JP2007012986A - Organic semiconductor device - Google Patents

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JP2007012986A
JP2007012986A JP2005193773A JP2005193773A JP2007012986A JP 2007012986 A JP2007012986 A JP 2007012986A JP 2005193773 A JP2005193773 A JP 2005193773A JP 2005193773 A JP2005193773 A JP 2005193773A JP 2007012986 A JP2007012986 A JP 2007012986A
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隆夫 染谷
Yuichi Noguchi
有一 野口
Aya Oshima
彩 大島
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an organic semiconductor device which exhibits effectively the respective performances of its flexibility, heat resistance, low-power consuming quality, and high-operating-speed quality, and further, excels in either one of its mobility, ON/OFF ratio, and drifting characteristic. <P>SOLUTION: The organic semiconductor device 1 has on the surface of a base material 2 a gate electrode 3, an gate insulating layer 4, an organic semiconductor layer 5, a source electrode 6, and a drain electrode 7. Hereupon, the gate insulating layer 4 is made of a polyimide hardened at a temperature lower than 300°C. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、可とう性、耐熱性、低消費電力性、高動作速度性に優れ、低コストで製造可能な有機半導体装置に関し、特に、ゲート絶縁層に所定のポリイミドを用いた有機半導体装置に関する。   The present invention relates to an organic semiconductor device that is excellent in flexibility, heat resistance, low power consumption, high operating speed, and can be manufactured at low cost, and more particularly, to an organic semiconductor device using a predetermined polyimide for a gate insulating layer. .

有機半導体を用いた電界効果型トランジスタ(FET)等の有機半導体装置は、フレキシブルディスプレイ等への応用が期待されている。このようなフレキシブルディスプレイに用いるFETは、有機半導体とゲート絶縁層とに挟持されたゲート電極に電圧を印加し、有機半導体層の空乏層を変調し、ソース電極とドレイン電極に流れる電流を変化させることにより駆動するものである。   An organic semiconductor device such as a field effect transistor (FET) using an organic semiconductor is expected to be applied to a flexible display or the like. An FET used in such a flexible display applies a voltage to a gate electrode sandwiched between an organic semiconductor and a gate insulating layer, modulates a depletion layer of the organic semiconductor layer, and changes a current flowing through the source electrode and the drain electrode. It is driven by this.

ここで、有機半導体装置のゲート絶縁層は、これまでSiOやSiN、ガラス等の無機材料を用いて形成されてきた。しかしながら、フレキシブルディスプレイ等に応用するためには可とう性のある材料であることが好ましく、ポリビニルフェノールやポリイミドを材料としてゲート絶縁層を形成することが検討されるようになってきた(例えば、特許文献1及び2参照。)。 Here, the gate insulating layer of the organic semiconductor device has so far been formed using an inorganic material such as SiO 2 , SiN, or glass. However, a flexible material is preferable for application to a flexible display or the like, and formation of a gate insulating layer using polyvinyl phenol or polyimide as a material has been studied (for example, patents). See references 1 and 2.)

ポリイミドは、優れた耐熱性、絶縁性、塗膜の平坦性を有するため、半導体素子の絶縁保護膜、多層配線の層間絶縁膜、メモリ素子のα線シールド膜、フレキシブル回路基材等として広く使用されており、有機半導体装置におけるゲート絶縁層としても期待されている。
特開平5−110069号公報 特開2004−200304号公報
Polyimide has excellent heat resistance, insulation, and coating flatness, so it is widely used as an insulation protection film for semiconductor elements, interlayer insulation films for multilayer wiring, α-ray shield films for memory elements, flexible circuit substrates, etc. It is also expected as a gate insulating layer in organic semiconductor devices.
JP-A-5-110069 JP 2004-200304 A

しかし、これまで用いられてきたポリイミドは、硬化温度が300℃以上と高く、その他の高分子材料とはコンパチビリティが低いため、使用することができる基材等の材料が制限されてしまい、有機半導体装置に用いる材料としては不十分なものであった。   However, since the polyimide used so far has a high curing temperature of 300 ° C. or higher and low compatibility with other polymer materials, the materials such as base materials that can be used are limited, and organic The material used for the semiconductor device was insufficient.

そこで、本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、可とう性、耐熱性、低消費電力性、高動作速度性のそれぞれの性能を有効に発揮することができる有機半導体装置を提供することを目的とするものである。   Accordingly, the present invention has been made in view of the above circumstances, and provides an organic semiconductor device capable of effectively exhibiting each performance of flexibility, heat resistance, low power consumption, and high operating speed. It is intended to do.

本発明者らは、上記の目的を達成しようと鋭意研究を重ね、検討した結果、所定のポリイミド組成物が上記目的を達成することを見いだし、本発明を完成したものである。   As a result of intensive studies and studies to achieve the above object, the present inventors have found that a predetermined polyimide composition achieves the above object, and have completed the present invention.

すなわち、本発明の有機半導体装置は、基材の表面に、ゲート電極、ゲート絶縁層、有機半導体層、ソース電極及びドレイン電極を有する有機半導体装置であって、ゲート絶縁層は、300℃未満の温度で硬化させたポリイミドからなることを特徴とするものである。   That is, the organic semiconductor device of the present invention is an organic semiconductor device having a gate electrode, a gate insulating layer, an organic semiconductor layer, a source electrode, and a drain electrode on the surface of a base material, and the gate insulating layer is less than 300 ° C. It is made of polyimide cured at a temperature.

本発明の有機半導体装置によれば、ゲート絶縁層を所定のポリイミドを用いて形成することで、可とう性、耐熱性、低消費電力性、高動作速度性及びオン・オフ比の性能を向上させることができる。   According to the organic semiconductor device of the present invention, flexibility, heat resistance, low power consumption, high operating speed, and on / off ratio performance are improved by forming a gate insulating layer using a predetermined polyimide. Can be made.

以下、本発明を図面を参照しながら詳細に説明する。図1は、本発明の有機半導体装置の構成を示した概略断面図である。   Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of the organic semiconductor device of the present invention.

図1に示したように、本発明の有機半導体装置1は、基材2の表面に、ゲート電極3、ゲート絶縁層4、有機半導体層5、ソース電極6及びドレイン電極7を有するものであり、この構成は従来の有機半導体装置と同様である。   As shown in FIG. 1, the organic semiconductor device 1 of the present invention has a gate electrode 3, a gate insulating layer 4, an organic semiconductor layer 5, a source electrode 6 and a drain electrode 7 on the surface of a substrate 2. This configuration is the same as that of a conventional organic semiconductor device.

ここで、基材2としては、絶縁性の材料、例えば、ガラス、アルミナ焼結体等の無機材料や、ポリイミド、ポリエステル、ポリエチレン、ポリフェニレンスルフィド、ポリパラキシレン、ポリエチレンナフタレート等の有機材料を用いて形成することができる。   Here, as the base material 2, an insulating material, for example, an inorganic material such as glass or an alumina sintered body, or an organic material such as polyimide, polyester, polyethylene, polyphenylene sulfide, polyparaxylene, or polyethylene naphthalate is used. Can be formed.

有機材料をフィルム状に形成した高分子基材を用いると、軽量でフレキシブルな有機半導体装置を製造することができる点で好ましく、この有機材料としては、特にポリエチレンナフタレートであることが好ましい。ポリエチレンナフタレートは、平滑性に優れ、フィルム状(例えば、10μm程度の厚さ)に形成しても適度なコシがあり、ガス透過性が低く、安価な材料であり、好ましい多くの性質を有しているが、耐熱性が190℃であるため、これまではあまり使用されていなかった。しかし、本発明の中でも190℃以下の加熱で得られるポリイミドを用いた組み合わせでは極めて相性がよく優れたものである。   The use of a polymer base material in which an organic material is formed into a film is preferable in that a lightweight and flexible organic semiconductor device can be produced, and the organic material is particularly preferably polyethylene naphthalate. Polyethylene naphthalate is excellent in smoothness, has an appropriate stiffness even when formed into a film (for example, a thickness of about 10 μm), has low gas permeability, is an inexpensive material, and has many desirable properties. However, since the heat resistance is 190 ° C., it has not been used so far. However, in the present invention, the combination using polyimide obtained by heating at 190 ° C. or lower is extremely excellent in compatibility.

この基材2の厚さは、特に限定されずに用いることができるが、フレキシブルディスプレイ、電子人工皮膚、シート型スキャナ等の可とう性を有する製品へ適用する場合を考慮すると、1〜300μmであることが好ましく、10〜100μmであることが特に好ましい。   Although the thickness of this base material 2 can be used without being specifically limited, in consideration of a case where it is applied to a flexible product such as a flexible display, an electronic artificial skin, a sheet-type scanner, etc., it is 1 to 300 μm. It is preferable that it is 10 to 100 μm.

次に、ゲート電極3は、金属及び導電性有機材料の少なくとも一種を用いて形成すればよい。金属膜を形成する場合には、蒸着やスパッタリング等の既存の真空成膜法を用いればよく、マスク成膜法やフォトリソグラフ法等により電極形状の形成を行うことができる。このとき用いる電極形成用の材料としては、金、白金、クロム、パラジウム、アルミニウム、インジウム、モリブデン、ニッケル等の金属、これら金属を用いた合金、ポリシリコン、アモルファスシリコン、錫酸化物、酸化インジウム、インジウム・錫酸化物(ITO)等の無機材料が挙げられる。また、これらの材料は2種以上を併用してもよい。   Next, the gate electrode 3 may be formed using at least one of a metal and a conductive organic material. In the case of forming a metal film, an existing vacuum film formation method such as vapor deposition or sputtering may be used, and the electrode shape can be formed by a mask film formation method or a photolithographic method. As the material for electrode formation used at this time, metals such as gold, platinum, chromium, palladium, aluminum, indium, molybdenum, nickel, alloys using these metals, polysilicon, amorphous silicon, tin oxide, indium oxide, Inorganic materials such as indium tin oxide (ITO) can be used. Two or more of these materials may be used in combination.

また、導電性有機材料を用いて電極を形成する場合には、ポリアニリン、ポリチオフェン等の導電性インキを塗布して電極とすることができる。この場合の電極の形成は、有機材料を基材上に塗布、乾燥させることで行うことができるため、安価で簡便に行うことができる。塗布する方法としては、スピンコート法、キャスト法、引き上げ法、転写法、インクジェット法等が挙げられる。   In the case of forming an electrode using a conductive organic material, a conductive ink such as polyaniline or polythiophene can be applied to form an electrode. In this case, the electrode can be formed by applying an organic material on a substrate and drying it, so that it can be easily and inexpensively performed. Examples of the application method include a spin coating method, a casting method, a pulling method, a transfer method, and an ink jet method.

ゲート電極3の膜厚は、その材質の導電率によるが、50〜1000nmであることが好ましい。ゲート電極の厚さの下限は、電極材料の導電率及び下地基材との密着強度によって異なる。ゲート電極の厚さの上限は、後で述べるソース電極−ドレイン電極対を設けた際に、下地基材とゲート電極の段差部分におけるゲート絶縁層による絶縁被覆が十分で、かつその上に形成する電極パターンに断線を生ぜしめないことが必要である。特に、可とう性がある基材を使用した場合には、応力のバランスを考慮する必要がある。   The film thickness of the gate electrode 3 is preferably 50 to 1000 nm although it depends on the conductivity of the material. The lower limit of the thickness of the gate electrode varies depending on the conductivity of the electrode material and the adhesion strength with the base substrate. The upper limit of the thickness of the gate electrode is that when a source electrode-drain electrode pair, which will be described later, is provided, an insulating coating with a gate insulating layer is sufficient at the step portion between the base substrate and the gate electrode, and the gate electrode is formed thereon. It is necessary not to cause disconnection in the electrode pattern. In particular, when a flexible substrate is used, it is necessary to consider the balance of stress.

次に、ゲート絶縁層4は、その材料として300℃未満の温度で硬化させたポリイミドからなるものであり、ここが本発明における特徴的な部分である。   Next, the gate insulating layer 4 is made of polyimide cured as a material at a temperature of less than 300 ° C., which is a characteristic part of the present invention.

これまで、ゲート絶縁層をポリイミドで形成する際には、その前駆体であるポリアミック酸を加熱して脱水反応させており、その温度が通常300℃以上であったため、基材等の他の材料も高い耐熱性を有する材料を用いなくてはならず、高コストとなってしまっていた。   Until now, when the gate insulating layer is formed of polyimide, the polyamic acid that is the precursor is heated and dehydrated, and the temperature is usually 300 ° C. or higher. However, it was necessary to use a material having high heat resistance, resulting in high costs.

また、高温処理を行うと有機半導体自体の特性も低下してしまうため、ゲート絶縁層としてのポリイミドの使用は実用レベルではあまり注目されていなかった。   Moreover, since the characteristics of the organic semiconductor itself are degraded when the high temperature treatment is performed, the use of polyimide as a gate insulating layer has not received much attention at a practical level.

ところが、このゲート絶縁層の材料として硬化温度が300℃未満のポリイミドを用いることで、他の材料を300℃以上の高温に晒すことなく、ポリイミド膜を形成することができ、高温処理による有機半導体の機能低下を生じさせることなく、有機半導体を効率的に製造することができる。   However, by using polyimide having a curing temperature of less than 300 ° C. as the material of the gate insulating layer, a polyimide film can be formed without exposing other materials to a high temperature of 300 ° C. or higher. Thus, an organic semiconductor can be efficiently produced without causing a decrease in the function.

このような硬化温度が300℃未満であるポリイミドとしては、例えば、次の一般式(I)で表されるポリイミド

Figure 2007012986
(但し、式中Rは4価の有機基を、Rは2価の有機基を表し、Rの有機基のうち50mol%以上が、次の一般式(II)で表されるビフェニルエーテルカルボン酸
Figure 2007012986
に由来する基であり、
の有機基のうち50〜99mol%が、次の一般式(III)で表されるジアミン化合物
Figure 2007012986
(但し、式中、Xは−CH−、−O−、−C(CH−、−SO−又は−C(CF−を表し、Yは水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜4の脂肪族炭化水素基を表し、mは1〜4である。)に由来する基であり、
の有機基のうち50〜1mol%が、次の一般式で表されるジアミノシロキサン
Figure 2007012986
(但し、式中、R及びRは2価の有機基を、R〜Rはそれぞれ1価の炭化水素基を表し、lは0〜12の整数を表す。)に由来する基であり、nは5〜100の整数である。)が挙げられる。ここでnは、10〜50の整数であることが好ましい。 As the polyimide having such a curing temperature of less than 300 ° C., for example, a polyimide represented by the following general formula (I)
Figure 2007012986
(In the formula, R 1 represents a tetravalent organic group, R 2 represents a divalent organic group, and 50 mol% or more of the organic groups of R 1 is represented by the following general formula (II): Ether carboxylic acid
Figure 2007012986
A group derived from
A diamine compound in which 50 to 99 mol% of the organic group of R 2 is represented by the following general formula (III)
Figure 2007012986
(Wherein, X represents —CH 2 —, —O—, —C (CH 3 ) 2 —, —SO 2 — or —C (CF 3 ) 2 —, Y represents a hydrogen atom, a halogen atom, Represents an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms, and m is 1 to 4).
Diaminosiloxane in which 50 to 1 mol% of the organic group of R 2 is represented by the following general formula
Figure 2007012986
Wherein R 3 and R 4 represent a divalent organic group, R 5 to R 8 each represent a monovalent hydrocarbon group, and l represents an integer of 0 to 12. And n is an integer from 5 to 100. ). Here, n is preferably an integer of 10 to 50.

ここで、本発明に用いるポリイミド(I)は、所定の酸成分とジアミン成分を脱水縮合反応してポリアミック酸とした後、加熱して脱水反応させることにより形成することができる。   Here, the polyimide (I) used in the present invention can be formed by subjecting a predetermined acid component and a diamine component to a polyamic acid by a dehydration condensation reaction and then heating to cause a dehydration reaction.

この酸成分としては、次の一般式(II)で表される酸成分

Figure 2007012986
を全酸成分中に50mol%以上含有する酸成分を用いることができる。 As this acid component, an acid component represented by the following general formula (II)
Figure 2007012986
An acid component containing 50 mol% or more in the total acid component can be used.

ここで使用できる酸成分としては、例えば、3,3´,4,4´−ビフェニルエーテルテトラカルボン酸、2,3,3´,4´−フェニルエーテルテトラカルボン酸、それらの無水物、それらの低級アルキルエステル等のビフェニルエーテルカルボン酸類を主に挙げることができ、これらは単独又は混合して使用することができる。このビフェニルエーテルカルボン酸類は、全酸成分の50mol%以上使用することが好ましく、50mol%未満の使用では耐強酸性が低下してしまう。   Examples of the acid component that can be used here include 3,3 ′, 4,4′-biphenyl ether tetracarboxylic acid, 2,3,3 ′, 4′-phenyl ether tetracarboxylic acid, anhydrides thereof, Mainly mentioned are biphenyl ether carboxylic acids such as lower alkyl esters, and these can be used alone or in combination. These biphenyl ether carboxylic acids are preferably used in an amount of 50 mol% or more of the total acid components, and if the amount is less than 50 mol%, the strong acid resistance is lowered.

また、このビフェニルエーテルカルボン酸成分以外の酸成分としては、例えば、ピロメリット酸、3,3´,4,4´−ビフェニルテトラカルボン酸、2,3,3´,4´−ビフェニルテトラカルボン酸、3,3´,4,4´−ベンゾフェノンテトラカルボン酸、2,3,3´,4´−ベンゾフェノンテトラカルボン酸、2,3,6,7−ナフタレンテトラカルボン酸、1,4,5,8−ナフタレンテトラカルボン酸、1,2,5,6−ナフタレンテトラカルボン酸、3,3´,4,4´−ジフェニルメタンテトラカルボン酸、2,2−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)プロパン、2,2−ビス(3,4−ジカルボキシフェニル)ヘキサフルオロプロパン、3,3´4,4´−ジフェニルスルホンテトラカルボン酸、3,4,9,10−テトラカルボキシペリレン、2,2−ビス[4−(3,4−ジカルボキシフェノキシ)フェニル]プロパン、2,2−ビス[4−(3,4−ジカルボキシフェノキシ)フェニル]ヘキサフルオロプロパン等の酸成分、その無水物、その低級アルキルエステル等が挙げられ、これらは単独又は混合して前述のビフェニルエーテルカルボン酸成分と併用することができる。   Examples of acid components other than the biphenyl ether carboxylic acid component include pyromellitic acid, 3,3 ′, 4,4′-biphenyltetracarboxylic acid, and 2,3,3 ′, 4′-biphenyltetracarboxylic acid. 3,3 ′, 4,4′-benzophenone tetracarboxylic acid, 2,3,3 ′, 4′-benzophenone tetracarboxylic acid, 2,3,6,7-naphthalene tetracarboxylic acid, 1,4,5, 8-Naphthalenetetracarboxylic acid, 1,2,5,6-naphthalenetetracarboxylic acid, 3,3 ′, 4,4′-diphenylmethanetetracarboxylic acid, 2,2-bis (3,4-dicarboxyphenyl) propane 2,2-bis (3,4-dicarboxyphenyl) hexafluoropropane, 3,3′4,4′-diphenylsulfonetetracarboxylic acid, 3,4,9,10-tetra Acid components such as ruboxoxyperylene, 2,2-bis [4- (3,4-dicarboxyphenoxy) phenyl] propane, 2,2-bis [4- (3,4-dicarboxyphenoxy) phenyl] hexafluoropropane, The anhydride, the lower alkyl ester, etc. are mentioned, These can be used together with the above-mentioned biphenyl ether carboxylic acid component individually or in mixture.

次に、ここで用いるジアミン成分としては、次の一般式(III)で表されるジアミン化合物

Figure 2007012986
(但し、式中、Xは−CH−、−O−、−C(CH−、−SO−又は−C(CF−を表し、Yは水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜4の脂肪族炭化水素基を表し、mは1〜4である。)が挙げられ、このYにおけるハロゲン原子は、フッ素原子、塩素原子、臭素原子等が挙げられる。また、炭素数1〜4の脂肪族炭化水素基としては、メチル、エチル、プロピル、ブチル、イソプロピル等の直鎖状又は分枝鎖状の基が挙げられ、メチル又はエチルであることが好ましい。 Next, as a diamine component used here, the diamine compound represented by the following general formula (III)
Figure 2007012986
(Wherein, X represents —CH 2 —, —O—, —C (CH 3 ) 2 —, —SO 2 — or —C (CF 3 ) 2 —, Y represents a hydrogen atom, a halogen atom, C represents an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms, m is 1 to 4.), and examples of the halogen atom in Y include a fluorine atom, a chlorine atom, and a bromine atom. In addition, examples of the aliphatic hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms include linear or branched groups such as methyl, ethyl, propyl, butyl, and isopropyl, and methyl or ethyl is preferable.

また、ここで用いるジアミン成分としては、次の一般式(IV)で表されるジアミノシロキサン

Figure 2007012986
(但し、式中、R及びRは2価の有機基を、R〜Rはそれぞれ1価の炭化水素基を表し、lは0〜12の整数を表す。)が挙げられる。 The diamine component used here is a diaminosiloxane represented by the following general formula (IV):
Figure 2007012986
(In the formula, R 3 and R 4 represent a divalent organic group, R 5 to R 8 each represent a monovalent hydrocarbon group, and l represents an integer of 0 to 12).

この一般式(IV)で表されるジアミン成分のR及びRの2価の有機基としては、炭素数1〜6の脂肪族炭化水素基であることが好ましく、例えば、メチレン、エチレン、トリメチレン、プロピレン、テトラメチレン、ペンタメチレン、3,3−ジメチルトリメチレン、ヘキサメチレン等の直鎖状又は分枝鎖状の2価のアルキレン基が挙げられる。 The divalent organic group of R 3 and R 4 of the diamine component represented by the general formula (IV) is preferably an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms, such as methylene, ethylene, Examples thereof include linear or branched divalent alkylene groups such as trimethylene, propylene, tetramethylene, pentamethylene, 3,3-dimethyltrimethylene, and hexamethylene.

また、R〜Rの1価の炭化水素基としては、炭素数1〜12の炭化水素基であることが好ましく、炭素数1〜8の炭化水素基であることがより好ましい。具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、ヘキシル基、2−エチルヘキシル基、オクチル基、デシル基、ドデシル基等のアルキル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基等のシクロアルキル基、フェニル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基等のアリール基、ベンジル基、フェニルエチル基、フェニルプロピル基等のアラルキル基等が挙げられる。R〜Rはそれぞれ互いに同一でも異なっていてもよく、その中でも化学的安定性や合成の容易さから全てメチル基であることが好ましい。 The monovalent hydrocarbon group R 5 to R 8, is preferably a hydrocarbon group having 1 to 12 carbon atoms, more preferably a hydrocarbon group having 1 to 8 carbon atoms. Specifically, alkyl groups such as methyl, ethyl, propyl, isopropyl, butyl, isobutyl, tert-butyl, hexyl, 2-ethylhexyl, octyl, decyl, dodecyl, etc., cyclopentyl Groups, cycloalkyl groups such as cyclohexyl group and cycloheptyl group, aryl groups such as phenyl group, tolyl group, xylyl group and naphthyl group, aralkyl groups such as benzyl group, phenylethyl group and phenylpropyl group. R 5 to R 8 may be the same as or different from each other, and among them, all of them are preferably methyl groups in view of chemical stability and ease of synthesis.

より具体的な化合物を挙げると、一般式(III)で表されるジアミン成分としては、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]プロパン、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]へキサフルオロプロパン、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]エーテル、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]メタン、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]スルホン等が挙げられ、これらは単独又は混合して使用することができる。   More specifically, examples of the diamine component represented by the general formula (III) include 2,2-bis [4- (4-aminophenoxy) phenyl] propane, 2,2-bis [4- ( 4-aminophenoxy) phenyl] hexafluoropropane, 2,2-bis [4- (4-aminophenoxy) phenyl] ether, 2,2-bis [4- (4-aminophenoxy) phenyl] methane, 2, 2-bis [4- (4-aminophenoxy) phenyl] sulfone and the like can be mentioned, and these can be used alone or in combination.

また、一般式(IV)で表されるジアミノシロキサンとしては、ビス(γ−アミノプロピル)テトラメチルジシロキサン、ビス(4−アミノブチル)テトラメチルジシロキサン、ビス(γ−アミノプロピル)テトラフェニルジシロキサン、1,4−ビス(γ−アミノプロピルジメチルシリル)ベンゼン等が挙げられ、これらは単独又は混合して使用することができる。   Examples of the diaminosiloxane represented by the general formula (IV) include bis (γ-aminopropyl) tetramethyldisiloxane, bis (4-aminobutyl) tetramethyldisiloxane, and bis (γ-aminopropyl) tetraphenyldisiloxane. Examples thereof include siloxane and 1,4-bis (γ-aminopropyldimethylsilyl) benzene, and these can be used alone or in combination.

このとき、一般式(III)及び一般式(IV)で表されるジアミン成分の配合割合は、全ジアミン成分に対して一般式(III)のジアミン化合物が50〜99mol%、一般式(IV)のジアミノシロキサンが50〜1mol%の範囲であることが好ましい。一般式(III)のジアミン化合物の割合が50mol%未満では耐酸性が低下してしまい、また、一般式(IV)のジアミノシロキサンの割合が1mol%未満では半導体素子表面等に対する密着性が低下してしまう。   At this time, the mixing ratio of the diamine component represented by the general formula (III) and the general formula (IV) is 50 to 99 mol% of the diamine compound of the general formula (III) with respect to the total diamine component, and the general formula (IV). The diaminosiloxane is preferably in the range of 50 to 1 mol%. If the proportion of the diamine compound of the general formula (III) is less than 50 mol%, the acid resistance is lowered, and if the proportion of the diaminosiloxane of the general formula (IV) is less than 1 mol%, the adhesion to the surface of the semiconductor element is lowered. End up.

本発明に用いるポリイミドは、前述した酸成分と前述したジアミン成分とを反応させて得られるが、それら酸成分及びジアミン成分がブロック又はランダムに含有されていてもよい。   Although the polyimide used for this invention is obtained by making the acid component mentioned above and the diamine component mentioned above react, these acid components and diamine components may contain block or at random.

また、本発明に用いるポリイミドは、その前駆体であるポリアミック酸 0.5gをN−メチル−2−ピロリドン 100mLに溶解して溶液としたときの、30℃における対数粘度が0.2〜4.0dl/gの範囲であることが好ましく、より好ましくは0.3〜2.0dl/gの範囲である。   In addition, the polyimide used in the present invention has a logarithmic viscosity at 30 ° C. of 0.2 to 4 when 0.5 g of polyamic acid as a precursor is dissolved in 100 mL of N-methyl-2-pyrrolidone. It is preferably in the range of 0 dl / g, more preferably in the range of 0.3 to 2.0 dl / g.

ポリアミック酸は略等モルの酸成分とジアミン成分とを有機溶媒中で30℃以下、好ましくは20℃以下の反応温度下で3〜12時間、付加重合反応させて得ることができる。この重合反応に用いる有機溶媒としては、例えば、N,N´−ジメチルスルホオキシド、N,N´−ジメチルホルムアミド、N,N´−ジエチルホルムアミド、N,N´−ジメチルアセトアミド、N,N´−ジエチルチルアセトアミド、N−メチル−2−ピロリドン、ヘキササメチレンホスホアミド等が挙げられ、これらは単独又は混合して使用することができる。   The polyamic acid can be obtained by subjecting an approximately equimolar acid component and a diamine component to an addition polymerization reaction in an organic solvent at a reaction temperature of 30 ° C. or lower, preferably 20 ° C. or lower for 3 to 12 hours. Examples of the organic solvent used in this polymerization reaction include N, N′-dimethylsulfoxide, N, N′-dimethylformamide, N, N′-diethylformamide, N, N′-dimethylacetamide, N, N′-. Examples thereof include diethyl tylacetamide, N-methyl-2-pyrrolidone, hexasamethylene phosphoamide and the like, and these can be used alone or in combination.

このポリアミック酸溶液を塗布乾燥した後、300℃未満、好ましくは150〜250℃で、より好ましくは160〜200℃で加熱硬化させて、耐熱性の優れた強靭なポリイミド組成の硬化物とすることができる。本発明のポリイミド組成物は、特に耐熱性、電気特性、耐薬品性等に非常に優れたものである。このポリイミドの硬化物を用いて形成したゲート絶縁層4の膜厚は、100〜1000nmであることが好ましい。   After this polyamic acid solution is applied and dried, it is cured by heating at less than 300 ° C., preferably 150 to 250 ° C., more preferably 160 to 200 ° C., to obtain a cured product having a tough polyimide composition with excellent heat resistance. Can do. The polyimide composition of the present invention is particularly excellent in heat resistance, electrical characteristics, chemical resistance and the like. It is preferable that the film thickness of the gate insulating layer 4 formed using the cured product of polyimide is 100 to 1000 nm.

また、ここで説明したポリイミドは平滑性に優れたものであり、通常のポリイミドでゲート絶縁層を形成すると、その表面粗さRMSは0.5〜10nmであるが、一般式(I)で表されるポリイミドでは、その表面粗さRMSが0.1〜1.0nmでの成膜が可能である。このゲート絶縁層の平滑性を向上させることにより有機半導体の性能も向上させることができ、表面粗さRMSが0.1〜0.4nmであることが特に好ましい。なお、ここでの表面粗さRMSは、原子間力顕微鏡(AFM)により、表面粗さが10〜200nmのゲート電極の上にゲート絶縁層を形成した際の二乗平均粗さによる測定を行ったものである。   The polyimide described here is excellent in smoothness. When a gate insulating layer is formed of ordinary polyimide, the surface roughness RMS is 0.5 to 10 nm, but it is represented by the general formula (I). With the polyimide to be formed, film formation with a surface roughness RMS of 0.1 to 1.0 nm is possible. By improving the smoothness of the gate insulating layer, the performance of the organic semiconductor can be improved, and the surface roughness RMS is particularly preferably 0.1 to 0.4 nm. Here, the surface roughness RMS was measured by the root mean square roughness when a gate insulating layer was formed on a gate electrode having a surface roughness of 10 to 200 nm by an atomic force microscope (AFM). Is.

本発明に用いる有機半導体層5は、公知の有機半導体材料を用いて形成された層であればよく、この有機半導体材料としては、π電子共役系の芳香族化合物、鎖式化合物、有機顔料、有機ケイ素化合物、電荷移動錯体等の材料からなるのが好ましい。具体的な材料としては、ペンタセン、中心ベンゼン環の間にビシクロ環を導入したペンタセン誘導体、テトラセン、アントラセン、チオフェンオリゴマー誘導体、フェニレン誘導体、フタロシアニン誘導体、ポリアセチレン誘導体、ポリチオフェン誘導体、シアニン色素等が挙げられるが、これらの材料に限定されるものではない。   The organic semiconductor layer 5 used in the present invention may be a layer formed using a known organic semiconductor material. Examples of the organic semiconductor material include π-electron conjugated aromatic compounds, chain compounds, organic pigments, It is preferably made of a material such as an organosilicon compound or a charge transfer complex. Specific materials include pentacene, a pentacene derivative having a bicyclo ring introduced between the central benzene rings, tetracene, anthracene, thiophene oligomer derivative, phenylene derivative, phthalocyanine derivative, polyacetylene derivative, polythiophene derivative, cyanine dye, and the like. However, the present invention is not limited to these materials.

ソース電極6及びドレイン電極7は、有機半導体に用いられる公知の電極であれば特に限定されずに用いることができるが、ほとんどの有機半導体が、電荷を輸送するキャリアがホールであるP型半導体であることから、半導体層とオーミック接触をとるために、仕事関数の大きい金属で形成されることが好ましい。具体的には、例えば、金、白金が挙げられる。   The source electrode 6 and the drain electrode 7 can be used without particular limitation as long as they are known electrodes used for organic semiconductors, but most organic semiconductors are P-type semiconductors in which carriers for transporting charges are holes. For this reason, in order to make ohmic contact with the semiconductor layer, it is preferably formed of a metal having a high work function. Specific examples include gold and platinum.

ここでいう仕事関数とは、固体中の電子を外部に取り出すのに必要な電位差であり、真空準位とフェルミ準位のエネルギー差を電荷量で割った値として定義される。また、半導体層表面にドーパントを高密度にドープした場合は、金属/半導体間をキャリアがトンネルすることが可能となり、金属の材質によらなくなるため、ゲート電極で挙げた金属材料又は導電性有機材料も用いることができる。   The work function here is a potential difference necessary for taking out electrons in the solid to the outside, and is defined as a value obtained by dividing the energy difference between the vacuum level and the Fermi level by the amount of charge. In addition, when a dopant is densely doped on the surface of the semiconductor layer, carriers can tunnel between the metal and the semiconductor and do not depend on the metal material. Therefore, the metal material or the conductive organic material mentioned for the gate electrode Can also be used.

本発明の有機半導体装置は、通常製造される方法を用いればよく、例えば、高分子フィルム、ガラス基材等からなる基材に、金属からなるゲート電極、300℃未満で硬化するポリイミドからなるゲート絶縁層、ペンタセン等の有機半導体層、金属からなるソース・ドレイン電極を順次積層して製造することができる。   The organic semiconductor device of the present invention may be formed by a generally manufactured method. For example, a gate made of a metal, a gate made of polyimide cured at less than 300 ° C. on a substrate made of a polymer film, a glass substrate or the like. An insulating layer, an organic semiconductor layer such as pentacene, and a source / drain electrode made of a metal can be laminated in order.

さらに、このように製造した有機半導体の表面に、有機半導体層及びソース・ドレイン電極を外部環境から保護し、有機半導体装置の機能を保持するための保護層を設けることが好ましい。この保護層としては、高分子有機化合物で被膜を形成すればよく、このとき用いられる材料としては、パリレン(パラキシリレン系樹脂)が挙げられる。パリレンは、ガスバリヤ性、ピンホールフリー性を有し、高純度で、気相成長可能であることから極めて好ましいものである。   Furthermore, it is preferable to provide a protective layer for protecting the organic semiconductor layer and the source / drain electrodes from the external environment and maintaining the function of the organic semiconductor device on the surface of the organic semiconductor thus manufactured. As this protective layer, a film may be formed of a polymer organic compound, and examples of the material used at this time include parylene (paraxylylene resin). Parylene is extremely preferable because it has gas barrier properties and pinhole-free properties, is highly pure, and can be vapor-phase grown.

さらに、この保護層を形成した後、有機半導体装置をアニーリング処理することが好ましい。アニーリング処理は、有機半導体装置を80〜160℃で1分〜20時間加熱処理して行えばよく、130〜150℃で2〜12時間の加熱処理を行うことが特に好ましい。このアニーリング処理を施すことによって、有機半導体の移動度及びオン・オフ比の改善、ドリフトの抑制等の特性を維持・改善することができ、より安定した動作特性を有する有機半導体装置を得ることができる。   Furthermore, it is preferable to anneal the organic semiconductor device after forming this protective layer. The annealing treatment may be performed by heat-treating the organic semiconductor device at 80 to 160 ° C. for 1 minute to 20 hours, and it is particularly preferable to perform the heat treatment at 130 to 150 ° C. for 2 to 12 hours. By performing this annealing treatment, it is possible to maintain and improve the characteristics of the organic semiconductor such as mobility and on / off ratio, and suppress drift, and to obtain an organic semiconductor device having more stable operating characteristics. it can.

次に本発明を実施例によって説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。   EXAMPLES Next, although an Example demonstrates this invention, this invention is not limited by these Examples.

(合成例1)
撹拌機、冷却器及び窒素導入管を設けたフラスコに、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]プロパンを36.9g(0.09mol)と、ビス(γ−アミノプロピル)テトラメチルジシロキサン 2.49g(0.01mol)と、N−メチル−2−ピロリドン 279.1gを投入し、室温で窒素雰囲気下に 3,3´,4,4´−ビフェニルエーテルテトラカルボン酸二無水物 30.38g(0.098mol)を溶液温度の上昇に注意しながら分割して加え、室温で約12時間撹拌してポリアミック酸溶液を調整した。
(Synthesis Example 1)
In a flask equipped with a stirrer, a cooler, and a nitrogen introduction tube, 36.9 g (0.09 mol) of 2,2-bis [4- (4-aminophenoxy) phenyl] propane and bis (γ-aminopropyl) 2.49 g (0.01 mol) of tetramethyldisiloxane and 279.1 g of N-methyl-2-pyrrolidone were added, and 3,3 ′, 4,4′-biphenyl ether tetracarboxylic acid dicarboxylate was added in a nitrogen atmosphere at room temperature. 30.38 g (0.098 mol) of anhydride was added in portions while paying attention to an increase in solution temperature, and stirred at room temperature for about 12 hours to prepare a polyamic acid solution.

このポリアミック酸溶液の一部をメタノールで再沈澱し、得られたポリアミック酸粉末をN−メチル−2−ピロリドンで溶解して0.5g/100ml濃度とし、30℃で対数粘度を測定したところ0.95dl/gであった。   A part of this polyamic acid solution was reprecipitated with methanol, and the resulting polyamic acid powder was dissolved in N-methyl-2-pyrrolidone to a concentration of 0.5 g / 100 ml, and the logarithmic viscosity was measured at 30 ° C. .95 dl / g.

(合成例2)
撹拌機、冷却器及び窒素導入管を設けたフラスコに、2,2−ビス[4−(4−アミノフェノキシ)フェニル]ヘキサフルオロプロパンを46.6g(0.09mol)と、ビス(γ−アミノプロピル)テトラフェニルジシロキサン 4.97g(0.01mol)と、N−メチル−2−ピロリドン 268.3gを投入し、室温で窒素雰囲気下に3,3´,4,4´−ビスフェニルエーテルテトラカルボン酸二無水物 15.5g(0.050mol)と、ピロメリット酸二無水物 10.46g(0.048mol)を溶液温度の上昇に注意しながら分割して加え、室温で約10時間撹拌してポリアミック酸溶液を調整した。
(Synthesis Example 2)
In a flask equipped with a stirrer, a cooler and a nitrogen introduction tube, 46.6 g (0.09 mol) of 2,2-bis [4- (4-aminophenoxy) phenyl] hexafluoropropane and bis (γ-amino) were added. 4.97 g (0.01 mol) of propyl) tetraphenyldisiloxane and 268.3 g of N-methyl-2-pyrrolidone were added, and 3,3 ′, 4,4′-bisphenyl ether tetra was added at room temperature under a nitrogen atmosphere. Carboxylic dianhydride 15.5 g (0.050 mol) and pyromellitic dianhydride 10.46 g (0.048 mol) were added in portions while paying attention to an increase in the solution temperature, and the mixture was stirred at room temperature for about 10 hours. To prepare a polyamic acid solution.

このポリアミック酸溶液の一部をメタノールで再沈澱し、得たポリアミック酸粉末をN−メチル−2−ピロリドンで溶解して0.5g/100ml濃度とし、30℃で対数粘度を測定したところ0.88dl/gであった。   A part of this polyamic acid solution was reprecipitated with methanol, and the obtained polyamic acid powder was dissolved in N-methyl-2-pyrrolidone to a concentration of 0.5 g / 100 ml, and the logarithmic viscosity was measured at 30 ° C. It was 88 dl / g.

(合成例3)
撹拌機、冷却器及び窒素導入管を設けたフラスコに、4,4´−ジアミノジフェニルエーテル 18.00g(0.09mol)と、ビス(γ−アミノプロピル)テトラメチルジシロキサン 2.49g(0.01mol)と、N−メチル−2−ピロリドン 167.4gを投入し、室温で窒素雰囲気下にピロメリット酸二無水物 21.36g(0.098mol)を加え、室温で約10時間撹拌してポリアミック酸溶液を調整した。
(Synthesis Example 3)
In a flask equipped with a stirrer, a cooler and a nitrogen introduction tube, 18.00 g (0.09 mol) of 4,4′-diaminodiphenyl ether and 2.49 g (0.01 mol) of bis (γ-aminopropyl) tetramethyldisiloxane ) And 167.4 g of N-methyl-2-pyrrolidone, 21.36 g (0.098 mol) of pyromellitic dianhydride is added at room temperature under a nitrogen atmosphere, and the mixture is stirred at room temperature for about 10 hours to be polyamic acid. The solution was adjusted.

このポリアミック酸溶液の一部をメタノールで再沈澱し、得たポリアミック酸粉末をN−メチル−2−ピロリドンで溶解し、0.5g/100ml濃度とし、30℃で対数粘度を測定したところ1.01dl/gであった。   A part of this polyamic acid solution was reprecipitated with methanol, and the obtained polyamic acid powder was dissolved with N-methyl-2-pyrrolidone to a concentration of 0.5 g / 100 ml, and the logarithmic viscosity was measured at 30 ° C. It was 01 dl / g.

(実施例1)
厚さ125μmのポリエチレンナフタレート基材上に膜厚5nmのクロム層と膜厚100nmの金層をそれぞれ蒸着によりゲート電極層を形成した。さらに、合成例1で得たポリアミック酸溶液をスピンコート塗布し、180℃で60分間加熱してポリイミド膜を形成しゲート絶縁膜を得た。なお、このゲート絶縁膜の表面粗さRMSは0.2nmであった。
(Example 1)
A gate electrode layer was formed by vapor deposition of a chromium layer having a thickness of 5 nm and a gold layer having a thickness of 100 nm on a polyethylene naphthalate substrate having a thickness of 125 μm. Further, the polyamic acid solution obtained in Synthesis Example 1 was applied by spin coating, and heated at 180 ° C. for 60 minutes to form a polyimide film to obtain a gate insulating film. The gate insulating film had a surface roughness RMS of 0.2 nm.

次いで、メタルマスクを通して、蒸着によりゲート絶縁膜上にペンタセンを成膜し、膜厚50nmの半導体層とし、最後に、メタルマスクを通して膜厚30nmの金を蒸着してソース・ドレイン電極層を形成して有機トランジスタを製造した。この有機トランジスタのチャンネル長Lは100μm、幅Wは1.9mmであった。   Next, pentacene is deposited on the gate insulating film by vapor deposition through a metal mask to form a semiconductor layer with a thickness of 50 nm. Finally, gold with a thickness of 30 nm is deposited through the metal mask to form a source / drain electrode layer. An organic transistor was manufactured. The organic transistor had a channel length L of 100 μm and a width W of 1.9 mm.

得られた有機トランジスタ単体の性能は、室温(30℃)でゲート電極に−100Vの電圧を印加したとき、移動度 1.4cm/Vs、オン・オフ比は10以上であり良好な値となった。 The performance of the obtained organic transistor alone is a good value when the voltage of −100 V is applied to the gate electrode at room temperature (30 ° C.), the mobility is 1.4 cm 2 / Vs, and the on / off ratio is 10 6 or more. It became.

(実施例2)
ゲート絶縁層の形成に合成例2で得られたポリアミック酸を用いた以外は実施例1と同様の操作を行い有機トランジスタを製造した。ここで製造した有機トランジスタも実施例1の有機トランジスタと同等の性能を有していた。
(Example 2)
An organic transistor was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the polyamic acid obtained in Synthesis Example 2 was used to form the gate insulating layer. The organic transistor produced here also had the same performance as the organic transistor of Example 1.

(実施例3)
実施例1で製造した有機トランジスタの半導体層及びソース・ドレイン電極層を被覆するようにスピンコートによりパリレンからなる保護層を形成し、さらに、これを窒素雰囲気下、140℃で12時間のアニーリング処理を行い、有機トランジスタを製造した。ここで製造した有機トランジスタも実施例1の有機トランジスタと同等の性能を有していた。
Example 3
A protective layer made of parylene was formed by spin coating so as to cover the semiconductor layer and the source / drain electrode layer of the organic transistor manufactured in Example 1, and this was further annealed at 140 ° C. for 12 hours in a nitrogen atmosphere. The organic transistor was manufactured. The organic transistor produced here also had the same performance as the organic transistor of Example 1.

また、得られた有機トランジスタについて、ドリフト特性の試験を行った。ここで、ドリフト特性は、ソース−ドレイン間、ソース−ゲート間に−40Vの電圧をかけ続けたときの、ソース−ドレイン間の電流値の変化により調べ、印加前後の電流値の比 I/Iにより表した。この結果を図3に示した。なお、比較のために、アニーリング処理を行わなかった有機半導体(実施例1)と、シリコン基板上に形成した無機半導体(ゲート絶縁膜:SiO)の特性変化についてもあわせて示した。 Moreover, the drift characteristic was tested about the obtained organic transistor. Here, the drift characteristic is examined by a change in the current value between the source and the drain when a voltage of −40 V is continuously applied between the source and the drain and between the source and the gate, and the ratio of the current values before and after the application is determined as I / I. Expressed by zero . The results are shown in FIG. For comparison, changes in the characteristics of the organic semiconductor (Example 1) that was not annealed and the inorganic semiconductor (gate insulating film: SiO 2 ) formed on the silicon substrate were also shown.

その結果、無機半導体では、10秒後には4割近く電流が低下してしまったが、本発明の有機トランジスタでは、2割程度の低下に抑えることができ、さらにアニーリング処理を施したものでは2%程度の低下にとどまっていた。したがって、本発明の有機半導体は、非常に良好なドリフト特性を有することがわかった。 As a result, the inorganic semiconductor, but 10 4 seconds nearly 40% current later had decreased, an organic transistor of the present invention, it is possible to suppress the reduction of about 20%, it is intended to further subjected to annealing treatment The decrease was only about 2%. Therefore, it was found that the organic semiconductor of the present invention has very good drift characteristics.

(比較例1)
ゲート絶縁膜を形成するのに、合成例3で得たポリアミック酸溶液をスピンコート塗布し、320℃で30分加熱して樹脂膜を得た以外は、実施例1と同様の操作を行い有機トランジスタを作成した。この比較例のポリイミドからなるゲート絶縁膜の表面粗さRMSは1.0nmであった。
(Comparative Example 1)
In order to form the gate insulating film, the same procedure as in Example 1 was performed except that the polyamic acid solution obtained in Synthesis Example 3 was spin-coated and heated at 320 ° C. for 30 minutes to obtain a resin film. A transistor was created. The surface roughness RMS of the gate insulating film made of polyimide of this comparative example was 1.0 nm.

得られた有機トランジスタ単体の性能は、室温(30℃)でゲート電極に−100Vの電圧を印加したとき、移動度 0.01cm/Vs以上、オン・オフ比は10と共に低い値であった。 The performance of the obtained organic transistor alone was such that when a voltage of −100 V was applied to the gate electrode at room temperature (30 ° C.), the mobility was 0.01 cm 2 / Vs or more, and the on / off ratio was 10 3 and low. It was.

(試験例)
実施例3で製造した有機半導体装置のアニーリング処理を行ったときの、アニーリング温度と特性の変化の相関関係を調べた。アニーリング処理は、30℃〜220℃まで10℃きざみでそれぞれ加熱処理を行い、徐々に室温(30℃)まで冷却させたときの有機半導体装置の特性について調べた。−40Vの電圧を印加して試験を行ったときの移動度及びオン・オフ比の変化について、図4a及び図4bに示した。この結果、本発明の有機半導体装置は、160℃程度の加熱処理によってもその動作特性は保持されており、高温条件下での適用も可能であることがわかった。
(Test example)
The correlation between the annealing temperature and the change in characteristics when the organic semiconductor device manufactured in Example 3 was annealed was examined. In the annealing treatment, heat treatment was performed in steps of 10 ° C. from 30 ° C. to 220 ° C., and the characteristics of the organic semiconductor device when gradually cooled to room temperature (30 ° C.) were examined. FIG. 4a and FIG. 4b show changes in mobility and on / off ratio when a test is performed by applying a voltage of −40V. As a result, it has been found that the organic semiconductor device of the present invention retains its operating characteristics even by heat treatment at about 160 ° C., and can be applied under high temperature conditions.

なお、実施例1と同一の構成の有機半導体装置において、ゲート絶縁膜の形成の際に加熱硬化の温度を320℃で行ったところ、その移動度は0.01cm/Vs、オン・オフ比は10程度となり、高温加熱により特性が低下することも確認した。 In the organic semiconductor device having the same configuration as that of Example 1, when the temperature of heat curing was performed at 320 ° C. when forming the gate insulating film, the mobility was 0.01 cm 2 / Vs, and the on / off ratio was It became about 10, and it was also confirmed that the characteristics deteriorated by high-temperature heating.

本発明の有機半導体装置の構成断面図である。It is a composition sectional view of the organic semiconductor device of the present invention. 本発明の他の態様における有機半導体装置の構成断面図である。It is a structure sectional view of the organic semiconductor device in other modes of the present invention. 本発明の有機半導体におけるドリフト特性を示した図である。It is the figure which showed the drift characteristic in the organic semiconductor of this invention. 試験例の結果(アニーリング温度と移動度との関係)を示したグラフである。It is the graph which showed the result (relationship between annealing temperature and mobility) of a test example. 試験例の結果(アニーリング温度とオン・オフ比との関係)を示したグラフである。It is the graph which showed the result (relationship between annealing temperature and on / off ratio) of a test example.

符号の説明Explanation of symbols

1…有機半導体装置、2…基材、3…ゲート電極、4…ゲート絶縁層、5…有機半導体層、6…ソース電極、7…ドレイン電極、8…保護層 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Organic semiconductor device, 2 ... Base material, 3 ... Gate electrode, 4 ... Gate insulating layer, 5 ... Organic semiconductor layer, 6 ... Source electrode, 7 ... Drain electrode, 8 ... Protective layer

Claims (6)

基材の表面に、ゲート電極、ゲート絶縁層、有機半導体層、ソース電極及びドレイン電極を有する有機半導体装置であって、
前記ゲート絶縁層が、300℃未満の温度で硬化させたポリイミドからなることを特徴とする有機半導体装置。
An organic semiconductor device having a gate electrode, a gate insulating layer, an organic semiconductor layer, a source electrode and a drain electrode on the surface of the substrate,
The organic semiconductor device, wherein the gate insulating layer is made of polyimide cured at a temperature of less than 300 ° C.
前記ゲート絶縁層の表面粗さRMSが1.0nm以下であることを特徴とする請求項1記載の有機半導体装置。   The organic semiconductor device according to claim 1, wherein the gate insulating layer has a surface roughness RMS of 1.0 nm or less. 前記ポリイミドが、次の一般式で表されるポリイミド
Figure 2007012986
(但し、式中Rは4価の有機基を、Rは2価の有機基を表し、Rの有機基のうち50mol%以上が、次の一般式で表されるビフェニルエーテルカルボン酸
Figure 2007012986
に由来する基であり、
の有機基のうち50〜99mol%が、次の一般式で表されるジアミン化合物
Figure 2007012986
(但し、式中、Xは−CH−、−O−、−C(CH−、−SO−又は−C(CF−を表し、Yは水素原子、ハロゲン原子、炭素数1〜4の脂肪族炭化水素基を表し、mは1〜4である。)に由来する基であり、
の有機基のうち50〜1mol%が、次の一般式で表されるジアミノシロキサン
Figure 2007012986
(但し、式中、R及びRは2価の有機基を、R〜Rはそれぞれ1価炭化水素基を表し、lは0〜12の整数を表す。)に由来する基であり、nは5〜100の整数である。)であることを特徴とする請求項1又は2記載の有機半導体装置。
The polyimide is represented by the following general formula
Figure 2007012986
(In the formula, R 1 represents a tetravalent organic group, R 2 represents a divalent organic group, and 50 mol% or more of the organic groups of R 1 is represented by the following general formula:
Figure 2007012986
A group derived from
A diamine compound in which 50 to 99 mol% of the organic group of R 2 is represented by the following general formula
Figure 2007012986
(Wherein, X represents —CH 2 —, —O—, —C (CH 3 ) 2 —, —SO 2 — or —C (CF 3 ) 2 —, Y represents a hydrogen atom, a halogen atom, Represents an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 4 carbon atoms, and m is 1 to 4).
Diaminosiloxane in which 50 to 1 mol% of the organic group of R 2 is represented by the following general formula
Figure 2007012986
(Wherein R 3 and R 4 represent a divalent organic group, R 5 to R 8 each represent a monovalent hydrocarbon group, and l represents an integer of 0 to 12). Yes, n is an integer from 5 to 100. The organic semiconductor device according to claim 1, wherein:
前記有機半導体装置の表面に、有機半導体素子を外部環境から保護する保護層を形成したことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項記載の有機半導体装置。   The organic semiconductor device according to any one of claims 1 to 3, wherein a protective layer for protecting the organic semiconductor element from an external environment is formed on a surface of the organic semiconductor device. 前記保護層が、パリレンからなることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項記載の有機半導体装置。   The organic semiconductor device according to claim 1, wherein the protective layer is made of parylene. 請求項4又は5記載の有機半導体装置を、アニーリング処理してなることを特徴とする有機半導体装置。   An organic semiconductor device obtained by annealing the organic semiconductor device according to claim 4 or 5.
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