるとともに、ドレイン電流の値が小さくなり、薄膜トランジスタ1の特性が不十分となるおそれがある。
The average thickness of the source electrode 3 and the drain electrode 4 is not particularly limited, but is preferably about 30 to 300 nm, and more preferably about 50 to 150 nm.
The distance (separation distance) between the source electrode 3 and the drain electrode 4, that is, the channel length L is preferably about 2 to 30 μm, and more preferably about 5 to 20 μm. When the channel length L is made smaller than the lower limit value, an error occurs in the channel length between the obtained thin film transistors 1, and the characteristics (transistor characteristics) may vary. On the other hand, when the channel length L is made larger than the upper limit value, the absolute value of the threshold voltage is increased, the drain current value is decreased, and the characteristics of the thin film transistor 1 may be insufficient.

チャネル幅Wは、0.1〜5mm程度であるのが好ましく、0.5〜3mm程度であるのがより好ましい。チャネル幅Wを前記下限値より小さくすると、ドレイン電流の値が小さくなり、薄膜トランジスタ1の特性が不十分となるおそれがある。一方、チャネル幅Wを前記上限値より大きくすると、薄膜トランジスタ1が大型化してしまうとともに、寄生容量の増大や、ゲート絶縁層61、62を介したゲート電極7へのリーク電流の増大を招くおそれがある。
また、基板2上には、ソース電極3とドレイン電極4との間、および、これらのソース電極3およびドレイン電極4の一部を覆うように、有機半導体層5が設けられている。
The channel width W is preferably about 0.1 to 5 mm, and more preferably about 0.5 to 3 mm. If the channel width W is made smaller than the lower limit value, the drain current value becomes small and the characteristics of the thin film transistor 1 may be insufficient. On the other hand, if the channel width W is larger than the upper limit value, the thin film transistor 1 is increased in size and may increase parasitic capacitance and increase leakage current to the gate electrode 7 via the gate insulating layers 61 and 62. is there.
An organic semiconductor layer 5 is provided on the substrate 2 so as to cover between the source electrode 3 and the drain electrode 4 and a part of the source electrode 3 and the drain electrode 4.

有機半導体層5は、有機半導体材料(半導体的な電気伝導を示す有機材料)を主材料として構成されている。
この有機半導体層5は、少なくともチャネル領域51においてチャネル長L方向とほぼ平行となるように配向しているのが好ましい。これにより、チャネル領域51におけるキャリア移動度が高いものとなり、その結果、薄膜トランジスタ1は、その作動速度がより速いものとなる。
The organic semiconductor layer 5 is composed mainly of an organic semiconductor material (an organic material that exhibits semiconducting electrical conduction).
The organic semiconductor layer 5 is preferably oriented so as to be substantially parallel to the channel length L direction at least in the channel region 51. As a result, the carrier mobility in the channel region 51 is high, and as a result, the thin film transistor 1 has a higher operating speed.

有機半導体材料としては、例えば、ナフタレン、アントラセン、テトラセン、ペンタセン、ヘキサセン、フタロシアニン、ペリレン、ヒドラゾン、トリフェニルメタン、ジフェニルメタン、スチルベン、アリールビニル、ピラゾリン、トリフェニルアミン、トリアリールアミン、オリゴチオフェン、フタロシアニンまたはこれらの誘導体のような低分子の有機半導体材料や、ポリ−N−ビニルカルバゾール、ポリビニルピレン、ポリビニルアントラセン、ポリチオフェン、ポリアルキルチオフェン、ポリヘキシルチオフェン、ポリ(p−フェニレンビニレン)、ポリチニレンビニレン、ポリアリールアミン、ピレンホルムアルデヒド樹脂、エチルカルバゾールホルムアルデヒド樹脂、フルオレン−ビチオフェン共重合体、フルオレン−アリールアミン共重合体またはこれらの誘導体のような高分子の有機半導体材料(共役系高分子材料)が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができるが、特に、高分子の有機半導体材料(共役系高分子材料)を主とするものを用いるのが好ましい。共役系高分子材料は、その特有な電子雲の広がりにより、キャリアの移動能が特に高い。   Examples of organic semiconductor materials include naphthalene, anthracene, tetracene, pentacene, hexacene, phthalocyanine, perylene, hydrazone, triphenylmethane, diphenylmethane, stilbene, arylvinyl, pyrazoline, triphenylamine, triarylamine, oligothiophene, phthalocyanine or Low molecular organic semiconductor materials such as these derivatives, poly-N-vinylcarbazole, polyvinylpyrene, polyvinylanthracene, polythiophene, polyalkylthiophene, polyhexylthiophene, poly (p-phenylene vinylene), polytinylene vinylene, Polyarylamine, pyrene formaldehyde resin, ethylcarbazole formaldehyde resin, fluorene-bithiophene copolymer, fluorene-ary Examples thereof include high molecular organic semiconductor materials (conjugated polymer materials) such as amine copolymers or derivatives thereof, and one or more of these can be used in combination. It is preferable to use a material mainly composed of a molecular organic semiconductor material (conjugated polymer material). The conjugated polymer material has a particularly high carrier mobility due to its unique electron cloud spread.

また、このうち、空気中で酸化され難く、安定であること等の理由から、高分子の有機半導体材料(共役系高分子材料)としては、フルオレン−ビチオフェン共重合体、フルオレン−アリールアミン共重合体、ポリアリールアミンまたはこれらの誘導体のうちの少なくとも1種を主成分とするものを用いるのが特に好ましい。
また、高分子の有機半導体材料を主材料として構成される有機半導体層5は、薄型化・軽量化が可能であり、可撓性にも優れるため、フレキシブルディスプレイのスイッチング素子等として用いられる薄膜トランジスタへの適用に適している。
Of these, fluorene-bithiophene copolymer, fluorene-arylamine copolymer are used as high-molecular organic semiconductor materials (conjugated polymer materials) because they are not easily oxidized in the air and are stable. It is particularly preferable to use a compound, a polyarylamine or a derivative containing at least one of these derivatives as a main component.
In addition, the organic semiconductor layer 5 composed mainly of a polymer organic semiconductor material can be reduced in thickness and weight, and has excellent flexibility. Therefore, the thin film transistor can be used as a switching element of a flexible display. Suitable for applications.

有機半導体層5の平均厚さは、1〜200nm程度であるのが好ましく、10〜100nm程度であるのがより好ましい。
なお、有機半導体層5は、ソース電極3およびドレイン電極4を覆うように設けられる構成のものに限定されず、少なくともソース電極3とドレイン電極4との間の領域(チャネル領域51)に設けられていればよい。
The average thickness of the organic semiconductor layer 5 is preferably about 1 to 200 nm, and more preferably about 10 to 100 nm.
Note that the organic semiconductor layer 5 is not limited to a structure provided so as to cover the source electrode 3 and the drain electrode 4, and is provided at least in a region (channel region 51) between the source electrode 3 and the drain electrode 4. It only has to be.

有機半導体層5上には、第1のゲート絶縁層61が設けられ、さらに、これらを覆うように第2のゲート絶縁層62が設けられている。
ゲート絶縁層61、62は、それぞれ、ソース電極3およびドレイン電極4に対してゲート電極7を絶縁するものである。
ゲート絶縁層61、62は、それぞれ、主として有機絶縁材料(特に、絶縁性を有する有機高分子材料)で構成されているのが好ましい。絶縁性を有する有機高分子材料を主材料とするゲート絶縁層61、62は、その形成が容易であるとともに、有機半導体層5との密着性の向上を図ることもできる。
A first gate insulating layer 61 is provided on the organic semiconductor layer 5, and a second gate insulating layer 62 is provided so as to cover them.
The gate insulating layers 61 and 62 insulate the gate electrode 7 from the source electrode 3 and the drain electrode 4, respectively.
Each of the gate insulating layers 61 and 62 is preferably mainly composed of an organic insulating material (particularly, an organic polymer material having insulating properties). The gate insulating layers 61 and 62 mainly made of an insulating organic polymer material are easy to form and can also improve the adhesion to the organic semiconductor layer 5.

このような絶縁性を有する有機高分子材料としては、例えば、ポリスチレン、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリビニルフェニレン、ポリカーボネート(PC)、ポリメチルメタクリレート(PMMA)のようなアクリル系樹脂、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)のようなフッ素系樹脂、ポリビニルフェノールあるいはノボラック樹脂のようなフェノール系樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリイソブチレン、ポリブテンなどのオレフィン系樹脂やこれら高分子の誘導体等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。   Examples of such an organic polymer material having an insulating property include acrylic resins such as polystyrene, polyimide, polyamideimide, polyvinylphenylene, polycarbonate (PC), and polymethyl methacrylate (PMMA), and polytetrafluoroethylene (PTFE). ), Olefin resins such as polyethylene, polypropylene, polyisobutylene, and polybutene, and derivatives of these polymers. Alternatively, two or more kinds can be used in combination.

特に、第1のゲート絶縁層61は、有機半導体層5の界面におけるキャリアの移動性能に影響することから、その構成材料としてはキャリアの移動性能を向上させるのに有利なものを選択するのが好ましい。また、本発明では、第1のゲート絶縁層61を構成する有機絶縁材料(第1のゲート絶縁層61を形成するための第2の材料)は、後述するように、有機半導体層5を形成するための材料(第1の材料)と相溶せず、かつ、第1の材料と共通の溶媒に溶解し得るものが選択される。
なお、以下では、有機半導体層5を形成するための第1の材料を、「有機半導体層形成用材料」と言い、第1のゲート絶縁層61を形成するための第2の材料を、「第1のゲート絶縁層形成用材料」と言う。
In particular, since the first gate insulating layer 61 affects the carrier movement performance at the interface of the organic semiconductor layer 5, it is preferable to select a material that is advantageous for improving the carrier movement performance as the constituent material. preferable. In the present invention, the organic insulating material (the second material for forming the first gate insulating layer 61) constituting the first gate insulating layer 61 is the organic semiconductor layer 5 as will be described later. A material that is incompatible with the material (first material) to be used and is soluble in the same solvent as the first material is selected.
Hereinafter, the first material for forming the organic semiconductor layer 5 is referred to as “organic semiconductor layer forming material”, and the second material for forming the first gate insulating layer 61 is “ This is referred to as “first gate insulating layer forming material”.

第1のゲート絶縁層61の構成材料(第1のゲート絶縁層形成用材料)としては、例えば、ポリスチレンまたはポリスチレンの主鎖に側鎖(例えば、アルキル側鎖等)を有するポリマー、ポリビニルの主鎖に側鎖(例えば、アルキル側鎖や、シクロヘキサンを含む側鎖等)を有するポリマー、ポリメチルメタクリレート(PMMA)のようなアクリル系ポリマー、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテンのようなオレフィン系樹脂、または、これらを含むコポリマー等が好適である。   As a constituent material of the first gate insulating layer 61 (first gate insulating layer forming material), for example, polystyrene or a polymer having a side chain (for example, an alkyl side chain) in the main chain of polystyrene, a main component of polyvinyl is used. A polymer having a side chain in the chain (for example, an alkyl side chain, a side chain containing cyclohexane, etc.), an acrylic polymer such as polymethyl methacrylate (PMMA), an olefin resin such as polyethylene, polypropylene, or polybutene, or Copolymers containing these are preferred.

一方、第2のゲート絶縁層62の構成材料は、ソース電極3およびドレイン電極4と、ゲート電極7との絶縁性能を重視して、比較的誘電率の高いものを選択するのが好ましい。このような有機絶縁材料としては、例えば、ポリビニルフェノール、ノボラック樹脂のようなフェノール系樹脂、シアノ基含有樹脂(シアノ基を含む樹脂)、エポキシ系樹脂、ポリイミド、アミド樹脂等が好適である。   On the other hand, as the constituent material of the second gate insulating layer 62, it is preferable to select a material having a relatively high dielectric constant in consideration of the insulation performance between the source electrode 3, the drain electrode 4, and the gate electrode 7. As such an organic insulating material, for example, a phenolic resin such as polyvinylphenol or a novolac resin, a cyano group-containing resin (a resin containing a cyano group), an epoxy resin, a polyimide, an amide resin, or the like is preferable.

第1のゲート絶縁層61の平均厚さは、1〜300nm程度であるのが好ましく、10〜100nm程度であるのがより好ましい。また、第2のゲート絶縁層62の厚さ(平均)は、特に限定されないが、10〜5000nm程度であるのが好ましく、100〜1000nm程度であるのがより好ましい。
第1のゲート絶縁層61および第2のゲート絶縁層62の厚さを、それぞれ、前記範囲とすることにより、薄膜トランジスタ1が大型化すること(特に、厚さが増大すること)を防止しつつ、ソース電極3およびドレイン電極4とゲート電極7とを確実に絶縁することができる。
なお、第2のゲート絶縁層62は、単層構成のものに限定されず、複数層の積層構成のものであってもよい。
また、第2のゲート絶縁層62の構成材料には、例えば、SiO等の無機絶縁材料を用いることもできる。
The average thickness of the first gate insulating layer 61 is preferably about 1 to 300 nm, and more preferably about 10 to 100 nm. Further, the thickness (average) of the second gate insulating layer 62 is not particularly limited, but is preferably about 10 to 5000 nm, and more preferably about 100 to 1000 nm.
By making the thicknesses of the first gate insulating layer 61 and the second gate insulating layer 62 within the above ranges, the thin film transistor 1 is prevented from being enlarged (particularly, the thickness is increased). The source electrode 3 and the drain electrode 4 can be reliably insulated from the gate electrode 7.
Note that the second gate insulating layer 62 is not limited to a single layer structure, and may have a multilayer structure.
In addition, as a constituent material of the second gate insulating layer 62, for example, an inorganic insulating material such as SiO 2 can be used.

第2のゲート絶縁層62上には、ゲート電極7が設けられている。
ゲート電極7の構成材料としては、前記ソース電極3およびドレイン電極4で挙げたものと同様のものを用いることができる。
ゲート電極7の平均厚さは、特に限定されないが、0.1〜5000nm程度であるのが好ましく、1〜5000nm程度であるのがより好ましく、10〜5000nm程度であるのがさらに好ましい。
A gate electrode 7 is provided on the second gate insulating layer 62.
As the constituent material of the gate electrode 7, the same materials as those mentioned for the source electrode 3 and the drain electrode 4 can be used.
The average thickness of the gate electrode 7 is not particularly limited, but is preferably about 0.1 to 5000 nm, more preferably about 1 to 5000 nm, and still more preferably about 10 to 5000 nm.

以上のような薄膜トランジスタ1は、ゲート電極7に印加する電圧を変化させることにより、ソース電極3とドレイン電極4との間に流れる電流量が制御される。
すなわち、ゲート電極7に電圧が印加されていないOFF状態では、ソース電極3とドレイン電極4との間に電圧を印加しても、有機半導体層5中にほとんどキャリアが存在しないため、微少な電流しか流れない。一方、ゲート電極7に電圧が印加されているON状態では、有機半導体層5の第1のゲート絶縁層61に面した部分(第1のゲート絶縁層61との界面付近)に電荷が誘起され、チャネル領域51にキャリアの流路が形成される。この状態でソース電極3とドレイン電極4との間に電圧を印加すると、チャネル領域51を通って電流が流れる。
In the thin film transistor 1 as described above, the amount of current flowing between the source electrode 3 and the drain electrode 4 is controlled by changing the voltage applied to the gate electrode 7.
That is, in the OFF state in which no voltage is applied to the gate electrode 7, even if a voltage is applied between the source electrode 3 and the drain electrode 4, almost no carriers are present in the organic semiconductor layer 5, so that a very small current Only flows. On the other hand, in the ON state in which a voltage is applied to the gate electrode 7, charge is induced in the portion of the organic semiconductor layer 5 facing the first gate insulating layer 61 (near the interface with the first gate insulating layer 61). The carrier flow path is formed in the channel region 51. When a voltage is applied between the source electrode 3 and the drain electrode 4 in this state, a current flows through the channel region 51.

このような薄膜トランジスタ1は、例えば、次のようにして製造される。
以下、薄膜トランジスタ1の製造方法(本発明の薄膜トランジスタの製造方法の第1実施形態)について説明する。
<<第1構成の薄膜トランジスタの製造方法>>
図2〜図5は、それぞれ、図1に示す薄膜トランジスタの製造方法を説明するための図であり、図2および図3は縦断面図、図4および図5は模式図である。なお、以下の説明では、図2〜図5中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
薄膜トランジスタ1の製造方法は、[A1]ソース電極およびドレイン電極形成工程と、[A2]表面処理工程と、[A3]有機半導体層および第1のゲート絶縁層形成工程と、[A4]第2のゲート絶縁層形成工程と、[A5]ゲート電極形成工程とを有している。以下、これらの各工程について、順次説明する。
Such a thin film transistor 1 is manufactured as follows, for example.
Hereinafter, a method for manufacturing the thin film transistor 1 (a first embodiment of a method for manufacturing a thin film transistor of the present invention) will be described.
<< Method for Manufacturing Thin Film Transistor of First Configuration >>
2 to 5 are views for explaining a method of manufacturing the thin film transistor shown in FIG. 1, respectively. FIGS. 2 and 3 are longitudinal sectional views, and FIGS. 4 and 5 are schematic views. In the following description, the upper side in FIGS. 2 to 5 is referred to as “upper” and the lower side is referred to as “lower”.
The method of manufacturing the thin film transistor 1 includes: [A1] source and drain electrode formation step, [A2] surface treatment step, [A3] organic semiconductor layer and first gate insulating layer formation step, and [A4] second A gate insulating layer forming step, and [A5] a gate electrode forming step. Hereinafter, each of these steps will be described sequentially.

[A1]ソース電極およびドレイン電極形成工程
図2(a)に示すように基板2を用意し、この基板2上にソース電極3およびドレイン電極4を形成する。
まず、図2(b)に示すように、基板2上に金属膜(金属層)8を形成する。
これは、例えば、プラズマCVD、熱CVD、レーザーCVDのような化学蒸着法(CVD)、真空蒸着、スパッタリング(低温スパッタリング)、イオンプレーティング等の乾式メッキ法、電解メッキ、浸漬メッキ、無電解メッキ等の湿式メッキ法、溶射法、ゾル・ゲル法、MOD法、金属箔の接合等により形成することができる。
[A1] Source and Drain Electrode Formation Step A substrate 2 is prepared as shown in FIG. 2A, and a source electrode 3 and a drain electrode 4 are formed on the substrate 2.
First, as shown in FIG. 2B, a metal film (metal layer) 8 is formed on the substrate 2.
This includes, for example, chemical vapor deposition (CVD) such as plasma CVD, thermal CVD, and laser CVD, vacuum deposition, sputtering (low temperature sputtering), dry plating methods such as ion plating, electrolytic plating, immersion plating, and electroless plating. It can be formed by a wet plating method such as a thermal spraying method, a sol-gel method, a MOD method, or a metal foil bonding.

次に、この金属膜8上に、フォトリソグラフィー法により、ソース電極3およびドレイン電極4の形状に対応する形状のレジスト層を形成する。このレジスト層をマスクとして用いて、金属膜8の不要部分を除去する。
この金属膜8の除去には、例えば、プラズマエッチング、リアクティブイオンエッチング、ビームエッチング、光アシストエッチング等の物理的エッチング法、ウェットエッチング等の化学的エッチング法等のうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。
Next, a resist layer having a shape corresponding to the shape of the source electrode 3 and the drain electrode 4 is formed on the metal film 8 by photolithography. Using this resist layer as a mask, unnecessary portions of the metal film 8 are removed.
For the removal of the metal film 8, for example, one or more of physical etching methods such as plasma etching, reactive ion etching, beam etching, and optically assisted etching, and chemical etching methods such as wet etching are used. Can be used in combination.

その後、レジスト層を除去することにより、図2(c)に示すように、ソース電極3およびドレイン電極4が得られる。
なお、これらのソース電極3およびドレイン電極4は、それぞれ、例えば、導電性粒子を含有するコロイド液(分散液)、導電性ポリマーを含有する液体(溶液または分散液)等の液状材料を基板2上に供給して被膜を形成した後、必要に応じて、この被膜に対して後処理(例えば加熱、赤外線の照射、超音波の付与等)を施すことにより形成することもできる。
Thereafter, by removing the resist layer, the source electrode 3 and the drain electrode 4 are obtained as shown in FIG.
The source electrode 3 and the drain electrode 4 are made of a liquid material such as a colloid liquid (dispersion) containing conductive particles or a liquid (solution or dispersion) containing a conductive polymer, for example. After forming the film by supplying the film, it can be formed by subjecting the film to post-treatment (for example, heating, irradiation with infrared rays, application of ultrasonic waves, etc.) as necessary.

前記液状材料を基板2上に供給する方法としては、例えば、ディッピング法、スピンコート法、キャスティング法、マイクログラビアコート法、グラビアコート法、バーコート法、ロールコート法、ワイヤーバーコート法、ディップコート法、スプレーコート法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、インクジェット法、マイクロコンタクトプリンティング法等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。   Examples of methods for supplying the liquid material onto the substrate 2 include dipping, spin coating, casting, micro gravure coating, gravure coating, bar coating, roll coating, wire bar coating, and dip coating. Methods, spray coating methods, screen printing methods, flexographic printing methods, offset printing methods, ink jet methods, microcontact printing methods, and the like, and one or more of these can be used in combination.

[A2]表面処理工程
次に、基板2のソース電極3およびドレイン電極4が形成された面側(後述する液状層9を形成する面側)に表面処理を行う。
表面処理として、基板2、ソース電極3およびドレイン電極4の表面の、次工程[A3]で用いる有機半導体層形成用材料に対する親和性(濡れ性)が、第1のゲート絶縁層形成用材料に対する親和性より高くなるようにする処理(親和性向上処理)を施す。
[A2] Surface Treatment Step Next, surface treatment is performed on the surface side of the substrate 2 on which the source electrode 3 and the drain electrode 4 are formed (surface side on which a liquid layer 9 described later is formed).
As the surface treatment, the affinity (wetting property) of the surfaces of the substrate 2, the source electrode 3 and the drain electrode 4 to the organic semiconductor layer forming material used in the next step [A3] is the same as that of the first gate insulating layer forming material. A process (affinity improving process) is performed so as to be higher than the affinity.

このような表面処理としては、例えば、酸素プラズマ処理、アンモニアプラズマ処理、フッ化炭素プラズマ処理、硫黄含有ガスプラズマ処理のような各種プラズマ処理、紫外線照射、イオン打ち込み(イオンドープ)等の物理的処理や、化学修飾処理、薄膜の形成等の化学的処理が挙げられる。なお、これらの方法は、次工程[A3]で用いる有機半導体層形成用材料の特性に応じて、適宜選択される。   Examples of such surface treatment include physical treatment such as oxygen plasma treatment, ammonia plasma treatment, fluorocarbon plasma treatment, various plasma treatments such as sulfur-containing gas plasma treatment, ultraviolet irradiation, and ion implantation (ion doping). And chemical treatment such as chemical modification treatment and thin film formation. These methods are appropriately selected according to the characteristics of the organic semiconductor layer forming material used in the next step [A3].

有機半導体層形成用材料が、第1のゲート絶縁層形成用材料よりも極性が高いものである場合、表面処理には、例えば、酸素プラズマ処理、アンモニアプラズマ処理、オゾン処理、ディープUV処理、界面活性剤の吸着処理等の親水化処理(親液化処理)が好適に選択される。
親水化処理を行うと、基板2、ソース電極3およびドレイン電極4の表面が親水化されるので、その表面に対する有機半導体層形成用材料の濡れ性を、第1のゲート絶縁層形成用材料の濡れ性よりも高くすることができる。
When the organic semiconductor layer forming material is higher in polarity than the first gate insulating layer forming material, the surface treatment includes, for example, oxygen plasma treatment, ammonia plasma treatment, ozone treatment, deep UV treatment, interface A hydrophilic treatment (lyophilic treatment) such as an adsorption treatment of an activator is preferably selected.
When the hydrophilic treatment is performed, the surfaces of the substrate 2, the source electrode 3 and the drain electrode 4 are hydrophilized. Therefore, the wettability of the organic semiconductor layer forming material with respect to the surfaces is determined by the first gate insulating layer forming material. Can be higher than wettability.

また、表面処理として、有機半導体層形成用材料を構成する化合物の一部を含む化学構造(ビルディングユニット)を、基板2、ソース電極3およびドレイン電極4の表面に導入する化学修飾処理を行うことによっても、その表面に対する有機半導体層形成用材料の濡れ性を、第1のゲート絶縁層形成用材料の濡れ性よりも高くすることができる。
例えば、有機半導体層形成用材料が、チオフェン系化合物を含有する場合、図4(a)に示すように、チオフェンを末端に有するアルキル鎖を導入し、ビチオフェン系化合物を含有する場合、図4(b)に示すように、ビチオフェンを末端に有するアルキル鎖を導入する化学修飾処理を行う。
また、有機半導体層形成用材料が、フルオレン系化合物を含有する場合、図4(c)に示すように、フルオレンを末端に有するアルキル鎖を導入し、トリアリールアミン系化合物を含有する場合、図4(d)に示すようにトリフェニルアミン(トリアリールアミン)を末端に有するアルキル鎖を導入する化学修飾処理を行う。
Further, as the surface treatment, a chemical modification treatment is performed in which a chemical structure (building unit) including a part of the compound constituting the organic semiconductor layer forming material is introduced to the surfaces of the substrate 2, the source electrode 3, and the drain electrode 4. Also, the wettability of the organic semiconductor layer forming material to the surface can be made higher than the wettability of the first gate insulating layer forming material.
For example, when the organic semiconductor layer forming material contains a thiophene compound, as shown in FIG. 4 (a), an alkyl chain having a thiophene at the terminal is introduced and a bithiophene compound is contained, as shown in FIG. As shown in b), a chemical modification treatment for introducing an alkyl chain having a bithiophene at its terminal is performed.
Further, when the organic semiconductor layer forming material contains a fluorene compound, as shown in FIG. 4 (c), an alkyl chain having a fluorene terminal is introduced and a triarylamine compound is contained. As shown in 4 (d), a chemical modification treatment is performed to introduce an alkyl chain having triphenylamine (triarylamine) at its terminal.

これらの化学修飾処理に用いる処理剤(化合物)としては、例えば、ガラスまたはSiO等を主材料とする表面に対しては、導入しようとする原子団を一方の末端に、トリメチルシラン、メチルシラン、トリクロロシラン等のシラン含有部分を他方の末端に有するもの等を使用することができ、Au、Pt等を主材料とする表面に対しては、導入しようとする原子団を一方の末端に、チオールを他方の末端に有するもの等を使用することができる。 As a treatment agent (compound) used for these chemical modification treatments, for example, for a surface mainly composed of glass or SiO 2 , an atomic group to be introduced is formed at one end with trimethylsilane, methylsilane, Those having a silane-containing moiety such as trichlorosilane at the other end can be used, and for the surface mainly composed of Au, Pt, etc., the atomic group to be introduced is at one end and the thiol Can be used at the other end.

また、表面処理として、有機半導体層形成用材料を構成する化合物と同種の化合物(例えば、同一の化合物、その一部を含む化合物またはこれらの誘導体等)を主材料とする薄膜を、基板2、ソース電極3およびドレイン電極4の表面に形成することによっても、その表面に対する有機半導体層形成用材料の濡れ性を、第1のゲート絶縁層形成用材料の濡れ性よりも高くすることができる。
また、この場合、薄膜には加熱処理や架橋反応等の処理を施したり、薄膜を重量平均分子量が50000以上の化合物を主材料として構成したり等するのが好ましい。これにより、次工程[A3]において用いる溶媒で、形成した薄膜が溶解してしまうのを好適に防止することができる。
Further, as the surface treatment, a thin film mainly composed of a compound of the same type as the compound constituting the organic semiconductor layer forming material (for example, the same compound, a compound containing a part thereof, or a derivative thereof) is formed on the substrate 2, Also by forming on the surfaces of the source electrode 3 and the drain electrode 4, the wettability of the organic semiconductor layer forming material to the surfaces can be made higher than the wettability of the first gate insulating layer forming material.
In this case, the thin film is preferably subjected to a treatment such as a heat treatment or a crosslinking reaction, or the thin film is mainly composed of a compound having a weight average molecular weight of 50000 or more. Thereby, it can prevent suitably that the formed thin film melt | dissolves with the solvent used in next process [A3].

形成する薄膜の平均厚さは、特に限定されないが、5nm以下であるのが好ましく、2nm以下であるのがより好ましい。薄膜の厚さが厚過ぎると、薄膜の構成材料等によっては、ソース電極3から有機半導体層5へのキャリアの注入効率が損なわれるおそれがある。
このような薄膜は、例えば、スピンコート等の塗布法を用いることにより、容易に形成することができる。
なお、以上のような表面処理は、1種を単独で行ってもよく、任意の2種以上を組み合わせて行うようにしてもよい。
The average thickness of the thin film to be formed is not particularly limited, but is preferably 5 nm or less, and more preferably 2 nm or less. If the thickness of the thin film is too thick, the carrier injection efficiency from the source electrode 3 to the organic semiconductor layer 5 may be impaired depending on the constituent material of the thin film.
Such a thin film can be easily formed by using a coating method such as spin coating.
In addition, the above surface treatment may be performed individually by 1 type, and may be performed combining arbitrary 2 or more types.

[A3]有機半導体層および第1のゲート絶縁層形成工程
次に、図3(d)に示すように、表面処理が施された基板2上に、ソース電極3とドレイン電極4との間および各電極3、4の一部を覆うように、有機半導体層5および第1のゲート絶縁層61を形成する。
[A3] Organic Semiconductor Layer and First Gate Insulating Layer Forming Step Next, as shown in FIG. 3D, on the substrate 2 that has been subjected to surface treatment, between the source electrode 3 and the drain electrode 4 and The organic semiconductor layer 5 and the first gate insulating layer 61 are formed so as to cover a part of each electrode 3, 4.

[A3−1] まず、互いに相溶しない有機半導体層形成用材料(第1の材料)と、第1のゲート絶縁層形成用材料(第2の材料)と、有機半導体形成用材料および第1のゲート絶縁層形成用材料の双方を溶解し得る溶媒とを含有する液状材料を調製し、この液状材料を基板2上に供給して、液状層9を形成する(第1の工程)。
有機半導体層形成用材料としては、前述したような有機半導体材料またはその前駆体が用いられる。具体的には、オリゴチオフェン、ポリチオフェン、ポリアルキルチオフェン、フルオレン−ビチオフェン共重合体、フルオレン−アリールアミン共重合体、ポリアリールアミン、ペンタセンの前駆体分子のような共役系の化合物(オリゴマー、ポリマー)が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。これらの有機半導体層形成用材料を用いることにより、得られる有機半導体層5は、特に、キャリアの移動度が高いものとなる。
また、これらの有機半導体層形成用材料は、前述したような第1のゲート絶縁層形成用材料との相溶性が低いため、次工程[A3−2]において、有機半導体層形成用材料と第1のゲート絶縁層形成用材料との分離を確実に生じさせることができる。
[A3-1] First, an incompatible organic semiconductor layer forming material (first material), a first gate insulating layer forming material (second material), an organic semiconductor forming material, and a first A liquid material containing a solvent capable of dissolving both of the gate insulating layer forming materials is prepared, and the liquid material is supplied onto the substrate 2 to form the liquid layer 9 (first step).
As the organic semiconductor layer forming material, the organic semiconductor material as described above or a precursor thereof is used. Specifically, conjugated compounds such as oligothiophene, polythiophene, polyalkylthiophene, fluorene-bithiophene copolymer, fluorene-arylamine copolymer, polyarylamine, pentacene precursor molecule (oligomer, polymer) These can be used, and one or more of these can be used in combination. By using these organic semiconductor layer forming materials, the obtained organic semiconductor layer 5 has particularly high carrier mobility.
In addition, since these organic semiconductor layer forming materials have low compatibility with the first gate insulating layer forming material as described above, in the next step [A3-2], 1 can be reliably separated from the gate insulating layer forming material.

溶媒としては、例えば、ベンゼン、キシレン(ジメチルベンゼン)、トリメチルベンゼン、テトラメチルベンゼン、シクロヘキシルベンゼンのような芳香族系溶媒、クロロベンゼン、ブロモベンゼンのようなハロゲン化溶媒、クロロホルム等が挙げられ、これを単独または混合して(混合溶媒として)用いることができる。これらの溶媒は、いずれも、前記共役系の化合物や、第1のゲート絶縁層形成用材料に対して高い溶解性を示す。   Examples of the solvent include aromatic solvents such as benzene, xylene (dimethylbenzene), trimethylbenzene, tetramethylbenzene, and cyclohexylbenzene, halogenated solvents such as chlorobenzene and bromobenzene, and chloroform. It can be used alone or in combination (as a mixed solvent). Any of these solvents exhibits high solubility in the conjugated compound and the first gate insulating layer forming material.

液状材料中における有機半導体層形成用材料と第1のゲート絶縁層形成用材料との混合比は、重量比で3:1〜1:3程度であるのが好ましく、2:1〜1:2程度であるのがより好ましい。有機半導体層形成用材料と第1のゲート絶縁層形成用材料との混合比を、前記範囲とすることにより、次工程[A3−2]において、これらの分離をより確実に生じさせることができる。   The mixing ratio of the organic semiconductor layer forming material and the first gate insulating layer forming material in the liquid material is preferably about 3: 1 to 1: 3 by weight, and 2: 1 to 1: 2. More preferred is the degree. By setting the mixing ratio of the organic semiconductor layer forming material and the first gate insulating layer forming material within the above range, the separation can be more reliably caused in the next step [A3-2]. .

なお、液状材料中における有機半導体層形成用材料と第1のゲート絶縁層形成用材料との合計の含有率は、0.1〜6%wt/vol程度であるのが好ましく、0.5〜4%wt/vol程度であるのがより好ましい。有機半導体層形成用材料と第1のゲート絶縁層形成用材料との合計の含有率が少な過ぎると、その分、溶媒の割合が多くなるため、次工程[A3−2]において溶媒の除去に長時間を要し、製造効率の低下を招くおそれがある。一方、有機半導体層形成用材料と第1のゲート絶縁層形成用材料との合計の含有率が多過ぎると、次工程[A3−2]において液状層(液状材料)9中で、有機半導体層形成用材料と第1のゲート絶縁層形成用材料とが移動(ドメインを形成)し難くなり、その結果、これらを分離させるのが困難になるおそれがある。   The total content of the organic semiconductor layer forming material and the first gate insulating layer forming material in the liquid material is preferably about 0.1 to 6% wt / vol, More preferably, it is about 4% wt / vol. If the total content of the organic semiconductor layer forming material and the first gate insulating layer forming material is too small, the proportion of the solvent increases accordingly, so that the solvent is removed in the next step [A3-2]. It takes a long time and may cause a decrease in production efficiency. On the other hand, if the total content of the organic semiconductor layer forming material and the first gate insulating layer forming material is too large, the organic semiconductor layer is formed in the liquid layer (liquid material) 9 in the next step [A3-2]. The forming material and the first gate insulating layer forming material are difficult to move (form a domain), and as a result, it may be difficult to separate them.

液状材料を供給する方法(供給方法)としては、前述したような塗布法を用いることができるが、特に、インクジェット法(液滴吐出法)を用いるのが好ましい。インクジェット法(液滴吐出法)によれば、所定の位置に液状材料を正確に供給することができ、その結果、所定形状の有機半導体層5および第1のゲート絶縁層61を寸法精度よく形成することができる。   As a method for supplying the liquid material (supply method), the coating method as described above can be used, but it is particularly preferable to use the ink jet method (droplet discharge method). According to the ink jet method (droplet discharge method), a liquid material can be accurately supplied to a predetermined position, and as a result, the organic semiconductor layer 5 and the first gate insulating layer 61 having a predetermined shape are formed with high dimensional accuracy. can do.

[A3−2] 次に、液状材料中から溶媒を除去することにより、主に有機半導体層形成用材料を含む第1のドメインと、主に第1のゲート絶縁層形成用材料を含む第2のドメインとを、液状層9を形成する面90の厚さ方向に相分離させるとともに固化させて、有機半導体層5と第1のゲート絶縁層61とを得る(第2の工程)。
以下、この過程を、図5を参照しながら説明する。図5は、有機半導体層および第1のゲート絶縁層が形成される過程を示す模式図である。
[A3-2] Next, by removing the solvent from the liquid material, a first domain mainly including the organic semiconductor layer forming material and a second mainly including the first gate insulating layer forming material are obtained. Are separated from each other in the thickness direction of the surface 90 on which the liquid layer 9 is formed and solidified to obtain the organic semiconductor layer 5 and the first gate insulating layer 61 (second step).
Hereinafter, this process will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a schematic view showing a process in which the organic semiconductor layer and the first gate insulating layer are formed.

この図5では、基板2上(液状層9を形成する面90)に液状材料を供給して形成された液状層9(平均厚さ>20t)から溶媒が除去され、固化して平均厚さtの固化層99(有機半導体層5および第1のゲート絶縁層61)が形成される過程を示す。
なお、乾燥過程の液状層9の厚さは、光学的に反射率の変化や、エリプソメトリーによって計測が可能である。
In FIG. 5, the solvent is removed from the liquid layer 9 (average thickness> 20t) formed by supplying the liquid material onto the substrate 2 (surface 90 on which the liquid layer 9 is formed), and solidified to have an average thickness. The process of forming the solidified layer 99 (the organic semiconductor layer 5 and the first gate insulating layer 61) of t is shown.
Note that the thickness of the liquid layer 9 in the drying process can be optically measured by a change in reflectance or ellipsometry.

図5(a)に示すように、面90に液状材料を供給して液状層9が形成された直後では、液状層9中において、有機半導体層形成用材料(図中、丸で示す)と第1のゲート絶縁層形成用材料(図中、点で示す)とは、ほぼ均一に溶解した単一相を呈している。
次に、図5(b)に示すように、液状層(液状材料)9中から溶媒が除去されるのにしたがって、液状層9中において、有機半導体層形成用材料の濃度と第1のゲート絶縁層形成用材料の濃度が徐々に高くなる。
As shown in FIG. 5A, immediately after the liquid layer 9 is formed by supplying the liquid material to the surface 90, in the liquid layer 9, the organic semiconductor layer forming material (indicated by a circle in the figure) The first gate insulating layer forming material (indicated by dots in the figure) exhibits a single phase dissolved almost uniformly.
Next, as shown in FIG. 5B, the concentration of the organic semiconductor layer forming material and the first gate in the liquid layer 9 as the solvent is removed from the liquid layer (liquid material) 9. The concentration of the insulating layer forming material gradually increases.

そして、液状層9の平均厚さが3t〜20tの範囲となると、各材料を構成する化合物(分子)同士の相互作用が大きくなり、各材料が互いに別々の相を形成して分離する相分離が開始する。
すなわち、マトリックス相(溶媒を主とする相)93中に、主に有機半導体層形成用材料を含む泡状の相(第1の泡状相)91と、主に第1のゲート絶縁層形成用材料を含む泡状の相(第2の泡状相)92とが多数発生する。
本実施形態では、面90に対する親和性が、有機半導体層形成用材料の方が第1のゲート絶縁層形成用材料より高いため、第1の泡状相91は面90へ付着し、第2の泡状相92はマトリックス相93中に浮遊した状態となる。
When the average thickness of the liquid layer 9 is in the range of 3t to 20t, the interaction between the compounds (molecules) constituting each material increases, and each material forms a separate phase and separates each other. Starts.
That is, in the matrix phase (phase mainly composed of a solvent) 93, a foam phase (first foam phase) 91 mainly containing an organic semiconductor layer forming material and a first gate insulating layer formation mainly. A large number of foam-like phases (second foam-like phases) 92 containing the working material are generated.
In this embodiment, since the affinity for the surface 90 is higher in the organic semiconductor layer forming material than in the first gate insulating layer forming material, the first foam phase 91 adheres to the surface 90 and the second The foamy phase 92 is suspended in the matrix phase 93.

そして、図5(c)に示すように、液状層9中からさらに溶媒が除去され、液状層9の平均厚さが1.2t〜10tの範囲となると、第1の泡状相91および第2の泡状相92の成長が促進され、さらに、第1の泡状相91同士および第2の泡状相92同士が融合することにより、主に有機半導体層形成用材料を含む第1のドメイン91’および主に第1のゲート絶縁層形成用材料を含む第2のドメイン92’へと成長する。   Then, as shown in FIG. 5C, when the solvent is further removed from the liquid layer 9 and the average thickness of the liquid layer 9 is in the range of 1.2 t to 10 t, the first foam phase 91 and the first The growth of the two foam phases 92 is promoted, and further, the first foam phases 91 and the second foam phases 92 are fused to each other, thereby mainly including the organic semiconductor layer forming material. A domain 91 ′ and a second domain 92 ′ mainly containing a first gate insulating layer forming material are grown.

このとき、第1のドメイン91’は、面90に接触した状態で成長し、第2のドメイン92’は、第1のドメイン91’を覆うように成長して、液状層9の厚さ方向に相分離(垂直相分離)する。
さらに、図5(d)に示すように、液状層9中から溶媒が除去され、液状層9中に実質的に溶媒が存在しない状態となり(すなわち、液状層9が固化に至り)、層状の第1の固化層991および第2の固化層992で構成される固化層99(平均厚さt)が形成される。
この後、各固化層991、992には、必要に応じて、例えば、ヒータによる加熱、赤外線の照射等による熱処理を行うようにしてもよい。これにより、例えば、有機半導体層形成用材料が有機半導体材料の前駆体で構成されている場合には、この前駆体を反応(不飽和結合の形成、重合反応等)させて、有機半導体材料に変化させることができる。
At this time, the first domain 91 ′ grows in contact with the surface 90, the second domain 92 ′ grows so as to cover the first domain 91 ′, and the thickness direction of the liquid layer 9 Phase separation (vertical phase separation).
Furthermore, as shown in FIG. 5 (d), the solvent is removed from the liquid layer 9, and the solvent substantially does not exist in the liquid layer 9 (that is, the liquid layer 9 is solidified). A solidified layer 99 (average thickness t) composed of the first solidified layer 991 and the second solidified layer 992 is formed.
Thereafter, the solidified layers 991 and 992 may be subjected to heat treatment by heating, infrared irradiation, or the like, if necessary. Thereby, for example, when the organic semiconductor layer forming material is composed of a precursor of an organic semiconductor material, the precursor is reacted (formation of unsaturated bond, polymerization reaction, etc.) to form an organic semiconductor material. Can be changed.

また、熱処理を施すことにより、第1の固化層991と第2の固化層992とを、再度、溶融または軟化させることができ、これにより、第1の固化層991と第2の固化層992とをより確実に分離すること(これらの界面をより明確にすること)ができる。その結果、最終的に得られる薄膜トランジスタ1は、より特性に優れたものとなる。
この熱処理の条件は、熱処理の目的等によっても異なり、特に限定されないが、好ましくは100〜400℃×1〜30分程度、より好ましくは150〜280℃×5〜15分程度とされる。
このような第1の固化層991により有機半導体層5が構成され、一方、第2の固化層992により第1のゲート絶縁層61が構成される。
In addition, by performing heat treatment, the first solidified layer 991 and the second solidified layer 992 can be melted or softened again, whereby the first solidified layer 991 and the second solidified layer 992 are obtained. Can be separated more reliably (these interfaces can be made clearer). As a result, the finally obtained thin film transistor 1 has more excellent characteristics.
The heat treatment conditions vary depending on the purpose of the heat treatment and are not particularly limited, but are preferably about 100 to 400 ° C. × 1 to 30 minutes, more preferably about 150 to 280 ° C. × 5 to 15 minutes.
The first solidified layer 991 constitutes the organic semiconductor layer 5, while the second solidified layer 992 constitutes the first gate insulating layer 61.

以上のような過程を経て、図3(d)に示すように、有機半導体層5と、有機半導体層5に接触して積層された第1のゲート絶縁層61が形成され、ソース電極3とドレイン電極4との間(ゲート電極7に対応する領域)には、チャネル領域51が形成される。
このような過程において、液状層(液状材料)9中から溶媒を除去する方法としては、自然乾燥による方法の他、例えば、ヒータによる加熱、赤外線の照射による加熱等による方法が挙げられる。
Through the above process, as shown in FIG. 3D, the organic semiconductor layer 5 and the first gate insulating layer 61 laminated in contact with the organic semiconductor layer 5 are formed. A channel region 51 is formed between the drain electrode 4 (region corresponding to the gate electrode 7).
In such a process, the method for removing the solvent from the liquid layer (liquid material) 9 includes a method using natural drying, a method using heating by a heater, a method using heating by infrared irradiation, and the like.

液状層9を固化させるのに要する時間(液状層9が固化層99となるまでの時間)は、ドメインが成長するのに十分である程度に長い方がよく、好ましくは5秒以上、より好ましくは10秒以上とされる。この時間が短過ぎると、各ドメイン91’、92’が十分に成長する前に、液状層9が固化して(固化層99が形成されて)しまい、各ドメイン91’、92’を分離させる(垂直相分離させる)のが困難となる場合がある。一方、時間が長すぎると、生産性が低下するだけでなく出来上がった薄膜(固化層99)の平坦性が劣る場合が多い。   The time required for solidifying the liquid layer 9 (the time until the liquid layer 9 becomes the solidified layer 99) should be long enough for the domain to grow, preferably 5 seconds or more, more preferably 10 seconds or more. If this time is too short, the liquid layer 9 is solidified (the solidified layer 99 is formed) before the domains 91 ′ and 92 ′ are sufficiently grown, and the domains 91 ′ and 92 ′ are separated. It may be difficult to perform (perpendicular phase separation). On the other hand, if the time is too long, not only the productivity is lowered, but the flatness of the completed thin film (solidified layer 99) is often poor.

この時間は、例えば、溶媒として高沸点溶媒を用いることにより容易に調整することができる。高沸点溶媒としては、例えば、沸点が110〜270℃程度のものが好ましく、140〜210℃程度のものがより好ましい。具体的には、キシレン、トリメチルベンゼン、テトラメチルベンゼン、シクロへキシルベンゼンまたはこれらを含む混合溶媒等が好適である。   This time can be easily adjusted, for example, by using a high boiling point solvent as the solvent. As the high boiling point solvent, for example, those having a boiling point of about 110 to 270 ° C. are preferable, and those having a boiling point of about 140 to 210 ° C. are more preferable. Specifically, xylene, trimethylbenzene, tetramethylbenzene, cyclohexylbenzene or a mixed solvent containing these is preferable.

なお、高沸点溶媒を用いることにより、液状材料の供給方法としてインクジェット法を適用する場合に、液状材料の特性(粘度等)を、インクジェット法に適したものに調整するのが容易となるという利点もある。
また、溶媒として、低沸点溶媒を用いる場合には、例えば、液状層9中からの溶媒の除去を密閉空間で行うようにして、この際の、密閉空間の溶媒分圧や温度等を制御することによっても、前記時間を適正な範囲に調整することができる。
Note that the use of a high boiling point solvent makes it easy to adjust the characteristics (viscosity, etc.) of the liquid material to those suitable for the ink jet method when the ink jet method is applied as the liquid material supply method. There is also.
When a low boiling point solvent is used as the solvent, for example, the solvent is removed from the liquid layer 9 in the sealed space, and the solvent partial pressure, temperature, etc. in the sealed space at this time are controlled. The time can be adjusted to an appropriate range.

また、低沸点溶媒を用いることにより、得られる有機半導体層5および第1のゲート絶縁層61中に、溶媒が残存するのをより確実に防止することができる。その結果、最終的に得られる薄膜トランジスタ1の特性をより向上させることができる。
低沸点溶媒としては、例えば、沸点が110℃以下であるのが好ましく、60〜100℃程度であるのがより好ましい。具体的には、トルエン、クロロホルム、ベンゼン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、メチルシクロペンタン、シクロヘキセンまたはこれらを含む混合溶媒等が好適である。
また、液状層9中において、有機半導体層形成用材料と第1のゲート絶縁層形成用材料とを相分離させるためには、これらの分子量が重要となる。
ここで、The Flory−Huggins格子モデルによれば、2種類の分子を混合したときの混合に伴う自由エネルギーの変化量△Gは、次式で表される。
Further, by using a low boiling point solvent, it is possible to more reliably prevent the solvent from remaining in the obtained organic semiconductor layer 5 and the first gate insulating layer 61. As a result, the characteristics of the finally obtained thin film transistor 1 can be further improved.
As a low boiling point solvent, it is preferable that a boiling point is 110 degrees C or less, for example, and it is more preferable that it is about 60-100 degreeC. Specifically, toluene, chloroform, benzene, cyclohexane, methylcyclohexane, methylcyclopentane, cyclohexene, or a mixed solvent containing these is preferable.
Further, in the liquid layer 9, in order to phase-separate the organic semiconductor layer forming material and the first gate insulating layer forming material, their molecular weights are important.
Here, according to the The Flory-Huggins lattice model, the change amount ΔG of free energy accompanying mixing when two kinds of molecules are mixed is expressed by the following equation.

Figure 2005243822
Figure 2005243822

この自由エネルギーの変化量△Gが正である場合、混合系が不安定で相分離を生じ易く、この自由エネルギーの変化量△Gが負である場合、混合系が安定で単一相となり易い。したがって、相分離を生じさせるには、自由エネルギーの変化量△Gが正であることが必要となる。
この式において、右辺のnlnφ+nlnφは、混合エントロピーを表し、一般に負の値をとる。したがって、この混合エントロピーの絶対値が大きい程、混合に伴う自由エネルギーの変化量△Gは、負の方向に増加する。
When the change amount ΔG of the free energy is positive, the mixed system is unstable and is likely to cause phase separation. When the change amount ΔG of the free energy is negative, the mixture system is stable and tends to be a single phase. . Therefore, in order to cause phase separation, it is necessary that the change amount ΔG of free energy is positive.
In this equation, n 1 lnφ 1 + n 2 lnφ 2 on the right side represents mixed entropy and generally takes a negative value. Therefore, as the absolute value of the mixing entropy is larger, the change amount ΔG of free energy accompanying the mixing increases in the negative direction.

ここで、分子量が大きい化合物(分子)では、単位体積当たりのモル数は小さくなるので、nlnφ+nlnφは比較的小さい値になり、自由エネルギーの変化量△Gにおける混合エントロピーの寄与は小さくなる。
また、分子同士の相互作用パラメータx12は、分子同士の親和性を反映している。分子同士が互いに相溶しないものである場合、この相互作用パラメータx12は、一般に正の値をとり、混合に伴う自由エネルギーの変化量△Gは正の方向に増加する。
Here, in a compound (molecule) having a large molecular weight, the number of moles per unit volume is small, so n 1 lnφ 1 + n 2 lnφ 2 becomes a relatively small value, and the mixing entropy of free energy change ΔG The contribution is small.
Further, the interaction parameter x 12 between the molecules reflects the affinity between molecules. If molecules each other are those incompatible with each other, the interaction parameter x 12 generally takes a positive value, the change amount of free energy associated with mixing △ G is increased in the positive direction.

かかる観点から、液状材料からなる液状層9中において、主に有機半導体層形成用材料を含む第1の泡状相91と、主に第1のゲート絶縁層形成用材料を含む第2の泡状相92とを相分離させる(自由エネルギーの変化量△Gを正の値とする)には、有機半導体層形成用材料と第1のゲート絶縁層形成用材料とが互いに相溶しないものであるとともに、これらの材料の少なくとも一方が高分子材料であるのが好ましい。これにより、第1の泡状相91と第2の泡状相92とをより確実に相分離させることができる。   From this point of view, in the liquid layer 9 made of a liquid material, the first bubble phase 91 mainly containing the organic semiconductor layer forming material and the second bubble mainly containing the first gate insulating layer forming material. In order to phase-separate the phase 92 (free energy change ΔG is a positive value), the organic semiconductor layer forming material and the first gate insulating layer forming material are not compatible with each other. In addition, at least one of these materials is preferably a polymer material. Thereby, the 1st foam phase 91 and the 2nd foam phase 92 can be phase-separated more reliably.

例えば、有機半導体層形成用材料が高分子材料である場合、その重量平均分子量は、4000〜300000程度であるのが好ましく、8000〜100000程度であるのがより好ましい。一方、第1のゲート絶縁層形成用材料が高分子材料である場合、その重量平均分子量は、10000〜2000000程度であるのが好ましく、30000〜1500000程度であるのがより好ましい。   For example, when the organic semiconductor layer forming material is a polymer material, the weight average molecular weight is preferably about 4,000 to 300,000, and more preferably about 8,000 to 100,000. On the other hand, when the first gate insulating layer forming material is a polymer material, the weight average molecular weight is preferably about 10,000 to 2,000,000, and more preferably about 30,000 to 1500,000.

有機半導体層形成用材料の重量平均分子量および第1のゲート絶縁層形成用材料の重量平均分子量の双方が、前記下限値未満の場合、溶媒を除去する条件等によっては、第1の泡状相91と第2の泡状相92との相分離が不十分になるおそれがある。一方、重量平均分子量が前記上限値を超えるものは、溶媒の種類等によっては、溶媒に溶解するのが困難となるおそれがある。
さらに、第1の泡状相91と第2の泡状相92とが相分離し、液状層9の厚さ方向に層状に分離(垂直相分離)した第1のドメイン91’と第2のドメイン92’とに成長させるには、一方のドメインが他方のドメインに比べて、面90に対する濡れ性が高いことが好ましい。
When both the weight average molecular weight of the organic semiconductor layer forming material and the weight average molecular weight of the first gate insulating layer forming material are less than the lower limit, depending on the conditions for removing the solvent, the first foam phase There is a possibility that phase separation between 91 and the second foamy phase 92 becomes insufficient. On the other hand, those having a weight average molecular weight exceeding the upper limit may be difficult to dissolve in a solvent depending on the type of the solvent.
Further, the first foam phase 91 and the second foam phase 92 are phase-separated and separated into layers in the thickness direction of the liquid layer 9 (vertical phase separation) and the second domain 91 ′ and the second In order to grow into the domain 92 ′, it is preferable that one domain has higher wettability with respect to the surface 90 than the other domain.

本実施形態では、前記工程[2]において、表面処理(親和性向上処理)が施され、有機半導体層形成用材料の面90に対する親和性(濡れ性)が向上していることにより、第1のドメイン91’と第2のドメイン92’とをより確実に垂直相分離させることができる。
特に、図5(c)に示すように、液状層9の平均厚さが1.2t〜10t程度となる過程(ドメインの成長・融合過程)において、一方のドメイン(本実施形態では、第1のドメイン91’)の面90に対する接触角θが、できるだけ0°に近い方がよく、具体的には、30°以下であるのが好ましく、15°以下であるのがより好ましい。これにより、第1のドメイン91’と第2のドメイン92’とをさらに確実に垂直相分離させることができる。
In the present embodiment, in the step [2], the surface treatment (affinity improving treatment) is performed, and the affinity (wetting property) to the surface 90 of the organic semiconductor layer forming material is improved. The domain 91 ′ and the second domain 92 ′ can be more reliably subjected to vertical phase separation.
In particular, as shown in FIG. 5C, in the process (domain growth / fusion process) in which the average thickness of the liquid layer 9 is about 1.2 t to 10 t, one domain (in this embodiment, the first The contact angle θ of the domain 91 ′) with respect to the surface 90 is preferably as close to 0 ° as possible. Specifically, the contact angle θ is preferably 30 ° or less, and more preferably 15 ° or less. As a result, the first domain 91 ′ and the second domain 92 ′ can be more reliably subjected to vertical phase separation.

なお、前記接触角θが90°に近づくにしたがって、第1のドメイン91’と第2のドメイン92’とは、面方向での相分離(面内相分離)を生じる傾向を示すようになる。
なお、この第1のドメイン91’の面90に対する接触角θは、第1のドメイン91’と同一組成の液体を面90に滴下した液滴の接触角θ1および表面張力γGL1と、第2のドメイン92’と同一組成の液体を面90に滴下した液滴の接触角θ2および表面張力γGL2と、第1のドメイン91’と第2のドメイン92’との界面張力γL1L2または界面エネルギー密度を測定し、この測定値から次式によって求めることができる。
As the contact angle θ approaches 90 °, the first domain 91 ′ and the second domain 92 ′ tend to cause phase separation (in-plane phase separation) in the plane direction. .
Note that the contact angle θ of the first domain 91 ′ with respect to the surface 90 includes the contact angle θ1 and the surface tension γ GL1 of a droplet obtained by dropping a liquid having the same composition as the first domain 91 ′ onto the surface 90, and the second The contact angle θ2 and the surface tension γ GL2 of a droplet in which a liquid having the same composition as the domain 92 ′ is dropped on the surface 90, and the interfacial tension γ L1L2 or interfacial energy between the first domain 91 ′ and the second domain 92 ′ The density can be measured and can be obtained from the measured value by the following formula.

Figure 2005243822
Figure 2005243822

[A4]第2のゲート絶縁層形成工程
次に、図3(e)に示すように、基板2上に、有機半導体層5および第1のゲート絶縁層61を覆うように、第2のゲート絶縁層62を形成する。
この第2のゲート絶縁層62は、第2のゲート絶縁層を形成するための材料(絶縁材料またはその前駆体)を含有する液状材料(溶液または分散液)を、有機半導体層5および第1のゲート絶縁層61を覆うように供給して被膜を形成した後、必要に応じて、この被膜に対して後処理(例えば加熱、赤外線の照射、超音波の付与等)を施すことにより形成することができる。
前記液状材料を基板2上に供給する方法としては、前記工程[A1]で挙げたのと同様の方法を用いることができる。
[A4] Second Gate Insulating Layer Formation Step Next, as shown in FIG. 3E, the second gate is formed on the substrate 2 so as to cover the organic semiconductor layer 5 and the first gate insulating layer 61. An insulating layer 62 is formed.
The second gate insulating layer 62 is made of a liquid material (solution or dispersion) containing a material (insulating material or a precursor thereof) for forming the second gate insulating layer, the organic semiconductor layer 5 and the first gate insulating layer 62. After the film is formed so as to cover the gate insulating layer 61, a film is formed, and if necessary, post-treatment (for example, heating, irradiation of infrared rays, application of ultrasonic waves, etc.) is performed on the film. be able to.
As a method for supplying the liquid material onto the substrate 2, the same method as mentioned in the step [A1] can be used.

また、前記液状材料を調製するのに用いる液体(溶媒または分散媒)としては、有機半導体層5や第1のゲート絶縁層61を膨潤または溶解させないものが好適に使用される。
このような液体としては、例えば、水、メタノール、エタノール、1−プロパノールのようなアルコール類、アセトン、メチルエチルケトンのようなケトン類、エーテル類、酢酸エチルのようなエステル類等が挙げられ、これらを単独または混合液として用いることができる。
As the liquid (solvent or dispersion medium) used for preparing the liquid material, a liquid that does not swell or dissolve the organic semiconductor layer 5 and the first gate insulating layer 61 is preferably used.
Examples of such liquids include water, alcohols such as methanol, ethanol and 1-propanol, ketones such as acetone and methyl ethyl ketone, ethers and esters such as ethyl acetate, and the like. It can be used alone or as a mixed solution.

その他、第2のゲート絶縁層62をSiO(無機絶縁材料)で構成する場合には、例えば、次のようにして形成することができる。
すなわち、この場合、第2のゲート絶縁層62は、例えば、ポリシリケート、ポリシロキサン、ポリシラザンのような液状材料を基板2上に供給して被膜を形成した後、この被膜を酸素および/または水蒸気を含む雰囲気で加熱して、液状材料からSiOを生成させることにより形成することができる。
また、この場合、Siアルコキシドを含有する液状材料を基板2上に供給して被膜を形成した後、この被膜を酸素を含む雰囲気で加熱して、液状材料からSiOを生成させる(かかる方法は、ゾル・ゲル法として知られる)ことにより形成することもできる。
In addition, when the second gate insulating layer 62 is made of SiO 2 (inorganic insulating material), for example, it can be formed as follows.
That is, in this case, the second gate insulating layer 62 is formed by supplying a liquid material such as polysilicate, polysiloxane, or polysilazane onto the substrate 2 to form a film, and then forming the film with oxygen and / or water vapor. It can be formed by heating in an atmosphere containing and generating SiO 2 from the liquid material.
In this case, after a liquid material containing Si alkoxide is supplied onto the substrate 2 to form a film, the film is heated in an atmosphere containing oxygen to generate SiO 2 from the liquid material (this method is , Also known as the sol-gel method).

[A5]ゲート電極形成工程
次に、図3(f)に示すように、第2のゲート絶縁層62上に、チャネル領域51に対応してゲート電極7を形成する。
このゲート電極7は、例えば、ゲート電極を形成するための材料(導電性材料またはその前駆体)を含有する液状材料(溶液または分散液)を、第2のゲート絶縁層62上に供給して被膜を形成した後、必要に応じて、この被膜に対して後処理(例えば加熱、赤外線の照射、超音波の付与等)を施すことにより形成することができる。
[A5] Gate Electrode Formation Step Next, as shown in FIG. 3F, the gate electrode 7 is formed on the second gate insulating layer 62 so as to correspond to the channel region 51.
For example, the gate electrode 7 is formed by supplying a liquid material (solution or dispersion) containing a material (conductive material or a precursor thereof) for forming the gate electrode onto the second gate insulating layer 62. After the coating is formed, it can be formed by subjecting the coating to post-treatment (for example, heating, irradiation with infrared rays, application of ultrasonic waves, etc.) as necessary.

前記液状材料を第2のゲート絶縁層62上に供給する方法としては、前記工程[A1]で挙げたのと同様の方法を用いることができるが、特に、インクジェット法を用いるのが好ましい。インクジェット法によれば、所定形状のゲート電極7を、容易かつ確実に形成することができる。
以上のような工程を経て、図1に示す薄膜トランジスタ1が得られる。
As a method for supplying the liquid material onto the second gate insulating layer 62, a method similar to that described in the step [A1] can be used, but an inkjet method is particularly preferable. According to the inkjet method, the gate electrode 7 having a predetermined shape can be easily and reliably formed.
Through the above steps, the thin film transistor 1 shown in FIG. 1 is obtained.

前述したような製造方法によれば、有機半導体層5とその上部層(第1のゲート絶縁層61)を同一の工程で形成するので、有機半導体層5が上部層(第1のゲート絶縁層61)用の溶媒等によって溶解・膨潤する問題が生じない。
また、有機半導体層形成用材料および第1のゲート絶縁層形成用材料は、互いに相溶せず、かつ、共通の溶媒に溶解するといった条件を満たせばよいので、材料の選択の幅が広く、各層の機能を重視して最適な材料を選択することができる。
According to the manufacturing method as described above, the organic semiconductor layer 5 and the upper layer (first gate insulating layer 61) are formed in the same process, so that the organic semiconductor layer 5 is formed into the upper layer (first gate insulating layer). 61) The problem of dissolution / swelling by the solvent or the like does not occur.
In addition, since the organic semiconductor layer forming material and the first gate insulating layer forming material are not compatible with each other and satisfy the condition that they are dissolved in a common solvent, the selection range of materials is wide. The most suitable material can be selected with emphasis on the function of each layer.

このようなことから、前述したような製造方法によれば、性能に優れた薄膜トランジスタ1を容易に製造することができる。
なお、本実施形態において、基板2上に下地層を設ける場合には、下地層の構成材料と、ソース電極3およびドレイン電極4の構成材料とを、それぞれ、有機半導体層形成用材料との親和性(濡れ性)が高いものを選択することにより、前記工程[A2]の表面処理工程を省略することもできる。
Therefore, according to the manufacturing method as described above, the thin film transistor 1 having excellent performance can be easily manufactured.
In the present embodiment, when providing a base layer on the substrate 2, the constituent material of the base layer and the constituent materials of the source electrode 3 and the drain electrode 4 are compatible with the organic semiconductor layer forming material, respectively. By selecting a material having high property (wetting property), the surface treatment step of the step [A2] can be omitted.

<<薄膜トランジスタの第2構成>>
次に、本発明の薄膜トランジスタの第2構成(第2実施形態)について説明する。
図6は、第2構成の薄膜トランジスタを示す縦断面図である。なお、以下の説明では、図6中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
以下、薄膜トランジスタの第2構成および第2製造方法について説明するが、それぞれ、前記第1構成との相違点、第1製造方法との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
<< Second Configuration of Thin Film Transistor >>
Next, a second configuration (second embodiment) of the thin film transistor of the present invention will be described.
FIG. 6 is a longitudinal sectional view showing a thin film transistor having a second configuration. In the following description, the upper side in FIG. 6 is referred to as “upper” and the lower side is referred to as “lower”.
Hereinafter, the second configuration and the second manufacturing method of the thin film transistor will be described. However, the difference from the first configuration and the difference from the first manufacturing method will be mainly described, and the same matters will be described. Is omitted.

第2構成の薄膜トランジスタは、薄膜トランジスタを構成する各層の順序が異なり、それ以外は、前記第1構成の薄膜トランジスタと同様である。
すなわち、図6に示す薄膜トランジスタ11は、基板2上に設けられており、ゲート電極7と、第2のゲート絶縁層62と、第1のゲート絶縁層61と、有機半導体層5と、ソース電極3およびドレイン電極4とが、この順で基板2側から積層されて構成されている。
The thin film transistor of the second configuration is the same as the thin film transistor of the first configuration except for the order of the layers constituting the thin film transistor.
That is, the thin film transistor 11 shown in FIG. 6 is provided on the substrate 2 and includes the gate electrode 7, the second gate insulating layer 62, the first gate insulating layer 61, the organic semiconductor layer 5, and the source electrode. 3 and the drain electrode 4 are laminated in this order from the substrate 2 side.

具体的には、基板2上に、ゲート電極7が設けられ、このゲート電極7を覆うように第2のゲート絶縁層62が設けられている。さらに第2のゲート絶縁層62上には、ゲート電極7と重なるように、第1のゲート絶縁層61および有機半導体層5が設けられ、さらに第1のゲート絶縁層61と有機半導体層5との積層体の両端部に、それぞれ、ソース電極3とドレイン電極4が分離して設けられている。ゲート電極7は、少なくともこのソース電極3とドレイン電極4の間の領域に重なる位置に設けられている。   Specifically, the gate electrode 7 is provided on the substrate 2, and the second gate insulating layer 62 is provided so as to cover the gate electrode 7. Further, a first gate insulating layer 61 and an organic semiconductor layer 5 are provided on the second gate insulating layer 62 so as to overlap the gate electrode 7, and further, the first gate insulating layer 61, the organic semiconductor layer 5, A source electrode 3 and a drain electrode 4 are separately provided at both ends of the laminate. The gate electrode 7 is provided at a position overlapping at least the region between the source electrode 3 and the drain electrode 4.

この薄膜トランジスタ11では、有機半導体層5のうち、ソース電極3とドレイン電極4との間の領域が、キャリアが移動するチャネル領域51となっている。
このような薄膜トランジスタ11は、ゲート電極4が、ゲート絶縁層61、62を介してソース電極3およびドレイン電極4よりも基板2側に設けられた構成の薄膜トランジスタ、すなわち、ボトムゲート構造の薄膜トランジスタである。
In the thin film transistor 11, a region between the source electrode 3 and the drain electrode 4 in the organic semiconductor layer 5 is a channel region 51 in which carriers move.
Such a thin film transistor 11 is a thin film transistor having a configuration in which the gate electrode 4 is provided on the substrate 2 side of the source electrode 3 and the drain electrode 4 via the gate insulating layers 61 and 62, that is, a bottom gate thin film transistor. .

この薄膜トランジスタ11の各部の構成(構成材料、寸法等)は、第1構成の薄膜トランジスタ1と同様である。
このような薄膜トランジスタ11は、例えば、次のようにして製造される。
以下、薄膜トランジスタ11の製造方法(本発明の薄膜トランジスタの製造方法の第2実施形態)について、説明する。
The configuration (component material, dimensions, etc.) of each part of the thin film transistor 11 is the same as that of the thin film transistor 1 of the first configuration.
Such a thin film transistor 11 is manufactured as follows, for example.
Hereinafter, a manufacturing method of the thin film transistor 11 (second embodiment of the manufacturing method of the thin film transistor of the present invention) will be described.

<<第2構成の薄膜トランジスタの製造方法>>
図7および図8は、それぞれ、図6に示す薄膜トランジスタの製造方法を説明するための図(縦断面図)である。なお、以下の説明では、図7および図8中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
薄膜トランジスタ11の製造方法は、[B1]ゲート電極形成工程と、[B2]第2のゲート絶縁層形成工程と、[B3]第1のゲート絶縁層および有機半導体層形成工程と、[B4]ゲート電極形成工程とを有している。以下、これらの各工程について、順次説明する。
<< Method for Producing Second Configuration Thin Film Transistor >>
7 and 8 are views (longitudinal sectional views) for explaining a method of manufacturing the thin film transistor shown in FIG. In the following description, the upper side in FIGS. 7 and 8 is referred to as “upper” and the lower side is referred to as “lower”.
The manufacturing method of the thin film transistor 11 includes: [B1] gate electrode forming step, [B2] second gate insulating layer forming step, [B3] first gate insulating layer and organic semiconductor layer forming step, and [B4] gate. An electrode forming step. Hereinafter, each of these steps will be described sequentially.

[B1]ゲート電極形成工程
図7(a)に示すように基板2を用意し、この基板2上に、図7(b)に示すようなゲート電極7を形成する。
このゲート電極7は、前記工程[A1]と同様にして形成することができる。
[B1] Gate Electrode Formation Step A substrate 2 is prepared as shown in FIG. 7A, and a gate electrode 7 as shown in FIG.
The gate electrode 7 can be formed in the same manner as in the step [A1].

[B2]第2のゲート絶縁層形成工程
次に、図7(c)に示すように、基板2上に、ゲート電極7を覆うように、第2のゲート絶縁層62を形成する。
この第2のゲート絶縁層62は、前記工程[A4]と同様にして形成することができる。
本実施形態では、この第2のゲート絶縁層62の構成材料(絶縁材料)として、次工程[B3]で用いる有機半導体層形成用材料より第1のゲート絶縁層形成用材料に対する親和性(濡れ性)が高いものを選択する。
[B2] Second Gate Insulating Layer Formation Step Next, as shown in FIG. 7C, a second gate insulating layer 62 is formed on the substrate 2 so as to cover the gate electrode 7.
The second gate insulating layer 62 can be formed in the same manner as in the step [A4].
In this embodiment, as the constituent material (insulating material) of the second gate insulating layer 62, the affinity (wetting) to the first gate insulating layer forming material is higher than the organic semiconductor layer forming material used in the next step [B3]. Select the one with high characteristics.

第1のゲート絶縁層形成用材料として、前述したようなものを用いる場合には、第2のゲート絶縁層62の構成材料としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテンのようなオレフィン系樹脂、ポリメチルメタクリレート(PMMA)のようなアクリル樹脂、ポリスチレン等が挙げられ、これらのうちの1種または2種以上を組み合わせて用いることができる。   When the above-described materials for forming the first gate insulating layer are used, examples of the constituent material of the second gate insulating layer 62 include olefin resins such as polyethylene, polypropylene, and polybutene, Examples thereof include acrylic resins such as methyl methacrylate (PMMA), polystyrene, and the like, and one or more of these can be used in combination.

このうち、絶縁材料としてポリマーを用いる場合には、その重量平均分子量が50000以上のものを用いることや、架橋構造を形成することが好ましい。これにより、次工程[B3]において用いる溶媒により、第2のゲート絶縁層62が溶解してしまうのを好適に防止することができる。
なお、この第2のゲート絶縁層62を形成するのに代わって、有機半導体層形成用材料より第1のゲート絶縁層形成用材料に対する親和性(濡れ性)が高くなるような表面処理を行うようにしてもよい。
Among these, when a polymer is used as the insulating material, it is preferable to use a polymer having a weight average molecular weight of 50000 or more or to form a crosslinked structure. Thereby, it is possible to suitably prevent the second gate insulating layer 62 from being dissolved by the solvent used in the next step [B3].
Instead of forming the second gate insulating layer 62, a surface treatment is performed so that the affinity (wetting property) to the first gate insulating layer forming material is higher than that of the organic semiconductor layer forming material. You may do it.

第1のゲート絶縁層形成用材料として、前述したようなものを用いる場合には、表面処理としては、アルキル基を有するカップリング剤による処理、炭化水素プラズマ処理、不活性ガスによるプラズマ処理、有機溶剤での洗浄、有機物の吸着処理等の極性を低下させる処理が挙げられる。
本実施形態では、この本工程[B2]における処理が、親和性向上処理に相当する。
When the above-described materials for forming the first gate insulating layer are used, the surface treatment includes treatment with an alkyl group-containing coupling agent, hydrocarbon plasma treatment, plasma treatment with an inert gas, organic Examples of the treatment include reducing the polarity, such as washing with a solvent and adsorption treatment of an organic substance.
In the present embodiment, the process in this step [B2] corresponds to an affinity improvement process.

[B3]第1のゲート絶縁層および有機半導体層形成工程
次に、図8(d)に示すように、第2のゲート絶縁層62上に、ゲート電極7と重なるように、第1のゲート絶縁層61および有機半導体層5を形成する。
この第1のゲート絶縁層61および有機半導体層5は、前記工程[A3]と同様にして形成することができる。
本実施形態では、第2のゲート絶縁層62の第1のゲート絶縁層形成用材料との親和性が有機半導体層形成用材料との親和性よりも高いため、第2のゲート絶縁層62側に第1のゲート絶縁層61が形成され、この第1のゲート絶縁層61上に有機半導体層5が積層形成される。
[B3] Step of Forming First Gate Insulating Layer and Organic Semiconductor Layer Next, as shown in FIG. 8D, the first gate is overlaid on the second gate insulating layer 62 so as to overlap the gate electrode 7. The insulating layer 61 and the organic semiconductor layer 5 are formed.
The first gate insulating layer 61 and the organic semiconductor layer 5 can be formed in the same manner as in the step [A3].
In the present embodiment, since the affinity of the second gate insulating layer 62 with the first gate insulating layer forming material is higher than the affinity with the organic semiconductor layer forming material, the second gate insulating layer 62 side The first gate insulating layer 61 is formed, and the organic semiconductor layer 5 is stacked on the first gate insulating layer 61.

[B4]ソース電極およびドレイン電極形成工程
次に、図8(e)に示すように、第1のゲート絶縁層61と有機半導体層5との積層体の両端部に、それぞれ、有機半導体層5に接触するソース電極3およびドレイン電極4を形成する。
このソース電極3およびドレイン電極4は、前記工程[A5]と同様にして形成することができる。
以上のような工程を経て、図6に示す薄膜トランジスタ11が得られる。
このような第2構成の薄膜トランジスタおよびその製造方法によっても、前記第1構成の薄膜トランジスタおよびその製造方法と同様の作用・効果が得られる。
[B4] Source and Drain Electrode Forming Step Next, as shown in FIG. 8E, the organic semiconductor layer 5 is provided at both ends of the stacked body of the first gate insulating layer 61 and the organic semiconductor layer 5, respectively. A source electrode 3 and a drain electrode 4 that are in contact with each other are formed.
The source electrode 3 and the drain electrode 4 can be formed in the same manner as in the step [A5].
Through the steps as described above, the thin film transistor 11 shown in FIG. 6 is obtained.
Also by the thin film transistor having the second configuration and the manufacturing method thereof, the same operation and effect as the thin film transistor having the first configuration and the manufacturing method can be obtained.

<電子デバイス>
次に、前述したような薄膜トランジスタ1、11を備えるアクティブマトリクス装置が組み込まれた電子デバイスについて、電気泳動表示装置を一例に説明する。
図9は、本発明の電子デバイスを電気泳動表示装置に適用した場合の実施形態を示す縦断面図、図10は、図9に示す電気泳動表示装置が備えるアクティブマトリクス装置の構成を示すブロック図である。
<Electronic device>
Next, an electrophoretic display device will be described as an example of an electronic device in which an active matrix device including the thin film transistors 1 and 11 as described above is incorporated.
FIG. 9 is a longitudinal sectional view showing an embodiment in which the electronic device of the present invention is applied to an electrophoretic display device, and FIG. 10 is a block diagram showing a configuration of an active matrix device included in the electrophoretic display device shown in FIG. It is.

図9に示す電気泳動表示装置20は、基板50上に設けられたアクティブマトリクス装置(本発明の薄膜トランジスタ回路)30と、このアクティブマトリクス装置30に電気的に接続された電気泳動表示部40とで構成されている。
図10に示すように、アクティブマトリクス装置30は、互いに直交する複数のデータ線31と、複数の走査線32と、これらのデータ線31と走査線32との各交点付近に設けられた薄膜トランジスタ1、11とを有している。
そして、薄膜トランジスタ1、11が有するゲート電極7は走査線32に、ソース電極3はデータ線31に、ドレイン電極4は後述する画素電極(個別電極)41に、それぞれ接続されている。
An electrophoretic display device 20 shown in FIG. 9 includes an active matrix device (a thin film transistor circuit of the present invention) 30 provided on a substrate 50 and an electrophoretic display unit 40 electrically connected to the active matrix device 30. It is configured.
As shown in FIG. 10, the active matrix device 30 includes a plurality of data lines 31 orthogonal to each other, a plurality of scanning lines 32, and a thin film transistor 1 provided near each intersection of the data lines 31 and the scanning lines 32. , 11.
The gate electrodes 7 of the thin film transistors 1 and 11 are connected to the scanning line 32, the source electrode 3 is connected to the data line 31, and the drain electrode 4 is connected to a pixel electrode (individual electrode) 41 described later.

図9に示すように、電気泳動表示部40は、基板50上に、順次積層された、画素電極41と、マイクロカプセル42と、透明電極(共通電極)43および透明基板44とを有している。
そして、マイクロカプセル42がバインダ材45により、画素電極41と透明電極43との間に固定されている。
As shown in FIG. 9, the electrophoretic display unit 40 includes a pixel electrode 41, a microcapsule 42, a transparent electrode (common electrode) 43, and a transparent substrate 44 that are sequentially stacked on a substrate 50. Yes.
The microcapsule 42 is fixed between the pixel electrode 41 and the transparent electrode 43 by a binder material 45.

画素電極41は、マトリクス状に、すなわち、縦横に規則正しく配列するように分割されている。
各カプセル42内には、それぞれ、特性の異なる複数種の電気泳動粒子、本実施形態では、電荷および色(色相)の異なる2種の電気泳動粒子421、422を含む電気泳動分散液420が封入されている。
The pixel electrodes 41 are divided so as to be regularly arranged in a matrix, that is, vertically and horizontally.
In each capsule 42, an electrophoretic dispersion liquid 420 including a plurality of types of electrophoretic particles having different characteristics, and in this embodiment, two types of electrophoretic particles 421 and 422 having different charges and colors (hue) are encapsulated. Has been.

このような電気泳動表示装置20では、1本あるいは複数本の走査線32に選択信号(選択電圧)を供給すると、この選択信号(選択電圧)が供給された走査線32に接続されている薄膜トランジスタ1、11がONとなる。
これにより、かかる薄膜トランジスタ1、11に接続されているデータ線31と画素電極41とは、実質的に導通する。このとき、データ線31に所望のデータ(電圧)を供給した状態であれば、このデータ(電圧)は画素電極41に供給される。
In the electrophoretic display device 20, when a selection signal (selection voltage) is supplied to one or a plurality of scanning lines 32, the thin film transistor connected to the scanning line 32 to which the selection signal (selection voltage) is supplied. 1 and 11 are turned ON.
Thereby, the data line 31 and the pixel electrode 41 connected to the thin film transistors 1 and 11 are substantially conducted. At this time, if desired data (voltage) is supplied to the data line 31, this data (voltage) is supplied to the pixel electrode 41.

これにより、画素電極41と透明電極43との間に電界が生じ、この電界の方向、強さ、電気泳動粒子421、422の特性等に応じて、電気泳動粒子421、422は、いずれかの電極の方向に向かって電気泳動する。
一方、この状態から、走査線32への選択信号(選択電圧)の供給を停止すると、薄膜トランジスタ1、11はOFFとなり、かかる薄膜トランジスタ1、11に接続されているデータ線31と画素電極41とは非導通状態となる。
As a result, an electric field is generated between the pixel electrode 41 and the transparent electrode 43, and the electrophoretic particles 421 and 422 are either one of the electrophoretic particles 421 and 422 depending on the direction and strength of the electric field and the characteristics of the electrophoretic particles 421 and 422. Electrophoresis in the direction of the electrode.
On the other hand, when the supply of the selection signal (selection voltage) to the scanning line 32 is stopped from this state, the thin film transistors 1 and 11 are turned off, and the data line 31 and the pixel electrode 41 connected to the thin film transistors 1 and 11 are not connected. It becomes a non-conductive state.

したがって、走査線32への選択信号の供給および停止、あるいは、データ線31へのデータの供給および停止を適宜組み合わせて行うことにより、電気泳動表示装置20の表示面側(透明基板44側)に、所望の画像(情報)を表示させることができる。
特に、本実施形態の電気泳動表示装置20では、電気泳動粒子421、422の色を異ならせていることにより、多階調の画像を表示することが可能となっている。
Therefore, by supplying and stopping the selection signal to the scanning line 32 or by appropriately combining the supply and stop of data to the data line 31, the display surface side (transparent substrate 44 side) of the electrophoretic display device 20 is performed. A desired image (information) can be displayed.
In particular, in the electrophoretic display device 20 of the present embodiment, it is possible to display a multi-tone image by making the colors of the electrophoretic particles 421 and 422 different.

また、本実施形態の電気泳動表示装置20は、アクティブマトリクス装置30を有することにより、特定の走査線32に接続された薄膜トランジスタ1、11を選択的にON/OFFすることができるので、クロストークの問題が生じにくく、また、回路動作の高速化が可能であることから、高い品質の画像(情報)を得ることができる。
また、本実施形態の電気泳動表示装置20は、低い駆動電圧で作動するため、省電力化が可能である。
なお、本発明の電子デバイスは、このような電気泳動表示装置20への適用に限定されるものではなく、液晶表示装置、有機または無機EL表示装置等に適用することもできる。
In addition, since the electrophoretic display device 20 of the present embodiment includes the active matrix device 30, the thin film transistors 1 and 11 connected to the specific scanning line 32 can be selectively turned on / off. This problem is unlikely to occur, and the circuit operation can be speeded up, so that high-quality images (information) can be obtained.
In addition, since the electrophoretic display device 20 of the present embodiment operates with a low driving voltage, power saving can be achieved.
Note that the electronic device of the present invention is not limited to the application to the electrophoretic display device 20, and can be applied to a liquid crystal display device, an organic or inorganic EL display device, and the like.

<電子機器>
このような電気泳動表示装置20は、各種電子機器に組み込むことができる。以下、電気泳動表示装置20を備える本発明の電子機器について説明する。
<<電子ペーパー>>
まず、本発明の電子機器を電子ペーパーに適用した場合の実施形態について説明する。
図11は、本発明の電子機器を電子ペーパーに適用した場合の実施形態を示す斜視図である。
この図に示す電子ペーパー600は、紙と同様の質感および柔軟性を有するリライタブルシートで構成される本体601と、表示ユニット602とを備えている。
このような電子ペーパー600では、表示ユニット602が、前述したような電気泳動表示装置20で構成されている。
<Electronic equipment>
Such an electrophoretic display device 20 can be incorporated into various electronic devices. Hereinafter, the electronic apparatus of the present invention including the electrophoretic display device 20 will be described.
<< Electronic Paper >>
First, an embodiment when the electronic apparatus of the present invention is applied to electronic paper will be described.
FIG. 11 is a perspective view showing an embodiment when the electronic apparatus of the present invention is applied to electronic paper.
An electronic paper 600 shown in this figure includes a main body 601 composed of a rewritable sheet having the same texture and flexibility as paper, and a display unit 602.
In such an electronic paper 600, the display unit 602 includes the electrophoretic display device 20 as described above.

<<ディスプレイ>>
次に、本発明の電子機器をディスプレイに適用した場合の実施形態について説明する。
図12は、本発明の電子機器をディスプレイに適用した場合の実施形態を示す図であり、(a)は断面図、(b)は平面図である。
この図に示すディスプレイ800は、本体部801と、この本体部801に対して着脱自在に設けられた電子ペーパー600とを備えている。なお、この電子ペーパー600は、前述したような構成、すなわち、図11に示す構成と同様のものである。
<< Display >>
Next, an embodiment when the electronic apparatus of the present invention is applied to a display will be described.
12A and 12B are diagrams showing an embodiment in which the electronic apparatus of the present invention is applied to a display. FIG. 12A is a cross-sectional view and FIG. 12B is a plan view.
A display 800 shown in this figure includes a main body 801 and an electronic paper 600 that is detachably attached to the main body 801. The electronic paper 600 has the same configuration as described above, that is, the configuration shown in FIG.

本体部801は、その側部(図中、右側)に電子ペーパー600を挿入可能な挿入口805が形成され、また、内部に二組の搬送ローラ対802a、802bが設けられている。電子ペーパー600を、挿入口805を介して本体部801内に挿入すると、電子ペーパー600は、搬送ローラ対802a、802bにより挟持された状態で本体部801に設置される。   The main body 801 has an insertion port 805 into which the electronic paper 600 can be inserted on the side (right side in the drawing), and two pairs of conveying rollers 802a and 802b are provided inside. When the electronic paper 600 is inserted into the main body 801 through the insertion port 805, the electronic paper 600 is installed in the main body 801 in a state of being sandwiched between the pair of conveyance rollers 802a and 802b.

また、本体部801の表示面側(下図(b)中、紙面手前側)には、矩形状の孔部803が形成され、この孔部803には、透明ガラス板804が嵌め込まれている。これにより、本体部801の外部から、本体部801に設置された状態の電子ペーパー600を視認することができる。すなわち、このディスプレイ800では、本体部801に設置された状態の電子ペーパー600を、透明ガラス板804において視認させることで表示面を構成している。
また、電子ペーパー600の挿入方向先端部(図中、左側)には、端子部806が設けられており、本体部801の内部には、電子ペーパー600を本体部801に設置した状態で端子部806が接続されるソケット807が設けられている。このソケット807には、コントローラー808と操作部809とが電気的に接続されている。
Further, a rectangular hole 803 is formed on the display surface side of the main body 801 (the front side in the drawing (b) below), and a transparent glass plate 804 is fitted into the hole 803. Thereby, the electronic paper 600 installed in the main body 801 can be viewed from the outside of the main body 801. That is, in the display 800, the display surface is configured by visually recognizing the electronic paper 600 installed in the main body 801 on the transparent glass plate 804.
In addition, a terminal portion 806 is provided at the leading end portion (left side in the drawing) of the electronic paper 600, and the terminal portion with the electronic paper 600 installed on the main body portion 801 is provided inside the main body portion 801. A socket 807 to which 806 is connected is provided. A controller 808 and an operation unit 809 are electrically connected to the socket 807.

このようなディスプレイ800では、電子ペーパー600は、本体部801に着脱自在に設置されており、本体部801から取り外した状態で携帯して使用することもできる。
また、このようなディスプレイ800では、電子ペーパー600が、前述したような電気泳動表示装置20で構成されている。
なお、本発明の電子機器は、以上のようなものへの適用に限定されず、例えば、テレビ、ビューファインダ型、モニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、電子新聞、ワードプロセッサ、パーソナルコンピュータ、ワークステーション、テレビ電話、POS端末、タッチパネルを備えた機器等を挙げることができ、これらの各種電子機器の表示部に、電気泳動表示装置20を適用することが可能である。
In such a display 800, the electronic paper 600 is detachably installed on the main body 801, and can be carried and used while being detached from the main body 801.
In such a display 800, the electronic paper 600 is configured by the electrophoretic display device 20 as described above.
Note that the electronic apparatus of the present invention is not limited to the application to the above, and for example, a television, a viewfinder type, a monitor direct view type video tape recorder, a car navigation device, a pager, an electronic notebook, a calculator, an electronic Examples include newspapers, word processors, personal computers, workstations, videophones, POS terminals, and devices equipped with touch panels. The electrophoretic display device 20 can be applied to the display units of these various electronic devices. is there.

以上、本発明の薄膜トランジスタの製造方法、薄膜トランジスタ、薄膜トランジスタ回路、電子デバイスおよび電子機器について説明したが、本発明は、これらに限定されるものではない。
例えば、前記実施形態では、第1のゲート絶縁層と第2のゲート絶縁層の2層が設けられているが、第2のゲート絶縁層は省略するようにしてもよい。
The method for manufacturing a thin film transistor, the thin film transistor, the thin film transistor circuit, the electronic device, and the electronic device of the present invention have been described above, but the present invention is not limited to these.
For example, in the above embodiment, two layers of the first gate insulating layer and the second gate insulating layer are provided, but the second gate insulating layer may be omitted.

また、ソース電極およびドレイン電極は、双方が櫛歯状をなし、その歯が互いに噛み合うようにして形成されたものであってもよい。
また、本発明の薄膜トランジスタの製造方法は、前述したような工程に、必要に応じて、1または2以上の任意の目的の工程を追加することもできる。
また、本発明の薄膜トランジスタ、電子デバイスおよび電子機器の各部の構成は、同様の機能を発揮し得る任意のものと置換することができ、あるいは、任意の構成のものを付加することもできる。
Further, the source electrode and the drain electrode may be formed so that both have a comb shape and the teeth mesh with each other.
Moreover, the manufacturing method of the thin-film transistor of this invention can also add the process of 1 or 2 or more arbitrary purposes to the process as mentioned above as needed.
In addition, the structure of each part of the thin film transistor, the electronic device, and the electronic apparatus of the present invention can be replaced with an arbitrary one that can exhibit the same function, or an arbitrary configuration can be added.

次に、本発明の具体的実施例について説明する。
1.薄膜トランジスタの製造
(実施例1)
<1−1> まず、平均厚さ1mmのガラス基板を用意し、このガラス基板上に、Auよりなるソース電極およびドレイン電極を形成した。
なお、得られたソース電極およびドレイン電極の平均厚さは、100nm、ソース電極とドレイン電極との距離(チャネル長L)は、10μm、チャネル幅Wは、1mmであった。
Next, specific examples of the present invention will be described.
1. Production of Thin Film Transistor (Example 1)
<1-1> First, a glass substrate having an average thickness of 1 mm was prepared, and a source electrode and a drain electrode made of Au were formed on the glass substrate.
The average thickness of the obtained source and drain electrodes was 100 nm, the distance between the source and drain electrodes (channel length L) was 10 μm, and the channel width W was 1 mm.

<1−2> 次に、ソース電極およびドレイン電極が形成されたガラス基板に対して、大気圧下で酸素プラズマ処理(大気圧酸素プラズマ処理)を施した。これにより、ガラス基板に対して表面処理を施した。
なお、大気圧酸素プラズマの条件は、RFパワー0.05W/cm、酸素ガス流量80sccm、処理時間150秒とした。
<1-2> Next, an oxygen plasma treatment (atmospheric pressure oxygen plasma treatment) was performed under atmospheric pressure on the glass substrate on which the source electrode and the drain electrode were formed. Thereby, surface treatment was performed on the glass substrate.
The conditions of atmospheric pressure oxygen plasma were RF power 0.05 W / cm 2 , oxygen gas flow rate 80 sccm, and processing time 150 seconds.

<1−3> 次に、有機半導体層形成用材料としてF8T2(フルオレン−ビチオフェン共重合体、重量平均分子量10000)を1%wt/vol、第1のゲート絶縁層形成用材料としてポリスチレン(重量平均分子量500000)を1%wt/volとなるように、それぞれ、1,2,4−トリメチルベンゼン(沸点168℃)に溶解して液状材料を調製した。   <1-3> Next, F8T2 (fluorene-bithiophene copolymer, weight average molecular weight 10,000) is 1% wt / vol as the organic semiconductor layer forming material, and polystyrene (weight average) as the first gate insulating layer forming material. A liquid material was prepared by dissolving in 1, 2,4-trimethylbenzene (boiling point 168 ° C.) so that the molecular weight 500000) was 1% wt / vol.

この液状材料を、表面処理が施されたガラス基板上に、インクジェット法(液滴の直径が25μm)により供給して液状層(平均厚さ2100nm)を形成した。
その後、この液状層を25℃で自然乾燥(溶媒を除去)して固化させた。これにより、有機半導体層および第1のゲート絶縁層(固化層)を得た。
なお、乾燥時間(液状層を固化させるのに要する時間)は、15秒であり、固化層の平均厚さは、100nmであった。
This liquid material was supplied onto a glass substrate that had been surface-treated by an ink jet method (droplet diameter: 25 μm) to form a liquid layer (average thickness 2100 nm).
Thereafter, the liquid layer was naturally dried at 25 ° C. (the solvent was removed) and solidified. As a result, an organic semiconductor layer and a first gate insulating layer (solidified layer) were obtained.
The drying time (time required for solidifying the liquid layer) was 15 seconds, and the average thickness of the solidified layer was 100 nm.

また、液状層の乾燥過程において、液状層の平均厚さが800nmとなった時点において、主にF8T2を含有するドメインのガラス基板の表面に対する接触角θは、12.5°であった。
また、得られた有機半導体層および第1のゲート絶縁層の平均厚さは、それぞれ、50nm、50nmであった。
In the drying process of the liquid layer, when the average thickness of the liquid layer reached 800 nm, the contact angle θ of the domain mainly containing F8T2 with respect to the surface of the glass substrate was 12.5 °.
Moreover, the average thickness of the obtained organic-semiconductor layer and the 1st gate insulating layer was 50 nm and 50 nm, respectively.

<1−4> 次に、ポリビニルフェノール(重量平均分子量20000)を5%wt/volとなるように、1−プロパノールに溶解して液状材料を調製した。
この液状材料を、有機半導体層および第1のゲート絶縁層が形成された基板上に、スピンコート法(2400rpm)により供給した後、60℃×10分間で乾燥した。これにより、第2のゲート絶縁層を形成した。
なお、得られた第2のゲート絶縁層の第1のゲート絶縁層上における厚さは、450nmであった。すなわち、実質的にゲート絶縁層として機能する部分の平均厚さは、500nmであった。
<1-4> Next, polyvinylphenol (weight average molecular weight 20000) was dissolved in 1-propanol so as to be 5% wt / vol to prepare a liquid material.
This liquid material was supplied by spin coating (2400 rpm) onto a substrate on which the organic semiconductor layer and the first gate insulating layer were formed, and then dried at 60 ° C. for 10 minutes. Thus, a second gate insulating layer was formed.
Note that the thickness of the obtained second gate insulating layer on the first gate insulating layer was 450 nm. That is, the average thickness of the portion that substantially functions as the gate insulating layer was 500 nm.

<1−5> 次に、第2のゲート絶縁層上の、ソース電極とドレイン電極との間の領域に対応する部分に、PEDOT(ポリエチレンジオキシチオフェン)の水分散液を、インクジェット法(液滴の直径が25μm)により供給した後、80℃×10分間で乾燥した。これにより、ゲート電極を形成した。
なお、得られたゲート電極の平均厚さは、100nmであった。
以上の工程により、図1に示す薄膜トランジスタを製造した。
<1-5> Next, an aqueous dispersion of PEDOT (polyethylenedioxythiophene) is applied to the portion corresponding to the region between the source electrode and the drain electrode on the second gate insulating layer by an inkjet method (liquid And then dried at 80 ° C. for 10 minutes. Thereby, a gate electrode was formed.
In addition, the average thickness of the obtained gate electrode was 100 nm.
Through the above steps, the thin film transistor shown in FIG. 1 was manufactured.

(実施例2)
以下に示すようにした以外は、前記実施例1と同様にして、薄膜トランジスタを製造した。
<2−1> まず、ポリイミド前駆体を6%wt/volとなるように、N−メチル−2−ピロリドンに溶解して液状材料を調製した。
この液状材料を、ガラス基板上に、スピンコート法(2400rpm)により供給した後、250℃×30分間で熱処理を施した。これにより、ポリイミド膜を形成した。
なお、ポリイミド膜の平均厚さは、400nmであった。
次に、このポリイミド膜上に、Auよりなるソース電極およびドレイン電極を形成した。
(Example 2)
A thin film transistor was manufactured in the same manner as in Example 1 except for the following.
<2-1> First, the polyimide precursor was dissolved in N-methyl-2-pyrrolidone so as to be 6% wt / vol to prepare a liquid material.
This liquid material was supplied onto a glass substrate by spin coating (2400 rpm), and then heat-treated at 250 ° C. for 30 minutes. Thereby, a polyimide film was formed.
The average thickness of the polyimide film was 400 nm.
Next, a source electrode and a drain electrode made of Au were formed on the polyimide film.

<2−2> 前記工程<1−2>と同様の工程を省略した。
<2−3> 前記工程<1−3>と同様の工程を行った。
なお、液状層の乾燥過程において、液状層の平均厚さが800nmとなった時点において、主にF8T2を含有するドメインのガラス基板(ポリイミド膜)の表面に対する接触角θは、9.5°であった。
<2−4> 前記工程<1−4>と同様の工程を行った。
<2−5> 前記工程<1−5>と同様の工程を行った。
<2-2> Steps similar to those in step <1-2> were omitted.
<2-3> A step similar to the above step <1-3> was performed.
In the drying process of the liquid layer, when the average thickness of the liquid layer reaches 800 nm, the contact angle θ of the domain mainly containing F8T2 with respect to the surface of the glass substrate (polyimide film) is 9.5 °. there were.
<2-4> Steps similar to the above step <1-4> were performed.
<2-5> Steps similar to the above step <1-5> were performed.

(実施例3)
前記工程<1−3>において、固化層に対して、160℃×10分で熱処理を施した以外は、前記実施例1と同様にして、薄膜トランジスタを製造した。
(実施例4)
以下に示すようにした以外は、前記実施例1と同様にして、薄膜トランジスタを製造した。
<4−1> まず、平均厚さ1mmのポリカーボネート基板を用意し、このポリカーボネート基板上に、Auよりなるソース電極およびドレイン電極を形成した。
(Example 3)
A thin film transistor was manufactured in the same manner as in Example 1 except that in the step <1-3>, the solidified layer was heat-treated at 160 ° C. for 10 minutes.
Example 4
A thin film transistor was manufactured in the same manner as in Example 1 except for the following.
<4-1> First, a polycarbonate substrate having an average thickness of 1 mm was prepared, and a source electrode and a drain electrode made of Au were formed on the polycarbonate substrate.

<4−2> 大気圧酸素プラズマ処理に代えて、ソース電極およびドレイン電極が形成されたポリカーボネート基板に対して、大気圧下で硫化水素プラズマ(大気圧硫化水素プラズマ処理)を施した。これにより、ポリカーボネート基板に対して表面処理を施した。
なお、大気圧硫化水素プラズマ処理の条件は、RFパワー0.05W/cm、硫化水素ガス流量80sccm、処理時間150秒とした。
<4-2> Instead of the atmospheric pressure oxygen plasma treatment, hydrogen sulfide plasma (atmospheric pressure hydrogen sulfide plasma treatment) was performed under atmospheric pressure on the polycarbonate substrate on which the source electrode and the drain electrode were formed. Thereby, the surface treatment was performed on the polycarbonate substrate.
The conditions for the atmospheric pressure hydrogen sulfide plasma treatment were RF power 0.05 W / cm 2 , hydrogen sulfide gas flow rate 80 sccm, and treatment time 150 seconds.

<4−3> 次に、有機半導体層形成用材料としてポリヘキシルチオフェン(重量平均分子量20000)を1%wt/vol、第1のゲート絶縁層形成用材料としてポリメチルメタクリレート(重量平均分子量700000)を1%wt/volとなるように、それぞれ、クロロベンゼン(沸点132℃)に溶解して液状材料を調製した。
この液状材料を、表面処理が施されたポリカーボネート基板上に、インクジェット法(液滴の直径が25μm)により供給して液状層(平均厚さ2500nm)を形成した。
その後、この液状層を25℃で自然乾燥(溶媒を除去)して固化させた。
なお、乾燥時間(液状層を固化させるのに要する時間)は、10秒であり、固化層の平均厚さは、100nmであった。
また、液状層の乾燥過程において、液状層の平均厚さが800nmとなった時点において、主にポリヘキシルチオフェンを含有するドメインのポリカーボネート基板の表面に対する接触角θは、15°であった。
次に、固化層に対して、180℃×5分で熱処理を施した。これにより、有機半導体層および第1のゲート絶縁層を得た。
なお、得られた有機半導体層および第1のゲート絶縁層の平均厚さは、それぞれ、50nm、50nmであった。
<4−4> 前記工程<1−4>と同様の工程を行った。
<4−5> 前記工程<1−5>と同様の工程を行った。
<4-3> Next, 1% wt / vol of polyhexylthiophene (weight average molecular weight 20000) as the organic semiconductor layer forming material, and polymethyl methacrylate (weight average molecular weight 70,000) as the first gate insulating layer forming material Were dissolved in chlorobenzene (boiling point: 132 ° C.) to prepare liquid materials so as to be 1% wt / vol.
This liquid material was supplied onto a polycarbonate substrate subjected to surface treatment by an ink jet method (droplet diameter: 25 μm) to form a liquid layer (average thickness 2500 nm).
Thereafter, the liquid layer was naturally dried at 25 ° C. (the solvent was removed) and solidified.
The drying time (time required for solidifying the liquid layer) was 10 seconds, and the average thickness of the solidified layer was 100 nm.
Further, in the drying process of the liquid layer, when the average thickness of the liquid layer reached 800 nm, the contact angle θ of the domain mainly containing polyhexylthiophene with respect to the surface of the polycarbonate substrate was 15 °.
Next, the solidified layer was heat-treated at 180 ° C. for 5 minutes. Thereby, an organic semiconductor layer and a first gate insulating layer were obtained.
In addition, the average thickness of the obtained organic-semiconductor layer and the 1st gate insulating layer was 50 nm and 50 nm, respectively.
<4-4> Steps similar to the above step <1-4> were performed.
<4-5> Steps similar to the above step <1-5> were performed.

(実施例5)
以下に示すようにした以外は、前記実施例4と同様にして、薄膜トランジスタを製造した。
<5−1> 前記工程<4−1>と同様の工程を行った。
<5−2> 次に、ポリフェニルアミン(重量平均分子量60000)を0.1%wt/volとなるように、トルエンに溶解して液状材料を調整した。
この液状材料を、ソース電極およびドレイン電極が形成されたポリカーボネート基板上に、スピンコート法(2400rpm)により供給した後、150℃×10分間で乾燥した。これにより、ポリカーボネート基板に対して表面処理を施した。
なお、得られたポリフェニルアミン膜の平均厚さは、2nmであった。
(Example 5)
A thin film transistor was manufactured in the same manner as in Example 4 except for the following.
<5-1> A step similar to the above step <4-1> was performed.
<5-2> Next, a liquid material was prepared by dissolving polyphenylamine (weight average molecular weight 60000) in toluene so as to be 0.1% wt / vol.
This liquid material was supplied by spin coating (2400 rpm) onto a polycarbonate substrate on which a source electrode and a drain electrode were formed, and then dried at 150 ° C. for 10 minutes. Thereby, the surface treatment was performed on the polycarbonate substrate.
The average thickness of the obtained polyphenylamine film was 2 nm.

<5−3> 次に、有機半導体層形成用材料としてポリフェニルアミン(重量平均分子量8000)を1%wt/vol、第1のゲート絶縁層形成用材料としてポリスチレン(重量平均分子量500000)を1%wt/volとなるように、それぞれ、o−キシレン(沸点144℃)に溶解して液状材料を調製した。
この液状材料を、表面処理が施されたポリカーボネート基板上に、インクジェット法(液滴の直径が25μm)により供給して液状層(平均厚さ2500nm)を形成し、その後、この液状層を25℃で自然乾燥(溶媒を除去)して固化させた。これにより、有機半導体層および第1のゲート絶縁層(固化層)を得た。
なお、乾燥時間(液状層を固化させるのに要する時間)は、10秒であり、固化層の平均厚さは、100nmであった。
また、液状層の乾燥過程において、液状層の平均厚さが800nmとなった時点において、主にポリフェニルアミンを含有するドメインのポリカーボネート基板(ポリフェニルアミン膜)の表面に対する接触角θは、3.5°であった。
また、得られた有機半導体層および第1のゲート絶縁層の平均厚さは、それぞれ、50nm、50nmであった。
<5−4> 前記工程<4−4>と同様の工程を行った。
<5−5> PEDOTの水分散液に代えて、Ag微粒子の水分散液を用いた以外は、前記工程<4−5>と同様にして、ゲート電極を形成した。
<5-3> Next, 1% wt / vol of polyphenylamine (weight average molecular weight 8000) is used as the organic semiconductor layer forming material, and polystyrene (weight average molecular weight 500000) is 1 as the first gate insulating layer forming material. Liquid materials were prepared by dissolving in o-xylene (boiling point 144 ° C.) so as to be% wt / vol.
This liquid material is supplied onto a polycarbonate substrate having been subjected to surface treatment by an ink jet method (droplet diameter is 25 μm) to form a liquid layer (average thickness of 2500 nm). The mixture was naturally dried (the solvent was removed) and solidified. As a result, an organic semiconductor layer and a first gate insulating layer (solidified layer) were obtained.
The drying time (time required for solidifying the liquid layer) was 10 seconds, and the average thickness of the solidified layer was 100 nm.
Further, in the drying process of the liquid layer, when the average thickness of the liquid layer reaches 800 nm, the contact angle θ of the domain mainly containing polyphenylamine with respect to the surface of the polycarbonate substrate (polyphenylamine film) is 3 It was 5 °.
Moreover, the average thickness of the obtained organic-semiconductor layer and the 1st gate insulating layer was 50 nm and 50 nm, respectively.
<5-4> Steps similar to the above step <4-4> were performed.
<5-5> A gate electrode was formed in the same manner as in the above step <4-5> except that an aqueous dispersion of Ag fine particles was used instead of the aqueous dispersion of PEDOT.

(実施例6)
以下に示すようにした以外は、前記実施例5と同様にして、薄膜トランジスタを製造した。
<6−1> 前記工程<5−1>と同様の工程を行った。
<6−2> 前記工程<5−2>と同様の工程を行った。
(Example 6)
A thin film transistor was manufactured in the same manner as in Example 5 except for the following.
<6-1> The same step as the above step <5-1> was performed.
<6-2> A step similar to the above step <5-2> was performed.

<6−3> 次に、有機半導体層形成用材料としてペンタセン前駆体を1%wt/vol、第1のゲート絶縁層形成用材料としてポリスチレン(重量平均分子量500000)を1%wt/volとなるように、それぞれ、p−キシレン(沸点138℃)に溶解して液状材料を調製した。
この液状材料を、表面処理が施されたポリカーボネート基板上に、インクジェット法(液滴の直径が25μm)により供給して液状層(平均厚さ2000nm)を形成した。
その後、この液状層を25℃で自然乾燥(溶媒を除去)して固化させた。
<6-3> Next, the pentacene precursor is 1% wt / vol as the organic semiconductor layer forming material, and polystyrene (weight average molecular weight 500000) is 1% wt / vol as the first gate insulating layer forming material. As described above, liquid materials were prepared by dissolving in p-xylene (boiling point: 138 ° C.).
This liquid material was supplied onto a polycarbonate substrate subjected to surface treatment by an ink jet method (droplet diameter: 25 μm) to form a liquid layer (average thickness of 2000 nm).
Thereafter, the liquid layer was naturally dried at 25 ° C. (the solvent was removed) and solidified.

なお、乾燥時間(液状層を固化させるのに要する時間)は、10秒であり、固化層の平均厚さは、100nmであった。
また、液状層の乾燥過程において、液状層の平均厚さが800nmとなった時点において、主にペンタセン前駆体を含有するドメインのポリカーボネート基板(ポリフェニルアミン膜)の表面に対する接触角θは、7.5°であった。
The drying time (time required for solidifying the liquid layer) was 10 seconds, and the average thickness of the solidified layer was 100 nm.
In the drying process of the liquid layer, when the average thickness of the liquid layer reaches 800 nm, the contact angle θ of the domain mainly containing the pentacene precursor with respect to the surface of the polycarbonate substrate (polyphenylamine film) is 7 It was 5 °.

これにより、固化層に対して、180℃×20分で熱処理を施して、ペンタセン前駆体をペンタセンに変化させた。これにより、有機半導体層および第1のゲート絶縁層を得た。
なお、得られた有機半導体層および第1のゲート絶縁層の平均厚さは、それぞれ、50nm、50nmであった。
Thereby, the solidified layer was heat-treated at 180 ° C. for 20 minutes to change the pentacene precursor to pentacene. Thereby, an organic semiconductor layer and a first gate insulating layer were obtained.
In addition, the average thickness of the obtained organic-semiconductor layer and the 1st gate insulating layer was 50 nm and 50 nm, respectively.

(実施例7)
<7−1> まず、平均厚さ1mmのガラス基板を用意し、このガラス基板上に、Auよりなるゲート電極を形成した。
なお、得られたゲート電極の平均厚さは、100nmであった。
<7−2> 次に、シアノエチル基含有セルロース誘導体(信越化学社製、「CR−S」)を5%wt/volとなるように、N−メチル−2−ピロリドンに溶解して液状材料を調製した。
この液状材料を、ガラス基板上に、スピンコート法(2400rpm)により供給した後、80℃×10分間で乾燥した。これにより、第2のゲート絶縁層を形成した。
なお、得られた第2のゲート絶縁層のゲート電極上における厚さは、450nmであった。
(Example 7)
<7-1> First, a glass substrate having an average thickness of 1 mm was prepared, and a gate electrode made of Au was formed on the glass substrate.
In addition, the average thickness of the obtained gate electrode was 100 nm.
<7-2> Next, a cyanoethyl group-containing cellulose derivative (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., “CR-S”) is dissolved in N-methyl-2-pyrrolidone so as to be 5% wt / vol to obtain a liquid material. Prepared.
This liquid material was supplied onto a glass substrate by a spin coating method (2400 rpm) and then dried at 80 ° C. for 10 minutes. Thus, a second gate insulating layer was formed.
Note that the thickness of the obtained second gate insulating layer on the gate electrode was 450 nm.

<7−3> 次に、有機半導体層形成用材料としてF8T2(フルオレン−ビチオフェン共重合体、重量平均分子量10000)を1%wt/vol、第1のゲート絶縁層形成用材料としてポリスチレン(重量平均分子量500000)を1%wt/volとなるように、それぞれ、1,2,4−トリメチルベンゼン(沸点168℃)に溶解して液状材料を調製した。
この液状材料を、第2のゲート絶縁層上に、インクジェット法(液滴の直径が25μm)により供給して液状層(平均厚さ2100nm)を形成した。
その後、この液状層を25℃で自然乾燥(溶媒を除去)して固化させた。これにより、有機半導体層および第1のゲート絶縁層(固化層)を得た。
<7-3> Next, 1% wt / vol of F8T2 (fluorene-bithiophene copolymer, weight average molecular weight 10,000) as the organic semiconductor layer forming material, and polystyrene (weight average) as the first gate insulating layer forming material A liquid material was prepared by dissolving in 1,2,4-trimethylbenzene (boiling point 168 ° C.) so that the molecular weight was 500,000) 1% wt / vol.
This liquid material was supplied onto the second gate insulating layer by an ink jet method (droplet diameter: 25 μm) to form a liquid layer (average thickness 2100 nm).
Thereafter, the liquid layer was naturally dried at 25 ° C. (the solvent was removed) and solidified. As a result, an organic semiconductor layer and a first gate insulating layer (solidified layer) were obtained.

本実施例7では、第2のゲート絶縁層は、極性が低いポリエチレンからなるため、第1のゲート絶縁層が第2のゲート絶縁層上に形成され、この第2のゲート絶縁層上に有機半導体層が形成された。
なお、乾燥時間(液状層を固化させるのに要する時間)は、15秒であり、固化層の平均厚さは、100nmであった。
In Example 7, since the second gate insulating layer is made of polyethylene having a low polarity, the first gate insulating layer is formed on the second gate insulating layer, and an organic material is formed on the second gate insulating layer. A semiconductor layer was formed.
The drying time (time required for solidifying the liquid layer) was 15 seconds, and the average thickness of the solidified layer was 100 nm.

また、液状層の乾燥過程において、液状層の平均厚さが800nmとなった時点において、主にポリスチレンを含有するドメインの第2のゲート絶縁層の表面に対する接触角θは、10.5°であった。
また、得られた有機半導体層および第1のゲート絶縁層の平均厚さは、それぞれ、50nm、50nmであった。すなわち、実質的にゲート絶縁層として機能する部分の平均厚さは、500nmであった。
In the drying process of the liquid layer, when the average thickness of the liquid layer reaches 800 nm, the contact angle θ of the domain mainly containing polystyrene with respect to the surface of the second gate insulating layer is 10.5 °. there were.
Moreover, the average thickness of the obtained organic-semiconductor layer and the 1st gate insulating layer was 50 nm and 50 nm, respectively. That is, the average thickness of the portion that substantially functions as the gate insulating layer was 500 nm.

<7−4> 次に、Ag微粒子の水分散液を、インクジェット法(液滴の直径が25μm)により、有機半導体層と第1のゲート絶縁層との積層体の両端部に供給した後、80℃×10分間で乾燥した。これにより、ソース電極およびドレイン電極を形成した。
以上の工程により、図6に示す薄膜トランジスタを製造した。
<7-4> Next, after supplying an aqueous dispersion of Ag fine particles to both ends of the stacked body of the organic semiconductor layer and the first gate insulating layer by an inkjet method (droplet diameter is 25 μm), Dried at 80 ° C. for 10 minutes. Thereby, a source electrode and a drain electrode were formed.
Through the above process, the thin film transistor shown in FIG. 6 was manufactured.

(比較例)
まず、平均厚さ1mmのガラス基板を用意し、このガラス基板上に、Auよりなるソース電極およびドレイン電極を形成した。
なお、得られたソース電極およびドレイン電極の平均厚さは、100nm、ソース電極とドレイン電極との距離(チャネル長L)は、10μm、チャネル幅Wは、1mmであった。
(Comparative example)
First, a glass substrate having an average thickness of 1 mm was prepared, and a source electrode and a drain electrode made of Au were formed on the glass substrate.
The average thickness of the obtained source and drain electrodes was 100 nm, the distance between the source and drain electrodes (channel length L) was 10 μm, and the channel width W was 1 mm.

次に、ソース電極およびドレイン電極が形成されたガラス基板に対して、大気圧下で酸素プラズマ処理(大気圧酸素プラズマ処理)を施した。これにより、ガラス基板に対して表面処理を施した。
なお、大気圧酸素プラズマの条件は、RFパワー0.05W/cm、酸素ガス流量80sccm、処理時間150秒とした。
Next, an oxygen plasma treatment (atmospheric pressure oxygen plasma treatment) was performed on the glass substrate on which the source electrode and the drain electrode were formed under atmospheric pressure. Thereby, surface treatment was performed on the glass substrate.
The conditions of atmospheric pressure oxygen plasma were RF power 0.05 W / cm 2 , oxygen gas flow rate 80 sccm, and processing time 150 seconds.

次に、有機半導体層形成用材料としてF8T2を1%wt/volとなるようにトルエンに溶解して液状材料を調製した。
この液状材料を、表面処理が施されたガラス基板上に、スピンコート法(2400rpm)により供給した後、60℃×10分間で乾燥した。これにより、有機半導体層を形成した。
なお、得られた有機半導体層の平均厚さは、50nmであった。
Next, F8T2 as a material for forming an organic semiconductor layer was dissolved in toluene so as to be 1% wt / vol to prepare a liquid material.
This liquid material was supplied onto a glass substrate that had been surface-treated by a spin coating method (2400 rpm), and then dried at 60 ° C. for 10 minutes. Thereby, an organic semiconductor layer was formed.
In addition, the average thickness of the obtained organic-semiconductor layer was 50 nm.

次に、ポリメチルメタクリレート(PMMA)を5%wt/volとなるように酢酸ブチルに溶解して液状材料を調製した。
この液状材料を、有機半導体層上に、スピンコート法(2400rpm)により供給した後、60℃×10分間で乾燥した。これにより、ゲート絶縁層を形成した。
なお、得られたゲート絶縁層の平均厚さは、50nmであった。
Next, a liquid material was prepared by dissolving polymethyl methacrylate (PMMA) in butyl acetate to 5% wt / vol.
This liquid material was supplied onto the organic semiconductor layer by a spin coating method (2400 rpm) and then dried at 60 ° C. for 10 minutes. Thereby, a gate insulating layer was formed.
In addition, the average thickness of the obtained gate insulating layer was 50 nm.

次に、ゲート絶縁層上の、ソース電極とドレイン電極との間の領域に対応する部分に、PEDOT(ポリエチレンジオキシチオフェン)の水分散液を、インクジェット法(液滴の半径が25μm)により供給した後、80℃×10分間で乾燥した。これにより、ゲート電極を形成した。
なお、得られたゲート電極の平均厚さは、100nmであった。
以上の工程により、薄膜トランジスタを製造した。
Next, an aqueous dispersion of PEDOT (polyethylenedioxythiophene) is supplied to the portion corresponding to the region between the source electrode and the drain electrode on the gate insulating layer by an ink jet method (droplet radius is 25 μm). And then dried at 80 ° C. for 10 minutes. Thereby, a gate electrode was formed.
In addition, the average thickness of the obtained gate electrode was 100 nm.
Through the above steps, a thin film transistor was manufactured.

2.評価
各実施例および比較例で製造した薄膜トランジスタについて、それぞれ、しきい電圧、S値、および、キャリア移動度を測定した。
ここで、しきい電圧とは、ゲート電圧とId1/2(Id:ドレイン電流の値)との関係を表す近似式(関係式)の値が0となるときのゲート電圧であり、ドレイン電流が流れ始めるのに要するゲート電圧とみなすことができる。また、S値とは、ドレイン電流の値が1桁上昇するのに要するゲート電圧の値である。
したがって、しきい電圧の絶対値が小さく、S値が小さく、キャリア移動度が大きいもの程、良好な特性を有する薄膜トランジスタであることを意味する。
これらの値を、表1に示す。
2. Evaluation Threshold voltage, S value, and carrier mobility were measured for the thin film transistors manufactured in each of the examples and comparative examples.
Here, the threshold voltage is a gate voltage when the value of the approximate expression (relational expression) representing the relationship between the gate voltage and Id 1/2 (Id: the value of the drain current) is 0, and the drain current Can be regarded as a gate voltage required to start flowing. The S value is a gate voltage value required for the drain current value to increase by one digit.
Therefore, the smaller the absolute value of the threshold voltage, the smaller the S value, and the larger the carrier mobility means that the thin film transistor has better characteristics.
These values are shown in Table 1.

Figure 2005243822
Figure 2005243822

表1に示すように、各実施例で製造した薄膜トランジスタは、いずれも、しきい電圧の絶対値およびS値が小さく、キャリア移動度の値は大きいものであり、特性に優れるものであった。
これに対して、比較例で製造した薄膜トランジスタは、特性に劣るものであった。
As shown in Table 1, each of the thin film transistors manufactured in each example had a small threshold voltage absolute value and S value, a large carrier mobility value, and excellent characteristics.
On the other hand, the thin film transistor manufactured in the comparative example was inferior in characteristics.

第1構成の薄膜トランジスタを示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the thin film transistor of a 1st structure. 図1に示す薄膜トランジスタの製造方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the manufacturing method of the thin-film transistor shown in FIG. 図1に示す薄膜トランジスタの製造方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the manufacturing method of the thin-film transistor shown in FIG. 図1に示す薄膜トランジスタの製造方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the manufacturing method of the thin-film transistor shown in FIG. 図1に示す薄膜トランジスタの製造方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the manufacturing method of the thin-film transistor shown in FIG. 第2構成の薄膜トランジスタを示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the thin film transistor of a 2nd structure. 図6に示す薄膜トランジスタの製造方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the manufacturing method of the thin-film transistor shown in FIG. 図6に示す薄膜トランジスタの製造方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the manufacturing method of the thin-film transistor shown in FIG. 電気泳動表示装置(電子デバイス)の実施形態を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows embodiment of an electrophoretic display apparatus (electronic device). 図9に示す電気泳動表示装置が備えるアクティブマトリクス装置の構成を示すブロック図である。FIG. 10 is a block diagram illustrating a configuration of an active matrix device included in the electrophoretic display device illustrated in FIG. 9. 電子ペーパー(電子機器)の実施形態を示す斜視図である。It is a perspective view which shows embodiment of electronic paper (electronic device). ディスプレイ(電子機器)の実施形態を示す図である。It is a figure which shows embodiment of a display (electronic device).

符号の説明Explanation of symbols

1、11‥‥薄膜トランジスタ 2‥‥基板 3‥‥ソース電極 4‥‥ドレイン電極 5‥‥有機半導体層 51‥‥チャネル領域 61‥‥第1のゲート絶縁層 62‥‥第2のゲート絶縁層 7‥‥ゲート電極 8‥‥金属膜 9‥‥液状層 90‥‥面 91‥‥第1の泡状相 91’‥‥第1のドメイン 92‥‥第2の泡状相 92’‥‥第2のドメイン 93‥‥マトリックス相 99‥‥固化層 991‥‥第1の固化層 992‥‥第2の固化層 20‥‥電気泳動表示装置 30‥‥アクティブマトリクス装置 31‥‥データ線 32‥‥走査線 40‥‥電気泳動表示部 41‥‥画素電極 42‥‥マイクロカプセル 420‥‥電気泳動分散液 421、422‥‥電気泳動粒子 43‥‥透明電極 44‥‥透明基板 45‥‥バインダ材 50‥‥基板 600‥‥電子ペーパー 601‥‥本体 602‥‥表示ユニット 800‥‥ディスプレイ 801‥‥本体部 802a、802b‥‥搬送ローラ対 803‥‥孔部 804‥‥透明ガラス板 805‥‥挿入口 806‥‥端子部 807‥‥ソケット 808‥‥コントローラー 809‥‥操作部   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1, 11 ... Thin-film transistor 2 ... Substrate 3 ... Source electrode 4 ... Drain electrode 5 ... Organic-semiconductor layer 51 ... Channel region 61 ... First gate insulating layer 62 ... Second gate insulating layer 7 ... Gate electrode 8 ... Metal film 9 ... Liquid layer 90 ... Surface 91 ... First foamy phase 91 '... First domain 92 ... Second foamy phase 92' ... Second Domain 93 ... Matrix phase 99 ... Solidified layer 991 ... First solidified layer 992 ... Second solidified layer 20 ... Electrophoretic display device 30 ... Active matrix device 31 ... Data line 32 ... Scanning Line 40 ... Electrophoretic display 41 ... Pixel electrode 42 ... Microcapsule 420 ... Electrophoretic dispersion liquid 421, 422 ... Electrophoretic particles 43 ... Transparent electrode 44 ... Transparent substrate 45 ... Material 50 ... Substrate 600 ... Electronic paper 601 ... Main unit 602 ... Display unit 800 ... Display 801 ... Main unit 802a, 802b ... Conveying roller pair 803 ... Hole 804 ... Transparent glass plate 805 ... ... Insertion slot 806 ... Terminal part 807 ... Socket 808 ... Controller 809 ... Operation part

Claims (18)

ソース電極と、ドレイン電極と、ゲート電極と、前記ソース電極およびドレイン電極に対して前記ゲート電極を絶縁する有機絶縁体層と、該有機絶縁体層に接触する有機半導体層とを有する薄膜トランジスタを製造する方法であって、
前記ソース電極およびドレイン電極、または、前記ゲート電極が形成された基板上に、前記有機半導体層を形成するための第1の材料と、該第1の材料と相溶しない前記有機絶縁体層を形成するための第2の材料と、前記第1の材料および前記第2の材料の双方を溶解し得る溶媒とを含有する液状材料を供給して液状層を形成する第1の工程と、
前記液状層中から前記溶媒を除去することにより、主に前記第1の材料を含む第1のドメインと、主に前記第2の材料を含む第2のドメインとを、前記液状層の厚さ方向に相分離させるとともに固化させて、前記有機半導体層と前記有機絶縁体層とを得る第2の工程とを有することを特徴とする薄膜トランジスタの製造方法。
Manufacturing a thin film transistor having a source electrode, a drain electrode, a gate electrode, an organic insulator layer that insulates the gate electrode from the source electrode and the drain electrode, and an organic semiconductor layer that contacts the organic insulator layer A way to
A first material for forming the organic semiconductor layer on the substrate on which the source electrode and the drain electrode or the gate electrode are formed, and the organic insulator layer that is not compatible with the first material. A first step of forming a liquid layer by supplying a liquid material containing a second material for forming and a solvent capable of dissolving both the first material and the second material;
By removing the solvent from the liquid layer, the first domain mainly including the first material and the second domain mainly including the second material are reduced in thickness of the liquid layer. A method of manufacturing a thin film transistor, comprising: a second step of obtaining the organic semiconductor layer and the organic insulator layer by causing phase separation in the direction and solidification.
前記第1の工程に先立って、前記基板の前記液状層を形成する面側に、前記有機半導体層および前記有機絶縁体層のうち、前記基板側とする一方の層を形成するための材料との親和性を、他方の層を形成するための材料との親和性より高くする親和性向上処理を施す工程を有する請求項1に記載の薄膜トランジスタの製造方法。   Prior to the first step, a material for forming one of the organic semiconductor layer and the organic insulator layer on the substrate side on the surface side of the substrate on which the liquid layer is formed; The method for producing a thin film transistor according to claim 1, further comprising a step of performing an affinity improving treatment for making the affinity of the substrate higher than that of the material for forming the other layer. 前記親和性向上処理は、プラズマ処理である請求項2に記載の薄膜トランジスタの製造方法。   The method for manufacturing a thin film transistor according to claim 2, wherein the affinity improving process is a plasma process. 前記親和性向上処理は、前記第1の材料または前記第2の材料を構成する化合物の一部を含む化学構造を導入する化学修飾処理である請求項3に記載の薄膜トランジスタの製造方法。   4. The method of manufacturing a thin film transistor according to claim 3, wherein the affinity improving process is a chemical modification process for introducing a chemical structure including a part of a compound constituting the first material or the second material. 前記第1の材料および前記第2の材料のうちの少なくとも一方は、高分子材料である請求項1ないし4のいずれかに記載の薄膜トランジスタの製造方法。   5. The method of manufacturing a thin film transistor according to claim 1, wherein at least one of the first material and the second material is a polymer material. 前記第1の材料が高分子材料であり、その重量平均分子量が4000〜300000である請求項5に記載の薄膜トランジスタの製造方法。   6. The method of manufacturing a thin film transistor according to claim 5, wherein the first material is a polymer material and has a weight average molecular weight of 4000 to 300,000. 前記第2の材料が高分子材料であり、その重量平均分子量が10000〜2000000である請求項5または6に記載の薄膜トランジスタの製造方法。   The method for producing a thin film transistor according to claim 5 or 6, wherein the second material is a polymer material, and the weight average molecular weight is 10,000 to 2,000,000. 前記溶媒は、高沸点溶媒である請求項1ないし7のいずれかに記載の薄膜トランジスタの製造方法。   The method for manufacturing a thin film transistor according to claim 1, wherein the solvent is a high boiling point solvent. 前記溶媒は、低沸点溶媒である請求項1ないし7のいずれかに記載の薄膜トランジスタの製造方法。   The method for manufacturing a thin film transistor according to claim 1, wherein the solvent is a low boiling point solvent. 前記液状材料中における前記第1の材料と前記第2の材料との混合比は、重量比で3:1〜1:3である請求項1ないし9のいずれかに記載の薄膜トランジスタの製造方法。   10. The method of manufacturing a thin film transistor according to claim 1, wherein a mixing ratio of the first material and the second material in the liquid material is 3: 1 to 1: 3 by weight. 前記第1の工程において、前記液状材料は、液滴吐出法により供給される請求項1ないし10のいずれかに記載の薄膜トランジスタの製造方法。   11. The method of manufacturing a thin film transistor according to claim 1, wherein in the first step, the liquid material is supplied by a droplet discharge method. 前記第2の工程において、前記液状層を固化させるのに要する時間は、5秒以上である請求項1ないし11のいずれかに記載の薄膜トランジスタの製造方法。   12. The method of manufacturing a thin film transistor according to claim 1, wherein in the second step, the time required for solidifying the liquid layer is 5 seconds or more. 固化後の前記液状層の平均厚さをtとしたとき、前記2の工程において、前記液状層の平均厚さが1.2t〜10tの範囲における、前記第1のドメインまたは前記第2のドメインのうちのいずれか一方の前記液状層を形成する面に対する接触角が30°以下である請求項1ないし12のいずれかに記載の薄膜トランジスタの製造方法。   When the average thickness of the liquid layer after solidification is t, in the step 2, the first domain or the second domain in the range where the average thickness of the liquid layer is 1.2 t to 10 t. The method for producing a thin film transistor according to claim 1, wherein a contact angle with respect to a surface on which any one of the liquid layers is formed is 30 ° or less. 前記第2の工程において、固化後の前記液状層に対して熱処理を施す請求項1ないし13のいずれかに記載の薄膜トランジスタの製造方法。   The method for manufacturing a thin film transistor according to claim 1, wherein in the second step, the solidified liquid layer is subjected to heat treatment. 請求項1ないし14のいずれかに記載の薄膜トランジスタの製造方法により製造されたことを特徴とする薄膜トランジスタ。   A thin film transistor manufactured by the method for manufacturing a thin film transistor according to claim 1. 請求項15に記載の薄膜トランジスタを備えることを特徴とする薄膜トランジスタ回路。   A thin film transistor circuit comprising the thin film transistor according to claim 15. 請求項16に記載の薄膜トランジスタ回路を備えることを特徴とする電子デバイス。   An electronic device comprising the thin film transistor circuit according to claim 16. 請求項17に記載の電子デバイスを備えることを特徴とする電子機器。   An electronic apparatus comprising the electronic device according to claim 17.
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