JP2007318025A - Organic semiconductor element and manufacturing method thereof element - Google Patents
Organic semiconductor element and manufacturing method thereof element Download PDFInfo
- Publication number
- JP2007318025A JP2007318025A JP2006148515A JP2006148515A JP2007318025A JP 2007318025 A JP2007318025 A JP 2007318025A JP 2006148515 A JP2006148515 A JP 2006148515A JP 2006148515 A JP2006148515 A JP 2006148515A JP 2007318025 A JP2007318025 A JP 2007318025A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- organic semiconductor
- passivation layer
- layer
- substrate
- present
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Abstract
Description
本発明は、有機半導体トランジスタが用いられた有機半導体素子に関するものである。 The present invention relates to an organic semiconductor element using an organic semiconductor transistor.
ＴＦＴに代表される半導体トランジスタは、近年、ディスプレイ装置の発展に伴ってその用途を拡大する傾向にある。このような半導体トランジスタは、半導体材料を介して電極が接続されていることにより、スイッチング素子としての機能を果たすものである。 In recent years, semiconductor transistors typified by TFTs tend to expand their applications with the development of display devices. Such a semiconductor transistor functions as a switching element when electrodes are connected via a semiconductor material.
従来、上記半導体トランジスタに用いられる半導体材料としては、シリコン（Ｓｉ）やガリウム砒素（ＧａＡｓ）やインジウムガリウム砒素（ＩｎＧａＡｓ）などの無機半導体材料が用いられており、近年、普及が拡大している液晶表示素子のディスプレイ用ＴＦＴアレイ基板にもこのような無機半導体材料を用いた半導体トランジスタが用いられている。
その一方で、上記半導体材料としては、有機化合物からなる有機半導体材料も知られている。このような有機半導体材料は、上記無機半導体材料に比べて安価に大面積化が可能であり、フレキシブルなプラスチック基板上に形成でき、さらに機械的衝撃に対して安定であるという利点を有することから、電子ペーパー代表されるフレキシブルディスプレイ等の、次世代ディスプレイ装置への応用などを想定した研究が活発に行われている。
Conventionally, as a semiconductor material used for the semiconductor transistor, an inorganic semiconductor material such as silicon (Si), gallium arsenide (GaAs), or indium gallium arsenide (InGaAs) has been used. A semiconductor transistor using such an inorganic semiconductor material is also used for a display TFT array substrate of a display element.
On the other hand, as the semiconductor material, an organic semiconductor material made of an organic compound is also known. Such an organic semiconductor material has an advantage that it can be enlarged at a lower cost than the inorganic semiconductor material, can be formed on a flexible plastic substrate, and is stable against mechanical impact. Researches are being actively conducted assuming application to next-generation display devices such as flexible displays represented by electronic paper.
ここで、上記有機半導体材料は、加熱状態で成膜されることにより優れた半導体特性を発現するものであるため、上記有機半導体材料を用いた半導体トランジスタを製造するに際しては、まず、上記有機半導体材料からなる層を形成した後、これをパターニングする方法を用いることが必要である。
また、上記有機半導体材料は有機溶媒との作用によってその機能が容易に損なわれてしまうという面もある。このため、上記有機半導体材料を用いた半導体トランジスタを製造する際に、上記無機半導体材料を用いた半導体素子の製造方法に用いられているようなフォトリソグラフィーを用いると、フォトレジストを上記有機半導体材料からなる層の上に塗工した際に有機半導体材料が溶解してしまい、製造されるトランジスタの性能が損なわれてしまうという問題点があった。
Here, since the organic semiconductor material expresses excellent semiconductor characteristics when formed in a heated state, when manufacturing a semiconductor transistor using the organic semiconductor material, first, the organic semiconductor material is used. After forming the layer made of the material, it is necessary to use a method of patterning the layer.
In addition, the function of the organic semiconductor material is easily impaired by the action of an organic solvent. For this reason, when manufacturing a semiconductor transistor using the organic semiconductor material, using photolithography as used in a method for manufacturing a semiconductor element using the inorganic semiconductor material, the photoresist becomes the organic semiconductor material. The organic semiconductor material is dissolved when coated on the layer made of the above, and the performance of the manufactured transistor is impaired.
このような問題点に対し、特許文献１には、有機半導体材料からなる層の上に上記有機半導体材料を溶解しない水系の溶媒に親水性樹脂を含有させた塗工液を塗工することにより、上記有機半導体材料からなる層の上に親水性樹脂からなる保護層を形成し、当該保護層上にフォトレジストを塗工することで、上記有機半導体材料を溶解させること無く、性能の優れたトランジスタを形成する方法が開示されている。
しかしながら、このような方法は上記保護層の存在により、上記有機半導体材料を上記フォトレジストを塗工する際に用いられる有機溶媒の浸食から保護できる点において有用であるが、従来の無機半導体材料を用いた半導体トランジスタを製造する場合と比較して、保護層を形成する工程が増えるため、工業的な実用性に欠けるという問題点がある。
For such problems,
However, such a method is useful in that the organic semiconductor material can be protected from erosion of an organic solvent used when applying the photoresist due to the presence of the protective layer. Compared with the case of manufacturing the used semiconductor transistor, there is a problem that the number of steps for forming the protective layer is increased, so that industrial practicality is lacking.
さらに、上記有機半導体材料は、一般的に空気中の水分や酸素の作用により劣化する性質を有するため、有機半導体材料を用いた半導体トランジスタにおいては、有機半導体材料が空気中の水分や酸素に曝露されることを防止するために、上記有機半導体材料からなる層上にパッシベーション層を備えることが必須となる。
この点、上記特許文献１に記載された方法によれば、上記親水性樹脂からなる保護層が上記パッシベーション層としての役割を果たすことになる。
しかしながら、上記親水性樹脂は、空気中の水分や酸素の透過性が高いため、このような親水性樹脂を用いたパッシベーション層では、上記有機半導体材料の保護が不十分であるという問題点があった。
Furthermore, since the organic semiconductor material generally has the property of being deteriorated by the action of moisture and oxygen in the air, in a semiconductor transistor using the organic semiconductor material, the organic semiconductor material is exposed to moisture and oxygen in the air. In order to prevent this, it is essential to provide a passivation layer on the layer made of the organic semiconductor material.
In this regard, according to the method described in
However, since the hydrophilic resin has high permeability to moisture and oxygen in the air, the passivation layer using such a hydrophilic resin has a problem that the organic semiconductor material is not sufficiently protected. It was.
このようなことから、上記有機半導体を用いた半導体トランジスタは、その有用性が認知されていながらも、工業的に高効率で製造することができないという問題点と、経時安定性に優れたものを得ることが困難であるという問題点とがあった。 Therefore, the semiconductor transistor using the organic semiconductor has a problem that its usefulness is recognized, but it cannot be manufactured industrially with high efficiency, and has excellent stability over time. There was a problem that it was difficult to obtain.
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、有機半導体トランジスタを有する有機半導体素子であって、製造効率が高く、経時安定性に優れた有機半導体素子を提供することを主目的とするものである。 The present invention has been made in view of such problems, and it is a main object of the present invention to provide an organic semiconductor element having an organic semiconductor transistor, which has high production efficiency and excellent stability over time. It is what.
上記課題を解決するために本発明は、基板と、上記基板上に形成され、有機半導体材料からなる有機半導体層および上記有機半導体層上に形成されたパッシベーション層を備える有機半導体トランジスタと、を有する有機半導体素子であって、上記有機半導体層が、上記基板と上記パッシベーション層との間にのみ形成されており、かつ、上記パッシベーション層がフッ素系樹脂からなることを特徴とする有機半導体素子を提供する。 In order to solve the above problems, the present invention includes a substrate, and an organic semiconductor transistor including an organic semiconductor layer formed on the substrate and made of an organic semiconductor material, and a passivation layer formed on the organic semiconductor layer. Provided is an organic semiconductor element, wherein the organic semiconductor layer is formed only between the substrate and the passivation layer, and the passivation layer is made of a fluororesin. To do.
本発明によれば、上記パッシベーション層がフッ素系樹脂からなることにより、上記パッシベーション層を上記有機半導体層の保護機能（以下、単に「保護機能」と称する場合がある）に優れたものにできる。このため、本発明によれば経時安定性に優れた有機半導体素子を得ることができる。
また、上記フッ素系樹脂は、表面張力が低いフッ素系樹脂に溶解することが可能であるため、上記パッシベーション層がフッ素系樹脂からなることにより、本発明の有機半導体素子を製造する際に、印刷法を用いて上記パッシベーション層をパターン状に形成することが可能になる。このため、本発明によれば製造効率に優れた有機半導体素子を得ることができる。
このようなことから、本発明によれば有機半導体トランジスタを有する有機半導体素子であって、製造効率が高く、かつ、経時安定性に優れた有機半導体素子を得ることができる。
According to the present invention, since the passivation layer is made of a fluorine-based resin, the passivation layer can be made excellent in the protection function of the organic semiconductor layer (hereinafter sometimes simply referred to as “protection function”). For this reason, according to this invention, the organic-semiconductor element excellent in temporal stability can be obtained.
In addition, since the fluororesin can be dissolved in a fluororesin having a low surface tension, the passivation layer is made of a fluororesin so that the organic semiconductor element of the present invention can be printed. It is possible to form the passivation layer in a pattern using a method. For this reason, according to this invention, the organic-semiconductor element excellent in manufacturing efficiency can be obtained.
Therefore, according to the present invention, an organic semiconductor element having an organic semiconductor transistor, which has high manufacturing efficiency and excellent stability over time can be obtained.
本発明においては、上記有機半導体トランジスタがボトムゲート型構造を有するものであっても良い。上記有機半導体トランジスタがボトムゲート型の構造を有するものである場合、通常、上記パッシベーション層と、上記有機半導体層とが接触して積層された構成を有するものになるが、本発明においては上記パッシベーション層がフッ素系樹脂からなるものであることにより、このような場合であっても上記有機半導体層を侵すことなく、上記パッシベーション層を形成することができるからである。 In the present invention, the organic semiconductor transistor may have a bottom gate structure. When the organic semiconductor transistor has a bottom-gate structure, it usually has a configuration in which the passivation layer and the organic semiconductor layer are stacked in contact with each other. However, in the present invention, the passivation layer is used. This is because the passivation layer can be formed without attacking the organic semiconductor layer even in such a case because the layer is made of a fluorine-based resin.
また、上記課題を解決するために本発明は、基板を用い、上記基板上に有機半導体材料をからなる有機半導体層を形成する有機半導体層形成工程と、上記有機半導体層上に、フッ素系溶媒および樹脂材料を含有するパッシベーション層形成用塗工液を用いてパターン状のパッシベーション層を形成するパッシベーション層形成工程と、上記パッシベーション層が形成されていない部位の有機半導体層をエッチングする有機半導体層パターニング工程とを含む有機半導体トランジスタ形成工程を有することを特徴とする有機半導体素子の製造方法を提供する。 Further, in order to solve the above problems, the present invention uses a substrate, an organic semiconductor layer forming step of forming an organic semiconductor layer made of an organic semiconductor material on the substrate, and a fluorine-based solvent on the organic semiconductor layer. And a passivation layer forming step of forming a patterned passivation layer using a passivation layer forming coating solution containing a resin material, and an organic semiconductor layer patterning for etching the organic semiconductor layer in a portion where the passivation layer is not formed The manufacturing method of the organic-semiconductor element characterized by having an organic-semiconductor transistor formation process including a process.
本発明によれば、上記パッシベーション層形成用塗工液として、フッ素系溶媒が溶媒として用いられたものを用いることにより、上記有機半導体層上に上記パッシベーション層を形成する際に、上記有機半導体層が上記パッシベーション層形成用塗工液によって浸食されてしまうことを防止できる。このため、本発明によれば上記有機半導体層の機能を損なうことなく、上記有機半導体層上に直接的にパッシベーション層を形成することができるため、高効率で有機半導体素子を製造することができる。
また、上記パッシベーション層形成用塗工液としてフッ素系溶媒が用いられたものを用いることにより、上記樹脂材料としてフッ素系樹脂を用いることが可能になる。このため、本発明によれば上記樹脂材料として、フッ素系樹脂を用いることにより保護機能に優れたパッシベーション層を形成することが可能になる。
このようなことから、本発明によれば有機半導体トランジスタを有する有機半導体素子であって経時安定性に優れた有機半導体素子を高効率で製造することができる。
According to the present invention, when the passivation layer is formed on the organic semiconductor layer, the organic semiconductor layer is formed by using a fluorine-based solvent used as the solvent as the passivation layer forming coating liquid. Can be prevented from being eroded by the passivation layer forming coating solution. For this reason, according to the present invention, a passivation layer can be formed directly on the organic semiconductor layer without impairing the function of the organic semiconductor layer, so that an organic semiconductor element can be manufactured with high efficiency. .
Moreover, it becomes possible to use a fluorine-type resin as said resin material by using what used the fluorine-type solvent as the said coating liquid for passivation layer formation. For this reason, according to this invention, it becomes possible to form the passivation layer excellent in the protective function by using a fluorine-type resin as said resin material.
For this reason, according to the present invention, an organic semiconductor element having an organic semiconductor transistor and having excellent temporal stability can be produced with high efficiency.
本発明においては、上記樹脂材料がフッ素系樹脂であることが好ましい。上記樹脂材料としてフッ素系樹脂を用いることにより、保護機能に優れたパッシベーション層を形成できる結果、本発明により経時安定性に優れた有機半導体素子を製造することが可能になるからである。 In the present invention, the resin material is preferably a fluororesin. This is because by using a fluorine-based resin as the resin material, a passivation layer having an excellent protective function can be formed. As a result, an organic semiconductor element having excellent temporal stability can be produced according to the present invention.
また、本発明においては、上記パッシベーション層形成工程が、印刷法により上記パッシベーション層を形成するものであることが好ましい。これにより上記有機半導体層上にパターニングされたパッシベーション層を直接的に形成することが可能になるため、より高効率で有機半導体素子を製造することが可能になるからである。 Moreover, in this invention, it is preferable that the said passivation layer formation process forms the said passivation layer by the printing method. This is because it is possible to directly form a patterned passivation layer on the organic semiconductor layer, and thus it is possible to manufacture an organic semiconductor element with higher efficiency.
さらに本発明においては、上記印刷法がスクリーン印刷法であることが好ましい。本発明に用いられるパッシベーション層形成用塗工液は、フッ素系溶媒が用いられていることから表面張力が低いものとなるため、スクリーン印刷法に好適に用いることができるからである。 Furthermore, in the present invention, the printing method is preferably a screen printing method. This is because the passivation layer-forming coating solution used in the present invention has a low surface tension due to the use of a fluorine-based solvent, and thus can be suitably used for screen printing.
本発明は、有機半導体トランジスタを有する有機半導体素子であって、製造効率が高く、経時安定性に優れた有機半導体素子を提供できるという効果を奏する。 The present invention is an organic semiconductor element having an organic semiconductor transistor, and has an effect of providing an organic semiconductor element having high production efficiency and excellent stability over time.
本発明は、有機半導体素子と、有機半導体素子の製造方法とに関するものである。
以下、本発明の有機半導体素子、および、有機半導体素子の製造方法について順に説明する。
The present invention relates to an organic semiconductor element and a method for manufacturing the organic semiconductor element.
Hereinafter, the organic semiconductor element of the present invention and the method for producing the organic semiconductor element will be described in order.
Ａ．有機半導体素子
まず、本発明の有機半導体素子について説明する。本発明の有機半導体素子は、基板と、上記基板上に形成され、有機半導体材料からなる有機半導体層および上記有機半導体層上に形成されたパッシベーション層を備える有機半導体トランジスタと、を有する有機半導体素子であって、上記有機半導体層が、上記基板と上記パッシベーション層との間にのみ形成されており、かつ、上記パッシベーション層がフッ素系樹脂からなることを特徴とするものである。
A. Organic Semiconductor Element First, the organic semiconductor element of the present invention will be described. An organic semiconductor element of the present invention comprises a substrate, an organic semiconductor transistor formed on the substrate and comprising an organic semiconductor layer made of an organic semiconductor material, and a passivation layer formed on the organic semiconductor layer. The organic semiconductor layer is formed only between the substrate and the passivation layer, and the passivation layer is made of a fluorine-based resin.
このような本発明の有機半導体素子について図を参照しながら説明する。図１は本発明の有機半導体素子の一例を示す概略図である。図１に例示するように、本発明の有機半導体素子１０は、基板１と、上記基板１上に形成された有機半導体トランジスタ２とを有するものである。
このような例において、上記有機半導体トランジスタ２は、基板１上に形成されたゲート電極２ａと、上記ゲート電極２ａ上に形成されたゲート絶縁層２ｂと、上記基板１およびゲート絶縁層２ｂ上に形成され、有機半導体材料からなる有機半導体層２ｃと、上記有機半導体層２ｃ上で対向するように形成されたソース電極２ｄおよびドレイン電極２ｅと、上記有機半導体層２ｃ、上記ソース電極２ｄおよび上記ドレイン電極２ｅ上に形成され、フッ素系樹脂からなるパッシベーション層２ｆとを有するものである。
また、このような例において、本発明の有機半導体素子１０は、上記有機半導体層２ｃが、上記基板１と上記パッシベーション層２ｆとの間にのみ形成されているものである。
Such an organic semiconductor element of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic view showing an example of the organic semiconductor element of the present invention. As illustrated in FIG. 1, an
In such an example, the
In such an example, the
本発明によれば、上記パッシベーション層がフッ素系樹脂からなることにより、上記パッシベーション層を保護機能に優れたものにできるため、経時で上記有機半導体層に劣化が生じることを著しく低減することができる。したがって、本発明によれば、経時安定性に優れた有機半導体素子を得ることができる。
また、上記フッ素系樹脂は、表面張力が低いフッ素系樹脂に溶解することが可能である。このため、例えば、本発明の有機半導体素子を製造する際に、フッ素系溶媒にフッ素系樹脂が溶解されたパッシベーション層形成用塗工液を用い、印刷法で上記有機半導体層上にパターニングされたパッシベーション層を直接的に形成することが可能になる。このため、本発明によれば製造効率に優れた有機半導体素子を得ることができる。
According to the present invention, since the passivation layer is made of a fluorine-based resin, the passivation layer can be made excellent in a protective function, so that deterioration of the organic semiconductor layer over time can be significantly reduced. . Therefore, according to the present invention, an organic semiconductor element having excellent stability over time can be obtained.
The fluororesin can be dissolved in a fluororesin having a low surface tension. For this reason, for example, when the organic semiconductor element of the present invention is manufactured, a passivation layer forming coating solution in which a fluorine-based resin is dissolved in a fluorine-based solvent is used, and is patterned on the organic semiconductor layer by a printing method. A passivation layer can be formed directly. For this reason, according to this invention, the organic-semiconductor element excellent in manufacturing efficiency can be obtained.
従来、有機半導体材料を用いた有機半導体トランジスタは、無機材料を用いた半導体トランジスタと比較して、安価に大面積化が可能であり、フレキシブルなプラスチック基板上に形成でき、さらに機械的衝撃に対して安定である等の利点を有していたが、高効率で製造することができ、かつ、経時安定性に優れた有機半導体素子を得ることが困難であるという問題点があった。
この点、本発明によれば、上記パッシベーション層としてフッ素系樹脂からなるパッシベーション層を用いることにより、有機半導体トランジスタを有する有機半導体素子であって、製造効率が高く、かつ、経時安定性に優れた有機半導体素子を得ることができる。
Conventionally, an organic semiconductor transistor using an organic semiconductor material can be increased in area at a low cost compared to a semiconductor transistor using an inorganic material, can be formed on a flexible plastic substrate, and is resistant to mechanical shock. However, there is a problem that it is difficult to obtain an organic semiconductor element that can be manufactured with high efficiency and has excellent temporal stability.
In this regard, according to the present invention, by using a passivation layer made of a fluorine-based resin as the passivation layer, an organic semiconductor element having an organic semiconductor transistor has high manufacturing efficiency and excellent stability over time. An organic semiconductor element can be obtained.
本発明の有機半導体素子は、少なくとも上記基板と、上記有機半導体トランジスタとを有するものである。
以下、本発明の有機半導体素子に用いられる各構成について順に説明する。
The organic semiconductor element of the present invention includes at least the substrate and the organic semiconductor transistor.
Hereafter, each structure used for the organic-semiconductor element of this invention is demonstrated in order.
１．有機半導体トランジスタ
まず、本発明に用いられる有機半導体トランジスタについて説明する。本発明に用いられる有機半導体トランジスタは、後述する基板上に形成されるものであり、少なくとも、有機半導体材料からなる有機半導体層と、上記有機半導体層上に形成されフッ素系樹脂からなるパッシベーション層とを有するものである。
以下、このような有機半導体トランジスタについて説明する。
1. Organic Semiconductor Transistor First, the organic semiconductor transistor used in the present invention will be described. The organic semiconductor transistor used in the present invention is formed on a substrate to be described later, and includes at least an organic semiconductor layer made of an organic semiconductor material, and a passivation layer made of a fluorine-based resin formed on the organic semiconductor layer. It is what has.
Hereinafter, such an organic semiconductor transistor will be described.
（１)パッシベーション層
まず、本発明に用いられるパッシベーション層について説明する。本発明に用いられるパッシベーション層は、フッ素系樹脂からなるものである。
ここで、本発明は、パッシベーション層がフッ素系樹脂からなることにより、製造効率が高く、経時安定性に優れた有機半導体素子を得ることができるのである。
(1) Passivation Layer First, the passivation layer used in the present invention will be described. The passivation layer used in the present invention is made of a fluororesin.
Here, according to the present invention, since the passivation layer is made of a fluorine-based resin, an organic semiconductor element having high production efficiency and excellent stability over time can be obtained.
本発明におけるパッシベーション層に用いられるフッ素系樹脂としては、後述する有機半導体層を構成する有機半導体材料の種類等に応じて、上記パッシベーション層に所望の保護機能を付与できるものであれば特に限定されるものではない。このようなフッ素系樹脂としては、フルオロエチレン系樹脂であっても良く、または、ポリビニリデンフルオライド（ＰＶＤＦ）、ポリビニルフルオライド（ＰＶＤ）等のフルオロエチレン系樹脂以外のフッ素系樹脂であっても良い。なかでも、本発明においては上記フッ素系樹脂としてフルオロエチレン系樹脂を用いることが好ましい。フルオロエチレン系樹脂は耐溶剤性に優れるため、例えば、本発明の有機半導体素子を電気泳動ディスプレイに用いる場合であっても、後述する有機半導体層の保護機能を維持できるという利点を有するからである。
また、フルオロエチレン系樹脂は、耐オゾン性にも優れるため、例えば、本発明の有機半導体素子を製造する際に、上記パッシベーション層をマスクとして用い、真空紫外光によって有機半導体層をパターニングする方法を用いることが可能になるという利点も有するからである。
The fluororesin used for the passivation layer in the present invention is not particularly limited as long as it can provide a desired protective function to the passivation layer according to the type of organic semiconductor material constituting the organic semiconductor layer described later. It is not something. Such a fluororesin may be a fluoroethylene resin, or may be a fluororesin other than a fluoroethylene resin such as polyvinylidene fluoride (PVDF) and polyvinyl fluoride (PVD). good. Among these, in the present invention, it is preferable to use a fluoroethylene resin as the fluorine resin. This is because the fluoroethylene resin is excellent in solvent resistance, and therefore, for example, even when the organic semiconductor element of the present invention is used in an electrophoretic display, it has an advantage that the protective function of the organic semiconductor layer described later can be maintained. .
In addition, since fluoroethylene resin is also excellent in ozone resistance, for example, when manufacturing the organic semiconductor element of the present invention, a method of patterning the organic semiconductor layer by vacuum ultraviolet light using the passivation layer as a mask. This is because it has an advantage that it can be used.
本発明に用いられる上記フルオロエチレン系樹脂としては、フルオロエチレンの重合体であっても良く、または、フルオロエチレンとエチレンとの共重合体であっても良い。
また、上記フルオロエチレンとしては、フッ素の数が１〜４のいずれのものであっても良い。
さらに本発明に用いられるフルオロエチレンはフッ素以外に、メチル基等のアルキル基や、アルコキシ基等の置換基を有するものであっても良い。
The fluoroethylene resin used in the present invention may be a polymer of fluoroethylene, or a copolymer of fluoroethylene and ethylene.
The fluoroethylene may be any one having 1 to 4 fluorine atoms.
Furthermore, the fluoroethylene used in the present invention may have an alkyl group such as a methyl group or a substituent such as an alkoxy group in addition to fluorine.
このようなフルオロエチレン系樹脂の具体例としては、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレンーパーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、テトラフルオロエチレンーヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、テトラフルオロエチレンーエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、クロロトリフルオロエチレン−エチレン共重合体（ＥＣＴＦＥ）等を挙げることができる。
なかでも本発明に用いられるフルオロエチレン系樹脂は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）であることが好ましい。ポリテトラフルオロエチレンは有機半導体層の保護機能により優れているからである。
Specific examples of such a fluoroethylene resin include polytetrafluoroethylene (PTFE), tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA), tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer (FEP), Examples thereof include tetrafluoroethylene-ethylene copolymer (ETFE), polychlorotrifluoroethylene (PCTFE), and chlorotrifluoroethylene-ethylene copolymer (ECTFE).
Among these, the fluoroethylene resin used in the present invention is preferably polytetrafluoroethylene (PTFE). This is because polytetrafluoroethylene is superior in the protective function of the organic semiconductor layer.
なお、本発明に用いられるフッ素系樹脂は１種類のみであっても良く、または、２種類以上であっても良い。 In addition, the fluororesin used for this invention may be only 1 type, or 2 or more types may be sufficient as it.
本発明に用いられるパッシベーション層には、上記フッ素系樹脂以外に他の材料を含有しても良い。このような他の材料としてはパッシベーション層の保護機能を損なわないものであれば特に限定されるものではなく、本発明の有機半導体素子の用途等に応じて任意の機能を有する材料を用いることができる。 The passivation layer used in the present invention may contain other materials in addition to the fluororesin. Such other materials are not particularly limited as long as they do not impair the protection function of the passivation layer, and materials having an arbitrary function may be used depending on the use of the organic semiconductor element of the present invention. it can.
本発明に用いられるパッシベーション層の厚みとしては、上記フッ素系樹脂の種類等に応じて、パッシベーション層に所望の保護機能を付与できる範囲内であれば特に限定されるものではない。なかでも本発明においては１００μｍ以下であることが好ましく、特に０．１μｍ〜１０μｍの範囲内であることが好ましく、さらには０．３μｍ〜１μｍの範囲内であることが好ましい。 The thickness of the passivation layer used in the present invention is not particularly limited as long as it is within a range in which a desired protective function can be imparted to the passivation layer, depending on the type of the fluororesin. In particular, in the present invention, it is preferably 100 μm or less, particularly preferably in the range of 0.1 μm to 10 μm, and more preferably in the range of 0.3 μm to 1 μm.
また、本発明おいてパッシベーション層が形成される態様としては、後述する有機半導体層が、パッシベーション層と後述する基材との間にのみ形成されるような態様であれば特に限定されるものではない。
ここで、上記「パッシベーション層と基板との間にのみ形成される」とは、有機半導体層が、上記パッシベーション層と後述する基材との間に形成されており、かつ、本発明に用いられる有機半導体トランジスタを基板の直上方向から平面視した場合に、有機半導体層の平面視面積が、上記パッシベーション層の平面視面積と同一であるか、または、パッシベーション層の平面視面積よりも小さいことを意味するものである。
In addition, the aspect in which the passivation layer is formed in the present invention is not particularly limited as long as the organic semiconductor layer to be described later is formed only between the passivation layer and the substrate to be described later. Absent.
Here, the phrase “formed only between the passivation layer and the substrate” means that the organic semiconductor layer is formed between the passivation layer and a base material described later, and is used in the present invention. When the organic semiconductor transistor is planarly viewed from directly above the substrate, the planar area of the organic semiconductor layer is the same as the planar area of the passivation layer or smaller than the planar area of the passivation layer. That means.
本発明において、上記パッシベーション層が形成されている態様としては、本発明に用いられる有機半導体トランジスタを基板の直上方向から平面視した場合に、有機半導体層の平面視面積が上記パッシベーション層の平面視面積と同一となるように形成された態様と、上記有機半導体の上記平面視面積が上記パッシベーション層の上記平面視面積よりも小さくなるように形成された態様とを挙げることができる。 In the present invention, the passivation layer is formed as an aspect in which the planar view area of the organic semiconductor layer is a plan view of the passivation layer when the organic semiconductor transistor used in the present invention is planarly viewed from directly above the substrate. The aspect formed so that it might become the same as an area and the aspect formed so that the said planar view area of the said organic semiconductor might become smaller than the said planar view area of the said passivation layer can be mentioned.
図２は、本発明において上記パッシベーション層が形成されている態様の一例を示す概略図である。図２に例示するように、本発明に用いられるパッシベーション層２ｆは、有機半導体トランジスタ２を平面視した場合に、有機半導体層２ｃの平面視面積が上記パッシベーション層２ｆの平面視面積と同一となるように形成された態様であっても良く（図２（ａ））、または、上記有機半導体２ｃの平面視面積が上記パッシベーション層２ｆの平面視面積よりも小さくなるように形成された態様であっても良い（図２（ｂ））。
なお、上記「有機半導体トランジスタを平面視した場合」とは、図２中、Ｘで示す、基板１の直上方向から上記有機半導体トランジスタ２を正視した場合を意味するものである。
FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of an embodiment in which the passivation layer is formed in the present invention. As illustrated in FIG. 2, in the
The “when the organic semiconductor transistor is viewed in plan” means the case where the
本発明において上記パッシベーション層が形成されている態様としては、上記のいずれの態様であっても好適に用いることができる。 In the present invention, any of the above-described aspects can be suitably used as the aspect in which the passivation layer is formed.
（２）有機半導体層
次に、本発明に用いられる有機半導体層について説明する。本発明に用いられる有機半導体層は、有機半導体材料からなるものである。
(2) Organic Semiconductor Layer Next, the organic semiconductor layer used in the present invention will be described. The organic semiconductor layer used in the present invention is made of an organic semiconductor material.
本発明に用いられる上記有機半導体材料としては、本発明の有機半導体素子の用途等に応じて、所望の半導体特性を備える有機半導体層を形成できる材料であれば特に限定されるものではなく、一般的に有機半導体材料を用いた有機半導体トランジスタに用いられる有機半導体材料を用いることができる。このような有機半導体材料としては、例えば、π電子共役系の芳香族化合物、鎖式化合物、有機顔料、有機ケイ素化合物等を挙げることができる。より具体的には、ペンタセン等の低分子系有機半導体材料、および、ポリピロール、ポリ（Ｎ−置換ピロール）、ポリ（３−置換ピロール）、ポリ（３，４−二置換ピロール）等のポリピロール類、ポリチオフェン、ポリ（３−置換チオフェン）、ポリ（３，４−二置換チオフェン）、ポリベンゾチオフェン等のポリチオフェン類、ポリイソチアナフテン等のポリイソチアナフテン類、ポリチェニレンビニレン等のポリチェニレンビニレン類、ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）等のポリ（ｐ−フェニレンビニレン）類、ポリアニリン、ポリ（Ｎ−置換アニリン）等のポリアニリン類、ポリアセチレン等のポリアセチレン類、ポリジアセチレン、ポリアズレン等のポリアズレン類等の高分子系有機半導体材料を挙げることができる。なかでも本発明においては、ペンタセンまたはポリチオフェン類を好適に用いることができる。 The organic semiconductor material used in the present invention is not particularly limited as long as it is a material capable of forming an organic semiconductor layer having desired semiconductor characteristics, depending on the use of the organic semiconductor element of the present invention, etc. In particular, an organic semiconductor material used for an organic semiconductor transistor using an organic semiconductor material can be used. Examples of such organic semiconductor materials include π-electron conjugated aromatic compounds, chain compounds, organic pigments, and organosilicon compounds. More specifically, low molecular organic semiconductor materials such as pentacene, and polypyrroles such as polypyrrole, poly (N-substituted pyrrole), poly (3-substituted pyrrole), and poly (3,4-disubstituted pyrrole). , Polythiophene, poly (3-substituted thiophene), poly (3,4-disubstituted thiophene), polythiophenes such as polybenzothiophene, polyisothianaphthenes such as polyisothianaphthene, and polychess such as polychenylene vinylene Nylene vinylenes, poly (p-phenylene vinylenes) such as poly (p-phenylene vinylene), polyanilines such as polyaniline and poly (N-substituted aniline), polyacetylenes such as polyacetylene, polyazulenes such as polydiacetylene and polyazulene High molecular organic semiconductor materials such as Of these, pentacene or polythiophenes can be preferably used in the present invention.
また、本発明に用いられる有機半導体層の厚みについては、上記有機半導体材料の種類等に応じて所望の半導体特性を備える有機半導体層を発現できる範囲であれば特に限定されない。なかでも本発明においては１０００ｎｍ以下であることが好ましく、なかでも５ｎｍ〜３００ｎｍの範囲内であることが好ましく、特に２０ｎｍ〜１００ｎｍの範囲内であることが好ましい。 Moreover, about the thickness of the organic-semiconductor layer used for this invention, if it is the range which can express the organic-semiconductor layer provided with a desired semiconductor characteristic according to the kind etc. of the said organic-semiconductor material, it will not specifically limit. Especially in this invention, it is preferable that it is 1000 nm or less, It is preferable that it is in the range of 5 nm-300 nm, and it is especially preferable that it is in the range of 20 nm-100 nm.
また、本発明において有機半導体層が形成されている態様としては、上記パッシベーション層と後述する基材との間にのみ形成されている態様であれば特に限定されるものではない。このような態様としては、本発明に用いられる有機半導体トランジスタを基板の直上方向から平面視した場合に、有機半導体層の平面視面積が上記パッシベーション層の平面視面積と同一となるように形成された態様と、上記有機半導体の上記平面視面積が上記パッシベーション層の上記平面視面積よりも小さくなるように形成された態様とを挙げることができる。 In addition, the aspect in which the organic semiconductor layer is formed in the present invention is not particularly limited as long as it is an aspect formed only between the passivation layer and a substrate described later. As such an embodiment, the organic semiconductor transistor used in the present invention is formed so that the planar view area of the organic semiconductor layer is the same as the planar view area of the passivation layer when viewed from above the substrate. And the aspect formed so that the planar view area of the organic semiconductor is smaller than the planar view area of the passivation layer.
（３)有機半導体トランジスタ
本発明に用いられる有機半導体トランジスタは、少なくとも上記有機半導体層および上記パッシベーション層を有するものであるが、通常は、上記有機半導体層および上記パッシベーション層以外に、ゲート電極、ソース電極、ドレイン電極、および、ゲート絶縁層が用いられることにより、トランジスタとしての機能を発現するものである。
(3) Organic Semiconductor Transistor The organic semiconductor transistor used in the present invention has at least the organic semiconductor layer and the passivation layer. Usually, in addition to the organic semiconductor layer and the passivation layer, a gate electrode, a source By using the electrode, the drain electrode, and the gate insulating layer, a function as a transistor is exhibited.
ここで、本発明に用いられる有機半導体トランジスタの構造としては、上記有機半導体層および上記パッシベーション層が用いられた構造であれば特に限定されるものではなく、一般的に公知の薄膜トランジスタ構造を採用することができる。このような有機半導体トランジスタの構造としては、例えば、ボトムゲート型構造およびトップゲート型構造を挙げることができる。 Here, the structure of the organic semiconductor transistor used in the present invention is not particularly limited as long as the organic semiconductor layer and the passivation layer are used, and a generally known thin film transistor structure is adopted. be able to. Examples of the structure of such an organic semiconductor transistor include a bottom gate type structure and a top gate type structure.
本発明に用いられる有機半導体トランジスタが、ボトムゲート型構造を有する場合について図を参照しながら説明する。図３は、本発明に用いられる有機半導体トランジスタが、ボトムゲート型構造を有する態様の一例を示す概略図である。図３に例示するように、本発明に用いられる有機半導体トランジスタ２は、ゲート電極２ａが、有機半導体層２ｃよりも基板１側に配置されているボトムゲート型構造を有するものであっても良い。
また、このような例において、本発明に用いられる有機半導体トランジスタ２は、ソース電極２ｄおよびドレイン電極２ｅが上記有機半導体層２ｃの上面に配置されているボトムゲート・トップコンタクト型構造であっても良く（図３（ａ））、または、ソース電極２ｄおよびドレイン電極２ｅが上記有機半導体層２ｃの下面に配置されているボトムゲート・ボトムコンタクト型構造であっても良い（図３（ｂ））。
A case where the organic semiconductor transistor used in the present invention has a bottom-gate structure will be described with reference to the drawings. FIG. 3 is a schematic view showing an example of an aspect in which the organic semiconductor transistor used in the present invention has a bottom-gate structure. As illustrated in FIG. 3, the
In such an example, the
次いで、本発明に用いられる有機半導体トランジスタが、トップゲート型構造を有する場合について図を参照しながら説明する。図４は、本発明に用いられる有機半導体トランジスタがトップゲート構造を有する態様の一例を示す概略図である。図４に例示するように、本発明に用いられる有機半導体トランジスタ２は、有機半導体層２ｃがゲート電極２ａよりも基板１側に配置されているトップゲート型構造を有するものであっても良い。
また、このような例において、本発明に用いられる有機半導体トランジスタ２は、ソース電極２ｄおよびドレイン電極２ｅが上記有機半導体層２ｃの上面に配置されているトップゲート・トップコンタクト型構造であっても良く（図４（ａ））、または、ソース電極２ｄおよびドレイン電極２ｅが上記有機半導体層２ｃの下面に配置されているトップゲート・ボトムコンタクト型構造であっても良い（図４（ｂ））。
Next, the case where the organic semiconductor transistor used in the present invention has a top-gate structure will be described with reference to the drawings. FIG. 4 is a schematic view showing an example of an embodiment in which the organic semiconductor transistor used in the present invention has a top gate structure. As illustrated in FIG. 4, the
In such an example, the
本発明に用いられる有機半導体トランジスタは、上記ボトムゲート型構造または上記トップゲート型構造を有するもののいずれであっても好適に用いることができる。なかでも本発明においては、上記ボトムゲート構造を有するものであることが好ましい。上記有機半導体トランジスタがボトムゲート型の構造を有するものである場合、通常、図３に例示するように、上記パッシベーション層と、上記有機半導体層とが接触して積層された構成を有するものになるが、本発明においては上記パッシベーション層がフッ素系樹脂からなるものであることにより、このような場合であっても上記有機半導体層を侵すことなく、上記パッシベーション層を形成することができるからである。 The organic semiconductor transistor used in the present invention can be suitably used regardless of whether it has the bottom gate structure or the top gate structure. In particular, in the present invention, it is preferable to have the bottom gate structure. When the organic semiconductor transistor has a bottom-gate structure, it usually has a configuration in which the passivation layer and the organic semiconductor layer are stacked in contact with each other as illustrated in FIG. However, in the present invention, since the passivation layer is made of a fluororesin, the passivation layer can be formed without damaging the organic semiconductor layer even in such a case. .
なお、本発明に用いられるゲート電極、ソース電極、ドレイン電極、および、ゲート絶縁層については、一般的に有機半導体トランジスタに用いられるものと同様であるため、ここでの詳しい説明は省略する。 Note that the gate electrode, the source electrode, the drain electrode, and the gate insulating layer used in the present invention are generally the same as those used in an organic semiconductor transistor, and thus detailed description thereof is omitted here.
また、本発明の有機半導体素子においては、通常、後述する基板上に複数の有機半導体トランジスタが配置された構成を有するものである。ここで、上記複数の有機半導体トランジスタが基板上に配置される態様としては、特に限定されるものではなく、本発明の有機半導体素子の用途等に応じて所望の態様で配置することができる。 The organic semiconductor element of the present invention usually has a configuration in which a plurality of organic semiconductor transistors are arranged on a substrate described later. Here, the aspect in which the plurality of organic semiconductor transistors are arranged on the substrate is not particularly limited, and the organic semiconductor transistors can be arranged in a desired form according to the use of the organic semiconductor element of the present invention.
２．基板
次に、本発明に用いられる基板について説明する。本発明に用いられる基板は上記有機半導体トランジスタを支持するものである。
2. Substrate Next, the substrate used in the present invention will be described. The substrate used in the present invention supports the organic semiconductor transistor.
本発明に用いられる基板としては、本発明の有機半導体素子の用途等に応じて任意の機能を有する基板を用いることができる。このような基板としては、ガラス基板等の可撓性を有さないリジット基板であっても良く、または、プラスチック樹脂からなるフィルム等の可撓性を有するフレキシブル基板であっても良い。本発明においては、このようなリジット基板およびフレキシブル基板のいずれであっても好適に用いられるが、なかでもフレキシブル基板を用いることが好ましい。このようなフレキシブル基板を用いることにより、本発明の有機半導体素子をＲｏｌｌ ｔｏ Ｒｏｌｌプロセスにより製造することが可能になるため、本発明の有機半導体素子を生産性の高いものにすることができるからである。 As a board | substrate used for this invention, the board | substrate which has arbitrary functions can be used according to the use etc. of the organic-semiconductor element of this invention. Such a substrate may be a rigid substrate having no flexibility such as a glass substrate or a flexible substrate having flexibility such as a film made of a plastic resin. In the present invention, any of such a rigid substrate and a flexible substrate is preferably used, and among them, it is preferable to use a flexible substrate. By using such a flexible substrate, the organic semiconductor element of the present invention can be manufactured by a Roll to Roll process, so that the organic semiconductor element of the present invention can be made highly productive. is there.
ここで、上記プラスチック樹脂としては、例えば、ＰＥＴ、ＰＥＮ、ＰＥＳ、ＰＩ、ＰＥＥＫ、ＰＣ、ＰＰＳおよびＰＥＩ等を挙げることができる。 Here, examples of the plastic resin include PET, PEN, PES, PI, PEEK, PC, PPS, and PEI.
また、本発明に用いられる基板の厚みは、通常、１ｍｍ以下であることが好ましく、なかでも５０μｍ〜７００μｍの範囲内であることが好ましい。 Moreover, the thickness of the substrate used in the present invention is usually preferably 1 mm or less, and particularly preferably in the range of 50 μm to 700 μm.
３．有機半導体素子の用途
本発明の有機半導体素子の用途としては、例えば、ＴＦＴ方式を用いるディスプレイ装置のＴＦＴアレイ基板として用いることができる。このようなディスプレイ装置としては例えば、液晶ディスプレイ装置、電気泳動ディスプレイ装置、および有機ＥＬディスプレイ装置等を挙げることができる。
3. Use of Organic Semiconductor Element As an application of the organic semiconductor element of the present invention, for example, it can be used as a TFT array substrate of a display device using a TFT method. Examples of such a display device include a liquid crystal display device, an electrophoretic display device, and an organic EL display device.
４．有機半導体素子の製造方法
本発明の有機半導体素子を製造する方法としては、上記構成を有する有機半導体素子を製造できる方法であれば特に限定されるものではない。このような製造方法としては、例えば、後述する「Ｂ．有機半導体素子の製造方法」の項において説明する製造方法を用いることができる。
4). Method for Producing Organic Semiconductor Element The method for producing the organic semiconductor element of the present invention is not particularly limited as long as it is a method capable of producing an organic semiconductor element having the above configuration. As such a manufacturing method, for example, the manufacturing method described in the section of “B. Manufacturing method of organic semiconductor element” described later can be used.
Ｂ．有機半導体素子の製造方法
次に、本発明の有機半導体素子の製造方法について説明する。本発明の有機半導体素子の製造方法は、基板を用い、上記基板上に有機半導体材料からなる有機半導体層を形成する有機半導体層形成工程と、上記有機半導体層上に、フッ素系溶媒および樹脂材料を含有するパッシベーション層形成用塗工液を用いてパターン状のパッシベーション層を形成するパッシベーション層形成工程と、上記パッシベーション層が形成されていない部位の有機半導体層をエッチングする有機半導体層パターニング工程とを含む有機半導体トランジスタ形成工程を有することを特徴とするものである。
B. Next, a method for manufacturing an organic semiconductor element of the present invention will be described. The method for producing an organic semiconductor element of the present invention includes a step of forming an organic semiconductor layer made of an organic semiconductor material on the substrate using a substrate, and a fluorine-based solvent and a resin material on the organic semiconductor layer. A passivation layer forming step of forming a patterned passivation layer using a passivation layer-forming coating solution containing, and an organic semiconductor layer patterning step of etching the organic semiconductor layer in a portion where the passivation layer is not formed And an organic semiconductor transistor forming step.
このような本発明の有機半導体素子の製造方法について図を参照しながら説明する。図５は本発明の有機半導体素子の製造方法の一例を示す概略図である。図５に例示するように、本発明の有機半導体素子の製造方法は、基板１を用い（図５（ａ））、上記基板１上に、有機半導体材料からなるに有機半導体層２ｃ’を形成する有機半導体層形成工程と（図５（ｂ））、上記有機半導体層２ｃ’上に、フッ素系溶媒および樹脂材料を含有するパッシベーション層形成用塗工液をパターン状に印刷することにより、パターニングされたパッシベーション層２ｆを形成するパッシベーション層形成工程と（図５（ｃ））、上記パッシベーション層２ｆが形成されていない部位の上記有機半導体層２ｃ’をエッチングする有機半導体層パターニング工程と（図５（ｄ））、により、上記基板１上に有機半導体層２ｃとパッシベーション層２ｆとを有する有機半導体トランジスタ２を形成する、有機半導体トランジスタ作成工程を有することを特徴とするものである。
Such a method for producing an organic semiconductor element of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 5 is a schematic view showing an example of a method for producing an organic semiconductor element of the present invention. As illustrated in FIG. 5, the method for manufacturing an organic semiconductor element of the present invention uses the substrate 1 (FIG. 5A), and forms an
本発明によれば、上記パッシベーション層形成用塗工液として、フッ素系溶媒が溶媒として用いられたものを用いることにより、上記有機半導体層上に上記パッシベーション層を形成する際に、上記有機半導体層が上記パッシベーション層形成用塗工液によって浸食されてしまうことを防止できる。このため、本発明によれば上記有機半導体層の機能を損なうことなく、上記有機半導体層上に直接的にパッシベーション層を形成することができるため、高効率で有機半導体素子を製造することができる。
また、上記パッシベーション層形成用塗工液としてフッ素系溶媒が用いられたものを用いることにより、上記樹脂材料としてフッ素系樹脂を用いることが可能になる。このため、本発明によれば上記樹脂材料として、フッ素系樹脂を用いることにより保護機能に優れたパッシベーション層を形成することが可能になる。
このようなことから、本発明によれば有機半導体トランジスタを有する有機半導体素子であって経時安定性に優れた有機半導体素子を高効率で製造することができる。
According to the present invention, when the passivation layer is formed on the organic semiconductor layer, the organic semiconductor layer is formed by using a fluorine-based solvent used as the solvent as the passivation layer forming coating liquid. Can be prevented from being eroded by the passivation layer forming coating solution. For this reason, according to the present invention, a passivation layer can be formed directly on the organic semiconductor layer without impairing the function of the organic semiconductor layer, so that an organic semiconductor element can be manufactured with high efficiency. .
Moreover, it becomes possible to use a fluorine-type resin as said resin material by using what used the fluorine-type solvent as the said coating liquid for passivation layer formation. For this reason, according to this invention, it becomes possible to form the passivation layer excellent in the protective function by using a fluorine-type resin as said resin material.
For this reason, according to the present invention, an organic semiconductor element having an organic semiconductor transistor and having excellent temporal stability can be produced with high efficiency.
従来、有機半導体材料が用いられた有機半導体トランジスタを作製するに際しては、有機半導体層上に親水性樹脂からなる保護層を形成した後、当該保護層上にレジストを塗工し、リソグラフィー法により上記有機半導体層をパターニングする方法が用いられてきた。
しかしながら、このような方法は工程の数が多いことから工業的実用性に欠けるという問題点があった。
この点、本発明によれば、上記パッシベーション層形成用塗工液としてフッ素系溶媒が用いられたものを用いることにより、上記有機半導体層上にパターン状のパッシベーション層を直接的に形成することが可能になるため、従来の方法と比較して、より少ない工程で上記有機半導体層をパターン加工することが可能になる。
このようなことから、本発明によれば高効率で有機半導体素子を製造することが可能になる。
Conventionally, when manufacturing an organic semiconductor transistor using an organic semiconductor material, after forming a protective layer made of a hydrophilic resin on the organic semiconductor layer, a resist is applied on the protective layer, and the above-mentioned method is performed by a lithography method. A method of patterning an organic semiconductor layer has been used.
However, such a method has a problem that it lacks industrial practicality due to the large number of steps.
In this regard, according to the present invention, a patterned passivation layer can be directly formed on the organic semiconductor layer by using the passivation layer forming coating solution using a fluorine-based solvent. Therefore, it is possible to pattern the organic semiconductor layer with fewer steps as compared with the conventional method.
For this reason, according to the present invention, it is possible to manufacture an organic semiconductor element with high efficiency.
本発明の有機半導体素子の製造方法は、少なくとも上記有機半導体トランジスタ形成工程を有するものであり、必要に応じて他の工程を有しても良いものである。
以下、本発明の有機半導体素子の製造方法を構成する各工程について順に説明する。
The method for producing an organic semiconductor element of the present invention includes at least the organic semiconductor transistor formation step, and may include other steps as necessary.
Hereinafter, each process which comprises the manufacturing method of the organic-semiconductor element of this invention is demonstrated in order.
１．有機半導体トランジスタ形成工程
まず、本発明に用いられる有機半導体トランジスタ形成工程について説明する。本工程は、基板を用い、上記基板上に有機半導体材料を含有する有機半導体層形成用塗工液を塗工することにより有機半導体層を形成する有機半導体層形成工程と、フッ素系溶媒および樹脂材料を含有するパッシベーション層形成用塗工液を用い、上記有機半導体層上にパターン状にパッシベーション層を形成するパッシベーション層形成工程と、上記パッシベーション層が形成されていない部位の有機半導体層をエッチングする有機半導体層パターニング工程とを有するものである。
本発明においては、上記パッシベーション層形成工程に用いられるパッシベーション層形成用塗工液として、フッ素系溶媒が用いられたものを用いることにより、経時安定性に優れた有機半導体素子を高効率で製造することができるのである。
以下、このような有機半導体トランジスタ形成工程について説明する。
1. Organic Semiconductor Transistor Forming Step First, the organic semiconductor transistor forming step used in the present invention will be described. This step uses a substrate and forms an organic semiconductor layer by coating an organic semiconductor layer-forming coating solution containing an organic semiconductor material on the substrate, a fluorine-based solvent, and a resin. A passivation layer forming step of forming a passivation layer in a pattern on the organic semiconductor layer and a portion of the organic semiconductor layer where the passivation layer is not formed are etched using a passivation layer forming coating solution containing a material. An organic semiconductor layer patterning step.
In the present invention, an organic semiconductor element having excellent stability over time is produced with high efficiency by using a fluorine-based solvent as the passivation layer forming coating solution used in the passivation layer forming step. It can be done.
Hereinafter, such an organic semiconductor transistor forming process will be described.
（１）パッシベーション層形成工程
まず、本工程に用いられるパッシベーション層形成工程について説明する。本工程は、フッ素系溶媒および樹脂材料を含有するパッシベーション層形成用塗工液を用い、後述する有機半導体層形成工程により形成された有機半導体層上に、パターン状のパッシベーション層を形成する工程である。
(1) Passivation layer formation process First, the passivation layer formation process used for this process is demonstrated. This step is a step of forming a patterned passivation layer on the organic semiconductor layer formed by the organic semiconductor layer forming step described later using a passivation layer forming coating solution containing a fluorine-based solvent and a resin material. is there.
ａ．パッシベーション層形成用塗工液
まず、本工程に用いられるパッシベーション層形成用塗工液について説明する。本工程に用いられるパッシベーション層形成用塗工液は、少なくともフッ素系溶媒と、樹脂材料とを含有するものであり、必要に応じて他の材料を含有しても良いものである。
以下、このようなパッシベーション層形成用塗工液に用いられる各構成について説明する。
a. First, a passivation layer forming coating solution used in this step will be described. The passivation layer forming coating solution used in this step contains at least a fluorine-based solvent and a resin material, and may contain other materials as necessary.
Hereinafter, each structure used for such a passivation layer forming coating solution will be described.
上記パッシベーション層形成用塗工液に用いられるフッ素溶媒としては、後述する有機半導体層形成工程によって形成される有機半導体層を侵さないものであれば特に限定されるものではない。なかでも本発明においては、アルカン、アルケン等の炭化水素の水素原子が全てフッ素に置換された溶媒であるパーフルオロ系溶媒を用いることが好ましい。 The fluorine solvent used in the passivation layer forming coating solution is not particularly limited as long as it does not attack the organic semiconductor layer formed in the organic semiconductor layer forming step described later. In particular, in the present invention, it is preferable to use a perfluoro solvent which is a solvent in which all hydrogen atoms of hydrocarbons such as alkane and alkene are substituted with fluorine.
このようなパーフルオロ系溶媒としては、例えば、パーフルオロメチルシクロヘキサン、パーフルオロ‐１，３ージメチルシクロヘキサン、パーフルオロ−２−メチル−２−ペンテン、パーフルオロデカリン、１，１，１，２，２，３，３，４，４，５，５，６，６−トリデカフルオロ−８−ヨードオクタン、３，３，４，４，５，５，６，６，７，７，８，８，８−トリデカフルオロ−１−オクテン、３，３，４，４，５，５，６，６，７，７，８，８，８−トリデカフルオロ−１−オクタノール等を挙げることができる。 Examples of such perfluoro solvents include perfluoromethylcyclohexane, perfluoro-1,3-dimethylcyclohexane, perfluoro-2-methyl-2-pentene, perfluorodecalin, 1,1,1,2, 2,3,3,4,4,5,5,6,6-tridecafluoro-8-iodooctane, 3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8 , 8-tridecafluoro-1-octene, 3,3,4,4,5,5,6,6,7,7,8,8,8-tridecafluoro-1-octanol and the like. .
また、本工程に用いられるフッ素系溶媒は、単一のフッ素系溶媒からなるものであっても良く、複数のフッ素系溶媒が混合された混合溶媒であっても良い。 Moreover, the fluorine-type solvent used for this process may consist of a single fluorine-type solvent, and may be the mixed solvent in which the some fluorine-type solvent was mixed.
上記パッシベーション層形成用塗工液に用いられる樹脂材料としては、本工程により形成されるパッシベーション層に所望の保護機能を付与することが可能であり、かつ、上記フッ素系溶媒に所望の濃度で溶解させることができるものであれば特に限定されるものではない。なかでも本工程においては、上記樹脂材料としてフッ素系樹脂を用いることが好ましい。フッ素系樹脂は耐溶剤性や耐オゾン性等の耐久性に優れるため、このようなフッ素系樹脂を用いることにより、本工程で形成されるパッシベーション層を上記有機半導体層の保護機能に優れたものにできるからである。また、フッ素系樹脂は、上記フッ素系溶媒に易溶であるからである。 As a resin material used in the above-mentioned passivation layer forming coating solution, it is possible to impart a desired protective function to the passivation layer formed in this step, and it can be dissolved in the above-mentioned fluorine-based solvent at a desired concentration. It is not particularly limited as long as it can be made. In particular, in this step, it is preferable to use a fluorine-based resin as the resin material. Fluorine-based resin has excellent durability such as solvent resistance and ozone resistance, so by using such fluorine-based resin, the passivation layer formed in this step has excellent protective function for the organic semiconductor layer Because it can be. Moreover, it is because a fluorine-type resin is easily soluble in the said fluorine-type solvent.
ここで、本工程に用いられる上記フッ素系樹脂については、上記「Ａ．有機半導体素子」の項において説明したものと同様であるためここでの説明は省略する。 Here, the fluororesin used in this step is the same as that described in the section “A. Organic semiconductor element”, and therefore, the description thereof is omitted here.
なお、上記パッシベーション層形成用塗工液中の樹脂材料の含有量としては、本工程においてパッシベーション層を形成する方法等に応じて、上記パッシベーション層形成用塗工液の溶液粘度や、表面張力等を所望の範囲内にすることができる範囲であれば特に限定されるものではない。なかでも本工程においては、上記パッシベーション層形成用塗工液中の樹脂材料含有量が５質量％〜１５質量％の範囲内であることが好ましい。 In addition, the content of the resin material in the passivation layer forming coating solution is determined depending on the method of forming the passivation layer in this step, the solution viscosity of the passivation layer forming coating solution, the surface tension, etc. If it is the range which can be in the desired range, it will not specifically limit. Especially in this process, it is preferable that the resin material content in the said coating liquid for passivation layer formation exists in the range of 5 mass%-15 mass%.
また、本工程に用いられる上記パッシベーション層形成用塗工液には、上記フッ素系溶媒および樹脂材料以外に他の材料が含有されていても良い。このような他の材料としては、本発明により製造される有機半導体素子の用途等に応じて、本工程で形成されるパッシベーション層に所望の機能を付与できるものであれば特に限定されるものではない。
ここで、本工程に用いられる上記他の材料としては、上記「Ａ．有機半導体素子」の甲において説明したものと同様であるため、ここでの説明は省略する。
The passivation layer forming coating solution used in this step may contain other materials in addition to the fluorine-based solvent and the resin material. Such other materials are not particularly limited as long as a desired function can be imparted to the passivation layer formed in this step, depending on the use of the organic semiconductor element produced according to the present invention. Absent.
Here, since the other materials used in this step are the same as those described above in “A. Organic semiconductor element”, description thereof is omitted here.
ｂ．パッシベーション層の形成方法
次に、本工程において上記パッシベーション層形成用塗工液を用いてパッシベーション層を形成する方法について説明する。本工程において、パッシベーション層を形成する方法としては、上記パッシベーション層形成用塗工液を用い、所望のパターン状にパッシベーション層を形成できる方法であれば特に限定されるものではない。このような方法としては、印刷法を用い、上記有機半導体層上に上記パッシベーション層形成用塗工液をパターン状に印刷する方法（第１の方法）と、上記パッシベーション層形成用塗工液を上記有機半導体層上の全面に塗工することにより、パターニングされていないパッシベーション層を形成した後、当該パッシベーション層をリソグラフィー法等によってパターニングする方法（第２の方法）とを挙げることができる。
本工程においては、上記第１の方法および上記第２の方法のいずれの方法であっても好適に用いることができるが、なかでも上記第１の方法を用いることが好ましい。上記第２の方法は、パターニングされたパッシベーション層を形成するのに、パターニングされていないパッシベーション層を形成する工程と、当該パッシベーション層をパターニングする工程との２工程を必要とするのに対し、上記第１の方法は１工程で直接的にパターニングされたパッシベーション層を形成することが可能になるため、本工程を簡略化することができるからである。
b. Method for Forming Passivation Layer Next, a method for forming a passivation layer using the above-mentioned passivation layer forming coating solution in this step will be described. In this step, the method for forming the passivation layer is not particularly limited as long as it is a method capable of forming the passivation layer in a desired pattern using the above-described passivation layer forming coating solution. As such a method, a printing method is used to print the passivation layer forming coating solution on the organic semiconductor layer in a pattern (first method), and the passivation layer forming coating solution. An example is a method (second method) in which an unpatterned passivation layer is formed by coating on the entire surface of the organic semiconductor layer, and then the passivation layer is patterned by a lithography method or the like.
In this step, any of the first method and the second method can be suitably used, but it is preferable to use the first method. The second method requires two steps of forming a non-patterned passivation layer and a step of patterning the passivation layer in order to form a patterned passivation layer. This is because the first method makes it possible to form a passivation layer that is directly patterned in one step, so that this step can be simplified.
上記第１の方法に用いられる印刷法としては、上記パッシベーション層形成用塗工液を所望のパターンに印刷できる方法であれば特に限定されるものではない。このような印刷方法としては、インクジェット法、スクリーン印刷法、パッド印刷法、フレキソ印刷法、マイクロコンタクトプリンティング法、グラビア印刷法、オフセット印刷法、およびグラビア・オフセット印刷法等を挙げることができる。なかでも本工程においてはスクリーン印刷法を用いることが好ましい。本工程に用いられるパッシベーション層形成用塗工液は、フッ素系溶媒が用いられていることから表面張力が低いものとすることができるため、スクリーン印刷法による高精細なパターン塗工に好適に用いることができるからである。 The printing method used in the first method is not particularly limited as long as the method can print the passivation layer forming coating solution in a desired pattern. Examples of such printing methods include an inkjet method, a screen printing method, a pad printing method, a flexographic printing method, a microcontact printing method, a gravure printing method, an offset printing method, and a gravure / offset printing method. In particular, it is preferable to use a screen printing method in this step. The passivation layer forming coating liquid used in this step can be used for high-definition pattern coating by screen printing because it can have a low surface tension because a fluorine-based solvent is used. Because it can.
（２）有機半導体層形成工程
次に、本工程に用いられる有機半導体層形成工程について説明する。本工程は、基板を用い、上記基板上に、有機半導体材料からなる有機半導体層を形成する工程である。
以下、このような有機半導体層形成工程について説明する。
(2) Organic semiconductor layer formation process Next, the organic semiconductor layer formation process used for this process is demonstrated. This step is a step of forming an organic semiconductor layer made of an organic semiconductor material on the substrate using a substrate.
Hereinafter, such an organic semiconductor layer forming step will be described.
本工程において、上記基板上に有機半導体層を形成する方法としては、本工程に用いられる有機半導体材料の種類等に応じて、上記基板上に所望の厚みの有機半導体層を形成できる方法であれば特に限定されるものではない。このような方法としては、例えば、上記有機半導体材料が溶媒に可溶なものである場合は、当該有機半導体材料を溶媒に溶解して、有機半導体層形成用塗工液を調製した後、当該有機半導体層形成用塗工液を上記基板上に塗工する方法を挙げることができる。この場合の塗工方法としては、例えば、スピンコート法、ダイコート法、ロールコート法、バーコート法、ＬＢ法、ディップコート法、スプレーコート法、ブレードコート法、およびキャスト法等を挙げることができる。
一方、上記有機半導体材料が溶媒に不溶なものである場合は、例えば、真空蒸着法等のドライプロセスにより、上記基板上に有機半導体層を形成する方法を挙げることができる。
In this step, a method for forming an organic semiconductor layer on the substrate may be a method capable of forming an organic semiconductor layer having a desired thickness on the substrate in accordance with the type of the organic semiconductor material used in the step. There is no particular limitation. As such a method, for example, when the organic semiconductor material is soluble in a solvent, the organic semiconductor material is dissolved in a solvent to prepare an organic semiconductor layer forming coating solution, A method of coating the organic semiconductor layer forming coating solution on the substrate can be mentioned. Examples of the coating method in this case include a spin coating method, a die coating method, a roll coating method, a bar coating method, an LB method, a dip coating method, a spray coating method, a blade coating method, and a casting method. .
On the other hand, when the organic semiconductor material is insoluble in a solvent, for example, a method of forming an organic semiconductor layer on the substrate by a dry process such as a vacuum evaporation method can be exemplified.
本工程に用いられる有機半導体材料としては、本発明により製造される有機半導体素子の用途等に応じて、本工程により形成される有機半導体層に所望の半導体特性を付与できるものであれば特に限定されるものではない。このような有機半導体材料としては、上記「Ａ．有機半導体素子」の項において説明したものと同様であるため、ここでの説明は省略する。 The organic semiconductor material used in this step is particularly limited as long as it can impart desired semiconductor characteristics to the organic semiconductor layer formed by this step, depending on the use of the organic semiconductor element produced by the present invention. Is not to be done. Such an organic semiconductor material is the same as that described in the above section “A. Organic semiconductor element”, and thus description thereof is omitted here.
また、本工程に用いられる基板についても、上記「Ａ．有機半導体素子」の項において説明したものと同様であるため、ここでの説明は省略する。 Further, the substrate used in this step is the same as that described in the above section “A. Organic semiconductor element”, and thus the description thereof is omitted here.
（３）有機半導体層パターニング工程
次に、本工程に用いられる有機半導体層パターニング工程について説明する。本工程は、上記パッシベーション層が形成されていない部位の有機半導体層をエッチングする有機半導体層パターニング工程である。
(3) Organic Semiconductor Layer Patterning Step Next, the organic semiconductor layer patterning step used in this step will be described. This step is an organic semiconductor layer patterning step of etching the organic semiconductor layer in a portion where the passivation layer is not formed.
本工程において、上記有機半導体層をパターン加工する方法としては、パッシベーション層が形成されていない部位の有機半導体層をエッチングできる方法であれば特に限定されるものではない。なかでも、本発明においては、上記パッシベーション層をマスクとして用い、上記有機半導体層の全面にエッチング処理を行うことにより、上記パッシベーション層が形成されていない部位の有機半導体層のみをエッチングする方法を用いることが好ましい。このような方法によれば、簡易的に上記有機半導体層をエッチングし、パターン加工することができるからである。 In this step, the method for patterning the organic semiconductor layer is not particularly limited as long as it is a method capable of etching the organic semiconductor layer in a portion where the passivation layer is not formed. In particular, in the present invention, a method is used in which only the organic semiconductor layer in a portion where the passivation layer is not formed is etched by performing an etching process on the entire surface of the organic semiconductor layer using the passivation layer as a mask. It is preferable. This is because according to such a method, the organic semiconductor layer can be easily etched and patterned.
本工程に用いられる上記エッチング処理としては、上記パッシベーション層が形成されていない部位の有機半導体層をエッチングすることができ、かつ、上記パッシベーション層の保護機能が損なわれない方法であれば特に限定されるものではない。このような方法としては、例えば、上記有機半導体層を構成する有機半導体材料を溶解し、かつ、上記パッシベーション層を構成する樹脂材料を溶解しない溶媒で、上記有機半導体層を溶解させる方法を挙げることができる。
また、上記パッシベーション層を構成する樹脂材料としてフッ素系樹脂が用いられている場合には、真空紫外光を照射することにより上記有機半導体層をエッチングする方法を用いることも可能である。
The etching process used in this step is not particularly limited as long as it can etch the organic semiconductor layer in a portion where the passivation layer is not formed and the protection function of the passivation layer is not impaired. It is not something. Examples of such a method include a method of dissolving the organic semiconductor layer with a solvent that dissolves the organic semiconductor material constituting the organic semiconductor layer and does not dissolve the resin material constituting the passivation layer. Can do.
In the case where a fluororesin is used as the resin material constituting the passivation layer, a method of etching the organic semiconductor layer by irradiating with vacuum ultraviolet light can be used.
（４）その他の工程
本工程には、上記パッシベーション層形成工程、上記有機半導体層形成工程、および、上記有機半導体層パターニング工程以外の他の工程が含まれていても良い。このような他の工程としては特に限定されるものではなく、本工程により形成される有機半導体トランジスタの構造等に応じて任意の工程を用いることができる。なかでも本工程においては、通常、ゲート電極を形成するゲート電極形成工程と、上記ゲート絶縁層を形成するゲート絶縁層形成工程と、ソース電極およびドレイン電極を形成するソース・ドレイン電極形成工程とが用いられる。
(4) Other Steps This step may include other steps other than the passivation layer forming step, the organic semiconductor layer forming step, and the organic semiconductor layer patterning step. Such other steps are not particularly limited, and any step can be used according to the structure of the organic semiconductor transistor formed by this step. In particular, in this step, a gate electrode forming step for forming a gate electrode, a gate insulating layer forming step for forming the gate insulating layer, and a source / drain electrode forming step for forming a source electrode and a drain electrode are usually performed. Used.
本工程が、上記ゲート電極形成工程と、上記ゲート絶縁層形成工程と、上記ソース・ドレイン電極形成工程とを有する場合について図を参照しながら説明する。図６は、本工程が、上記ゲート電極形成工程と、上記ゲート絶縁層形成工程と、上記ソース・ドレイン電極形成工程とを有する態様の一例を示す概略図である。図６に例示するように、本工程は、通常、基板１を用い（図６（ａ））、上記基板１上に、ゲート電極２ａを形成するゲート電極形成工程と（図６（ｂ））、上記ゲート電極２ａを覆うようにゲート絶縁層２ｂを形成する、ゲート絶縁層形成工程（図６（ｃ））、上記ゲート絶縁層２ｂおよび上記基板１上に、上述した方法により有機半導体層２ｃ’を形成する有機半導体層形成工程（図６（ｄ））と、上記有機半導体層２ｃ’上で対向するように、ソース電極２ｄおよびドレイン電極２ｅを形成するソース・ドレイン電極形成工程（図６（ｅ）と、上記有機半導体層２ｃ’、ソース電極２ｄ、および、ドレイン電極２ｅ上に上述した方法によりパターン状のパッシベーション層２ｆを形成するパッシベーション層形成工程（図６（ｆ））と、上記パッシベーション層２ｆが形成されていない部位の上記有機半導体層２ｃ’を上述した方法によりエッチングする有機半導体層パターニング工程（図６（ｇ））とにより、有機半導体トランジスタ２を形成する態様で用いられる。
A case where this step includes the gate electrode forming step, the gate insulating layer forming step, and the source / drain electrode forming step will be described with reference to the drawings. FIG. 6 is a schematic view showing an example in which this step includes the gate electrode forming step, the gate insulating layer forming step, and the source / drain electrode forming step. As illustrated in FIG. 6, this step usually uses the substrate 1 (FIG. 6A), and forms a
ここで、上記ゲート電極形成工程と、上記ゲート絶縁層形成工程と、上記ソース・ドレイン電極形成工程において、ゲート電極、ゲート絶縁層、ソース電極およびドレイン電極をそれぞれ形成する方法としては、一般的に半導体トランジスタを形成する際に用いられている方法と同様であるため、ここでの詳しい説明は省略する。 Here, in the gate electrode forming step, the gate insulating layer forming step, and the source / drain electrode forming step, as a method of forming the gate electrode, the gate insulating layer, the source electrode and the drain electrode, respectively, Since it is the same as the method used when forming a semiconductor transistor, detailed description here is abbreviate | omitted.
２．その他の工程
本発明の有機半導体素子の製造方法は、上記有機半導体トランジスタ形成工程以外に他の工程を有するものであっても良い。このような他の工程としては、特に限定されるものではなく、本発明により製造される有機半導体素子の用途等に応じて適宜選択して用いれば良い。このような他の工程としては、例えば、本発明の有機半導体素子を液晶ディスプレイ装置用のＴＦＴアレイ基板として用いる場合には、上記有機半導体トランジスタに接続されるように画素電極を形成する画素電極形成工程等を挙げることができる。
2. Other Steps The method for producing an organic semiconductor element of the present invention may have other steps in addition to the organic semiconductor transistor forming step. Such other steps are not particularly limited, and may be appropriately selected and used depending on the use of the organic semiconductor element produced according to the present invention. As such other steps, for example, when the organic semiconductor element of the present invention is used as a TFT array substrate for a liquid crystal display device, a pixel electrode is formed so as to be connected to the organic semiconductor transistor. A process etc. can be mentioned.
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。 The present invention is not limited to the above embodiment. The above-described embodiment is an exemplification, and the present invention has substantially the same configuration as the technical idea described in the claims of the present invention, and any device that exhibits the same function and effect is the present invention. It is included in the technical scope of the invention.
以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明する。 Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to examples.
（１）実施例
（ゲート電極形成工程）
まず、大きさ１５０ｍｍ×１５０ｍｍ×０．７ｍｍのガラス基板表面に、ゲート電極形状の開口部を有するメタルマスクを配置した後、膜厚１０ｎｍのクロム膜を形成した。次いで、２００ｎｍのアルミニウム膜を蒸着し、ゲート電極を形成した。蒸着の際の真空度は、１×１０４Ｐａとし、蒸着速度は約１Å／ｓｅｃとした。
(1) Example (Gate electrode forming step)
First, a metal mask having a gate electrode-shaped opening was placed on the surface of a glass substrate having a size of 150 mm × 150 mm × 0.7 mm, and then a chromium film having a thickness of 10 nm was formed. Next, a 200 nm aluminum film was deposited to form a gate electrode. The degree of vacuum at the time of vapor deposition was 1 × 10 4 Pa, and the vapor deposition rate was about 1 kg / sec.
（ゲート絶縁層形成工程）
次に、上記基板にゲート絶縁層としてフォトレジスト（アクリル系ネガレジスト）をスピンコートした。このときのスピンコートは、８００ｒｐｍで１０ｓｅｃ保持させた。その後、基板を８０℃で３分乾燥させた後、３５０ｍＪ／ｃｍ２でパターン露光した。
次に、ゲート電極以外の部分を除去するために現像工程を行い、その後、２００℃のオーブンで３０分乾燥させた。
(Gate insulation layer formation process)
Next, a photoresist (acrylic negative resist) was spin-coated on the substrate as a gate insulating layer. The spin coating at this time was held at 800 rpm for 10 seconds. Thereafter, the substrate was dried at 80 ° C. for 3 minutes and then subjected to pattern exposure at 350 mJ / cm 2 .
Next, a development process was performed to remove portions other than the gate electrode, and then the film was dried in an oven at 200 ° C. for 30 minutes.
（ソース・ドレイン電極形成工程）
上記ゲート絶縁層形成後の基板表面に、ソース・ドレイン電極形状の開口部を有するメタルマスクを配置した後、膜厚５０ｎｍのＡｕ膜を蒸着し、ソース・ドレイン電極を形成した。このとき、蒸着の際の真空度は１×１０４Ｐａとし、蒸着速度は約１Å／ｓｅｃとした。形成されたソース電極およびドレイン電極を反射型光学顕微鏡にて観察したところ、ソース電極とドレイン電極との電極間距離（チャネル長）は５０μｍであった。
(Source / drain electrode formation process)
A metal mask having source / drain electrode-shaped openings was placed on the substrate surface after the gate insulating layer was formed, and then an Au film having a thickness of 50 nm was deposited to form source / drain electrodes. At this time, the degree of vacuum at the time of vapor deposition was 1 × 10 4 Pa, and the vapor deposition rate was about 1 kg / sec. When the formed source electrode and drain electrode were observed with a reflection optical microscope, the distance between the source electrode and the drain electrode (channel length) was 50 μm.
（有機半導体層形成工程）
次に、上記ソース電極およびドレイン電極が形成された側の基板の全面に膜厚５０ｎｍのチオフェン系有機半導体からなる有機半導体層を蒸着した。
(Organic semiconductor layer formation process)
Next, an organic semiconductor layer made of a thiophene-based organic semiconductor having a thickness of 50 nm was deposited on the entire surface of the substrate on which the source electrode and the drain electrode were formed.
（パッシベーション層形成工程）
次に、ポリテトラフルオロエチレンをパーフルオロ系溶媒に固形分１３質量％で溶解したパッシベーション層形成用塗工液を用い、スクリーン印刷法によりパターン状のパッシベーション層を形成した。このときスクリーン版は、５００メッシュ、乳剤３μｍのものを使用した。スクリーン印刷機はマイクロテック社製の装置を用いた。また印刷条件は、印圧０．２ＭＰａ、クリアランス２．１ｍｍ、スキージスピード１００ｍｍ／ｓｅｃで行った。その後、１００℃のホットプレートで３０分乾燥させた。
(Passivation layer formation process)
Next, using a passivation layer forming coating solution in which polytetrafluoroethylene was dissolved in a perfluoro solvent at a solid content of 13% by mass, a patterned passivation layer was formed by a screen printing method. At this time, a screen plate having a 500 mesh and 3 μm emulsion was used. The screen printer used was an apparatus manufactured by Microtech. The printing conditions were a printing pressure of 0.2 MPa, a clearance of 2.1 mm, and a squeegee speed of 100 mm / sec. Then, it was dried on a hot plate at 100 ° C. for 30 minutes.
（有機半導体層パターニング工程）
次に、パッシベーション層が形成された部位以外の有機半導体層を除去するために、トルエン溶液を上記パッシベーション層が形成された側の基板の全面にスピンコートした。このとき、スピンコートは１０００ｒｐｍで２０ｓｅｃ保持させた。
(Organic semiconductor layer patterning process)
Next, in order to remove the organic semiconductor layer other than the portion where the passivation layer was formed, a toluene solution was spin-coated on the entire surface of the substrate on which the passivation layer was formed. At this time, the spin coating was held at 1000 rpm for 20 seconds.
以上の工程により、有機半導体トランジスタを有する有機半導体素子を作製した。 Through the above process, an organic semiconductor element having an organic semiconductor transistor was produced.
（評価）
作製した有機半導体素子の有機半導体トランジスタのトランジスタ特性を測定した結果、トランジスタとして駆動していることが分かった。このとき、有機半導体トランジスタのＯＮ電流は１×１０−５Ａ、ＯＦＦ電流は１×１０−１１Ａであった。測定条件はゲート電圧を１００Ｖ〜−８０Ｖまで−２Ｖ刻みで印加した。次いでソース・ドレイン電圧を−８０Ｖと固定し、ソース・ドレイン間に流れる電流値を測定した。また、トランジスタ評価においてはいずれの場合においても大気中で測定を行った。このトランジスタ特性の経時変化を作製直後、１日後、３日後、７日後、２週間後、1ヶ月後と評価したところ、ＯＮ電流およびＯＦＦ電流ともに低下は見られなかった。
(Evaluation)
As a result of measuring the transistor characteristics of the organic semiconductor transistor of the produced organic semiconductor element, it was found that it was driven as a transistor. At this time, the ON current of the organic semiconductor transistor was 1 × 10 −5 A, and the OFF current was 1 × 10 −11 A. The measurement conditions were that the gate voltage was applied in increments of -2V from 100V to -80V. Next, the source-drain voltage was fixed at −80 V, and the current value flowing between the source and drain was measured. In any transistor evaluation, measurement was performed in the air in any case. When the change in the transistor characteristics over time was evaluated as immediately after production, 1 day, 3 days, 7 days, 2 weeks, and 1 month, neither ON current nor OFF current was found to decrease.
（２)比較例
パッシベーション層形成工程として以下の工程を実施し、かつ、有機半導体層パターニング工程を実施しなかったこと以外は、実施例と同様の方法により有機半導体トランジスタを有する有機半導体素子を作製した。
(2) Comparative Example An organic semiconductor element having an organic semiconductor transistor was produced by the same method as in the example except that the following steps were performed as the passivation layer forming step and the organic semiconductor layer patterning step was not performed. did.
パッシベーション層の形成は、エタノール溶媒で１５質量％に希釈したＰＶＰ溶液を有機半導体層形成後の基板にスピンコートすることにより行った。このとき、スピンコートは２０００ｒｐｍ、１５ｓｅｃ保持で行った。その後、基板を１００℃のホットプレートで３０ｍｉｎ乾燥させた。 The passivation layer was formed by spin-coating a PVP solution diluted to 15% by mass with an ethanol solvent onto the substrate after forming the organic semiconductor layer. At this time, spin coating was performed at 2000 rpm for 15 seconds. Thereafter, the substrate was dried on a hot plate at 100 ° C. for 30 minutes.
（評価）
作製した有機半導体素子の有機半導体トランジスタのトランジスタ特性を測定した結果、トランジスタとして駆動していることが分かった。このとき、有機半導体トランジスタのＯＮ電流は１×１０−５Ａ、ＯＦＦ電流は１×１０−１１Ａであった。測定条件はゲート電圧を１００Ｖ〜−８０Ｖまで−２Ｖ刻みで印加した。次いでソース・ドレイン電圧を−８０Ｖと固定し、ソース・ドレイン間に流れる電流値を測定した。また、トランジスタ評価においてはいずれの場合においても大気中で測定を行った。このトランジスタ特性の経時変化を作製直後、１日後、３日後、７日後、２週間後、1ヶ月後と評価したところ、トランジスタ作製３日後まではＯＮ電流、ＯＦＦ電流ともに保持されていたが、７日後ではＯＮ電流が３×１０−６Ａまで減少していることが確認された。さらに２週間後ではＯＮ電流が５×１０−６Ａまで減少し、１ケ月後ではＯＮ電流が１×１０−６Ａまで減少していることが確認された。いずれの場合においてもＯＦＦ電流の変化は観察されなかった。
(Evaluation)
As a result of measuring the transistor characteristics of the organic semiconductor transistor of the produced organic semiconductor element, it was found that it was driven as a transistor. At this time, the ON current of the organic semiconductor transistor was 1 × 10 −5 A, and the OFF current was 1 × 10 −11 A. The measurement conditions were that the gate voltage was applied in increments of -2V from 100V to -80V. Next, the source-drain voltage was fixed at −80 V, and the current value flowing between the source and drain was measured. In any transistor evaluation, measurement was performed in the air in any case. The change in the transistor characteristics over time was evaluated as immediately after production, 1 day, 3 days, 7 days, 2 weeks, and 1 month, and both ON current and OFF current were maintained until 3 days after transistor production. It was confirmed that the ON current decreased to 3 × 10 −6 A after the day. Further, it was confirmed that the ON current decreased to 5 × 10 −6 A after 2 weeks, and the ON current decreased to 1 × 10 −6 A after one month. In any case, no change in OFF current was observed.
１ … 基板
２ … 有機半導体トランジスタ
２ａ … ゲート電極
２ｂ … ゲート絶縁層
２ｃ、２ｃ’ … 有機半導体層
２ｄ … ソース電極
２ｅ … ドレイン電極
２ｆ … パッシベーション層
１０、１０’ … 有機半導体素子
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記基板上に形成され、有機半導体材料からなる有機半導体層および前記有機半導体層上に形成されたパッシベーション層を備える有機半導体トランジスタと、を有する有機半導体素子であって、
前記有機半導体層が、前記基板と前記パッシベーション層との間にのみ形成されており、かつ、前記パッシベーション層がフッ素系樹脂からなることを特徴とする、有機半導体素子。 A substrate,
An organic semiconductor element having an organic semiconductor layer formed on the substrate and comprising an organic semiconductor layer made of an organic semiconductor material and a passivation layer formed on the organic semiconductor layer,
The organic semiconductor element, wherein the organic semiconductor layer is formed only between the substrate and the passivation layer, and the passivation layer is made of a fluorine-based resin.
前記有機半導体層上に、フッ素系溶媒および樹脂材料を含有するパッシベーション層形成用塗工液を用いてパターン状のパッシベーション層を形成する、パッシベーション層形成工程と、
前記パッシベーション層が形成されていない部位の有機半導体層をエッチングする有機半導体層パターニング工程と、を含む有機半導体トランジスタ形成工程を有することを特徴とする、有機半導体素子の製造方法。 An organic semiconductor layer forming step of forming an organic semiconductor layer made of an organic semiconductor material on the substrate using a substrate;
A passivation layer forming step of forming a patterned passivation layer on the organic semiconductor layer using a passivation layer forming coating solution containing a fluorine-based solvent and a resin material;
An organic semiconductor transistor forming process comprising: an organic semiconductor layer patterning process for etching an organic semiconductor layer in a portion where the passivation layer is not formed.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2006148515A JP2007318025A (en) | 2006-05-29 | 2006-05-29 | Organic semiconductor element and manufacturing method thereof element |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2006148515A JP2007318025A (en) | 2006-05-29 | 2006-05-29 | Organic semiconductor element and manufacturing method thereof element |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2007318025A true JP2007318025A (en) | 2007-12-06 |
Family
ID=38851596
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2006148515A Pending JP2007318025A (en) | 2006-05-29 | 2006-05-29 | Organic semiconductor element and manufacturing method thereof element |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2007318025A (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010034342A (en) * | 2008-07-30 | 2010-02-12 | Sumitomo Chemical Co Ltd | Method for manufacturing semiconductor element, semiconductor element, light-emitting device, display device and driving substrate |
| WO2010026798A1 (en) * | 2008-09-03 | 2010-03-11 | ブラザー工業株式会社 | Oxide thin film transistor and method for manufacturing the same |
| JP2014096454A (en) * | 2012-11-08 | 2014-05-22 | Tokyo Electron Ltd | Method of manufacturing organic semiconductor element, method of forming insulator film, and solution |
| JP2015195280A (en) * | 2014-03-31 | 2015-11-05 | 凸版印刷株式会社 | Thin film transistor array, manufacturing method thereof, and image display device |
Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0799179A (en) * | 1993-05-17 | 1995-04-11 | Asahi Glass Co Ltd | Etching method for protective film of semiconductor |
| JPH07202147A (en) * | 1993-12-28 | 1995-08-04 | Canon Inc | Semiconductor device |
| JP2001257359A (en) * | 2000-03-13 | 2001-09-21 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | Semiconductor device and its creating method |
| JP2005513788A (en) * | 2001-12-19 | 2005-05-12 | アベシア・リミテッド | Organic field effect transistor with organic dielectric |
| JP2005191077A (en) * | 2003-12-24 | 2005-07-14 | Sony Corp | Field effect transistor and its manufacturing method |
| JP2006041317A (en) * | 2004-07-29 | 2006-02-09 | Sony Corp | Organic semiconductor pattern, patterning method of organic semiconductor layer, organic semiconductor device and manufacturing method thereof, and display |
| JP2006093667A (en) * | 2004-08-23 | 2006-04-06 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | Method for manufacturing semiconductor devices |
| JP2006100808A (en) * | 2004-08-31 | 2006-04-13 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | Method of manufacturing semiconductor device |
| JP2006114873A (en) * | 2004-10-14 | 2006-04-27 | Samsung Sdi Co Ltd | Organic thin film transistor, and organic electroluminescent display using the same |
| JP2007043159A (en) * | 2005-07-29 | 2007-02-15 | Samsung Electronics Co Ltd | Organic thin film transistor display panel and manufacturing method thereof |
| JP2007128946A (en) * | 2005-11-01 | 2007-05-24 | Toppan Printing Co Ltd | Organic transistor and method of manufacturing same |
-
2006
- 2006-05-29 JP JP2006148515A patent/JP2007318025A/en active Pending
Patent Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0799179A (en) * | 1993-05-17 | 1995-04-11 | Asahi Glass Co Ltd | Etching method for protective film of semiconductor |
| JPH07202147A (en) * | 1993-12-28 | 1995-08-04 | Canon Inc | Semiconductor device |
| JP2001257359A (en) * | 2000-03-13 | 2001-09-21 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | Semiconductor device and its creating method |
| JP2005513788A (en) * | 2001-12-19 | 2005-05-12 | アベシア・リミテッド | Organic field effect transistor with organic dielectric |
| JP2005191077A (en) * | 2003-12-24 | 2005-07-14 | Sony Corp | Field effect transistor and its manufacturing method |
| JP2006041317A (en) * | 2004-07-29 | 2006-02-09 | Sony Corp | Organic semiconductor pattern, patterning method of organic semiconductor layer, organic semiconductor device and manufacturing method thereof, and display |
| JP2006093667A (en) * | 2004-08-23 | 2006-04-06 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | Method for manufacturing semiconductor devices |
| JP2006100808A (en) * | 2004-08-31 | 2006-04-13 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | Method of manufacturing semiconductor device |
| JP2006114873A (en) * | 2004-10-14 | 2006-04-27 | Samsung Sdi Co Ltd | Organic thin film transistor, and organic electroluminescent display using the same |
| JP2007043159A (en) * | 2005-07-29 | 2007-02-15 | Samsung Electronics Co Ltd | Organic thin film transistor display panel and manufacturing method thereof |
| JP2007128946A (en) * | 2005-11-01 | 2007-05-24 | Toppan Printing Co Ltd | Organic transistor and method of manufacturing same |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010034342A (en) * | 2008-07-30 | 2010-02-12 | Sumitomo Chemical Co Ltd | Method for manufacturing semiconductor element, semiconductor element, light-emitting device, display device and driving substrate |
| WO2010026798A1 (en) * | 2008-09-03 | 2010-03-11 | ブラザー工業株式会社 | Oxide thin film transistor and method for manufacturing the same |
| JP2014096454A (en) * | 2012-11-08 | 2014-05-22 | Tokyo Electron Ltd | Method of manufacturing organic semiconductor element, method of forming insulator film, and solution |
| JP2015195280A (en) * | 2014-03-31 | 2015-11-05 | 凸版印刷株式会社 | Thin film transistor array, manufacturing method thereof, and image display device |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5256676B2 (en) | Organic semiconductor device, organic semiconductor device manufacturing method, organic transistor array, and display | |
| US20120070945A1 (en) | Organic semiconductor device, manufacturing method of same, organic transistor array, and display | |
| JP5256583B2 (en) | Organic semiconductor device and method for manufacturing organic semiconductor device | |
| JP2007150246A (en) | Organic transistor and display device | |
| JP2005310962A (en) | Laminated structure, electronic element using the same, manufacturing method therefor, electronic element array and display unit | |
| US20060116001A1 (en) | Patterning method | |
| JP6702304B2 (en) | Thin film transistor, method of manufacturing thin film transistor, and image display device using thin film transistor | |
| KR20170039306A (en) | Orthogonal patterning method | |
| US7781763B2 (en) | Composition for forming passivation layer and organic thin film transistor comprising the passivation layer | |
| JP2007318025A (en) | Organic semiconductor element and manufacturing method thereof element | |
| JP2009087996A (en) | Organic semiconductor element and its manufacturing method, organic transistor array, and display | |
| JP2007095777A (en) | Organic semiconductor thin film, manufacturing method thereof, and field effect transistor | |
| JP5200377B2 (en) | Organic semiconductor device | |
| JP2008277728A (en) | Organic semiconductor element, manufacturing method thereof, organic transistor array, and display | |
| JP5098269B2 (en) | Method for manufacturing organic semiconductor element | |
| JP5870502B2 (en) | Organic semiconductor device and manufacturing method thereof | |
| JP5098270B2 (en) | Method for manufacturing organic semiconductor element | |
| JP5103982B2 (en) | Method for manufacturing organic semiconductor element | |
| US8202771B2 (en) | Manufacturing method of organic semiconductor device | |
| JP5181586B2 (en) | Organic semiconductor device, organic semiconductor device manufacturing method, organic transistor array, and display | |
| JP2008109116A (en) | Organic semiconductor element, manufacturing method of the organic semiconductor element, organic transistor array and display | |
| JP2010016280A (en) | Organic tft manufacturing method, and organic tft | |
| JP5205894B2 (en) | Organic semiconductor device, organic semiconductor device manufacturing method, organic transistor array, and display | |
| JP2009246123A (en) | Thin-film transistor manufacturing method, and thin-film transistor manufactured by the same | |
| JP5737506B2 (en) | Method for manufacturing organic semiconductor element |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20090410 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20120423 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20120501 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20120702 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20121106 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20121228 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20130402 |