JP2006261339A - 有機半導体装置の製造方法、有機半導体装置、電子デバイスおよび電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】作動速度の速い有機半導体装置を容易に製造し得る有機半導体装置の製造方法、作動速度の速い有機半導体装置、信頼性の高い電子デバイスおよび電子機器を提供すること。
【解決手段】本発明は、ゲート電極５０と、ソース電極２０ａと、ドレイン電極２０ｂと、有機半導体層３０と、ゲート電極５０に対してソース電極２０ａおよびドレイン電極２０ｂを絶縁するゲート絶縁層４０と、これらを支持する基板５００とを有するアクティブマトリクス装置（有機半導体装置）の製造方法であり、有機半導体層３０を形成するのに先立って、基板５００上に、主として液晶性のコアを有する有機高分子材料で構成され、所定方向に配向したバッファ層（下地層）６０を形成し、その後、有機半導体層３０を形成することにより、有機半導体層３０をバッファ層６０の配向方向に沿って配向させる。
【選択図】図２

Description

本発明は、有機半導体装置の製造方法、有機半導体装置、電子デバイスおよび電子機器に関するものである。

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、半導体層を高温・高真空を必要としない溶液プロセスによって形成することができ、また、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、ゲート電極、ソース電極、ドレイン電極、有機半導体層およびゲート絶縁層を、それぞれ有機材料で構成したものが提案されている（例えば、非特許文献１参照）。

ところで、薄膜トランジスタの性能を評価する物性値の一つとして、半導体層におけるキャリア移動度がある。この半導体層におけるキャリア移動度が大きい程、薄膜トランジスタの作動速度が速いことを意味する。
ところが、有機半導体層は、一般にシリコン等で構成される無機半導体層に比べて、キャリア移動度が２桁以上低く、有機半導体層を有する薄膜トランジスタでは、その作動速度を上げるのが非常に難しい。
そして、実用化に向けて、さらなるキャリア移動度の向上を目指し、種々の研究がなされている。

タケオ・カワセ（Takeo Kawase）、外４名，「インクジェット・プリンティング・オブ・ポリマー・スィン・フィルム・トランジスターズ（Inkjet printing of polymer thin film transistors）」，スィン・ソリッド・フィルムズ（Thin Solid Films），２００３年，第４３８−４３９号，ｐ．２７９−２８７

本発明の目的は、作動速度の速い有機半導体装置を容易に製造し得る有機半導体装置の製造方法、作動速度の速い有機半導体装置、信頼性の高い電子デバイスおよび電子機器を提供することにある。

このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の有機半導体装置の製造方法は、ゲート電極と、ソース電極と、ドレイン電極と、有機半導体層と、前記ゲート電極に対して前記ソース電極および前記ドレイン電極を絶縁するゲート絶縁層と、これらを支持する基板とを有する有機半導体装置の製造方法であって、
前記有機半導体層を形成するのに先立って、前記基板上に、液晶性のコアを有する有機高分子材料を含み、所定方向に配向した下地層を形成し、
その後、前記有機半導体層を形成することにより、該有機半導体層を前記下地層の配向方向に沿って配向させることを特徴とする。
これにより、作動速度の速い有機半導体装置を容易に製造することができる。

本発明の有機半導体装置の製造方法では、前記有機半導体層を形成するのに先立って、前記下地層上に、前記ソース電極および前記ドレイン電極を形成し、
次いで、前記有機半導体層の一部を前記下地層に接触するように形成することにより、前記有機半導体層を前記下地層の配向方向に沿って配向させることが好ましい。
これにより、作動速度の速いトップゲート型の有機薄膜トランジスタを備える有機半導体装置を容易に製造することができる。

本発明の有機半導体装置の製造方法では、前記有機半導体層を形成するのに先立って、前記下地層上に、前記ゲート電極を形成し、
次いで、前記ゲート絶縁層の一部を前記下地層に接触するように形成することにより、前記ゲート絶縁層を前記下地層の配向方向に沿って配向させ、
その後、前記有機半導体層を形成することにより、該有機半導体層を前記ゲート絶縁層の配向方向に沿って配向させることが好ましい。
これにより、作動速度の速いボトムゲート型の有機薄膜トランジスタを備える有機半導体装置を容易に製造することができる。

本発明の有機半導体装置の製造方法では、前記有機半導体層を形成するのに先立って、前記ゲート絶縁層上に、前記ソース電極および前記ドレイン電極を形成し、
次いで、前記有機半導体層の一部を前記ゲート絶縁層に接触するように形成することにより、前記有機半導体層を前記ゲート絶縁層の配向方向に沿って配向させることが好ましい。
これにより、作動速度の速いボトムゲート型の有機薄膜トランジスタを備える有機半導体装置を容易に製造することができる。

本発明の有機半導体装置の製造方法では、前記下地層の構成材料と前記ゲート絶縁層の構成材料とは、同種のものであることが好ましい。
これにより、ゲート絶縁層を下地層の配向方向に沿って、より確実に配向させることができる。
本発明の有機半導体装置の製造方法では、前記ソース電極およびドレイン電極を、前記所定方向に沿って離間して形成することが好ましい。
これにより、有機半導体層のチャネル領域におけるキャリア移動度の向上を図ることができる。

本発明の有機半導体装置の製造方法では、前記基板に配向処理を施した後、前記下地層を形成することが好ましい。
これにより、下地層をより確実に配向させることができる。
本発明の有機半導体装置の製造方法では、前記配向処理は、ラビング処理により行われることが好ましい。
ラビング処理によれば、比較的容易に基板の配向処理を行うことができる。

本発明の有機半導体装置の製造方法では、前記下地層は、重合性基を有し、かつ液晶性のコアを有する有機低分子材料の少なくとも一種類または二種類以上を含有する混合物を重合して形成されることが好ましい。
これにより、より配向性の高い下地層を形成することができる。
本発明の有機半導体装置の製造方法では、前記混合物が室温にて液晶相を示すことが好ましい。
これにより、より配向性の高い下地層を形成することができる。

本発明の有機半導体装置の製造方法では、前記混合物がネマティック相を有することが好ましい。
これにより、より配向性の高い下地層を形成することができる。
本発明の有機半導体装置の製造方法では、前記混合物がスメクティック相を有することが好ましい。
これにより、より配向性の高い下地層を形成することができる。

本発明の有機半導体装置は、ゲート電極と、ソース電極と、ドレイン電極と、有機半導体層と、前記ゲート電極に対して前記ソース電極および前記ドレイン電極を絶縁するゲート絶縁層と、これらを支持する基板とを有し、
前記基板と前記有機半導体層との間に、液晶性のコアを有する有機高分子材料を含み、所定方向に配向した下地層が形成され、
前記有機半導体層が前記下地層の配向方向に沿って配向されていることを特徴とする。
これにより、作動速度の速い有機半導体装置が得られる。

本発明の有機半導体装置では、前記下地層の配向方向は、前記ソース電極および前記ドレイン電極のいずれか一方から他方に向かう方向とほぼ平行となっていることが好ましい。
これにより、有機半導体層のチャネル領域におけるキャリア移動度の向上を図ることができる。

本発明の有機半導体装置では、前記有機半導体層は、高分子の有機半導体材料を含むことが好ましい。
これにより、高分子の有機半導体材料は、キャリア輸送に優れ、簡易な方法で比較的容易に配向させることができることから好ましい。
本発明の有機半導体装置では、前記有機半導体層は、主としてアリール基を有する有機半導体材料で構成されていることが好ましい。
下地層の構成材料として用いられる有機高分子材料は、アリール基を有するものが多いため、アリール基を有する有機半導体材料を主材料として有機半導体層を構成することにより、下地層との高い密着性が得られる。

本発明の電子デバイスは、本発明の有機半導体装置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。

以下、本発明の有機半導体装置の製造方法、有機半導体装置、電子デバイスおよび電子機器について、好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。
以下では、本発明の有機半導体装置をアクティブマトリクス装置に適用した場合を一例に説明する。
＜第１実施形態＞
まず、アクティブマトリクス装置の第１実施形態について説明する。
図１は、本発明の有機半導体装置を適用したアクティブマトリクス装置の構成を示すブロック図、図２は、第１実施形態のアクティブマトリクス装置が備える有機薄膜トランジスタの構成を示す図（縦断面図および平面図）、図３および図４は、それぞれ、図２に示す有機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２〜図４中上側を「上」、下側を「下」として説明する。

図１に示すアクティブマトリクス装置３００は、基板５００と、いずれも基板５００上に設けられ、互いに直交する複数のデータ線３０１と、複数の走査線３０２と、これらのデータ線３０１と走査線３０２との各交点付近に設けられた有機薄膜トランジスタ１（以下、「薄膜トランジスタ１」と言う。）および画素電極３０３とを有している。
そして、薄膜トランジスタ１が有するゲート電極５０は走査線３０２に、ソース電極２０ａはデータ線３０１に、ドレイン電極２０ｂは後述する画素電極（個別電極）３０３に、それぞれ接続されている。

図２（ａ）に示すように、本実施形態の薄膜トランジスタ１は、トップゲート型の薄膜トランジスタであり、基板５００上に設けられたバッファ層（下地層）６０と、バッファ層６０上に、互いに分離して設けられたソース電極２０ａおよびドレイン電極２０ｂと、ソース電極２０ａおよびドレイン電極２０ｂに接触して設けられた有機半導体層３０と、有機半導体層３０とゲート電極５０との間に位置するゲート絶縁層４０と、これらの各層を覆うように設けられた保護層７０とを有している。

以下、各部の構成について、順次説明する。
基板５００は、薄膜トランジスタ１（アクティブマトリクス装置３００）を構成する各層（各部）を支持するものである。
基板５００には、例えば、ガラス基板、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）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、芳香族ポリエステル（液晶ポリマー）、ポリイミド（ＰＩ）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、金属基板、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５００には、プラスチック基板、あるいは、薄い（比較的膜厚の小さい）金属基板が選択される。
基板５００上には、バッファ層６０が設けられている。
このバッファ層６０は、所定方向に配向、本実施形態では、チャネル領域のチャネル長方向（図２（ａ）中、左右方向）とほぼ平行となるように配向しており、後述する有機半導体層３０を配向させる機能を有するものである。
これにより、薄膜トランジスタ１の層構成の複雑化を招くことなく、有機半導体層３０の配向方向を所定方向に揃えることができ、チャネル領域におけるキャリア移動度の向上を図ることができる。その結果、作動速度の速い薄膜トランジスタ１、ひいては、作動速度の速いアクティブマトリクス装置３００が得られる。

このバッファ層６０は、主として液晶性のコアを有する有機高分子材料で構成されている。これにより、バッファ層６０の配向性が極めて高いものとなっている。このため、バッファ層６０の影響を受けて配向する有機半導体層３０の配向性も、特に高いものとなり、薄膜トランジスタ１のチャネル領域におけるキャリア移動度も高いものとなる。
ここで、バッファ層６０が配向しているとは、これを構成する有機高分子材料の大多数のものがほぼ等しい方向に整列する傾向にあることを言い、中には、全く異なる方向を向く有機高分子材料が含まれていてもよい。

このような有機高分子材料が有する液晶性のコア（メソゲン基）としては、例えば、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環およびシクロヘキサン環のうちの１種または２種以上を組み合わせたもの等が挙げられる。これらの液晶性のコアを有する有機高分子材料は、配向性が高く、バッファ層６０の構成材料として好適である。特に、重合前駆体である重合性基を有し、かつ液晶性のコアを有する有機低分子材料の少なくとも二種類以上からなる混合物が室温にて液晶相を示す場合には、バッファ層６０の構成材料としてより好適であり、室温にてネマティック相またはスメクティック相を示す場合には特に好適である。

また、吸湿性が低いため、かかる有機高分子材料でバッファ層６０を構成することにより、有機半導体層３０への水分の浸入を防止する効果も得られる。
また、後述するように、有機半導体層３０の構成材料として、アリールアミン骨格を有する化合物を用いる場合には、有機半導体層３０とバッファ層６０との密着性を向上させることができる。
なお、このような有機高分子材料は、絶縁性も高いため、後述する第２実施形態におけるゲート絶縁層４０の構成材料としても好ましく用いられる。
バッファ層６０の平均厚さは、特に限定されないが、１〜１０００ｎｍ程度であるのが好ましく、１０〜７００ｎｍ程度であるのがより好ましい。
バッファ層６０上には、ソース電極２０ａおよびドレイン電極２０ｂが、バッファ層６０の配向方向に沿って、離間して設けられている。

ソース電極２０ａおよびドレイン電極２０ｂの構成材料としては、例えば、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｔａ、Ａｌまたはこれらを含む合金のような金属材料等が挙げられ、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。
これらの中でも、ソース電極２０ａおよびドレイン電極２０ｂの構成材料としては、それぞれ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｔまたはこれらを含む合金を主とするものが好ましい。これらのものは、比較的仕事関数が大きいため、有機半導体層３０がｐ型である場合には、ソース電極２０ａをこれらの材料で構成することにより、有機半導体層３０への正孔（キャリア）の注入効率を向上させることができる。
なお、ソース電極２０ａおよびドレイン電極２０ｂの平均厚さは、特に限定されないが、それぞれ、１０〜２０００ｎｍ程度であるのが好ましく、５０〜１０００ｎｍ程度であるのがより好ましい。

ソース電極２０ａとドレイン電極２０ｂとの距離、すなわち、図２（ｂ）に示すチャネル長Ｌは、２〜３０μｍ程度であるのが好ましく、２〜２０μｍ程度であるのがより好ましい。このような範囲にチャネル長Ｌの値を設定することにより、薄膜トランジスタ１の特性の向上（特に、ＯＮ電流値の上昇）を図ることができる。
また、ソース電極２０ａおよびドレイン電極２０ｂの長さ、すなわち、図２（ｂ）に示すチャネル幅Ｗは、０．１〜５ｍｍ程度であるのが好ましく、０．３〜３ｍｍ程度であるのがより好ましい。このような範囲にチャネル幅Ｗの値を設定することにより、寄生容量を低減させることができ、薄膜トランジスタ１の特性の劣化を防止することができる。また、薄膜トランジスタ１の大型化を防止することもできる。

ソース電極２０ａおよびドレイン電極２０ｂに接触するように、有機半導体層３０が設けられている。
この有機半導体層３０は、その一部（チャネル領域）において、バッファ層６０に接触しており、これにより、バッファ層６０の配向方向、すなわち、チャネル長方向（ソース電極２０ａおよびドレイン電極２０ｂのいずれか一方から他方に向かう方向）に沿って配向している。

有機半導体層３０の構成材料としては、例えば、ポリ（３−アルキルチオフェン）、（ポリ（３−ヘキシルチオフェン）（Ｐ３ＨＴ）、ポリ（３−オクチルチオフェン）、ポリ（２，５−チエニレンビニレン）（ＰＴＶ）、ポリ（パラ−フェニレンビニレン）（ＰＰＶ）、ポリ（９，９−ジオクチルフルオレン）（ＰＦＯ）、ポリ（９，９−ジオクチルフルオレン−コ−ビス−Ｎ，Ｎ’−（４−メトキシフェニル）−ビス−Ｎ，Ｎ’−フェニル−１，４−フェニレンジアミン）（ＰＦＭＯ）、ポリ（９，９−ジオクチルフルオレン−コ−ベンゾチアジアゾール）（ＢＴ）、フルオレン−トリアリールアミン共重合体、トリアリールアミン系ポリマー、フルオレン−ビチオフェン共重合体（Ｆ８Ｔ２）のような高分子の有機半導体材料、フラーレン、金属フタロシアニンまたはその誘導体、アントラセン、テトラセン、ペンタセン、ヘキサセン等のアセン分子材料、クォーターチオフェン（４Ｔ）、セキシチオフェン（６Ｔ）、オクチチオフェン（８Ｔ）、ジヘキシルクォーターチオフェン（ＤＨ４Ｔ）、ジヘキシルセキシチオフェン（ＤＨ６Ｔ）等のα−オリゴチオフェン類のような低分子の有機半導体等が挙げられ、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。
これらの中でも、特に、高分子の有機半導体材料主成分とするものを用いるのが好ましい。高分子の有機半導体材料は、キャリア輸送に優れ、簡易な方法で比較的容易に配向させることができることから好ましい。

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３０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１への適用に適している。
また、バッファ層６０の構成材料として用いられる有機高分子材料は、アリール基を有するものが多いため、フルオレン−トリアリールアミン共重合体や、トリアリールアミン系ポリマー、アセン分子材料のようにアリール基を有する有機半導体材料を主材料として有機半導体層３０を構成することにより、バッファ層６０との高い密着性が得られる。

この有機半導体層３０の平均厚さは、特に限定されないが、０．１〜１０００ｎｍ程度であるのが好ましく、１〜５００ｎｍ程度であるのがより好ましく、１〜１００ｎｍ程度であるのがさらに好ましい。
なお、有機半導体層３０は、ソース電極２０ａとドレイン電極２０ｂとの間の領域（チャネル領域）に選択的に設けられた構成のものであってもよく、ソース電極２０ａおよびドレイン電極２０ｂのほぼ全体を覆うように設けられた構成のものであってもよい。

有機半導体層３０、ソース電極２０ａおよびドレイン電極２０ｂを覆うように、ゲート絶縁層４０が設けられている。
このゲート絶縁層４０は、ソース電極２０ａおよびドレイン電極２０ｂに対して、後述するゲート電極５０を絶縁するものである。
ゲート絶縁層４０は、主として有機材料（特に有機高分子材料）で構成されているのが好ましい。有機高分子材料を主材料とするゲート絶縁層４０は、その形成が容易であるとともに、有機半導体層３０との密着性の向上を図ることもできる。

このような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。

ゲート絶縁層４０の平均厚さは、特に限定されないが、１０〜５０００ｎｍ程度であるのが好ましく、１００〜２０００ｎｍ程度であるのがより好ましい。ゲート絶縁層４０の厚さを前記範囲とすることにより、ソース電極２０ａおよびドレイン電極２０ｂとゲート電極５０とを確実に絶縁しつつ、薄膜トランジスタ１の動作電圧を低くすることができる。

なお、ゲート絶縁層４０の構成材料としては、例えば、ＳｉＯ_２（酸化珪素）、Ｓｉ_２Ｎ_３（窒化珪素）、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｔａ_２Ｏ_５、ＢＳＴ、ＰＺＴ等の無機材料を用いることもできる。
また、ゲート絶縁層４０は、単層構成のものに限定されず、前述したような有機または無機材料を組み合わせた複数層の積層構成とすることもできる。

ゲート絶縁層４０上の所定の位置、すなわち、ソース電極２０ａとドレイン電極２０ｂとの間の領域に対応する位置には、有機半導体層３０に電界をかけるゲート電極５０が設けられている。
このゲート電極５０の構成材料としては、公知の電極材料であれば、種類は特に限定されるものではない。具体的には、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、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る。
ゲート電極５０の平均厚さは、特に限定されないが、０．１〜２０００ｎｍ程度であるのが好ましく、１〜１０００ｎｍ程度であるのがより好ましい。

また、以上のような各層を覆うようにして、保護層７０が設けられている。
この保護層７０は、有機半導体層３０に水分が浸入するのを防止する機能や、ゲート電極５０に異物が接触して、隣接する薄膜トランジスタ１同士がショートするのを防止する機能を有する。
保護層７０の構成材料としては、前記ゲート絶縁層４０で挙げたものと同様のものが挙げられる。
保護膜７０の平均厚さは、特に限定されないが、０．０１〜１０μｍ程度であるのが好ましく、０．１〜５μｍ程度であるのがより好ましい。
なお、保護層７０は、必要に応じて設けるようにすればよく、省略することもできる。

このような薄膜トランジスタ１では、ソース電極２０ａおよびドレイン電極２０ｂの間に電圧を印加した状態で、ゲート電極５０にゲート電圧を印加すると、有機半導体層３０のゲート絶縁層４０との界面付近にチャネルが形成され、チャネル領域をキャリア（正孔）が移動することで、ソース電極２０ａおよびドレイン電極２０ｂの間に電流が流れる。
すなわち、ゲート電極５０に電圧が印加されていないＯＦＦ状態では、ソース電極２０ａおよびドレイン電極２０ｂとの間に電圧を印加しても、有機半導体層３０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５０に電圧が印加されているＯＮ状態では、有機半導体層３０のゲート絶縁層４０に面した部分に電荷が誘起され、チャネル（キャリアの流路）が形成される。この状態でソース電極２０ａおよびドレイン電極２０ｂの間に電圧を印加すると、チャネル領域を通って電流が流れる。

このようなアクティブマトリクス装置３００は、次のようにして製造することができる。
以下、アクティブマトリクス装置３００の製造方法（本発明の有機半導体装置の製造方法）について説明する。
なお、以下では、薄膜トランジスタ１の製造方法を中心に説明する。

［Ａ１］ 前処理工程（図３（ａ）参照）
まず、基板５００を用意し、この基板５００の上面に配向処理を施す。
これにより、バッファ層６０をより確実に配向させることができる。
この配向処理の方法としては、例えば、ラビング処理、レーザー加工、ブラスト処理等が挙げられるが、これらの中でも、特に、ラビング処理を用いるのが好ましい。
ここで、ラビング処理とは、基板５００に対して、例えばポリアミド（ナイロン）製の布９００を巻いたローラ９１０を、一定圧力で押し込みながら回転させることにより、基板５００の上面を一定方向に擦る（ラビングする）方法である。かかるラビング処理によれば、比較的容易に基板５００の配向処理を行うことができる。

このラビング処理を行う際の各種条件は、基板５００の構成材料等によっても若干異なり、特に限定されないが、例えば次のようにすることができる。押し込み量は、０．０１〜１ｍｍ程度であるのが好ましく、０．１〜０．５ｍｍ程度であるのがより好ましい。回転数は、１０〜５０００ｒｐｍ程度であるのが好ましく、１００〜１０００ｒｐｍ程度であるのがより好ましい。また、送り込み量は、０．０１〜５０ｍ／ｍｉｎ程度であるのが好ましく、０．１〜１０ｍ／ｍｉｎ程度であるのがより好ましい。

［Ａ２］ バッファ層形成工程（図３（ｂ）参照）
次に、基板５００の配向処理が施された面に、バッファ層６０を形成する。
バッファ層６０は、前述した有機高分子材料をそのまま用いて形成するようにしてもよいが、有機高分子材料の前駆体を用いて形成するのが好ましい。これにより、より配向性の高いバッファ層６０を形成することができる。

具体的には、バッファ層６０は、重合性基を有し、かつ液晶性のコアを有する有機低分子材料を、１種または２種以上含有する混合物である溶液を調製し、この溶液を基板５００上に供給して液状被膜を形成した後、液状被膜中から溶媒を除去（脱溶媒）した後、前記有機低分子を重合することにより形成することができる。また、バッファ層６０は、重合性基を有し、かつ液晶性のコアを有する有機低分子材料を、１種または２種以上からなる混合物である溶液であっても良く、この溶液を基板５００上に供給して液状被膜を形成した後、前記有機低分子を重合することにより形成することができる。
有機低分子が有する重合性基としては、例えば、（メタ）アクリル基、エポキシ基、ビニル基、スチレン基、オキセタン基等が挙げられる。
このような有機低分子材料の一例としては、例えば、下記化１〜化１９で表される化合物等が挙げられる。

また、溶液を基板５００上に供給する方法としては、例えば、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。
また、有機低分子材料を重合する方法としては、例えば、光重合反応、熱重合反応等を利用することができる。なお、これらの反応の形態は、有機低分子材料の種類、溶液に添加する重合開始剤の種類、重合促進剤の種類等に応じて適宜設定することができる。

［Ａ３］ ソース電極およびドレイン電極形成工程（図３（ｃ）参照）
次に、バッファ層６０上に、ソース電極２０ａおよびドレイン電極２０ｂを、バッファ層６０の配向方向に沿って、所定距離離間して形成する。
まず、バッファ層６０上に金属膜（金属層）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。

この金属膜上に、レジスト材料を塗布した後に硬化させ、ソース電極２０ａおよびドレイン電極２０ｂ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、金属膜の不要部分を除去する。この金属膜の除去には、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。
その後、レジスト層を除去することにより、ソース電極２０ａおよびドレイン電極２０ｂが得られる。

なお、ソース電極２０ａおよびドレイン電極２０ｂは、例えば、導電性粒子を含む導電性材料をバッファ層６０上に供給して液状被膜を形成した後、必要に応じて、この液状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。
なお、導電性材料を供給する方法には、前記工程［Ａ２］で挙げた方法を用いることができる。
また、このとき、データ線３０１および画素電極３０３も形成する。

［Ａ４］ 有機半導体層形成工程（図３（ｄ）参照）
次に、ソース電極２０ａおよびドレイン電極２０ｂとに接触するように、有機半導体層３０を形成する。
このとき、有機半導体層３０は、その一部がソース電極２０ａおよびドレイン電極２０ｂとの間の領域において露出するバッファ層６０に接触することにより、バッファ層６０の配向方向に沿って配向する。
したがって、ソース電極２０ａとドレイン電極２０ｂとの間の領域（チャネル領域）では、有機半導体層３０はチャネル長方向に沿って配向する。

有機半導体層３０は、例えば、有機半導体材料またはその前駆体を含む溶液を、バッファ層６０上の、ソース電極２０ａとドレイン電極２０ｂとの間の領域を含む所定の領域に供給して液状被膜を形成した後、必要に応じて、この液状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。
なお、溶液を供給する方法には、前記工程［Ａ２］で挙げた方法を用いることができる。

［Ａ５］ ゲート絶縁層形成工程（図３（ｅ）参照）
次に、ソース電極２０ａ、ドレイン電極２０ｂおよび有機半導体層３０を覆うように、ゲート絶縁層４０を形成する。
ゲート絶縁層４０は、前記有機半導体層３０と同様にして形成することができる。
［Ａ６］ ゲート電極形成工程（図４（ｆ）参照）
次に、ゲート絶縁層４０上に、ソース電極２０ａとドレイン電極２０ｂとの間の領域に対応するように、ゲート電極５０を形成する。
ゲート電極５０は、前記ソース電極２０ａおよびドレイン電極２０ｂと同様にして形成することができる。
また、このとき、走査線３０２を形成する。
なお、本実施形態では、走査線３０２は、ゲート電極５０とは別途形成されるが、隣接する薄膜トランジスタ１のゲート電極５０を連続して形成することにより走査線３０２としてもよい。
［Ａ７］ 保護層形成工程（図３（ｇ）参照）
次に、ゲート絶縁層４０上に保護層７０を形成する。
保護層７０は、前記有機半導体層３０と同様にして形成することができる。

＜第２実施形態＞
次に、アクティブマトリクス装置の第２実施形態について説明する。
図５は、第２実施形態のアクティブマトリクス装置が備える有機薄膜トランジスタの構成を示す図（縦断面図）である。なお、以下の説明では、図５中上側を「上」、下側を「下」として説明する。

以下、第２実施形態について説明するが、前記第１実施形態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。
第２実施形態では、薄膜トランジスタ１がボトムゲート構造であり、それ以外は、前記第１実施形態と同様である。
図５に示すように、本実施形態の薄膜トランジスタ１は、基板５００上に設けられたバッファ層（下地層）６０と、バッファ層６０上に設けられたゲート電極５０と、ゲート電極５０を覆うようにバッファ層６０上に設けられたゲート絶縁層４０と、ゲート絶縁層４０上に、互いに分離して設けられたソース電極２０ａおよびドレイン電極２０ｂと、ソース電極２０ａおよびドレイン電極２０ｂに接触して設けられた有機半導体層３０と、これらの各層を覆うように設けられた保護層７０とを有している。

この薄膜トランジスタ１では、バッファ層６０の配向方向に沿って、ゲート絶縁層４０が配向し、さらに、このゲート絶縁層４０の配向方向に沿って、有機半導体層３０が配向している。
この場合、ゲート絶縁層４０の構成材料とバッファ層６０の構成材料とは、異種のものであってもよいが、同種のものであるのが好ましい。これにより、ゲート絶縁層４０をバッファ層６０の配向方向に沿って、より確実に配向させることができる。このため、有機半導体層３０がバッファ層６０から離間していても、バッファ層６０の配向方向に沿って確実に配向させることができる。
なお、前述したように、バッファ層６０に用いられる有機高分子材料は、高い絶縁性を有するため、ゲート絶縁層４０の構成材料としても好適である。
第２実施形態の構成によっても、前記第１実施形態と同様の効果が得られる。
このような薄膜トランジスタ１は、次のようにして製造することができる。

［Ｂ１］ 前処理工程
前記工程［Ａ１］と同様の工程を行う。
［Ｂ２］ バッファ層形成工程
前記工程［Ａ２］と同様の工程を行う。
［Ｂ３］ ゲート電極形成工程
前記工程［Ａ６］と同様の工程を行う。

［Ｂ４］ ゲート絶縁層形成工程
前記工程［Ａ５］と同様の工程を行う。
このとき、ゲート絶縁層４０は、その一部がゲート電極５０から露出するバッファ層６０に接触することにより、バッファ層６０の配向方向に沿って配向する。
［Ｂ５］ ソース電極およびドレイン電極形成工程
前記工程［Ａ３］と同様の工程を行う。

［Ｂ６］ 有機半導体層形成工程
前記工程［Ａ４］と同様の工程を行う。
このとき、有機半導体層３０は、その一部がソース電極２０ａとドレイン電極２０ｂとの間の領域において露出するゲート絶縁層４０に接触することにより、ゲート絶縁層４０の配向方向に沿って配向する。すなわち、バッファ層６０の配向方向に沿って配向する。
［Ｂ７］ 保護層形成工程
前記工程［Ａ７］と同様の工程を行う。

＜電子デバイス＞
次に、本発明の電子デバイスとして、前述したようなアクティブマトリクス装置が組み込まれた電気泳動表示装置を一例に説明する。
図６は、電気泳動表示装置の実施形態を示す縦断面図である。なお、以下の説明では、図６中上側を「上」、下側を「下」として説明する。

図６に示す電気泳動表示装置２００は、前述したアクティブマトリクス装置３００と、このアクティブマトリクス装置３００上に設けられた電気泳動表示部４００とで構成されている。
この電気泳動表示部４００は、透明電極（共通電極）４０３を備える透明基板４０４と、バインダ材４０５により透明電極４０３に固定されたマイクロカプセル４０２とで構成されている。

そして、マイクロカプセル４０２が画素電極３０３に接触するようにして、アクティブマトリクス装置３００と電気泳動表示部４００とが接合されている。
各カプセル４０２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。

このような電気泳動表示装置２００では、１本あるいは複数本の走査線３０２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３０２に接続されている薄膜トランジスタ１がＯＮとなる。
これにより、かかる薄膜トランジスタ１に接続されているデータ線３０１と画素電極３０３とは、実質的に導通する。このとき、データ線３０１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３０３に供給される。
これにより、画素電極３０３と透明電極４０３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、いずれかの電極に向かって電気泳動する。

一方、この状態から、走査線３０２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はＯＦＦとなり、かかる薄膜トランジスタ１に接続されているデータ線３０１と画素電極３０３とは非導通状態となる。
したがって、走査線３０２への選択信号の供給および停止、あるいは、データ線３０１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２００の表示面側（透明基板４０４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２００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。

また、本実施形態の電気泳動表示装置２００は、アクティブマトリクス装置３００を有することにより、特定の走査線３０２に接続された薄膜トランジスタ１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２００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、本実施形態の電気泳動表示装置２００はマイクロカプセルを用いた所謂垂直移動型のものであるが、本発明はこれに限定されるものではなく、画素電極３０３と共通電極４０３とが同一基板上に併設される所謂水平移動型のものであってもよい。また、マイクロカプセルを用いず、基板上に形成された隔壁で区画された空間内に電気泳動粒子が浮遊するものであってもよい。また、前述したような薄膜トランジスタ１を備えるアクティブマトリクス装置が組み込まれた表示装置は、このような電気泳動表示装置２００への適用に限定されるものではなく、例えば、有機ＥＬ装置、液晶表示装置等に適用することもできる。

＜電子機器＞
このような電気泳動表示装置２００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２００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７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２００で構成されている。

＜＜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８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７に示す構成と同様のものである。

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。

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。
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２００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２００を適用することが可能である。
以上、本発明の有機半導体装置の製造方法、有機半導体装置、電子デバイスおよび電子機器を、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれらに限定されるものでない。

本発明の有機半導体装置を適用した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。 第１実施形態のアクティブマトリクス装置が備える有機薄膜トランジスタの構成を示す図（縦断面図および平面図）である。 図２に示す有機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。 図２に示す有機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。 第２実施形態のアクティブマトリクス装置が備える有機薄膜トランジスタの構成を示す図（縦断面図）である。 電気泳動表示装置の実施形態を示す縦断面図である。 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。 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る。

符号の説明

１‥‥薄膜トランジスタ ２０ａ‥‥ソース電極 ２０ｂ‥‥ドレイン電極 ３０‥‥有機半導体層 ４０‥‥ゲート絶縁層 ５０‥‥ゲート電極 ６０‥‥バッファ層 ７０‥‥保護層 ２００‥‥電気泳動表示装置 ３００‥‥アクティブマトリクス装置 ３０１‥‥データ線 ３０２‥‥走査線 ３０３‥‥画素電極 ４００‥‥電気泳動表示部 ４０２‥‥マイクロカプセル ４２０‥‥電気泳動分散液 ４２１、４２２‥‥電気泳動粒子 ４０３‥‥透明電極 ４０４‥‥透明基板 ４０５‥‥バインダ材 ５００‥‥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 ９００‥‥布 ９１０‥‥ローラ

Claims (18)

1. ゲート電極と、ソース電極と、ドレイン電極と、有機半導体層と、前記ゲート電極に対して前記ソース電極および前記ドレイン電極を絶縁するゲート絶縁層と、これらを支持する基板とを有する有機半導体装置の製造方法であって、
   前記有機半導体層を形成するのに先立って、前記基板上に、液晶性のコアを有する有機高分子材料を含み、所定方向に配向した下地層を形成し、
   その後、前記有機半導体層を形成することにより、該有機半導体層を前記下地層の配向方向に沿って配向させることを特徴とする有機半導体装置の製造方法。
2. 前記有機半導体層を形成するのに先立って、前記下地層上に、前記ソース電極および前記ドレイン電極を形成し、
   次いで、前記有機半導体層の一部を前記下地層に接触するように形成することにより、前記有機半導体層を前記下地層の配向方向に沿って配向させる請求項１に記載の有機半導体装置の製造方法。
3. 前記有機半導体層を形成するのに先立って、前記下地層上に、前記ゲート電極を形成し、
   次いで、前記ゲート絶縁層の一部を前記下地層に接触するように形成することにより、前記ゲート絶縁層を前記下地層の配向方向に沿って配向させ、
   その後、前記有機半導体層を形成することにより、該有機半導体層を前記ゲート絶縁層の配向方向に沿って配向させる請求項１に記載の有機半導体装置の製造方法。
4. 前記有機半導体層を形成するのに先立って、前記ゲート絶縁層上に、前記ソース電極および前記ドレイン電極を形成し、
   次いで、前記有機半導体層の一部を前記ゲート絶縁層に接触するように形成することにより、前記有機半導体層を前記ゲート絶縁層の配向方向に沿って配向させる請求項３に記載の有機半導体装置の製造方法。
5. 前記下地層の構成材料と前記ゲート絶縁層の構成材料とは、同種のものである請求項３または４に記載の有機半導体装置の製造方法。
6. 前記ソース電極およびドレイン電極を、前記所定方向に沿って離間して形成する請求項１ないし５のいずれかに記載の有機半導体装置の製造方法。
7. 前記基板に配向処理を施した後、前記下地層を形成する請求項１ないし６のいずれかに記載の有機半導体装置の製造方法。
8. 前記配向処理は、ラビング処理により行われる請求項７に記載の有機半導体装置の製造方法。
9. 前記下地層は、重合性基を有し、かつ液晶性のコアを有する有機低分子材料の少なくとも一種類または二種類以上を含有する混合物を重合して形成される請求項１ないし８のいずれかに記載の有機半導体装置の製造方法。
10. 前記混合物が室温にて液晶相を示す請求項９に記載の有機半導体装置の製造方法。
11. 前記混合物がネマティック相を有する請求項１０に記載の有機半導体装置の製造方法。
12. 前記混合物がスメクティック相を有する請求項１０に記載の有機半導体装置の製造方法。
13. ゲート電極と、ソース電極と、ドレイン電極と、有機半導体層と、前記ゲート電極に対して前記ソース電極および前記ドレイン電極を絶縁するゲート絶縁層と、これらを支持する基板とを有し、
    前記基板と前記有機半導体層との間に、液晶性のコアを有する有機高分子材料を含み、所定方向に配向した下地層が形成され、
    前記有機半導体層が前記下地層の配向方向に沿って配向されていることを特徴とする有機半導体装置。
14. 前記下地層の配向方向は、前記ソース電極および前記ドレイン電極のいずれか一方から他方に向かう方向とほぼ平行となっている請求項１３に記載の有機半導体装置。
15. 前記有機半導体層は、高分子の有機半導体材料を含む請求項１３または１４に記載の有機半導体装置。
16. 前記有機半導体層は、主としてアリール基を有する有機半導体材料で構成されている請求項１３ないし１５のいずれかに記載の有機半導体装置。
17. 請求項１３ないし１６のいずれかに記載の有機半導体装置を備えることを特徴とする電子デバイス。
18. 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。

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