JP2009065011A - Fabrication process of organic thin film transistor - Google Patents

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桂 平井
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To fabricate a high mobility organic thin film transistor in which positional precision of a semiconductor layer is enhanced by preventing impairment of the semiconductor layer caused by the process in a bottom contact type organic thin filter transistor element. <P>SOLUTION: In the fabrication process of an organic thin filter transistor, a water repellent pattern is formed on a source electrode and a drain electrode, organic semiconductor solution is introduced between the source electrode and the drain electrode and then the solvent is removed thus forming an organic semiconductor layer. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明はプロセスによる半導体層の劣化がなく、有機半導体層形成の位置精度がよい高いキャリア移動度を示す有機薄膜トランジスタの製造方法に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing an organic thin film transistor that does not deteriorate a semiconductor layer due to a process and exhibits high carrier mobility with good positional accuracy in forming an organic semiconductor layer.

有機薄膜トランジスタの製造方法の1つとして、撥水パターンを形成した電極材料反発層上に電極材料を供給して、撥水パターン以外の部分に電極を形成する有機薄膜トランジスタの製造方法が記載されている(例えば特許文献1)。   As one method for producing an organic thin film transistor, a method for producing an organic thin film transistor is described in which an electrode material is supplied onto an electrode material repellent layer on which a water repellent pattern is formed, and an electrode is formed on a portion other than the water repellent pattern. (For example, patent document 1).

これらの有機薄膜トランジスタはトップコンタクト型であるため有機半導体層を形成後にソース電極、ドレイン電極を形成していた。   Since these organic thin film transistors are of the top contact type, the source electrode and the drain electrode are formed after the organic semiconductor layer is formed.

従って、ソース電極、ドレイン電極の材料やプロセスの影響で半導体層を劣化させ、有機半導体層の移動度を低下させることがあった。   Therefore, the semiconductor layer may be deteriorated due to the influence of the material and process of the source electrode and the drain electrode, and the mobility of the organic semiconductor layer may be lowered.

一方、ボトムコンタクト型の有機薄膜トランジスタの製造方法においては、ソース電極、ドレイン電極を、有機半導体層形成に先立って形成するため、電極材料やプロセスの影響はないが、ソース、ドレイン電極形成後、有機半導体層を形成する場合は、有機半導体層の位置精度や移動度に問題があった。
特開2004−221573号公報
On the other hand, in the method for manufacturing the bottom contact type organic thin film transistor, the source electrode and the drain electrode are formed prior to the formation of the organic semiconductor layer, so there is no influence of the electrode material or the process. In the case of forming a semiconductor layer, there is a problem in the positional accuracy and mobility of the organic semiconductor layer.
JP 2004-221573 A

本発明の目的は、ボトムコンタクト型有機薄膜トランジスタ素子において、プロセスによる半導体層の劣化を防ぎ、半導体層の位置精度が良好で高移動度な有機薄膜トランジスタを製造することにある。   An object of the present invention is to produce a bottom-contact type organic thin film transistor element that prevents deterioration of the semiconductor layer due to the process, and has a good position accuracy of the semiconductor layer and high mobility.

本発明の上記課題は以下の手段により達成される。   The above object of the present invention is achieved by the following means.

1.ソース電極、ドレイン電極上に撥水パターンを形成した後に、ソース電極、ドレイン電極間に有機半導体溶液を導入し、溶媒を除去して有機半導体層を形成することを特徴とする有機薄膜トランジスタの製造方法。   1. A method for producing an organic thin film transistor, comprising forming a water repellent pattern on a source electrode and a drain electrode, then introducing an organic semiconductor solution between the source electrode and the drain electrode, and removing the solvent to form an organic semiconductor layer .

2.有機半導体層の上に保護層を形成することを特徴とする前記1に記載の有機薄膜トランジスタの製造方法。   2. 2. The method for producing an organic thin film transistor according to 1 above, wherein a protective layer is formed on the organic semiconductor layer.

3.前記保護層をキャスト法により形成することを特徴とする前記2に記載の有機薄膜トランジスタの製造方法。   3. 3. The method for producing an organic thin film transistor according to 2 above, wherein the protective layer is formed by a casting method.

4.撥水パターン領域が、シランカップリング剤またはチタンカップリング剤による表面処理が施され形成されることを特徴とする前記1〜3のいずれか1項に記載の有機薄膜トランジスタの製造方法。   4). 4. The method for producing an organic thin film transistor according to any one of 1 to 3, wherein the water repellent pattern region is formed by surface treatment with a silane coupling agent or a titanium coupling agent.

5.撥水パターン領域が、シロキサンポリマーからなることを特徴とする前記1〜4のいずれか1項に記載の有機薄膜トランジスタの製造方法。   5). 5. The method for producing an organic thin film transistor according to any one of 1 to 4, wherein the water repellent pattern region is made of a siloxane polymer.

6.ソース電極、ドレイン電極が流動性電極材料から形成されたことを特徴とする前記1〜5のいずれか1項に記載の有機薄膜トランジスタの製造方法。   6). 6. The method for producing an organic thin film transistor according to any one of 1 to 5, wherein the source electrode and the drain electrode are formed from a fluid electrode material.

本発明により、ソース電極、ドレイン電極を形成した後に、有機半導体層を位置精度よく形成できるため、高いキャリア移動度を有する有機薄膜トランジスタが得られる。   According to the present invention, after the source electrode and the drain electrode are formed, the organic semiconductor layer can be formed with high positional accuracy, so that an organic thin film transistor having high carrier mobility can be obtained.

以下、本発明を実施するための最良の形態について説明する。   Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described.

本発明は、有機薄膜トランジスタの製造方法において、ソース電極、ドレイン電極の上にそれぞれ撥水パターンを形成した後、ソース電極、ドレイン電極間に有機半導体溶液を導入し、溶媒を除去して有機半導体層を形成することを特徴とする。   The present invention relates to a method of manufacturing an organic thin film transistor, wherein after forming a water repellent pattern on each of a source electrode and a drain electrode, an organic semiconductor solution is introduced between the source electrode and the drain electrode, and the solvent is removed to remove the organic semiconductor layer. It is characterized by forming.

本発明の有機薄膜トランジスタの製造方法について、以下図を用い説明する。   The manufacturing method of the organic thin-film transistor of this invention is demonstrated using figures below.

図1は、ソース電極、ドレイン電極上に撥水パターンを形成する有機薄膜トランジスタの製造方法の各工程を示す概略断面図である。即ち、支持体上にゲート電極、ゲート絶縁層を形成したのちに、撥水パターンを形成したソース電極、ドレイン電極をそれぞれ形成して、ソース電極、ドレイン電極間に有機半導体溶液を、適用、導入して、溶媒を除去することで有機半導体層を形成する。   FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing each step of a method of manufacturing an organic thin film transistor for forming a water repellent pattern on a source electrode and a drain electrode. That is, after forming a gate electrode and a gate insulating layer on a support, a source electrode and a drain electrode each having a water-repellent pattern are formed, and an organic semiconductor solution is applied and introduced between the source electrode and the drain electrode. Then, the organic semiconductor layer is formed by removing the solvent.

図1(1)は、支持体1例えば、先ず、ポリエーテルスルホン樹脂フィルム(200μm)等の樹脂支持体の上に、例えば金属蒸着層を形成し、これに感光性樹脂を用いレジストを形成してゲート電極2をエッチング形成し、更に、ゲート電極2形成後、例えば大気圧プラズマ法等により酸化ケイ素層を設け、ゲート絶縁層3までを形成した基板の概略断面図を示す。   FIG. 1 (1) shows a support 1, for example, a metal vapor-deposited layer is first formed on a resin support such as a polyethersulfone resin film (200 μm), and a resist is formed using a photosensitive resin. Then, the gate electrode 2 is formed by etching. Further, after the gate electrode 2 is formed, a schematic cross-sectional view of the substrate on which the silicon oxide layer is provided by the atmospheric pressure plasma method or the like and the gate insulating layer 3 is formed is shown.

これを用いて、撥水パターンを形成したソース電極、ドレイン電極を形成するプロセスを以下に示す。   A process for forming a source electrode and a drain electrode on which a water-repellent pattern is formed using this will be described below.

先ず、図1(1)の基板のゲート絶縁層3上に、電極層4を形成する。
電極層はゲート絶縁層全面に一様に、例えば、金属蒸着層、或いは流動性電極材料、例えば金属微粒子を含む流動性電極材料である金ナノ粒子、またPEDOT/PSS等を塗布して形成する(図1(4))。
First, the electrode layer 4 is formed on the gate insulating layer 3 of the substrate of FIG.
The electrode layer is uniformly formed on the entire surface of the gate insulating layer, for example, by applying a metal deposition layer, or a fluid electrode material, for example, a gold nanoparticle that is a fluid electrode material containing metal fine particles, or PEDOT / PSS. (FIG. 1 (4)).

次いで、電極層4上に以下により撥水層を形成する。   Next, a water repellent layer is formed on the electrode layer 4 as follows.

撥水パターンを形成する撥水層は、例えば、シロキサンポリマーからなるシリコーンゴム層である。   The water repellent layer that forms the water repellent pattern is, for example, a silicone rubber layer made of a siloxane polymer.

このシリコーンゴム層で撥水パターンを形成するには、感光性樹脂層と組み合わせてパターニングする。例えば、感光性樹脂層5を形成後、感光性樹脂層5上にシリコーンゴム層6を形成して、半導体レーザー等によりパターニングして、感光層と撥水層(シリコーンゴム層)との接着性を変化させ(図1の(4))、電極パターン部以外(露光部)のシリコーンゴム層6を感光性樹脂層5と共にブラシ処理で除去し形成する(図1(5))。   In order to form a water repellent pattern with this silicone rubber layer, patterning is performed in combination with the photosensitive resin layer. For example, after forming the photosensitive resin layer 5, a silicone rubber layer 6 is formed on the photosensitive resin layer 5, and patterned by a semiconductor laser or the like, so that the adhesion between the photosensitive layer and the water repellent layer (silicone rubber layer) is increased. Is changed ((4) in FIG. 1), and the silicone rubber layer 6 other than the electrode pattern portion (exposed portion) is removed by brushing together with the photosensitive resin layer 5 (FIG. 1 (5)).

また、金であれば金エッチング処理により、シリコーンゴム層6がない電極層4が露出した領域において、電極層を除去すると、ソース電極、ドレイン電極領域にのみに電極層そしてシリコーンゴム層6が残る。   If the electrode layer is removed in the region where the electrode layer 4 without the silicone rubber layer 6 is exposed by gold etching processing if gold, the electrode layer and the silicone rubber layer 6 remain only in the source electrode and drain electrode regions. .

このようにして各電極上にシリコーンゴム層6による撥水パターンが形成されたソース電極7、ドレイン電極8が形成する(図1(5))。   Thus, the source electrode 7 and the drain electrode 8 in which the water repellent pattern is formed by the silicone rubber layer 6 are formed on each electrode (FIG. 1 (5)).

このように、撥水パターンをソース電極7、ドレイン電極8上に形成した後、ソース電極、ドレイン電極間に有機半導体溶液を導入し、溶媒を除去して有機半導体層を形成すると、ソース電極、ドレイン電極は表面に撥水層(低表面エネルギー層)を有する撥水パターンとなっているるため、有機半導体溶液を液滴をドロップすると(図1(6))、ソース電極7、ドレイン電極8の上表面は撥水パターンであるため有機半導体溶液をはじき、電極上側表面には半導体層が形成しない。有機半導体溶液は電極表面から自然にはじかれて(図1(7))、電極層側面に密着しそのまま乾燥され、ソース電極、ドレイン電極間それぞれの電極の側面同士を連結するように有機半導体層9が形成する(図1(8))。   In this way, after forming the water repellent pattern on the source electrode 7 and the drain electrode 8, an organic semiconductor solution is introduced between the source electrode and the drain electrode, and the solvent is removed to form the organic semiconductor layer. Since the drain electrode has a water-repellent pattern having a water-repellent layer (low surface energy layer) on the surface, when an organic semiconductor solution is dropped (FIG. 1 (6)), the source electrode 7 and the drain electrode 8 Since the upper surface has a water-repellent pattern, the organic semiconductor solution is repelled and no semiconductor layer is formed on the upper surface of the electrode. The organic semiconductor solution is naturally repelled from the electrode surface (FIG. 1 (7)), is in close contact with the side surface of the electrode layer and dried as it is, and connects the side surfaces of the respective electrodes between the source electrode and the drain electrode. 9 is formed (FIG. 1 (8)).

この方法により有機半導体層形成時の位置精度が向上し、また、それにより電極と有機半導体層界面のコンタクト抵抗が安定するため、特性のよい有機薄膜トランジスタが得られる。   By this method, the positional accuracy at the time of forming the organic semiconductor layer is improved, and the contact resistance at the interface between the electrode and the organic semiconductor layer is thereby stabilized, so that an organic thin film transistor having good characteristics can be obtained.

これらの撥水パターンを形成する材料としては、シリコーンゴムがあり、シリコーンゴム層は、特開平7−164773号公報等に記載されているような公知のものから適宜選択できるが、特開平10−244773号公報に記載される、縮合反応によりシリコーンゴム層組成物を硬化させる縮合架橋タイプと、付加反応によりシリコーンゴム層組成物を硬化させる付加架橋タイプの2つのタイプのものが好ましく用いられる。   As a material for forming these water-repellent patterns, there is silicone rubber, and the silicone rubber layer can be appropriately selected from known materials as described in JP-A-7-164773. Two types, a condensation cross-linking type that cures a silicone rubber layer composition by a condensation reaction and an addition cross-linking type that cures a silicone rubber layer composition by an addition reaction, described in Japanese Patent No. 244773 are preferably used.

縮合架橋タイプのシリコーンゴム層は、両末端に水酸基を有する線状オルガノポリシロキサンと該オルガノポリシロキサンと架橋しシリコーンゴム層を形成させる反応性シラン化合物を必須成分として含むものを挙げることが出来る。   Examples of the condensation-crosslinking type silicone rubber layer include a linear organopolysiloxane having hydroxyl groups at both ends and a reactive silane compound that crosslinks with the organopolysiloxane to form a silicone rubber layer as essential components.

縮合架橋タイプのシリコーンゴム層は、上記の両末端に水酸基を有するオルガノポリシロキサンと反応性シラン化合物の縮合架橋反応の反応効率を高めるため、有機カルボン酸、チタン酸エステル、錫酸エステル、アルミ有機エーテル、白金系触媒等の縮合触媒を適宜反応させ縮合反応を行い硬化させることが出来る。上記両末端に水酸基を有するオルガノポリシロキサン、反応性シラン化合物及び縮合触媒のシリコーンゴム層中での配合率は、全シリコーンゴム層の固形分に対し、両末端水酸基を有するオルガノポリシロキサンが80〜98質量%、好ましくは85〜98質量%、反応性シラン化合物が、通常2〜20質量%、好ましくは2〜15質量%、さらに好ましくは2〜7質量%、縮合触媒が0.05〜5質量%、好ましくは0.1〜3質量%、さらに好ましくは0.1〜1質量%である。   The condensation-crosslinking type silicone rubber layer is used to increase the reaction efficiency of the condensation-crosslinking reaction between the organopolysiloxane having a hydroxyl group at both ends and a reactive silane compound, so that the organic carboxylic acid, titanate, stannate, aluminum organic A condensation catalyst such as an ether or a platinum-based catalyst can be appropriately reacted to perform a condensation reaction and be cured. The compounding ratio in the silicone rubber layer of the organopolysiloxane having a hydroxyl group at both ends, a reactive silane compound and a condensation catalyst is 80 to 80% of the organopolysiloxane having a hydroxyl group at both ends with respect to the solid content of the entire silicone rubber layer. 98% by mass, preferably 85-98% by mass, the reactive silane compound is usually 2-20% by mass, preferably 2-15% by mass, more preferably 2-7% by mass, and the condensation catalyst is 0.05-5%. It is 0.1 mass%, Preferably it is 0.1-3 mass%, More preferably, it is 0.1-1 mass%.

また、縮合架橋タイプのシリコーンゴム層には、上記の両端に水酸基を有するポリオルガノシロキサン以外のポリシロキサンをシリコーンゴム層全固形分に対し、2〜15質量%、好ましくは3〜12質量%含有させることが出来る。該ポリシロキサンとして例えば、両末端がトリメチルシリル化されたMw10000〜1000000のポリジメチルシロキサン等が挙げられる。   The condensation-crosslinking type silicone rubber layer contains 2-15% by mass, preferably 3-12% by mass, of the polysiloxane other than the polyorganosiloxane having hydroxyl groups at both ends with respect to the total solid content of the silicone rubber layer. It can be made. Examples of the polysiloxane include polydimethylsiloxane having Mw of 10,000 to 1,000,000 having both ends trimethylsilylated.

一方、付加架橋タイプのシリコーンゴム層は、1分子中に脂肪族不飽和基を少なくとも2個有するオルガノポリシロキサンと、該オルガノポリシロキサンと架橋しシリコーンゴム層を形成させる、1分子中にSi−H結合を少なくとも2個有するオルガノポリシロキサンを必須成分として含むものを挙げることが出来る。   On the other hand, the addition-crosslinking type silicone rubber layer is composed of an organopolysiloxane having at least two aliphatic unsaturated groups in one molecule and a silicone rubber layer that is crosslinked with the organopolysiloxane to form Si-- Examples thereof include an organopolysiloxane having at least two H bonds as an essential component.

1分子中に脂肪族不飽和基を少なくとも2個有するオルガノポリシロキサンは、その構造が、鎖状、環状、分岐状のいずれでもよいが、鎖状が好ましい。脂肪酸不飽和基の例としては、ビニル基、アリル基、ブテニル基、ペンテニル基、ヘキセニル基等のアルケニル基;シクロペンテニル基、シクロヘキセニル基、シクロヘプテニル基、シクロオクテニル基等のシクロアルケニル基;エチニル基、プロピニル基、ブチニル基、ペンチニル基、ヘキシニル基等のアルキニル基等が挙げられる。これらのうち、反応性の点から末端に不飽和結合を有するアルケニル基が好ましく、ビニル基が特に好ましい。また、脂肪族不飽和基以外の残余の置換基は、メチル基が好ましい。   The structure of the organopolysiloxane having at least two aliphatic unsaturated groups in one molecule may be any of a chain, a ring, and a branch, but a chain is preferable. Examples of fatty acid unsaturated groups include vinyl, allyl, butenyl, pentenyl, hexenyl and other alkenyl groups; cyclopentenyl, cyclohexenyl, cycloheptenyl, cyclooctenyl and other cycloalkenyl groups; ethynyl, Examples thereof include alkynyl groups such as propynyl group, butynyl group, pentynyl group, and hexynyl group. Among these, an alkenyl group having an unsaturated bond at the terminal is preferable from the viewpoint of reactivity, and a vinyl group is particularly preferable. Further, the remaining substituent other than the aliphatic unsaturated group is preferably a methyl group.

1分子中に脂肪族不飽和基を少なくとも2個有するオルガノポリシロキサンのMwは通常500〜500000であり、好ましくは、1000〜3000000である。   The Mw of the organopolysiloxane having at least two aliphatic unsaturated groups in one molecule is usually 500 to 500,000, preferably 1000 to 3000000.

1分子中にSi−H結合を少なくとも2個有するオルガノポリシロキサンは、その構造が、鎖状、環状、分岐状のいずれでもよいが、鎖状が好ましい。Si−H結合は、シロキサン骨格の末端あるいは中間のいずれにあっても良く、置換基の総数に対する水素原子の占める割合は通常1〜60%であり、好ましくは2〜50%である。また、水素原子以外の残余の置換基はメチル基が好ましい。1分子中にSi−H結合を少なくとも2個有するオルガノポリシロキサンのMwは通常300〜300000であり、好ましくは500〜200000である。Mwが著しく高いと感度の低下、画像再現性の低下を起こしやすい。   The structure of the organopolysiloxane having at least two Si—H bonds in one molecule may be any of a chain, a ring, and a branch, but a chain is preferable. The Si—H bond may be either at the end or in the middle of the siloxane skeleton, and the proportion of hydrogen atoms to the total number of substituents is usually 1 to 60%, preferably 2 to 50%. The remaining substituents other than hydrogen atoms are preferably methyl groups. Mw of the organopolysiloxane having at least two Si-H bonds in one molecule is usually 300 to 300,000, preferably 500 to 200,000. If Mw is extremely high, sensitivity and image reproducibility are liable to be lowered.

1分子中に脂肪族不飽和基を少なくとも2個有するオルガノポリシロキサンと1分子中にSi−H結合を少なくとも2個有するオルガノポリシロキサンを付加反応させるために、通常、付加反応触媒を用いる。この付加反応触媒としては、公知のものの中から任意に選ぶことが出来るが、白金系触媒が好ましく、白金族金属及び白金系化合物から選ばれる1種又は2種以上の混合物が使用される。   An addition reaction catalyst is usually used for addition reaction of an organopolysiloxane having at least two aliphatic unsaturated groups in one molecule and an organopolysiloxane having at least two Si-H bonds in one molecule. The addition reaction catalyst can be arbitrarily selected from known catalysts, but a platinum-based catalyst is preferable, and one or a mixture of two or more selected from a platinum group metal and a platinum-based compound is used.

白金族金属としては、白金の単体(例えば白金黒)、パラジウムの単体(例えばパラジウム黒)、ロジウムの単体等が例示される。また白金族系化合物としては、塩化白金酸、白金−オレフィン錯体、白金−アルコール錯体、白金−ケトン錯体、白金とビニルシロキサンの錯体、テトラキス(トリフェニルホスフィン)白金、テトラキス(トリフェニルホスフィン)パラジウム等が例示される。これらの内でも、塩化白金酸又は白金−オレフィン錯体をアルコール系溶剤、ケトン系溶剤、エーテル系溶剤、炭化水素系溶剤などに溶解したものが特に好ましい。   Examples of the platinum group metal include platinum alone (eg, platinum black), palladium alone (eg, palladium black), and rhodium alone. Platinum group compounds include chloroplatinic acid, platinum-olefin complexes, platinum-alcohol complexes, platinum-ketone complexes, platinum and vinylsiloxane complexes, tetrakis (triphenylphosphine) platinum, tetrakis (triphenylphosphine) palladium, and the like. Is exemplified. Among these, those obtained by dissolving chloroplatinic acid or a platinum-olefin complex in an alcohol solvent, a ketone solvent, an ether solvent, a hydrocarbon solvent, or the like are particularly preferable.

前記したシリコーンゴム層を形成する各組成物の配合率は、シリコーンゴム層の全固形分に対して、1分子中に脂肪酸不飽和基を少なくとも2個有するオルガノポリシロキサンが、80〜98質量%、好ましくは85〜98質量%であり、1分子中にSi−H結合を少なくとも2個有するオルガノポリシロキサンが、2〜20質量%、好ましくは2〜15質量%であり、付加反応触媒が、0.00001〜10質量%、好ましくは0.0001〜5質量%である。   The blending ratio of each composition forming the silicone rubber layer is 80 to 98% by mass of organopolysiloxane having at least two fatty acid unsaturated groups in one molecule with respect to the total solid content of the silicone rubber layer. , Preferably 85 to 98% by mass, 2 to 20% by mass, preferably 2 to 15% by mass of the organopolysiloxane having at least two Si—H bonds in one molecule, and the addition reaction catalyst is It is 0.00001-10 mass%, Preferably it is 0.0001-5 mass%.

また、付加架橋タイプのシリコーンゴム層には、上記組成の他に、さらにシリコーンゴム層の膜強度を高める目的で、特開平10−244773号公報に記載の一般式(VII)で表される加水分解性基を有するアミノ系有機ケイ素化合物を添加することが出来る。   In addition to the above composition, the addition-crosslinking type silicone rubber layer has a water content represented by the general formula (VII) described in JP-A-10-244773 for the purpose of increasing the film strength of the silicone rubber layer. An amino-based organosilicon compound having a decomposable group can be added.

該アミノ系の有機ケイ素化合物はシリコーンゴム層の全固形分に対して0〜10質量%、好ましくは0〜5質量%である。   The amino-based organosilicon compound is 0 to 10% by mass, preferably 0 to 5% by mass, based on the total solid content of the silicone rubber layer.

また、付加架橋タイプのシリコーンゴム層には、硬化遅延剤を添加することが出来る。硬化遅延剤としては一般的に知られているアセチレン系アルコール、マレイン系エステル、アセチレン系アルコールのシリル化物、マレイン酸のシリル化物、トリアリルイソシアヌレート、ビニルシロキサン等から、任意に選ぶことが出来る。   A curing retarder can be added to the addition-crosslinking type silicone rubber layer. The curing retarder can be arbitrarily selected from generally known acetylenic alcohols, maleic esters, silylated products of acetylenic alcohols, silylated products of maleic acid, triallyl isocyanurate, vinyl siloxane and the like.

該硬化遅延剤の添加量は所望の硬化速度によって異なるが、通常シリコーンゴム層の全固形分に対し、0.0001〜1.0質量部である。   Although the addition amount of this hardening retarder changes with desired hardening speed | rates, it is 0.0001-1.0 mass part normally with respect to the total solid of a silicone rubber layer.

シリコーンゴム層組成物は、適当な溶剤に溶解して溶液となし使用する。   The silicone rubber layer composition is dissolved in an appropriate solvent and used as a solution.

塗布溶剤としては、n−ヘキサン、シクロヘキサン、石油エーテル、脂肪族炭化水素系溶剤エクソン化学(株)製:アイソパーE、H、G及びこれらの溶剤とメチルエチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類、酢酸ブチル、酢酸アミル、プロピオン酸エチル等のエステル類、トルエン、キシレン、モノクロロベンゼン、四塩化炭素、トリクロロエチレン、トリクロロエタン等の炭化水素やハロゲン化炭化水素類、メチルセロソルブ、エチルスロソルブ、テトラヒドロフラン等のエーテル類、さらにはプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ベントキソン、ジメチルホルムアミドなどとの混合溶媒等を用いることが出来る。   Coating solvents include n-hexane, cyclohexane, petroleum ether, aliphatic hydrocarbon solvent Exxon Chemical Co., Ltd .: Isopar E, H, G and these solvents and ketones such as methyl ethyl ketone and cyclohexanone, butyl acetate, acetic acid Esters such as amyl and ethyl propionate, hydrocarbons and halogenated hydrocarbons such as toluene, xylene, monochlorobenzene, carbon tetrachloride, trichloroethylene and trichloroethane, ethers such as methyl cellosolve, ethylthrosolve, tetrahydrofuran, and more A mixed solvent with propylene glycol monomethyl ether acetate, bentoxone, dimethylformamide and the like can be used.

本発明において用いられるシリコーンゴム層の膜厚は、好ましくは0.05〜100μm、より好ましくは0.5〜20μm、有機薄膜トランジスタ素子の場合、好ましくは0.05〜10μmであり、より好ましくは0.1〜2μmである。   The thickness of the silicone rubber layer used in the present invention is preferably 0.05 to 100 μm, more preferably 0.5 to 20 μm, and in the case of an organic thin film transistor element, preferably 0.05 to 10 μm, more preferably 0. .1 to 2 μm.

本発明において、シリコーンゴム層のパターニング方法は、感光性樹脂層と組み合わせる方法があり、例えば、感光層上に、シリコーンゴム層を設けた後、該感光層に露光及び現像を行うことにより、感光層、シリコーンゴム層を除去する。シリコーンゴム層にパターニングを行うことができるものであればどのような感光性樹脂層を用いても構わない。感光性樹脂層については、例えば水なし平板の技術に用いられるパターニング方法で用いられる感光性樹脂層を用いることができる。好ましくは、アブレーション層である。   In the present invention, the silicone rubber layer patterning method may be combined with a photosensitive resin layer. For example, after a silicone rubber layer is provided on the photosensitive layer, exposure and development are performed on the photosensitive layer, thereby exposing the photosensitive layer. Remove the silicone rubber layer. Any photosensitive resin layer may be used as long as it can pattern the silicone rubber layer. About the photosensitive resin layer, the photosensitive resin layer used with the patterning method used for the technique of a waterless flat plate, for example can be used. Preferably, it is an ablation layer.

アブレーション層とは、高密度エネルギー光の照射によりアブレートし、電極材料反発性層とアブレーション層の下層との接着性が変化する絶縁性の層をいう。ここで言うアブレートとは、物理的或いは化学的変化によりアブレーション層が完全に飛散する、一部が破壊される或いは飛散する、支持体の界面又は導電性ポリマー層の界面近傍のみに物理的或いは化学的変化が起こるという現象を含み、アブレートの結果、電極材料反発性層と下層間の接着性が変化する現象を利用するものである。   The ablation layer refers to an insulating layer that is ablated by irradiation with high-density energy light and changes the adhesion between the electrode material repellent layer and the lower layer of the ablation layer. Ablation as used herein means that the ablation layer completely scatters due to physical or chemical changes, a part of the ablation layer breaks or scatters, and is physically or chemically only near the interface of the support or the conductive polymer layer. This includes a phenomenon in which the adhesiveness between the electrode material repulsive layer and the lower layer changes as a result of ablation.

本発明に用いられるアブレーション層は、エネルギー光吸収剤、バインダー樹脂および必要に応じて添加される各種添加剤から構成することができる。   The ablation layer used in the present invention can be composed of an energy light absorber, a binder resin, and various additives added as necessary.

エネルギー光吸収剤は、照射するエネルギー光を吸収する各種の有機および無機材料が使用可能であり、たとえばレーザー光源を赤外線レーザーとした場合、赤外線を吸収する顔料、色素、金属、金属酸化物、金属窒化物、金属炭化物、金属ホウ化物、グラファイト、カーボンブラック、チタンブラック、Al、Fe、Ni、Co等を主成分とするメタル磁性粉末等の強磁性金属粉末などを用いることができ、中でも、カーボンブラック、シアニン系などの色素、Fe系強磁性金属粉末が好ましい。エネルギー光吸収剤の含有量は、アブレーション層形成成分の30〜95質量%程度、好ましくは40〜80質量%である。   As the energy light absorber, various organic and inorganic materials that absorb the energy light to be irradiated can be used. For example, when the laser light source is an infrared laser, pigments, dyes, metals, metal oxides, metals that absorb infrared rays Ferrite metal powder such as metal magnetic powder mainly composed of nitride, metal carbide, metal boride, graphite, carbon black, titanium black, Al, Fe, Ni, Co, etc. can be used. Black, cyanine-based pigments, and Fe-based ferromagnetic metal powders are preferred. Content of an energy light absorber is about 30-95 mass% of an ablation layer formation component, Preferably it is 40-80 mass%.

アブレーション層のバインダー樹脂は、前記色材微粒子を十分に保持できるものであれば、特に制限無く用いることができる。   The binder resin for the ablation layer can be used without particular limitation as long as it can sufficiently retain the colorant fine particles.

このようなバインダー樹脂としては、ポリウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂、塩化ビニル系樹脂、ポリビニルアセタール系樹脂、セルロース系樹脂、アクリル系樹脂、フェノキシ樹脂、ポリカーボネート、ポリアミド系樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂などを挙げることができる。バインダー樹脂の含有量は、アブレーション層形成成分5〜70質量%程度、好ましくは20〜60質量%である。   Examples of such binder resins include polyurethane resins, polyester resins, vinyl chloride resins, polyvinyl acetal resins, cellulose resins, acrylic resins, phenoxy resins, polycarbonates, polyamide resins, phenol resins, and epoxy resins. Can be mentioned. The content of the binder resin is about 5 to 70% by mass, preferably 20 to 60% by mass, of the ablation layer forming component.

アブレーション層は、隣接する電極材料反発性層や下層との接着性を向上させるために、架橋剤や重合材料を含有させ、硬化させてもよい。また、いわゆるヒートモードの水なし平版印刷版の感光層に使用される材料を利用することができる。   The ablation layer may contain a cross-linking agent or a polymer material and be cured in order to improve the adhesion with the adjacent electrode material repulsive layer or the lower layer. Moreover, the material used for the photosensitive layer of the so-called heat mode waterless lithographic printing plate can be used.

高密度エネルギー光は、アブレートを発生させる活性光であれば特に制限はなく用いることができる。露光方法としては、キセノンランプ、ハロゲンランプ、水銀ランプなどによるフラッシュ露光を、フォトマスクを介して行ってもよいし、レーザー光等を収束させ走査露光を行っても良い。レーザー1ビーム当たりの出力は20〜200mWである赤外線レーザー、特に半導体レーザーが最も好ましく用いられる。エネルギー密度としては、好ましくは50〜500mJ/cm2、更に好ましくは100〜300mJ/cm2である。 The high-density energy light can be used without particular limitation as long as it is active light that generates ablation. As an exposure method, flash exposure using a xenon lamp, a halogen lamp, a mercury lamp, or the like may be performed through a photomask, or scanning exposure may be performed by converging laser light or the like. An infrared laser, particularly a semiconductor laser, whose output per laser beam is 20 to 200 mW is most preferably used. The energy density is preferably 50 to 500 mJ / cm 2, more preferably a 100~300mJ / cm 2.

他の感光性樹脂層としては、光感応性樹脂層を好ましく用いることができ、ポジ型、ネガ型の公知の材料を用いることができる。このような光感応性樹脂材料として、(1)特開平11−271969号、特開2001−117219、特開平11−311859号、同11−352691号のような色素増感型の光重合感光材料、(2)特開平9−179292号、米国特許第5,340,699号、特開平10−90885号、特開2000−321780、同2001−154374のような赤外線レーザに感光性を有するネガ型感光材料、(3)特開平9−171254号、同5−115144号、同10−87733号、同9−43847号、同10−268512号、同11−194504号、同11−223936号、同11−84657号、同11−174681号、同7−285275号、特開2000−56452、WO97/39894、同98/42507のような赤外線レーザに感光性を有するポジ型感光材料が挙げられる。工程が暗所に限定されない点で、好ましいのは(2)と(3)である。   As the other photosensitive resin layer, a photosensitive resin layer can be preferably used, and known materials of positive type and negative type can be used. Examples of such photosensitive resin materials include (1) dye-sensitized photopolymerization photosensitive materials such as JP-A-11-271969, JP-A-2001-117219, JP-A-11-311859, and JP-A-11-352691. (2) Negative type having sensitivity to infrared laser such as JP-A-9-179292, US Pat. No. 5,340,699, JP-A-10-90885, JP-A-2000-321780, 2001-154374 Photosensitive materials, (3) JP-A-9-171254, 5-115144, 10-87733, 9-43847, 10-268512, 11-194504, 11-223936, 11-84657, 11-174681, 7-285275, JP 2000-56452, WO 97/39894, 98 Positive photosensitive material having photosensitivity to infrared laser, such as 42507 and the like. Preference is given to (2) and (3) in that the process is not limited to a dark place.

光感応性樹脂の塗布溶液を形成する溶媒としては、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、メチルセロソルブ、メチルセロソルブアセテート、エチルセロソルブ、エチルセロソルブアセテート、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、ジオキサン、アセトン、シクロヘキサノン、トリクロロエチレン、メチルエチルケトン等が挙げられる。これら溶媒は、単独であるいは2種以上混合して使用する。   Solvents for forming the coating solution of photosensitive resin include propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, methyl cellosolve, methyl cellosolve acetate, ethyl cellosolve, ethyl cellosolve acetate, dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, dioxane, acetone, cyclohexanone , Trichlorethylene, methyl ethyl ketone and the like. These solvents are used alone or in admixture of two or more.

感光性樹脂層を形成する方法としては、スプレーコート法、スピンコート法、ブレードコート法、デイップコート法、キャスト法、ロールコート法、バーコート法、ダイコート法などの塗布による方法が用いられる。   As a method for forming the photosensitive resin layer, a spray coating method, a spin coating method, a blade coating method, a dip coating method, a casting method, a roll coating method, a bar coating method, a die coating method, or the like is used.

感光性樹脂層にパターニング露光を行う光源としては、レーザが好ましく、例えば、Arレーザ、半導体レーザ、He−Neレーザ、YAGレーザ、炭酸ガスレーザ等が挙げられ、好ましくは赤外に発振波長があるもので、半導体レーザである。出力は50mW以上が適当であり、好ましくは100mW以上である。これにより、精度よくパターニングを行うことができる。   As a light source for performing patterning exposure on the photosensitive resin layer, a laser is preferable, and examples thereof include an Ar laser, a semiconductor laser, a He-Ne laser, a YAG laser, a carbon dioxide gas laser, and the like, preferably those having an oscillation wavelength in the infrared Thus, it is a semiconductor laser. The output is suitably 50 mW or more, preferably 100 mW or more. Thereby, patterning can be performed with high accuracy.

本発明においては感光性樹脂層に露光及び現像を行うことにより、シリコーンゴム層にパターニングを行うことができるが、具体的には、感光性樹脂層に露光が行われることにより、感光性樹脂層とシリコーンゴム層との接着性が変化し、この状態でシリコーンゴム層にブラッシング等による現像を行うことによってシリコーンゴム層にパターニングを形成する。   In the present invention, the silicone rubber layer can be patterned by exposing and developing the photosensitive resin layer. Specifically, the photosensitive resin layer is exposed to light by developing the photosensitive resin layer. In this state, the silicone rubber layer is developed by brushing or the like to form a pattern on the silicone rubber layer.

本発明においては、シリコーンゴム層を電極上に形成させ、有機半導体溶液を供給してシリコーンゴム層による半導体溶液の反撥を利用して位置精度のよい有機半導体材料薄膜(層)パターンを形成する。   In the present invention, a silicone rubber layer is formed on the electrode, an organic semiconductor solution is supplied, and an organic semiconductor material thin film (layer) pattern with high positional accuracy is formed by utilizing repulsion of the semiconductor solution by the silicone rubber layer.

また、本発明に係わる撥水パターンを形成する撥水層はシリコーンゴム層組成物を直接、例えば、特願2004−274754号明細書に記載されているような静電吸引方式インクジェット(SIJ)装置によって、直接組成物を基板上の電極パターン上の所定位置にパターニング、形成してもよい。   Further, the water repellent layer for forming the water repellent pattern according to the present invention is obtained by directly applying a silicone rubber layer composition, for example, an electrostatic suction ink jet (SIJ) apparatus as described in Japanese Patent Application No. 2004-274754. Thus, the composition may be directly patterned and formed at a predetermined position on the electrode pattern on the substrate.

本発明において撥水パターンを形成する撥水層は、また、例えば、シランカップリング剤、チタンカップリング剤等を用い形成することもできる。シランカップリング剤を金属電極層に結合させるには、紫外線の照射下において、これらの材料を適用すればよい。波長160〜300nmの高エネルギーの紫外光を照射する。活性光線により金属表面とこれら表面処理剤が反応して表面に撥水性の膜を形成する。   In the present invention, the water-repellent layer that forms the water-repellent pattern can also be formed using, for example, a silane coupling agent, a titanium coupling agent, or the like. In order to bond the silane coupling agent to the metal electrode layer, these materials may be applied under irradiation of ultraviolet rays. Irradiation with high energy ultraviolet light having a wavelength of 160 to 300 nm. The metal surface and these surface treatment agents react with actinic rays to form a water-repellent film on the surface.

従って、例えば金属薄膜を蒸着或いは金属ナノ粒子を塗布、融着させ形成した後、感光性樹脂層を用いたパターニングによりソース電極、ドレイン電極パターンをそれぞれ形成し、その後、例えば、オクチルトリクロロシラン等のシランカップリング剤、チタンカップリング剤等の存在下、紫外線を照射して、金属表面と反応させ結合を形成させることで、ソース電極、ドレイン電極上に疎水性基が表面に連結することで撥水パターンが形成する。   Therefore, for example, after forming a metal thin film by vapor deposition or applying and fusing metal nanoparticles, a source electrode and a drain electrode pattern are formed by patterning using a photosensitive resin layer, and then, for example, octyltrichlorosilane or the like is formed. In the presence of a silane coupling agent, titanium coupling agent, etc., UV light is irradiated to react with the metal surface to form a bond, so that hydrophobic groups are connected to the surface on the source and drain electrodes, thereby repelling the surface. A water pattern is formed.

また、予め、マスクを用いて電極を、そして更に撥水パターンを形成してもよい。   In addition, electrodes may be formed in advance using a mask, and further a water-repellent pattern may be formed.

シランカップリング剤としては、アルキルシラン、アルキルジシラザン類があり、ハロゲン原子、アルコキシ基等基板表面の水酸基等と反応性を有する基が置換されてもよい。   Examples of the silane coupling agent include alkylsilanes and alkyldisilazanes, and groups having reactivity with hydroxyl groups on the substrate surface such as halogen atoms and alkoxy groups may be substituted.

これらのアルキルシラン、アルキルジシラザン類の例としては、メチルトリエトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、イソプロピルトリメトキシシラン、イソプロピルトリエトキシシラン、ブチルトリメトキシシラン、オクチルトリエトキシシラン、トリメチルエトキシシラン等、
また、メチルトリクロロシラン、エチルトリクロロシラン、ジメチルクロロシラン、ジメチルジクロロシラン、イソプロピルトリクロロシラン、イソプロピルトリクロロシラン、ブチルトリクロロシラン、オクチルトリクロロシラン、トリメチルクロロシラン、オクタデシルトリクロロシラン等、更にアルキルジシラザン類としてはヘキサメチルジシラザン等が挙げられる。
Examples of these alkylsilanes and alkyldisilazanes include methyltriethoxysilane, ethyltriethoxysilane, dimethyldiethoxysilane, dimethyldimethoxysilane, isopropyltrimethoxysilane, isopropyltriethoxysilane, butyltrimethoxysilane, octyltrimethyl. Ethoxysilane, trimethylethoxysilane, etc.
In addition, methyltrichlorosilane, ethyltrichlorosilane, dimethylchlorosilane, dimethyldichlorosilane, isopropyltrichlorosilane, isopropyltrichlorosilane, butyltrichlorosilane, octyltrichlorosilane, trimethylchlorosilane, octadecyltrichlorosilane, etc., and alkyldisilazanes are hexamethyl. Disilazane etc. are mentioned.

具体的には、信越化学社製のケイ素化合物試薬、または米国のGelest,Inc.Metal−Organics for Material&Polyer Technology、チッソ社製SILICON CHEMICALS等の化合物カタログに記載されているものの中からアルキルシラン、アルキルジシラザン類を選択して用いればよい。   Specifically, a silicon compound reagent manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., or Gelest, Inc. of the United States. Alkylsilanes and alkyldisilazanes may be selected from those described in compound catalogs such as Metal-Organics for Material & Polymer Technology, Chisso SILICON CHEMICALS, and the like.

また、フッ素含有するアルキル基(フルオロアルキル基)を含有するシラン、アルキルシラザン類を用いることができる。これらの代表的具体例を以下に示す。   Silanes and alkylsilazanes containing a fluorine-containing alkyl group (fluoroalkyl group) can also be used. These typical examples are shown below.

(ヘプタデカフルオロ−1,1,2,2−テトラヒドロデシル)トリクロロシラン
(ヘプタデカフルオロ−1,1,2,2−テトラヒドロデシル)トリエトキシシラン
(ヘプタデカフルオロ−1,1,2,2−テトラヒドロデシル)トリメトキシシラン
(ヘプタデカフルオロ−1,1,2,2−テトラヒドロデシル)ジメチルクロロシラン
(トリデカフルオロ−1,1,2,2−テトラヒドロオクチル)トリクロロシラン
(トリデカフルオロ−1,1,2,2−テトラヒドロオクチル)トリエトキシシラン
(トリデカフルオロ−1,1,2,2−テトラヒドロオクチル)メチルジクロロシラン
パーフルオロドデシル−1H,1H,2H,2H−トリエトキシシラン
(3,3,3−トリフルオロプロピル)トリクロロシラン
(3,3,3−トリフルオロプロピル)トリメトキシシラン(信越化学製KBM7103)
ビス(トリフルオロプロピル)テトラメチルジシラザン
(3−ヘプタフルオロイソプロポキシ)プロピルトリクロロシラン
ペンタフルオロフェニルトリエトキシシラン
ペンタフルオロフェニルジメチルクロロシラン
ペンタフルオロフェニルプロピルトリクロロシラン
ペンタフルオロフェニルプロピルトリメトキシシラン
1,8−ビス(トリクロロシリルエチル)ヘキサデカフルオロオクタン
これらの化合物は、信越化学、アヅマックス等から製品として入手可能である。
(Heptadecafluoro-1,1,2,2-tetrahydrodecyl) trichlorosilane (Heptadecafluoro-1,1,2,2-tetrahydrodecyl) triethoxysilane (Heptadecafluoro-1,1,2,2- Tetrahydrodecyl) trimethoxysilane (heptadecafluoro-1,1,2,2-tetrahydrodecyl) dimethylchlorosilane (tridecafluoro-1,1,2,2-tetrahydrooctyl) trichlorosilane (tridecafluoro-1,1 , 2,2-tetrahydrooctyl) triethoxysilane (tridecafluoro-1,1,2,2-tetrahydrooctyl) methyldichlorosilane perfluorododecyl-1H, 1H, 2H, 2H-triethoxysilane (3,3, 3-trifluoropropyl) trichlorosilane (3,3,3 Trifluoropropyl) trimethoxysilane (Shin-Etsu Chemical Co. KBM7103)
Bis (trifluoropropyl) tetramethyldisilazane (3-heptafluoroisopropoxy) propyltrichlorosilane Pentafluorophenyltriethoxysilane Pentafluorophenyldimethylchlorosilane Pentafluorophenylpropyltrichlorosilane Pentafluorophenylpropyltrimethoxysilane 1,8-bis (trichloro Silylethyl) hexadecafluorooctane These compounds are available as products from Shin-Etsu Chemical, Amax, etc.

本発明においては、特にオクチルトリエトキシシラン、オクチルトリクロロシラン、ヘキサメチルジシラザンが好ましい表面処理剤である。   In the present invention, octyltriethoxysilane, octyltrichlorosilane, and hexamethyldisilazane are particularly preferable surface treatment agents.

撥水パターン表面の水の接触角は70度以上であることが好ましい。トルエンの接触角は、15〜100度、さらに20〜90度がより好ましい。   The water contact angle on the surface of the water repellent pattern is preferably 70 degrees or more. The contact angle of toluene is more preferably 15 to 100 degrees, and further preferably 20 to 90 degrees.

チタンカップリング剤も同様に使用することが出来、前記シランカップリング剤の珪素原子をチタン原子に置き換えた構造を有するものが入手でき同様に使用することが出来る。   Titanium coupling agents can be used in the same manner, and those having a structure in which the silicon atom of the silane coupling agent is replaced with a titanium atom are available and can be used in the same manner.

ソース電極、ドレイン電極上に撥水パターンを形成するには、前記の如く、電極を一様に形成した電極層上に、撥水層、更に感光性樹脂層を形成して、露光後、ソース電極、ドレイン電極部分以外の領域から樹脂を除き、電極をエッチングする方法によるほか、例えば、前記基板ゲート絶縁層上を感光性樹脂を用いパターニングしてレジスト形成の後、ソース電極、ドレイン電極を、蒸着、スパッタ或いは流動性電極材料を用いての塗布等によって形成した後、形成した電極表面に改めて撥水パターンを形成してもよい。   In order to form a water-repellent pattern on the source and drain electrodes, as described above, a water-repellent layer and a photosensitive resin layer are formed on the electrode layer on which the electrodes are uniformly formed. In addition to removing the resin from the region other than the electrode and drain electrode portions and etching the electrode, for example, after patterning using a photosensitive resin on the substrate gate insulating layer and forming a resist, the source electrode and the drain electrode are A water-repellent pattern may be formed again on the formed electrode surface after being formed by vapor deposition, sputtering, or application using a fluid electrode material.

また、インクジェット法、印刷法等によって直接電極パターンを形成し、更に撥水パターンを同様の方法により位置を合わせ形成してもよい。電極のパターニング方法、また、電極上への撥水パターンの形成方法は問わない。   Alternatively, an electrode pattern may be directly formed by an ink jet method, a printing method, or the like, and a water repellent pattern may be formed by aligning the positions by a similar method. The patterning method of an electrode and the formation method of a water repellent pattern on an electrode are not ask | required.

前記シリコーンゴム層、或いは、シランカップリング剤による撥水パターンが形成されたソース電極、ドレイン電極の表面は、その表面エネルギーが低く、有機半導体溶液をはじくことから、位置精度よく有機半導体層をソース電極、ドレイン電極間に配置でき、半導体層と電極間のコンタクト抵抗がバラつくことがない。よって安定した性能を得ることが出来る。   The surface of the source electrode and drain electrode on which the water repellent pattern is formed by the silicone rubber layer or the silane coupling agent has low surface energy and repels the organic semiconductor solution. It can be disposed between the electrode and the drain electrode, and the contact resistance between the semiconductor layer and the electrode does not vary. Therefore, stable performance can be obtained.

後述するように、有機半導体層上には、この後、水蒸気、また酸素等のガスによる劣化を避けるため、ポリビニルアルコール等の水性溶液を適用して保護膜を形成するのが好ましい。   As will be described later, a protective film is preferably formed on the organic semiconductor layer by applying an aqueous solution such as polyvinyl alcohol in order to avoid deterioration due to water vapor or gas such as oxygen.

〔保護膜について〕
本発明において、有機半導体層上には保護膜を形成することが好ましい。保護膜は、有機半導体材料にたいし影響を与えない不活性な材料であればよい。
[Protective film]
In the present invention, it is preferable to form a protective film on the organic semiconductor layer. The protective film may be an inactive material that does not affect the organic semiconductor material.

そのような材料として、以下に挙げる高分子材料、特に親水性ポリマーを含有する材料が挙げられ、さらに好ましくは、親水性ポリマーの水溶液又は水分散液が挙げられる。   Examples of such materials include the following polymer materials, particularly materials containing a hydrophilic polymer, and more preferably, an aqueous solution or aqueous dispersion of a hydrophilic polymer.

親水性ポリマーとしては、水、または酸性水溶液、アルカリ性水溶液、アルコール水溶液、各種の界面活性剤の水溶液に対して、溶解性または分散性を有するポリマーである。たとえばポリビニルアルコールや、HEMA、アクリル酸、アクリルアミドなどの成分からなるホモポリマー、コポリマーを好適に用いることができる。またその他の材料として、無機酸化物、無機窒化物を含有する材料も、有機半導体への影響を与えず、その他塗布工程での影響を与えないので好ましい。さらに後述するゲート絶縁層の材料も用いることができる。   The hydrophilic polymer is a polymer having solubility or dispersibility with respect to water or an acidic aqueous solution, an alkaline aqueous solution, an alcohol aqueous solution, or an aqueous solution of various surfactants. For example, homopolymers and copolymers composed of components such as polyvinyl alcohol, HEMA, acrylic acid, and acrylamide can be suitably used. As other materials, materials containing inorganic oxides and inorganic nitrides are also preferable because they do not affect the organic semiconductor and do not affect other coating processes. Further, a material for a gate insulating layer described later can also be used.

ゲート絶縁層材料である無機酸化物又は無機窒化物を含有する有機半導体保護層は、大気圧プラズマ法で形成されるのが好ましい。   The organic semiconductor protective layer containing an inorganic oxide or inorganic nitride that is a gate insulating layer material is preferably formed by an atmospheric pressure plasma method.

大気圧下でのプラズマ法による薄膜の形成方法は、大気圧または大気圧近傍の圧力下で放電し、反応性ガスをプラズマ励起し、基材上に薄膜を形成する処理で、その方法については特開平11−61406、同11−133205、特開2000−121804、同2000−147209、同2000−185362等に記載されている(以下、大気圧プラズマ法とも称する)。これによって高機能性の薄膜を、生産性高く形成することができる。   The method of forming a thin film by the plasma method under atmospheric pressure is a process in which a thin film is formed on a substrate by discharging at atmospheric pressure or a pressure near atmospheric pressure to excite a reactive gas to form a thin film on a substrate. JP-A-11-61406, JP-A-11-133205, JP-A-2000-121804, JP-A-2000-147209, JP-A-2000-185362 (hereinafter also referred to as atmospheric pressure plasma method). Accordingly, a highly functional thin film can be formed with high productivity.

また、保護膜のパターニングを行う場合、にフォトレジストを用いることが好ましい。フォトレジスト層としては、ポジ型、ネガ型の公知の材料を用いることができるが、レーザ感光性の材料を用いることが好ましい。このようなフォトレジスト材料として、(1)特開平11−271969号、特開2001−117219、特開平11−311859号、特開平11−352691号のような色素増感型の光重合感光材料、(2)特開平9−179292号、米国特許第5,340,699号、特開平10−90885号、特開2000−321780、同2001−154374のような赤外線レーザに感光性を有するネガ型感光材料、(3)特開平9−171254号、同5−115144号、同10−87733号、同9−43847号、同10−268512号、同11−194504号、同11−223936号、同11−84657号、同11−174681号、同7−285275号、特開2000−56452、WO97/39894、同98/42507のような赤外線レーザに感光性を有するポジ型感光材料が挙げられる。工程が暗所に限定されない点で、好ましいのは(2)と(3)であり、フォトレジスト層を除去する場合には、ポジ型である(3)が最も好ましい。   Further, when patterning the protective film, it is preferable to use a photoresist. As the photoresist layer, a known positive or negative material can be used, but a laser-sensitive material is preferably used. Examples of such a photoresist material include (1) dye-sensitized photopolymerization photosensitive materials such as JP-A-11-271969, JP-A-2001-117219, JP-A-11-311859, and JP-A-11-352691. (2) Negative type photosensitivity having sensitivity to infrared lasers such as JP-A-9-179292, US Pat. No. 5,340,699, JP-A-10-90885, JP-A-2000-321780, and JP-A-2001-154374. Materials, (3) JP-A-9-171254, 5-115144, 10-87733, 9-43847, 10-268512, 11-194504, 11-223936, 11 -84657, 11-114681, 7-285275, JP 2000-56452, WO 97/39894, Positive photosensitive material having photosensitivity to infrared lasers such as 98/42507 and the like. Preference is given to (2) and (3) in that the process is not limited to a dark place. When removing the photoresist layer, positive type (3) is most preferred.

本発明の有機半導体層(薄膜)は、電極表面に形成された撥水パターンを利用して位置精度よく形成される。   The organic semiconductor layer (thin film) of the present invention is formed with high positional accuracy using a water repellent pattern formed on the electrode surface.

次いで、本発明の有機半導体薄膜を用いて作製される有機薄膜トランジスタ及び有機薄膜トランジスタの他の構成要素について説明する。   Subsequently, the organic thin-film transistor produced using the organic-semiconductor thin film of this invention and the other component of an organic thin-film transistor are demonstrated.

〔有機半導体薄膜:有機半導体薄層〕
本発明において、有機半導体薄膜(「有機半導体薄層」ともいう。)を構成する有機半導体材料としては、後述する種々の縮合多環芳香族化合物や共役系化合物が適用可能である。
[Organic semiconductor thin film: Organic semiconductor thin layer]
In the present invention, as the organic semiconductor material constituting the organic semiconductor thin film (also referred to as “organic semiconductor thin layer”), various condensed polycyclic aromatic compounds and conjugated compounds described later can be applied.

有機半導体材料としての縮合多環芳香族化合物としては、例えば、アントラセン、テトラセン、ペンタセン、ヘキサセン、へプタセン、クリセン、ピセン、フルミネン、ピレン、ペロピレン、ペリレン、テリレン、クオテリレン、コロネン、オバレン、サーカムアントラセン、ビスアンテン、ゼスレン、ヘプタゼスレン、ピランスレン、ビオランテン、イソビオランテン、サーコビフェニル、フタロシアニン、ポルフィリンなどの化合物及びこれらの誘導体が挙げられる。   Examples of the condensed polycyclic aromatic compound as the organic semiconductor material include, for example, anthracene, tetracene, pentacene, hexacene, heptacene, chrysene, picene, fluorene, pyrene, peropyrene, perylene, terylene, quaterylene, coronene, ovalene, circumcamanthracene, Examples thereof include bisanthene, zestrene, heptazethrene, pyranthrene, violanthene, isoviolanthene, cacobiphenyl, phthalocyanine, porphyrin, and derivatives thereof.

共役系化合物としては、例えば、ポリチオフェン及びそのオリゴマー、ポリピロール及びそのオリゴマー、ポリアニリン、ポリフェニレン及びそのオリゴマー、ポリフェニレンビニレン及びそのオリゴマー、ポリチエニレンビニレン及びそのオリゴマー、ポリアセチレン、ポリジアセチレン、テトラチアフルバレン化合物、キノン化合物、テトラシアノキノジメタンなどのシアノ化合物、フラーレン及びこれらの誘導体或いは混合物を挙げることができる。   Examples of the conjugated compound include polythiophene and its oligomer, polypyrrole and its oligomer, polyaniline, polyphenylene and its oligomer, polyphenylene vinylene and its oligomer, polythienylene vinylene and its oligomer, polyacetylene, polydiacetylene, tetrathiafulvalene compound, quinone And compounds, cyano compounds such as tetracyanoquinodimethane, fullerenes and derivatives or mixtures thereof.

また、特にポリチオフェン及びそのオリゴマーのうち、チオフェン6量体であるα−セクシチオフェンα,ω−ジヘキシル−α−セクシチオフェン、α,ω−ジヘキシル−α−キンケチオフェン、α,ω−ビス(3−ブトキシプロピル)−α−セクシチオフェン、などのオリゴマーが好適に用いることができる。   In particular, among polythiophene and oligomers thereof, thiophene hexamer, α-seccithiophene α, ω-dihexyl-α-sexualthiophene, α, ω-dihexyl-α-kinkethiophene, α, ω-bis (3- Oligomers such as butoxypropyl) -α-sexithiophene can be suitably used.

さらに銅フタロシアニンや特開平11−251601に記載のフッ素置換銅フタロシアニンなどの金属フタロシアニン類、ナフタレン1,4,5,8−テトラカルボン酸ジイミド、N,N′−ビス(4−トリフルオロメチルベンジル)ナフタレン1,4,5,8−テトラカルボン酸ジイミドとともに、N,N′−ビス(1H,1H−ペルフルオロオクチル)、N,N′−ビス(1H,1H−ペルフルオロブチル)及びN,N′−ジオクチルナフタレン1,4,5,8−テトラカルボン酸ジイミド誘導体、ナフタレン2,3,6,7テトラカルボン酸ジイミドなどのナフタレンテトラカルボン酸ジイミド類、及びアントラセン2,3,6,7−テトラカルボン酸ジイミドなどのアントラセンテトラカルボン酸ジイミド類などの縮合環テトラカルボン酸ジイミド類、C60、C70、C76、C78、C84等フラーレン類、SWNTなどのカーボンナノチューブ、メロシアニン色素類、ヘミシアニン色素類などの色素などがあげられる。   Furthermore, metal phthalocyanines such as copper phthalocyanine and fluorine-substituted copper phthalocyanine described in JP-A No. 11-251601, naphthalene 1,4,5,8-tetracarboxylic acid diimide, N, N′-bis (4-trifluoromethylbenzyl) Along with naphthalene 1,4,5,8-tetracarboxylic acid diimide, N, N'-bis (1H, 1H-perfluorooctyl), N, N'-bis (1H, 1H-perfluorobutyl) and N, N'- Dioctylnaphthalene 1,4,5,8-tetracarboxylic acid diimide derivatives, naphthalene 2,3,6,7 tetracarboxylic acid diimides and other naphthalene tetracarboxylic acid diimides, and anthracene 2,3,6,7-tetracarboxylic acid Anthracene tetracarboxylic acid diimides such as diimide Phosphate diimides, C60, C70, C76, C78, C84, such as fullerenes, carbon nanotubes, such as SWNT, merocyanine dyes, such as dyes such as hemicyanine dyes, and the like.

これらのπ共役系材料のうちでも、ペンタセンなどの縮合多環芳香族化合物、フラーレン類、縮合環テトラカルボン酸ジイミド類、金属フタロシアニンよりなる群から選ばれた少なくとも1種が好ましい。   Among these π-conjugated materials, at least one selected from the group consisting of condensed polycyclic aromatic compounds such as pentacene, fullerenes, condensed ring tetracarboxylic acid diimides, and metal phthalocyanines is preferable.

また、その他の有機半導体材料としては、テトラチアフルバレン(TTF)−テトラシアノキノジメタン(TCNQ)錯体、ビスエチレンテトラチアフルバレン(BEDTTTF)−過塩素酸錯体、BEDTTTF−ヨウ素錯体、TCNQ−ヨウ素錯体、などの有機分子錯体も用いることができる。さらにポリシラン、ポリゲルマンなどのσ共役系ポリマーや特開2000−260999に記載の有機・無機混成材料も用いることができる。   Other organic semiconductor materials include tetrathiafulvalene (TTF) -tetracyanoquinodimethane (TCNQ) complex, bisethylenetetrathiafulvalene (BEDTTTTF) -perchloric acid complex, BEDTTTTF-iodine complex, TCNQ-iodine complex. Organic molecular complexes such as can also be used. Furthermore, (sigma) conjugated polymers, such as polysilane and polygermane, and organic-inorganic hybrid material as described in Unexamined-Japanese-Patent No. 2000-260999 can also be used.

また、前記ポリチオフェン及びそのオリゴマーのうち、下記一般式(2)で表されるチオフェンオリゴマーが好ましい。   Of the polythiophene and oligomers thereof, a thiophene oligomer represented by the following general formula (2) is preferable.

Figure 2009065011
Figure 2009065011

式中、Rは置換基を表す。   In the formula, R represents a substituent.

《一般式(2)で表されるチオフェンオリゴマー》
前記一般式(2)で表されるチオフェンオリゴマーについて説明する。
<< Thiophene oligomer represented by formula (2) >>
The thiophene oligomer represented by the general formula (2) will be described.

一般式(2)において、Rで表される置換基としては、例えば、アルキル基(例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、tert−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基等)、シクロアルキル基(例えば、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等)、アルケニル基(例えば、ビニル基、アリル基等)、アルキニル基(例えば、エチニル基、プロパルギル基等)、アリール基(例えば、フェニル基、p−クロロフェニル基、メシチル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基、アントリル基、アズレニル基、アセナフテニル基、フルオレニル基、フェナントリル基、インデニル基、ピレニル基、ビフェニリル基等)、芳香族複素環基(例えば、フリル基、チエニル基、ピリジル基、ピリダジル基、ピリミジル基、ピラジル基、トリアジル基、イミダゾリル基、ピラゾリル基、チアゾリル基、ベンゾイミダゾリル基、ベンゾオキサゾリル基、キナゾリル基、フタラジル基等)、複素環基(例えば、ピロリジル基、イミダゾリジル基、モルホリル基、オキサゾリジル基等)、アルコキシル基(例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロピルオキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、オクチルオキシ基、ドデシルオキシ基等)、シクロアルコキシル基(例えば、シクロペンチルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基等)、アリールオキシ基(例えば、フェノキシ基、ナフチルオキシ基等)、アルキルチオ基(例えば、メチルチオ基、エチルチオ基、プロピルチオ基、ペンチルチオ基、ヘキシルチオ基、オクチルチオ基、ドデシルチオ基等)、シクロアルキルチオ基(例えば、シクロペンチルチオ基、シクロヘキシルチオ基等)、アリールチオ基(例えば、フェニルチオ基、ナフチルチオ基等)、アルコキシカルボニル基(例えば、メチルオキシカルボニル基、エチルオキシカルボニル基、ブチルオキシカルボニル基、オクチルオキシカルボニル基、ドデシルオキシカルボニル基等)、アリールオキシカルボニル基(例えば、フェニルオキシカルボニル基、ナフチルオキシカルボニル基等)、スルファモイル基(例えば、アミノスルホニル基、メチルアミノスルホニル基、ジメチルアミノスルホニル基、ブチルアミノスルホニル基、ヘキシルアミノスルホニル基、シクロヘキシルアミノスルホニル基、オクチルアミノスルホニル基、ドデシルアミノスルホニル基、フェニルアミノスルホニル基、ナフチルアミノスルホニル基、2−ピリジルアミノスルホニル基等)、アシル基(例えば、アセチル基、エチルカルボニル基、プロピルカルボニル基、ペンチルカルボニル基、シクロヘキシルカルボニル基、オクチルカルボニル基、2−エチルヘキシルカルボニル基、ドデシルカルボニル基、フェニルカルボニル基、ナフチルカルボニル基、ピリジルカルボニル基等)、アシルオキシ基(例えば、アセチルオキシ基、エチルカルボニルオキシ基、ブチルカルボニルオキシ基、オクチルカルボニルオキシ基、ドデシルカルボニルオキシ基、フェニルカルボニルオキシ基等)、アミド基(例えば、メチルカルボニルアミノ基、エチルカルボニルアミノ基、ジメチルカルボニルアミノ基、プロピルカルボニルアミノ基、ペンチルカルボニルアミノ基、シクロヘキシルカルボニルアミノ基、2−エチルヘキシルカルボニルアミノ基、オクチルカルボニルアミノ基、ドデシルカルボニルアミノ基、フェニルカルボニルアミノ基、ナフチルカルボニルアミノ基等)、カルバモイル基(例えば、アミノカルボニル基、メチルアミノカルボニル基、ジメチルアミノカルボニル基、プロピルアミノカルボニル基、ペンチルアミノカルボニル基、シクロヘキシルアミノカルボニル基、オクチルアミノカルボニル基、2−エチルヘキシルアミノカルボニル基、ドデシルアミノカルボニル基、フェニルアミノカルボニル基、ナフチルアミノカルボニル基、2−ピリジルアミノカルボニル基等)、ウレイド基(例えば、メチルウレイド基、エチルウレイド基、ペンチルウレイド基、シクロヘキシルウレイド基、オクチルウレイド基、ドデシルウレイド基、フェニルウレイド基、ナフチルウレイド基、2−ピリジルアミノウレイド基等)、スルフィニル基(例えば、メチルスルフィニル基、エチルスルフィニル基、ブチルスルフィニル基、シクロヘキシルスルフィニル基、2−エチルヘキシルスルフィニル基、ドデシルスルフィニル基、フェニルスルフィニル基、ナフチルスルフィニル基、2−ピリジルスルフィニル基等)、アルキルスルホニル基(例えば、メチルスルホニル基、エチルスルホニル基、ブチルスルホニル基、シクロヘキシルスルホニル基、2−エチルヘキシルスルホニル基、ドデシルスルホニル基等)、アリールスルホニル基(例えば、フェニルスルホニル基、ナフチルスルホニル基、2−ピリジルスルホニル基等)、アミノ基(例えば、アミノ基、エチルアミノ基、ジメチルアミノ基、ブチルアミノ基、シクロペンチルアミノ基、2−エチルヘキシルアミノ基、ドデシルアミノ基、アニリノ基、ナフチルアミノ基、2−ピリジルアミノ基等)、ハロゲン原子(例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子等)、フッ化炭化水素基(例えば、フルオロメチル基、トリフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基、ペンタフルオロフェニル基等)、シアノ基、シリル基(例えば、トリメチルシリル基、トリイソプロピルシリル基、トリフェニルシリル基、フェニルジエチルシリル基等)等が挙げられる。   In the general formula (2), examples of the substituent represented by R include an alkyl group (for example, methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, tert-butyl group, pentyl group, hexyl group, octyl group, Dodecyl group, tridecyl group, tetradecyl group, pentadecyl group etc.), cycloalkyl group (eg cyclopentyl group, cyclohexyl group etc.), alkenyl group (eg vinyl group, allyl group etc.), alkynyl group (eg ethynyl group, propargyl etc.) Group), aryl group (for example, phenyl group, p-chlorophenyl group, mesityl group, tolyl group, xylyl group, naphthyl group, anthryl group, azulenyl group, acenaphthenyl group, fluorenyl group, phenanthryl group, indenyl group, pyrenyl group, Biphenylyl group, etc.), aromatic heterocyclic groups (for example, furyl) , Thienyl group, pyridyl group, pyridazyl group, pyrimidyl group, pyrazyl group, triazyl group, imidazolyl group, pyrazolyl group, thiazolyl group, benzoimidazolyl group, benzoxazolyl group, quinazolyl group, phthalazyl group, etc.), heterocyclic group (for example, , Pyrrolidyl group, imidazolidyl group, morpholyl group, oxazolidyl group, etc.), alkoxyl group (for example, methoxy group, ethoxy group, propyloxy group, pentyloxy group, hexyloxy group, octyloxy group, dodecyloxy group, etc.), cycloalkoxyl Group (eg, cyclopentyloxy group, cyclohexyloxy group, etc.), aryloxy group (eg, phenoxy group, naphthyloxy group, etc.), alkylthio group (eg, methylthio group, ethylthio group, propylthio group, pentylthio group, hexyl) O group, octylthio group, dodecylthio group, etc.), cycloalkylthio group (eg, cyclopentylthio group, cyclohexylthio group, etc.), arylthio group (eg, phenylthio group, naphthylthio group, etc.), alkoxycarbonyl group (eg, methyloxycarbonyl group, etc.) , Ethyloxycarbonyl group, butyloxycarbonyl group, octyloxycarbonyl group, dodecyloxycarbonyl group, etc.), aryloxycarbonyl group (eg, phenyloxycarbonyl group, naphthyloxycarbonyl group, etc.), sulfamoyl group (eg, aminosulfonyl group) Methylaminosulfonyl group, dimethylaminosulfonyl group, butylaminosulfonyl group, hexylaminosulfonyl group, cyclohexylaminosulfonyl group, octylaminosulfonyl group, dode Silylaminosulfonyl group, phenylaminosulfonyl group, naphthylaminosulfonyl group, 2-pyridylaminosulfonyl group, etc.), acyl group (for example, acetyl group, ethylcarbonyl group, propylcarbonyl group, pentylcarbonyl group, cyclohexylcarbonyl group, octylcarbonyl group) 2-ethylhexylcarbonyl group, dodecylcarbonyl group, phenylcarbonyl group, naphthylcarbonyl group, pyridylcarbonyl group, etc.), acyloxy group (for example, acetyloxy group, ethylcarbonyloxy group, butylcarbonyloxy group, octylcarbonyloxy group, dodecyl) Carbonyloxy group, phenylcarbonyloxy group, etc.), amide group (for example, methylcarbonylamino group, ethylcarbonylamino group, dimethylcarbonylamino group, Pyrcarbonylamino group, pentylcarbonylamino group, cyclohexylcarbonylamino group, 2-ethylhexylcarbonylamino group, octylcarbonylamino group, dodecylcarbonylamino group, phenylcarbonylamino group, naphthylcarbonylamino group, etc.), carbamoyl group (for example, amino Carbonyl group, methylaminocarbonyl group, dimethylaminocarbonyl group, propylaminocarbonyl group, pentylaminocarbonyl group, cyclohexylaminocarbonyl group, octylaminocarbonyl group, 2-ethylhexylaminocarbonyl group, dodecylaminocarbonyl group, phenylaminocarbonyl group, Naphthylaminocarbonyl group, 2-pyridylaminocarbonyl group, etc.), ureido group (for example, methylureido group, ethylurei group) Group, pentylureido group, cyclohexylureido group, octylureido group, dodecylureido group, phenylureido group, naphthylureido group, 2-pyridylaminoureido group, etc.), sulfinyl group (for example, methylsulfinyl group, ethylsulfinyl group, butylsulfinyl group) , Cyclohexylsulfinyl group, 2-ethylhexylsulfinyl group, dodecylsulfinyl group, phenylsulfinyl group, naphthylsulfinyl group, 2-pyridylsulfinyl group, etc.), alkylsulfonyl group (for example, methylsulfonyl group, ethylsulfonyl group, butylsulfonyl group, cyclohexyl) Sulfonyl group, 2-ethylhexylsulfonyl group, dodecylsulfonyl group, etc.), arylsulfonyl group (for example, phenylsulfonyl group, naphthylsulfonyl group) Group, 2-pyridylsulfonyl group, etc.), amino group (for example, amino group, ethylamino group, dimethylamino group, butylamino group, cyclopentylamino group, 2-ethylhexylamino group, dodecylamino group, anilino group, naphthylamino) Group, 2-pyridylamino group, etc.), halogen atom (eg, fluorine atom, chlorine atom, bromine atom, etc.), fluorinated hydrocarbon group (eg, fluoromethyl group, trifluoromethyl group, pentafluoroethyl group, pentafluorophenyl) Group), cyano group, silyl group (for example, trimethylsilyl group, triisopropylsilyl group, triphenylsilyl group, phenyldiethylsilyl group, etc.).

これらの置換基は上記の置換基によって更に置換されていても、複数が互いに結合して環を形成していてもよい。   These substituents may be further substituted with the above substituents, or a plurality thereof may be bonded to each other to form a ring.

中でも好ましい置換基は、アルキル基であり、更に好ましくは、炭素原子数が2〜20のアルキル基であり、特に好ましくは、炭素原子数6〜12のアルキル基である。   Among them, a preferable substituent is an alkyl group, more preferably an alkyl group having 2 to 20 carbon atoms, and particularly preferably an alkyl group having 6 to 12 carbon atoms.

《チオフェンオリゴマーの末端基》
本発明に用いられるチオフェンオリゴマーの末端基について説明する。
<End group of thiophene oligomer>
The terminal group of the thiophene oligomer used for this invention is demonstrated.

本発明に用いられるチオフェンオリゴマーの末端基は、チエニル基をもたないことが好ましく、また、前記末端基として好ましい基としては、アリール基(例えば、フェニル基、p−クロロフェニル基、メシチル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基、アントリル基、アズレニル基、アセナフテニル基、フルオレニル基、フェナントリル基、インデニル基、ピレニル基、ビフェニリル基等)、アルキル基(例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、tert−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基等)、ハロゲン原子(例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子等)等が挙げられる。   The terminal group of the thiophene oligomer used in the present invention preferably does not have a thienyl group, and preferred groups as the terminal group include aryl groups (for example, phenyl group, p-chlorophenyl group, mesityl group, tolyl group). Group, xylyl group, naphthyl group, anthryl group, azulenyl group, acenaphthenyl group, fluorenyl group, phenanthryl group, indenyl group, pyrenyl group, biphenylyl group, etc.), alkyl group (for example, methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group) Tert-butyl group, pentyl group, hexyl group, octyl group, dodecyl group, tridecyl group, tetradecyl group, pentadecyl group, etc.), halogen atoms (for example, fluorine atom, chlorine atom, bromine atom etc.) and the like.

《チオフェンオリゴマーの繰り返し単位の立体構造的特性》
本発明に用いられるチオフェンオリゴマーは、構造中に、Head−to−Head構造を持たないことが好ましく、それに加えて、更に好ましくは、前記構造中に、Head−to−Tail構造、または、Tail−to−Tail構造を有することが好ましい。
<Stereoscopic properties of repeating units of thiophene oligomers>
The thiophene oligomer used in the present invention preferably has no head-to-head structure in the structure, and more preferably, the structure has a head-to-tail structure or a tail- It preferably has a to-tail structure.

本発明に係るHead−to−Head構造、Head−to−Tail構造、Tail−to−Tail構造については、例えば、『π電子系有機固体』(1998年、学会出版センター発行、日本化学界編)27〜32頁、Adv.Mater.1998,10,No.2,93〜116頁等により参照出来るが、ここで、具体的に各々の構造的特徴を下記に示す。   Regarding the head-to-head structure, head-to-tail structure, and tail-to-tail structure according to the present invention, for example, “π-electron organic solid” (1998, published by the Japan Society for the Science of Chemistry, edited by Japan Chemical Industry) 27-32, Adv. Mater. 1998, 10, no. Reference can be made to pages 2, 93 to 116, etc. Here, specific structural features of each are shown below.

尚、ここにおいてRは前記一般式(2)におけるRと同義である。   In addition, R is synonymous with R in the said General formula (2) here.

Figure 2009065011
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Figure 2009065011
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Figure 2009065011
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以下、本発明に用いられるこれらチオフェンオリゴマーの具体例を示すが、本発明はこれらに限定されない。   Hereinafter, although the specific example of these thiophene oligomers used for this invention is shown, this invention is not limited to these.

Figure 2009065011
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Figure 2009065011
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これらのチオフェンオリゴマーの製造法は、本発明者等による特願2004−172317号(2004年6月10日出願)に記載されている。   A method for producing these thiophene oligomers is described in Japanese Patent Application No. 2004-172317 (filed on June 10, 2004) by the present inventors.

本発明においては、有機半導体材料は、溶解性、前記前処理剤により形成された薄膜との親和性からアルキル基を有することが好ましい。この観点から、本発明に係る有機半導体薄膜は、有機半導体薄膜を形成する有機半導体材料が前記一般式(1)の部分構造を有することが好ましい。   In this invention, it is preferable that an organic-semiconductor material has an alkyl group from solubility and affinity with the thin film formed with the said pretreatment agent. From this viewpoint, in the organic semiconductor thin film according to the present invention, the organic semiconductor material forming the organic semiconductor thin film preferably has the partial structure represented by the general formula (1).

上記観点からは、有機半導体材料として、特に、下記一般式(OSC1)で表される化合物が好ましい。   From the above viewpoint, a compound represented by the following general formula (OSC1) is particularly preferable as the organic semiconductor material.

Figure 2009065011
Figure 2009065011

式中、R1〜R6は水素原子又は置換基を表し、Z1又はZ2は置換又は無置換の芳香族炭化水素環、あるいは置換又は無置換の芳香族複素環を表し、n1又はn2は0〜3の整数を表す。 In the formula, R 1 to R 6 represent a hydrogen atom or a substituent, Z 1 or Z 2 represents a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon ring, or a substituted or unsubstituted aromatic heterocyclic ring, and n1 or n2 Represents an integer of 0 to 3.

一般式(OSC1)において、R1〜R6で各々表される置換基としては、アルキル基(例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、tert−ブチル基、ペンチル基、tert−ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、tert−オクチル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基等)、シクロアルキル基(例えば、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等)、アルケニル基(例えば、例えば、ビニル基、アリル基、1−プロペニル基、2−ブテニル基、1,3−ブタジエニル基、2−ペンテニル基、イソプロペニル基等)、アルキニル基(例えば、エチニル基、プロパルギル基等)、芳香族炭化水素基(芳香族炭素環基、アリール基等ともいい、例えば、フェニル基、p−クロロフェニル基、メシチル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基、アントリル基、アズレニル基、アセナフテニル基、フルオレニル基、フェナントリル基、インデニル基、ピレニル基、ビフェニリル基等)、芳香族複素環基(ヘテロアリール基ともいい、例えば、ピリジル基、ピリミジニル基、フリル基、ピロリル基、イミダゾリル基、ベンゾイミダゾリル基、ピラゾリル基、ピラジニル基、トリアゾリル基(例えば、1,2,4−トリアゾール−1−イル基、1,2,3−トリアゾール−1−イル基等)、オキサゾリル基、ベンゾオキサゾリル基、チアゾリル基、イソオキサゾリル基、イソチアゾリル基、フラザニル基、チエニル基、キノリル基、ベンゾフリル基、ジベンゾフリル基、ベンゾチエニル基、ジベンゾチエニル基、インドリル基、カルバゾリル基、カルボリニル基、ジアザカルバゾリル基(前記カルボリニル基のカルボリン環を構成する炭素原子の一つが窒素原子で置き換わったものを示す)、キノキサリニル基、ピリダジニル基、トリアジニル基、キナゾリニル基、フタラジニル基等)、複素環基(例えば、ピロリジル基、イミダゾリジル基、モルホリル基、オキサゾリジル基等)、アルコキシ基(例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロピルオキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、オクチルオキシ基、ドデシルオキシ基等)、シクロアルコキシ基(例えば、シクロペンチルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基等)、アリールオキシ基(例えば、フェノキシ基、ナフチルオキシ基等)、アルキルチオ基(例えば、メチルチオ基、エチルチオ基、プロピルチオ基、ペンチルチオ基、ヘキシルチオ基、オクチルチオ基、ドデシルチオ基等)、シクロアルキルチオ基(例えば、シクロペンチルチオ基、シクロヘキシルチオ基等)、アリールチオ基(例えば、フェニルチオ基、ナフチルチオ基等)、アルコキシカルボニル基(例えば、メチルオキシカルボニル基、エチルオキシカルボニル基、ブチルオキシカルボニル基、オクチルオキシカルボニル基、ドデシルオキシカルボニル基等)、アリールオキシカルボニル基(例えば、フェニルオキシカルボニル基、ナフチルオキシカルボニル基等)、スルファモイル基(例えば、アミノスルホニル基、メチルアミノスルホニル基、ジメチルアミノスルホニル基、ブチルアミノスルホニル基、ヘキシルアミノスルホニル基、シクロヘキシルアミノスルホニル基、オクチルアミノスルホニル基、ドデシルアミノスルホニル基、フェニルアミノスルホニル基、ナフチルアミノスルホニル基、2−ピリジルアミノスルホニル基等)、アシル基(例えば、アセチル基、エチルカルボニル基、プロピルカルボニル基、ペンチルカルボニル基、シクロヘキシルカルボニル基、オクチルカルボニル基、2−エチルヘキシルカルボニル基、ドデシルカルボニル基、フェニルカルボニル基、ナフチルカルボニル基、ピリジルカルボニル基等)、アシルオキシ基(例えば、アセチルオキシ基、エチルカルボニルオキシ基、ブチルカルボニルオキシ基、オクチルカルボニルオキシ基、ドデシルカルボニルオキシ基、フェニルカルボニルオキシ基等)、アミド基(例えば、メチルカルボニルアミノ基、エチルカルボニルアミノ基、ジメチルカルボニルアミノ基、プロピルカルボニルアミノ基、ペンチルカルボニルアミノ基、シクロヘキシルカルボニルアミノ基、2−エチルヘキシルカルボニルアミノ基、オクチルカルボニルアミノ基、ドデシルカルボニルアミノ基、フェニルカルボニルアミノ基、ナフチルカルボニルアミノ基等)、カルバモイル基(例えば、アミノカルボニル基、メチルアミノカルボニル基、ジメチルアミノカルボニル基、プロピルアミノカルボニル基、ペンチルアミノカルボニル基、シクロヘキシルアミノカルボニル基、オクチルアミノカルボニル基、2−エチルヘキシルアミノカルボニル基、ドデシルアミノカルボニル基、フェニルアミノカルボニル基、ナフチルアミノカルボニル基、2−ピリジルアミノカルボニル基等)、ウレイド基(例えば、メチルウレイド基、エチルウレイド基、ペンチルウレイド基、シクロヘキシルウレイド基、オクチルウレイド基、ドデシルウレイド基、フェニルウレイド基ナフチルウレイド基、2−ピリジルアミノウレイド基等)、スルフィニル基(例えば、メチルスルフィニル基、エチルスルフィニル基、ブチルスルフィニル基、シクロヘキシルスルフィニル基、2−エチルヘキシルスルフィニル基、ドデシルスルフィニル基、フェニルスルフィニル基、ナフチルスルフィニル基、2−ピリジルスルフィニル基等)、アルキルスルホニル基(例えば、メチルスルホニル基、エチルスルホニル基、ブチルスルホニル基、シクロヘキシルスルホニル基、2−エチルヘキシルスルホニル基、ドデシルスルホニル基等)、アリールスルホニル基(フェニルスルホニル基、ナフチルスルホニル基、2−ピリジルスルホニル基等)、アミノ基(例えば、アミノ基、エチルアミノ基、ジメチルアミノ基、ブチルアミノ基、シクロペンチルアミノ基、2−エチルヘキシルアミノ基、ドデシルアミノ基、アニリノ基、ナフチルアミノ基、2−ピリジルアミノ基等)、ハロゲン原子(例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子等)、フッ化炭化水素基(例えば、フルオロメチル基、トリフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基、ペンタフルオロフェニル基等)、シアノ基、ニトロ基、ヒドロキシ基、メルカプト基、シリル基(例えば、トリメチルシリル基、トリイソプロピルシリル基、トリフェニルシリル基、フェニルジエチルシリル基等)、等が挙げられる。 In the general formula (OSC1), examples of the substituent represented by R 1 to R 6 include an alkyl group (for example, methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, tert-butyl group, pentyl group, tert-pentyl group). Group, hexyl group, octyl group, tert-octyl group, dodecyl group, tridecyl group, tetradecyl group, pentadecyl group, etc.), cycloalkyl group (for example, cyclopentyl group, cyclohexyl group, etc.), alkenyl group (for example, vinyl group, for example) Allyl group, 1-propenyl group, 2-butenyl group, 1,3-butadienyl group, 2-pentenyl group, isopropenyl group, etc.), alkynyl group (for example, ethynyl group, propargyl group, etc.), aromatic hydrocarbon group (Also called aromatic carbocyclic group, aryl group, etc., for example, phenyl group, p-chlorophenyl group, Til group, tolyl group, xylyl group, naphthyl group, anthryl group, azulenyl group, acenaphthenyl group, fluorenyl group, phenanthryl group, indenyl group, pyrenyl group, biphenylyl group), aromatic heterocyclic group (also called heteroaryl group, For example, pyridyl group, pyrimidinyl group, furyl group, pyrrolyl group, imidazolyl group, benzoimidazolyl group, pyrazolyl group, pyrazinyl group, triazolyl group (for example, 1,2,4-triazol-1-yl group, 1,2,3- Triazol-1-yl group, etc.), oxazolyl group, benzoxazolyl group, thiazolyl group, isoxazolyl group, isothiazolyl group, furazanyl group, thienyl group, quinolyl group, benzofuryl group, dibenzofuryl group, benzothienyl group, dibenzothienyl group , Indolyl group, carbazolyl group , Carbolinyl group, diazacarbazolyl group (in which one of carbon atoms constituting the carboline ring of the carbolinyl group is replaced by a nitrogen atom), quinoxalinyl group, pyridazinyl group, triazinyl group, quinazolinyl group, phthalazinyl group, etc. ), Heterocyclic groups (eg, pyrrolidyl, imidazolidyl, morpholyl, oxazolidyl, etc.), alkoxy groups (eg, methoxy, ethoxy, propyloxy, pentyloxy, hexyloxy, octyloxy, dodecyl) Oxy group etc.), cycloalkoxy group (eg cyclopentyloxy group, cyclohexyloxy group etc.), aryloxy group (eg phenoxy group, naphthyloxy group etc.), alkylthio group (eg methylthio group, ethylthio group, propylthio group, Pencil Group, hexylthio group, octylthio group, dodecylthio group, etc.), cycloalkylthio group (eg, cyclopentylthio group, cyclohexylthio group, etc.), arylthio group (eg, phenylthio group, naphthylthio group, etc.), alkoxycarbonyl group (eg, methyloxy Carbonyl group, ethyloxycarbonyl group, butyloxycarbonyl group, octyloxycarbonyl group, dodecyloxycarbonyl group etc.), aryloxycarbonyl group (eg phenyloxycarbonyl group, naphthyloxycarbonyl group etc.), sulfamoyl group (eg amino Sulfonyl group, methylaminosulfonyl group, dimethylaminosulfonyl group, butylaminosulfonyl group, hexylaminosulfonyl group, cyclohexylaminosulfonyl group, octylaminos Phonyl group, dodecylaminosulfonyl group, phenylaminosulfonyl group, naphthylaminosulfonyl group, 2-pyridylaminosulfonyl group, etc.), acyl group (for example, acetyl group, ethylcarbonyl group, propylcarbonyl group, pentylcarbonyl group, cyclohexylcarbonyl group, Octylcarbonyl group, 2-ethylhexylcarbonyl group, dodecylcarbonyl group, phenylcarbonyl group, naphthylcarbonyl group, pyridylcarbonyl group, etc.), acyloxy group (for example, acetyloxy group, ethylcarbonyloxy group, butylcarbonyloxy group, octylcarbonyloxy group) Group, dodecylcarbonyloxy group, phenylcarbonyloxy group, etc.), amide group (for example, methylcarbonylamino group, ethylcarbonylamino group, dimethylcarbonyl group) Ruamino group, propylcarbonylamino group, pentylcarbonylamino group, cyclohexylcarbonylamino group, 2-ethylhexylcarbonylamino group, octylcarbonylamino group, dodecylcarbonylamino group, phenylcarbonylamino group, naphthylcarbonylamino group, etc.), carbamoyl group ( For example, aminocarbonyl group, methylaminocarbonyl group, dimethylaminocarbonyl group, propylaminocarbonyl group, pentylaminocarbonyl group, cyclohexylaminocarbonyl group, octylaminocarbonyl group, 2-ethylhexylaminocarbonyl group, dodecylaminocarbonyl group, phenylamino Carbonyl group, naphthylaminocarbonyl group, 2-pyridylaminocarbonyl group, etc.), ureido group (for example, methylureido group) Ethylureido group, pentylureido group, cyclohexylureido group, octylureido group, dodecylureido group, phenylureido group, naphthylureido group, 2-pyridylaminoureido group, etc.), sulfinyl group (for example, methylsulfinyl group, ethylsulfinyl group, butylsulfinyl) Group, cyclohexylsulfinyl group, 2-ethylhexylsulfinyl group, dodecylsulfinyl group, phenylsulfinyl group, naphthylsulfinyl group, 2-pyridylsulfinyl group, etc.), alkylsulfonyl group (for example, methylsulfonyl group, ethylsulfonyl group, butylsulfonyl group, Cyclohexylsulfonyl group, 2-ethylhexylsulfonyl group, dodecylsulfonyl group, etc.), arylsulfonyl group (phenylsulfonyl group, naphthyls) Phonyl group, 2-pyridylsulfonyl group, etc.), amino group (for example, amino group, ethylamino group, dimethylamino group, butylamino group, cyclopentylamino group, 2-ethylhexylamino group, dodecylamino group, anilino group, naphthylamino) Group, 2-pyridylamino group, etc.), halogen atom (eg, fluorine atom, chlorine atom, bromine atom, etc.), fluorinated hydrocarbon group (eg, fluoromethyl group, trifluoromethyl group, pentafluoroethyl group, pentafluorophenyl) Group), cyano group, nitro group, hydroxy group, mercapto group, silyl group (for example, trimethylsilyl group, triisopropylsilyl group, triphenylsilyl group, phenyldiethylsilyl group, etc.), and the like.

これらの置換基は、上記の置換基によって更に置換されていてもよい。また、これらの置換基は複数が互いに結合して環を形成していてもよい。   These substituents may be further substituted with the above substituents. In addition, a plurality of these substituents may be bonded to each other to form a ring.

一般式(OSC1)において、Z1又はZ2で表される芳香族炭化水素基、芳香族複素環基は、上記R1〜R6で各々表される置換基として記載されている芳香族炭化水素基、芳香族複素環基と各々同義である。 In the general formula (OSC1), the aromatic hydrocarbon group and aromatic heterocyclic group represented by Z 1 or Z 2 are aromatic carbon atoms described as substituents represented by R 1 to R 6 , respectively. It is synonymous with a hydrogen group and an aromatic heterocyclic group, respectively.

更に、下記一般式(OSC2)で表される化合物が好ましい。   Furthermore, a compound represented by the following general formula (OSC2) is preferable.

Figure 2009065011
Figure 2009065011

式中、R7又はR8は水素原子又は置換基を表し、Z1又はZ2は置換又は無置換の芳香族炭化水素環、あるいは置換又は無置換の芳香族複素環を表し、n1又はn2は0〜3の整数を表す。 In the formula, R 7 or R 8 represents a hydrogen atom or a substituent, Z 1 or Z 2 represents a substituted or unsubstituted aromatic hydrocarbon ring, or a substituted or unsubstituted aromatic heterocyclic ring, and n1 or n2 Represents an integer of 0 to 3.

一般式(OSC2)において、R7又はR8で表される置換基は、般式(OSC1)においてR1〜R6で各々表される置換基と同義である。また、Z1又はZ2で表される芳香族炭化水素基、芳香族複素環基は、上記R1〜R6で各々表される置換基として記載されている芳香族炭化水素基、芳香族複素環基と各々同義である。 In the general formula (OSC2), the substituent represented by R 7 or R 8 has the same meaning as the substituents represented by R 1 to R 6 in the general formula (OSC1). In addition, the aromatic hydrocarbon group and aromatic heterocyclic group represented by Z 1 or Z 2 are aromatic hydrocarbon groups and aromatic groups described as substituents represented by R 1 to R 6 , respectively. Each has the same meaning as a heterocyclic group.

前記一般式(OSC2)において、さらに、置換基R7−及びR8−が一般式(SG1)で表されることが好ましい。 In the general formula (OSC2), the substituents R 7 — and R 8 — are preferably represented by the general formula (SG1).

Figure 2009065011
Figure 2009065011

式中、R9〜R11は置換基を表し、Xはケイ素(Si)、ゲルマニウム(Ge)、又はスズ(Sn)を表す。 In the formula, R 9 to R 11 represent substituents, and X represents silicon (Si), germanium (Ge), or tin (Sn).

上記一般式(SG1)において、R9〜R11で表される置換基は、前記一般式(1)におけるR1〜R3で表される置換基と同義である。 In the said general formula (SG1), the substituent represented by R < 9 > -R < 11 > is synonymous with the substituent represented by R < 1 > -R < 3 > in the said General formula (1).

以下に、前記一般式(OSC2)で表される化合物の具体例を示すが、これらに限定されるものではない。   Specific examples of the compound represented by the general formula (OSC2) are shown below, but are not limited thereto.

Figure 2009065011
Figure 2009065011

Figure 2009065011
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また、本発明においては、有機半導体層に、たとえば、アクリル酸、アセトアミド、ジメチルアミノ基、シアノ基、カルボキシル基、ニトロ基などの官能基を有する材料や、ベンゾキノン誘導体、テトラシアノエチレンおよびテトラシアノキノジメタンやそれらの誘導体などのように電子を受容するアクセプターとなる材料や、たとえばアミノ基、トリフェニル基、アルキル基、水酸基、アルコキシ基、フェニル基などの官能基を有する材料、フェニレンジアミンなどの置換アミン類、アントラセン、ベンゾアントラセン、置換ベンゾアントラセン類、ピレン、置換ピレン、カルバゾールおよびその誘導体、テトラチアフルバレンとその誘導体などのように電子の供与体であるドナーとなるような材料を含有させ、いわゆるドーピング処理を施してもよい。   In the present invention, for example, a material having a functional group such as acrylic acid, acetamide, dimethylamino group, cyano group, carboxyl group, nitro group, benzoquinone derivative, tetracyanoethylene and tetracyanoquino Materials that accept electrons, such as dimethane and their derivatives, materials having functional groups such as amino, triphenyl, alkyl, hydroxyl, alkoxy, and phenyl, phenylenediamine, etc. Including substituted amines, anthracene, benzoanthracene, substituted benzoanthracenes, pyrene, substituted pyrene, carbazole and derivatives thereof, tetrathiafulvalene and derivatives thereof, and the like materials that serve as donors of electrons, So-called doping treatment It may be.

前記ドーピングとは電子授与性分子(アクセプター)または電子供与性分子(ドナー)をドーパントとして該薄膜に導入することを意味する。従って,ドーピングが施された薄膜は、前記の縮合多環芳香族化合物とドーパントを含有する薄膜である。本発明に用いるドーパントとしては公知のものを採用することができる。   The doping means introducing an electron-donating molecule (acceptor) or an electron-donating molecule (donor) into the thin film as a dopant. Accordingly, the doped thin film is a thin film containing the condensed polycyclic aromatic compound and the dopant. A well-known thing can be employ | adopted as a dopant used for this invention.

これらの有機半導体層は、印刷法、インクジェット法、更には、スピンコート法、ダイコート法、デイップコート法等の塗布法により、有機半導体材料溶液を前記のように撥水層を有するソース電極、ドレイン電極間の基板表面チャネル領域に適用することで形成することができる。   These organic semiconductor layers are formed by applying a printing method, an ink jet method, a spin electrode method, a die coat method, a dip coat method, or the like to apply an organic semiconductor material solution to a source electrode or drain having a water repellent layer as described above. It can be formed by applying to the substrate surface channel region between the electrodes.

この中で生産性の点で、有機半導体の溶液を用いて簡単かつ精密に薄膜が形成できるインクジェット法が好ましい。   Among these, from the viewpoint of productivity, an ink jet method capable of forming a thin film easily and precisely using an organic semiconductor solution is preferable.

有機半導体材料の溶液形成に用いられる溶媒は、有機半導体材料を溶解することの出来る溶媒であれば任意のものを用いることができるが、例えば、炭化水素系、アルコール系、エーテル系、エステル系、ケトン系、グリコールエーテル系など広範囲の適度の蒸気圧或いは沸点を有する有機溶媒から、有機半導体材料に応じ適宜選択されるが、沸点で、80℃以上、250℃以下の範囲に常圧沸点を有する溶媒類が、前記、結晶化界面、或いは、塗布液端面における溶媒の適度な蒸発速度をもつため好ましい。より好ましくは、80℃〜150℃である。例えば、ジエチルエーテルやジイソプロピルエーテル等の鎖状エーテル系溶媒、テトラヒドロフランやジオキサンなどの環状エーテル系溶媒、アセトンやメチルエチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン系溶媒、キシレン、トルエン等の芳香族炭化水素系溶媒、o−ジクロロベンゼン、ニトロベンゼン、m−クレゾール等の芳香族系溶媒、ヘキサン、シクロヘキサン、トリデカンなどの脂肪族炭化水素溶媒、α−テルピネオール、また、クロロホルムや1,2−ジクロロエタン等のハロゲン化アルキル系溶媒、N−メチルピロリドン、2硫化炭素等を好適に用いることができるが、特に、脂環式炭化水素系溶媒、例えばシクロヘキサン、シクロペンタン等の溶媒、また、芳香族炭化水素系溶媒、例えば、トルエン、キシレン等が好ましい溶媒として挙げられる。   As the solvent used for forming the solution of the organic semiconductor material, any solvent can be used as long as it can dissolve the organic semiconductor material. For example, hydrocarbon-based, alcohol-based, ether-based, ester-based, The organic solvent is selected from organic solvents having a wide range of appropriate vapor pressure or boiling point, such as ketones and glycol ethers, depending on the organic semiconductor material, and has a normal pressure boiling point in the range of 80 ° C to 250 ° C. Solvents are preferable because they have an appropriate evaporation rate of the solvent at the crystallization interface or the coating liquid end face. More preferably, it is 80 degreeC-150 degreeC. For example, chain ether solvents such as diethyl ether and diisopropyl ether, cyclic ether solvents such as tetrahydrofuran and dioxane, ketone solvents such as acetone, methyl ethyl ketone and cyclohexanone, aromatic hydrocarbon solvents such as xylene and toluene, o- Aromatic solvents such as dichlorobenzene, nitrobenzene, m-cresol, aliphatic hydrocarbon solvents such as hexane, cyclohexane, tridecane, α-terpineol, and alkyl halide solvents such as chloroform and 1,2-dichloroethane, N -Methylpyrrolidone, carbon disulfide and the like can be preferably used, but in particular, alicyclic hydrocarbon solvents such as cyclohexane and cyclopentane, and aromatic hydrocarbon solvents such as toluene and xylene. Etc. are preferred And the like as.

溶媒の表面エネルギーとしては25℃において、10N/m〜40N/mのものが好ましく用いられる。さらには15N/m〜30N/mである溶媒が好ましい。   The surface energy of the solvent is preferably 10 N / m to 40 N / m at 25 ° C. Furthermore, the solvent which is 15 N / m-30 N / m is preferable.

なおAdvanced Material誌 1999年 第6号、p480〜483に記載の様に、ペンタセン等前駆体が溶媒に可溶であるものは、塗布により形成した前駆体の膜を熱処理して目的とする有機材料の薄膜を形成しても良い。   In addition, as described in Advanced Material 1999 No. 6, p. 480 to 483, a precursor such as pentacene is soluble in a solvent, a target organic material formed by heat treatment of a precursor film formed by coating A thin film may be formed.

これら有機半導体層の膜厚としては、特に制限はないが、得られたトランジスタの特性は、有機半導体層の膜厚に大きく左右される場合が多く、その膜厚は、有機半導体により異なるが、一般に1μm以下、特に10〜300nmが好ましい。   The film thickness of these organic semiconductor layers is not particularly limited, but the characteristics of the obtained transistor are often greatly influenced by the film thickness of the organic semiconductor layer, and the film thickness varies depending on the organic semiconductor. Generally, 1 μm or less, particularly 10 to 300 nm is preferable.

本発明の薄膜トランジスタ素子において、ゲート電極、また、ソース電極、ドレイン電極は、公知の電極材料にて形成される。電極材料としては導電性材料であれば特に限定されず、白金、金、銀、ニッケル、クロム、銅、鉄、錫、アンチモン鉛、タンタル、インジウム、パラジウム、テルル、レニウム、イリジウム、アルミニウム、ルテニウム、ゲルマニウム、モリブデン、タングステン、酸化スズ・アンチモン、酸化インジウム・スズ(ITO)、フッ素ドープ酸化亜鉛、亜鉛、炭素、グラファイト、グラッシーカーボン、銀ペーストおよびカーボンペースト、リチウム、ベリリウム、ナトリウム、マグネシウム、カリウム、カルシウム、スカンジウム、チタン、マンガン、ジルコニウム、ガリウム、ニオブ、ナトリウム、ナトリウム−カリウム合金、マグネシウム、リチウム、アルミニウム、マグネシウム/銅混合物、マグネシウム/銀混合物、マグネシウム/アルミニウム混合物、マグネシウム/インジウム混合物、アルミニウム/酸化アルミニウム混合物、リチウム/アルミニウム混合物等が用いられる。あるいはドーピング等で導電率を向上させた公知の導電性ポリマー、例えば導電性ポリアニリン、導電性ポリピロール、導電性ポリチオフェン(ポリエチレンジオキシチオフェンとポリスチレンスルホン酸の錯体など)も好適に用いられる。   In the thin film transistor element of the present invention, the gate electrode, the source electrode, and the drain electrode are formed of a known electrode material. The electrode material is not particularly limited as long as it is a conductive material. Platinum, gold, silver, nickel, chromium, copper, iron, tin, antimony lead, tantalum, indium, palladium, tellurium, rhenium, iridium, aluminum, ruthenium, Germanium, molybdenum, tungsten, tin oxide / antimony, indium tin oxide (ITO), fluorine doped zinc oxide, zinc, carbon, graphite, glassy carbon, silver paste and carbon paste, lithium, beryllium, sodium, magnesium, potassium, calcium , Scandium, titanium, manganese, zirconium, gallium, niobium, sodium, sodium-potassium alloy, magnesium, lithium, aluminum, magnesium / copper mixture, magnesium / silver mixture, magnesium / Aluminum mixture, magnesium / indium mixture, aluminum / aluminum oxide mixture, a lithium / aluminum mixture, or the like is used. Alternatively, a known conductive polymer whose conductivity is improved by doping or the like, for example, conductive polyaniline, conductive polypyrrole, or conductive polythiophene (polyethylenedioxythiophene and polystyrenesulfonic acid complex, etc.) is also preferably used.

ソース電極またドレイン電極を形成する材料としては、上に挙げた中でも半導体層との接触面において電気抵抗が少ないものが好ましく、p型半導体の場合は特に、白金、金、銀、ITO、導電性ポリマーおよび炭素が好ましい。   As a material for forming the source electrode or the drain electrode, among the materials listed above, those having low electrical resistance at the contact surface with the semiconductor layer are preferable. In the case of a p-type semiconductor, platinum, gold, silver, ITO, conductive Polymer and carbon are preferred.

ソース電極またドレイン電極とする場合は、上記の導電性材料を含む、溶液、ペースト、インク、分散液などの流動性電極材料を用いて形成したもの、特に、導電性ポリマー、または白金、金、銀、銅を含有する金属微粒子を含む水を60%以上、好ましくは90%以上含有する溶媒または分散媒体である流動性電極材料が好ましい。   In the case of a source electrode or a drain electrode, those formed using a fluid electrode material such as a solution, paste, ink, or dispersion containing the above conductive material, in particular, a conductive polymer, or platinum, gold, A fluid electrode material which is a solvent or dispersion medium containing 60% or more, preferably 90% or more of water containing metal fine particles containing silver and copper is preferable.

金属微粒子を含有する流動性電極材料としては、たとえば公知の導電性ペーストなどを用いても良いが、好ましくは、粒子径が1〜50nm、好ましくは1〜10nmの金属微粒子を、必要に応じて分散安定剤を用いて、水や任意の有機溶剤である分散媒中に分散した材料である。   As the fluid electrode material containing metal fine particles, for example, a known conductive paste or the like may be used. Preferably, metal fine particles having a particle diameter of 1 to 50 nm, preferably 1 to 10 nm are used as necessary. It is a material dispersed in a dispersion medium that is water or any organic solvent using a dispersion stabilizer.

金属微粒子の材料としては白金、金、銀、ニッケル、クロム、銅、鉄、錫、アンチモン鉛、タンタル、インジウム、パラジウム、テルル、レニウム、イリジウム、アルミニウム、ルテニウム、ゲルマニウム、モリブデン、タングステン、亜鉛等を用いることができる。   Platinum, gold, silver, nickel, chromium, copper, iron, tin, antimony lead, tantalum, indium, palladium, tellurium, rhenium, iridium, aluminum, ruthenium, germanium, molybdenum, tungsten, zinc, etc. Can be used.

このような金属微粒子の分散物の製造方法として、ガス中蒸発法、スパッタリング法、金属蒸気合成法などの物理的生成法や、コロイド法、共沈法などの、液相で金属イオンを還元して金属微粒子を生成する化学的生成法が挙げられるが、好ましくは、特開平11−76800号、同11−80647号、同11−319538号、特開2000−239853等に示されたコロイド法、特開2001−254185、同2001−53028、同2001−35255、同2000−124157、同2000−123634などに記載されたガス中蒸発法により製造された金属微粒子の分散物である。これらの金属微粒子分散物を用いて電極を成形し、溶媒を乾燥させた後、必要に応じて100〜300℃、好ましくは150〜200℃の範囲で形状様に加熱することにより、金属微粒子を熱融着させ、目的の形状を有する電極パターンを形成するものである。   As a method for producing such a dispersion of fine metal particles, metal ions are reduced in the liquid phase, such as a physical generation method such as gas evaporation method, sputtering method, metal vapor synthesis method, colloidal method, coprecipitation method, etc. A chemical production method for producing metal fine particles, preferably colloidal methods described in JP-A-11-76800, JP-A-11-80647, JP-A-11-319538, JP-A-2000-239853, etc. A dispersion of fine metal particles produced by a gas evaporation method described in JP-A Nos. 2001-254185, 2001-53028, 2001-35255, 2000-124157, 2000-123634, and the like. After forming an electrode using these metal fine particle dispersions and drying the solvent, the metal fine particles are obtained by heating in a shape within a range of 100 to 300 ° C., preferably 150 to 200 ° C. as necessary. An electrode pattern having a target shape is formed by heat fusion.

電極の形成方法としては、流動性電極材料の他、上記を原料として蒸着やスパッタリング等の方法を用いて形成した導電性薄膜を、光感応性樹脂層を用いた公知のフォトリソグラフ法やリフトオフ法を用いて電極形成する方法、アルミニウムや銅などの金属箔上に熱転写、インクジェット等により、光感応性樹脂層を用いレジストを形成しエッチングする方法がある。また導電性ポリマーの溶液あるいは分散液、金属微粒子を含有する分散液等を直接インクジェット法によりパターニングしてもよいし、塗工膜からリソグラフやレーザーアブレーションなどにより形成してもよい。さらに導電性ポリマーや金属微粒子を含有する導電性インク、導電性ペーストなどを凸版、凹版、平版、スクリーン印刷などの印刷法でパターニングする方法も用いることができる。   As a method for forming an electrode, in addition to a fluid electrode material, a conductive thin film formed using a method such as vapor deposition or sputtering using the above as a raw material, a known photolithographic method or a lift-off method using a photosensitive resin layer There is a method of forming an electrode by using a photo resist and a method of forming a resist on a metal foil such as aluminum or copper by using a photosensitive resin layer by thermal transfer, ink jet or the like and etching it. Alternatively, a conductive polymer solution or dispersion, a dispersion containing metal fine particles, or the like may be directly patterned by an ink jet method, or may be formed from a coating film by lithography or laser ablation. Further, a method of patterning a conductive ink or conductive paste containing a conductive polymer or metal fine particles by a printing method such as relief printing, intaglio printing, planographic printing, or screen printing can also be used.

光感応性樹脂層としては、前記、保護層のパターニングに用いるポジ型、ネガ型の公知の感光性樹脂と同じものが使用できる。   As the photosensitive resin layer, the same positive and negative photosensitive resins used for patterning the protective layer can be used.

フォトリソグラフ法では、この後にソース電極及びドレイン電極の材料として金属微粒子含有分散体又は導電性ポリマーを用いてパターニングし、必要に応じて熱融着し作製する方法がある。   In the photolithographic method, there is a method of patterning using a metal fine particle-containing dispersion or a conductive polymer as a material for the source electrode and the drain electrode, and then heat-sealing as necessary.

光感応性樹脂の塗布溶液を形成する溶媒、光感応性樹脂層を形成する方法等、前記保護膜のパターニングに述べたとおりである。   The solvent for forming the photosensitive resin coating solution, the method for forming the photosensitive resin layer, and the like are as described in the patterning of the protective film.

光感応性樹脂層を形成後、パターニング露光に用いる光源、光感応性樹脂層の現像に用いられる現像液についても同様である。また、電極形成には他の光感応性樹脂層であるアブレーション層をもちいてもよい。アブレーション層についても、前記、保護層のパターニングに用いるものと同様のものが挙げられる。   The same applies to the light source used for patterning exposure after the formation of the photosensitive resin layer and the developer used for developing the photosensitive resin layer. In addition, an ablation layer which is another photosensitive resin layer may be used for electrode formation. As for the ablation layer, the same ones as those used for the patterning of the protective layer may be mentioned.

本発明の有機薄膜トランジスタ素子のゲート絶縁層としては種々の絶縁膜を用いることができるが、特に、比誘電率の高い無機酸化物皮膜が好ましい。無機酸化物としては、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化タンタル、酸化チタン、酸化スズ、酸化バナジウム、チタン酸バリウムストロンチウム、ジルコニウム酸チタン酸バリウム、ジルコニウム酸チタン酸鉛、チタン酸鉛ランタン、チタン酸ストロンチウム、チタン酸バリウム、フッ化バリウムマグネシウム、チタン酸ビスマス、チタン酸ストロンチウムビスマス、タンタル酸ストロンチウムビスマス、タンタル酸ニオブ酸ビスマス、トリオキサイドイットリウムなどが挙げられる。それらのうち好ましいのは、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化タンタル、酸化チタンである。窒化ケイ素、窒化アルミニウム等の無機窒化物も好適に用いることができる。   Various insulating films can be used as the gate insulating layer of the organic thin film transistor element of the present invention, and an inorganic oxide film having a high relative dielectric constant is particularly preferable. Inorganic oxides include silicon oxide, aluminum oxide, tantalum oxide, titanium oxide, tin oxide, vanadium oxide, barium strontium titanate, barium zirconate titanate, lead zirconate titanate, lead lanthanum titanate, strontium titanate, Examples thereof include barium titanate, barium magnesium fluoride, bismuth titanate, strontium bismuth titanate, strontium bismuth tantalate, bismuth tantalate niobate, and yttrium trioxide. Of these, silicon oxide, aluminum oxide, tantalum oxide, and titanium oxide are preferable. Inorganic nitrides such as silicon nitride and aluminum nitride can also be suitably used.

上記皮膜の形成方法としては、真空蒸着法、分子線エピタキシャル成長法、イオンクラスタービーム法、低エネルギーイオンビーム法、イオンプレーティング法、CVD法、スパッタリング法、大気圧プラズマ法などのドライプロセスや、スプレーコート法、スピンコート法、ブレードコート法、デイップコート法、キャスト法、ロールコート法、バーコート法、ダイコート法などの塗布による方法、印刷やインクジェットなどのパターニングによる方法などのウェットプロセスが挙げられ、材料に応じて使用できる。   Examples of the method for forming the film include a vacuum process, a molecular beam epitaxial growth method, an ion cluster beam method, a low energy ion beam method, an ion plating method, a CVD method, a sputtering method, an atmospheric pressure plasma method, and a spray process. Wet processes such as coating methods, spin coating methods, blade coating methods, dip coating methods, casting methods, roll coating methods, bar coating methods, die coating methods, and other wet processes such as printing and ink jet patterning methods, etc. Can be used depending on the material.

ウェットプロセスは、無機酸化物の微粒子を、任意の有機溶剤あるいは水に必要に応じて界面活性剤などの分散補助剤を用いて分散した液を塗布、乾燥する方法や、酸化物前駆体、例えばアルコキシド体の溶液を塗布、乾燥する、いわゆるゾルゲル法が用いられる。   The wet process is a method of applying and drying a liquid in which fine particles of inorganic oxide are dispersed in an arbitrary organic solvent or water using a dispersion aid such as a surfactant as required, or an oxide precursor, for example, A so-called sol-gel method in which a solution of an alkoxide body is applied and dried is used.

これらのうち好ましいのは、大気圧プラズマ法である。   Among these, the atmospheric pressure plasma method is preferable.

プラズマCVD法、或いは大気圧プラズマCVD法は、例えば特開平10−1553号公報、もしくは、特開2002−113805号、同2003−303520号、同2004−238455号公報等に開示された装置を用い実施できる。   For the plasma CVD method or the atmospheric pressure plasma CVD method, for example, an apparatus disclosed in JP-A-10-1553, JP-A-2002-113805, JP-A-2003-303520, or JP-A-2004-238455 is used. Can be implemented.

ゲート絶縁層が陽極酸化膜又は該陽極酸化膜と絶縁膜とで構成されることも好ましい。陽極酸化膜は封孔処理されることが望ましい。陽極酸化膜は、陽極酸化が可能な金属を公知の方法により陽極酸化することにより形成される。   It is also preferable that the gate insulating layer is composed of an anodized film or the anodized film and an insulating film. The anodized film is preferably sealed. The anodized film is formed by anodizing a metal that can be anodized by a known method.

陽極酸化処理可能な金属としては、アルミニウム又はタンタルを挙げることができ、陽極酸化処理の方法には特に制限はなく、公知の方法を用いることができる。陽極酸化処理を行なうことにより、酸化被膜が形成される。陽極酸化処理に用いられる電解液としては、多孔質酸化皮膜を形成することができるものならばいかなるものでも使用でき、一般には、硫酸、燐酸、蓚酸、クロム酸、ホウ酸、スルファミン酸、ベンゼンスルホン酸等あるいはこれらを2種類以上組み合わせた混酸あるいはそれらの塩が用いられる。陽極酸化の処理条件は使用する電解液により種々変化するので一概に特定し得ないが、一般的には、電解液の濃度が1〜80質量%、電解液の温度5〜70℃、電流密度0.5〜60A/dm2、電圧1〜100ボルト、電解時間10秒〜5分の範囲が適当である。好ましい陽極酸化処理は、電解液として硫酸、リン酸又はホウ酸の水溶液を用い、直流電流で処理する方法であるが、交流電流を用いることもできる。これらの酸の濃度は5〜45質量%であることが好ましく、電解液の温度20〜50℃、電流密度0.5〜20A/dm2で20〜250秒間電解処理するのが好ましい。 Examples of the metal that can be anodized include aluminum and tantalum, and the anodizing method is not particularly limited, and a known method can be used. An oxide film is formed by anodizing. Any electrolyte solution that can form a porous oxide film can be used as the anodizing treatment. Generally, sulfuric acid, phosphoric acid, oxalic acid, chromic acid, boric acid, sulfamic acid, benzenesulfone, and the like can be used. An acid or the like, a mixed acid obtained by combining two or more of these, or a salt thereof is used. The treatment conditions for anodization vary depending on the electrolyte used, and thus cannot be specified in general. In general, the electrolyte concentration is 1 to 80% by mass, the electrolyte temperature is 5 to 70 ° C., and the current density. A range of 0.5 to 60 A / dm 2 , a voltage of 1 to 100 volts, and an electrolysis time of 10 seconds to 5 minutes are suitable. A preferred anodizing treatment is a method in which an aqueous solution of sulfuric acid, phosphoric acid or boric acid is used as the electrolytic solution and the treatment is performed with a direct current, but an alternating current can also be used. The concentration of these acids is preferably 5 to 45% by mass, and the electrolytic treatment is preferably performed for 20 to 250 seconds at an electrolyte temperature of 20 to 50 ° C. and a current density of 0.5 to 20 A / dm 2 .

有機半導体層が形成されるゲート絶縁層上のチャネル領域は、例えば、形成される有機半導体層が好ましい配向をもつよう、例えば、特開2003−234522号公報、また、特願2006−82419に記載の様に、有機半導体材料を構成する分子と共通の原子団を有する自己組織化膜をシラン化合物(例えば、有機半導体分子と親和性をもつシランカップリング剤)による表面処理を施してもよい。有機半導体材料分子の配向により形成される有機半導体層のキャリア移動度が向上するので好ましい。   The channel region on the gate insulating layer where the organic semiconductor layer is formed is described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-234522 and Japanese Patent Application No. 2006-82419 so that the formed organic semiconductor layer has a preferable orientation. As described above, the self-assembled film having an atomic group common to the molecules constituting the organic semiconductor material may be subjected to a surface treatment with a silane compound (for example, a silane coupling agent having an affinity for the organic semiconductor molecules). This is preferable because the carrier mobility of the organic semiconductor layer formed by the orientation of the organic semiconductor material molecules is improved.

また、チャネル領域以外の有機半導体層を形成しない領域には逆に前記シランカップリング剤等により、有機半導体材料溶液をはじく様な表面処理を施してもよい。   In addition, a region that does not form the organic semiconductor layer other than the channel region may be subjected to a surface treatment that repels the organic semiconductor material solution with the silane coupling agent or the like.

これらの領域に選択的に表面処理を行うにはマスク或いは光感光性樹脂を用いレジストを形成するなどの手法を用いることができる。   In order to selectively perform surface treatment on these regions, a technique such as forming a resist using a mask or a photosensitive resin can be used.

また有機化合物皮膜としては、ポリイミド、ポリアミド、ポリエステル、ポリアクリレート、光ラジカル重合系、光カチオン重合系の光硬化性樹脂、あるいはアクリロニトリル成分を含有する共重合体、ポリビニルフェノール、ポリビニルアルコール、ノボラック樹脂、およびシアノエチルプルラン等を用いることもできる。   In addition, as the organic compound film, polyimide, polyamide, polyester, polyacrylate, photo radical polymerization type, photo cation polymerization type photo curable resin, or a copolymer containing an acrylonitrile component, polyvinyl phenol, polyvinyl alcohol, novolac resin, Also, cyanoethyl pullulan or the like can be used.

有機化合物皮膜の形成法としては、前記ウェットプロセスが好ましい。   As the method for forming the organic compound film, the wet process is preferable.

無機酸化物皮膜と有機酸化物皮膜は積層して併用することができる。またこれら絶縁膜の膜厚としては、一般に50nm〜3μm、好ましくは、100nm〜1μmである。   An inorganic oxide film and an organic oxide film can be laminated and used together. The thickness of these insulating films is generally 50 nm to 3 μm, preferably 100 nm to 1 μm.

本発明においては、ゲート絶縁層上に有機半導体層を形成する場合、ゲート絶縁層表面に、前記本発明の表面処理を施し、次いで、前記有機半導体材料含有する溶液を適用することで、有機半導体層をパターン状に形成する。   In the present invention, when an organic semiconductor layer is formed on the gate insulating layer, the surface treatment of the present invention is performed on the surface of the gate insulating layer, and then the solution containing the organic semiconductor material is applied, whereby the organic semiconductor The layer is formed in a pattern.

〔基板について〕
基板を構成する支持体材料としては、種々の材料が利用可能であり、例えば、ガラス、石英、酸化アルミニウム、サファイア、チッ化珪素、炭化珪素などのセラミック基板、シリコン、ゲルマニウム、ガリウム砒素、ガリウム燐、ガリウム窒素など半導体基板、紙、不織布などを用いることができるが、本発明において支持体は樹脂からなることが好ましく、例えばプラスチックフィルムシートを用いることができる。プラスチックフィルムとしては、例えばポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンスルフィド、ポリアリレート、ポリイミド、ボリカーボネート(PC)、セルローストリアセテート(TAC)、セルロースアセテートプロピオネート(CAP)等からなるフィルム等が挙げられる。プラスチックフィルムを用いることで、ガラス基板を用いる場合に比べて軽量化を図ることができ、可搬性を高めることができるとともに、衝撃に対する耐性を向上できる。
[About the board]
Various materials can be used as the support material constituting the substrate. For example, ceramic substrates such as glass, quartz, aluminum oxide, sapphire, silicon nitride, silicon carbide, silicon, germanium, gallium arsenide, gallium phosphide. In addition, a semiconductor substrate such as gallium nitrogen, paper, and non-woven fabric can be used. In the present invention, the support is preferably made of a resin, for example, a plastic film sheet can be used. Examples of plastic films include polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), polyethersulfone (PES), polyetherimide, polyetheretherketone, polyphenylene sulfide, polyarylate, polyimide, polycarbonate (PC), and cellulose. Examples include films made of triacetate (TAC), cellulose acetate propionate (CAP), and the like. By using a plastic film, the weight can be reduced as compared with the case of using a glass substrate, the portability can be improved, and the resistance to impact can be improved.

また本発明の有機薄膜トランジスタ素子上には素子保護層を設けることも可能である。保護層としては前述した無機酸化物又は無機窒化物等が挙げられ、上述した大気圧プラズマ法で形成するのが好ましい。これにより、有機薄膜トランジスタ素子の耐久性が向上する。   An element protective layer can be provided on the organic thin film transistor element of the present invention. Examples of the protective layer include the inorganic oxides and inorganic nitrides described above, and the protective layer is preferably formed by the atmospheric pressure plasma method described above. Thereby, durability of an organic thin-film transistor element improves.

本発明の薄膜トランジスタ素子においては、支持体がプラスチックフィルムの場合、無機酸化物及び無機窒化物から選ばれる化合物を含有する下引き層、及びポリマーを含む下引き層の少なくとも一方を有することが好ましい。   In the thin film transistor element of the present invention, when the support is a plastic film, it preferably has at least one of an undercoat layer containing a compound selected from inorganic oxides and inorganic nitrides, and an undercoat layer containing a polymer.

下引き層に含有される無機酸化物としては、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化タンタル、酸化チタン、酸化スズ、酸化バナジウム、チタン酸バリウムストロンチウム、ジルコニウム酸チタン酸バリウム、ジルコニウム酸チタン酸鉛、チタン酸鉛ランタン、チタン酸ストロンチウム、チタン酸バリウム、フッ化バリウムマグネシウム,チタン酸ビスマス、チタン酸ストロンチウムビスマス、タンタル酸ストロンチウムビスマス、タンタル酸ニオブ酸ビスマス、トリオキサイドイットリウム等が挙げられる。また無機窒化物としては窒化ケイ素、窒化アルミニウム等が挙げられる。   Examples of the inorganic oxide contained in the undercoat layer include silicon oxide, aluminum oxide, tantalum oxide, titanium oxide, tin oxide, vanadium oxide, barium strontium titanate, barium zirconate titanate, lead zirconate titanate, titanate Examples thereof include lead lanthanum, strontium titanate, barium titanate, barium fluoride magnesium, bismuth titanate, strontium bismuth titanate, strontium bismuth tantalate, bismuth tantalate niobate, and yttrium trioxide. Examples of the inorganic nitride include silicon nitride and aluminum nitride.

それらのうち好ましいのは、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化タンタル、酸化チタン、窒化ケイ素である。   Of these, silicon oxide, aluminum oxide, tantalum oxide, titanium oxide, and silicon nitride are preferable.

本発明において、無機酸化物及び無機窒化物から選ばれる化合物を含有する下引き層は上述した大気圧プラズマ法で形成されるのが好ましい。   In the present invention, the undercoat layer containing a compound selected from inorganic oxides and inorganic nitrides is preferably formed by the atmospheric pressure plasma method described above.

ポリマーを含む下引き層に用いるポリマーとしては、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、セルロース樹脂、アクリル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリスチレン樹脂、フェノキシ樹脂、ノルボルネン樹脂、エポキシ樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、塩化ビニル樹脂、酢酸ビニル樹脂、酢酸ビニルとビニルアルコールの共重合体、部分加水分解した塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、塩化ビニル−塩化ビニリデン共重合体、塩化ビニル−アクリロニトリル共重合体、エチレン−ビニルアルコール共重合体、ポリビニルアルコール、塩素化ポリ塩化ビニル、エチレン−塩化ビニル共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体等のビニル系重合体、ポリアミド樹脂、エチレン−ブタジエン樹脂、ブタジエン−アクリロニトリル樹脂等のゴム系樹脂、シリコーン樹脂、フッ素系樹脂等を挙げることができる。   Polymers used for the undercoat layer containing polymer include polyester resin, polycarbonate resin, cellulose resin, acrylic resin, polyurethane resin, polyethylene resin, polypropylene resin, polystyrene resin, phenoxy resin, norbornene resin, epoxy resin, vinyl chloride-vinyl acetate Copolymer, vinyl chloride resin, vinyl acetate resin, copolymer of vinyl acetate and vinyl alcohol, partially hydrolyzed vinyl chloride-vinyl acetate copolymer, vinyl chloride-vinylidene chloride copolymer, vinyl chloride-acrylonitrile copolymer Polymer, ethylene-vinyl alcohol copolymer, polyvinyl alcohol, chlorinated polyvinyl chloride, ethylene-vinyl chloride copolymer, vinyl polymers such as ethylene-vinyl acetate copolymer, polyamide resin, ethylene-butadiene resin, Tajien - rubber-based resin such as acrylonitrile resin, silicone resin, and fluorine resins.

以下、本発明の本発明の薄膜トランジスタの製造方法の好ましい実施の態様について詳細に説明するが、本発明はこれにより限定されるものではない。   Hereinafter, preferred embodiments of the method for producing a thin film transistor of the present invention will be described in detail, but the present invention is not limited thereto.

(好ましい実施態様)
本発明の好ましい実施態様を示すが本発明はこれにより限定されるものではない。
(Preferred embodiment)
Although the preferred embodiment of the present invention is shown, the present invention is not limited thereto.

以下、前記同様、図1を用いて、ソース電極、ドレイン電極上に撥水パターンを形成し有機半導体溶液の導入によりソース、ドレイン電極間に有機半導体層を形成する有機薄膜トランジスタの製造方法の各工程を示す。   Hereinafter, in the same manner as described above, with reference to FIG. 1, each step of a method for manufacturing an organic thin film transistor in which a water repellent pattern is formed on a source electrode and a drain electrode and an organic semiconductor layer is formed between the source and drain electrodes by introducing an organic semiconductor solution. Indicates.

図1(1)に樹脂支持体上にゲート電極、ゲート絶縁層まで形成した基板を示す。   FIG. 1A shows a substrate in which a gate electrode and a gate insulating layer are formed on a resin support.

先ず、樹脂支持体1として、ポリエーテルスルホン樹脂フィルム(200μm)用い、この上に、先ず、50W/m2/minの条件でコロナ放電処理を施した。次いで、以下の様に接着性向上のため下引き層を形成した。 First, as a resin support 1, using polyethersulfone resin film (200 [mu] m), on the, first, subjected to corona discharge treatment under the condition of 50W / m 2 / min. Next, an undercoat layer was formed to improve adhesion as follows.

(下引き層の形成)
下記組成の塗布液を乾燥膜厚2μmになるように塗布し、90℃で5分間乾燥した後、60W/cmの高圧水銀灯下10cmの距離から4秒間硬化させた。
(Formation of undercoat layer)
A coating solution having the following composition was applied to a dry film thickness of 2 μm, dried at 90 ° C. for 5 minutes, and then cured for 4 seconds from a distance of 10 cm under a 60 W / cm high-pressure mercury lamp.

ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート単量体 60g
ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート2量体 20g
ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート3量体以上の成分 20g
ジエトキシベンゾフェノンUV開始剤 2g
シリコーン系界面活性剤 1g
メチルエチルケトン 75g
メチルプロピレングリコール 75g
さらにその層の上に下記条件で連続的に大気圧プラズマ処理して厚さ50nmの酸化ケイ素膜を設け、これらの層を下引き層2aとした(図では省略。)。大気圧プラズマ処理装置は、特開2003−303520号公報に記載の図6に準じた装置を用いた。
Dipentaerythritol hexaacrylate monomer 60g
Dipentaerythritol hexaacrylate dimer 20g
Dipentaerythritol hexaacrylate trimer or higher component 20g
Diethoxybenzophenone UV initiator 2g
Silicone surfactant 1g
75g of methyl ethyl ketone
Methyl propylene glycol 75g
Further, a silicon oxide film having a thickness of 50 nm was formed on the layer by continuous atmospheric pressure plasma treatment under the following conditions, and these layers were used as the undercoat layer 2a (not shown in the figure). As the atmospheric pressure plasma processing apparatus, an apparatus according to FIG. 6 described in JP-A No. 2003-303520 was used.

(使用ガス)
不活性ガス:ヘリウム 98.25体積%
反応性ガス:酸素ガス 1.5体積%
反応性ガス:テトラエトキシシラン蒸気(ヘリウムガスにてバブリング)0.25体積%
(放電条件)
放電出力:10W/cm2
(電極条件)
ここでは、パール工業製高周波電源を用い、周波数13.56MHzで放電させた。
(Used gas)
Inert gas: Helium 98.25% by volume
Reactive gas: 1.5% by volume of oxygen gas
Reactive gas: Tetraethoxysilane vapor (bubbled with helium gas) 0.25% by volume
(Discharge conditions)
Discharge output: 10 W / cm 2
(Electrode condition)
Here, discharge was performed at a frequency of 13.56 MHz using a high-frequency power source manufactured by Pearl Industries.

電極は、冷却水による冷却手段を有するステンレス製ジャケットロール母材に対して、セラミック溶射によるアルミナを1mm被覆し、その後、テトラメトキシシランを酢酸エチルで希釈した溶液を塗布乾燥後、紫外線照射により封孔処理を行い、表面を平滑にしてJIS B 0601で規定される表面粗さの最大値(Rmax)5μmとした誘電体(比誘電率10)を有するロール電極であり、アースされている。一方、印加電極としては、中空の角型のステンレスパイプに対し、上記同様の誘電体を同条件にて被覆した。   The electrode is coated with 1 mm of alumina by ceramic spraying on a stainless steel jacket roll base material having cooling means with cooling water, and then a solution obtained by diluting tetramethoxysilane with ethyl acetate is applied and dried, and then sealed by ultraviolet irradiation. This is a roll electrode having a dielectric (relative dielectric constant of 10) having a pore surface, smoothed surface and having a maximum surface roughness (Rmax) defined by JIS B 0601 of 5 μm (relative dielectric constant 10). On the other hand, as the application electrode, a hollow rectangular stainless steel pipe was coated with the same dielectric as described above under the same conditions.

〈ゲートバスラインおよびゲート電極の形成〉
次いで、ゲートバスラインおよびゲート電極2を形成した。
<Formation of gate bus line and gate electrode>
Next, a gate bus line and a gate electrode 2 were formed.

即ち、上記の下引き層上に、下記組成の感光性樹脂組成液1を塗布し、100℃にて1分間乾燥させることで、厚さ2μmの光感応性樹脂層を形成したのち、発振波長830nm、出力100mWの半導体レーザーで200mJ/cm2のエネルギー密度でゲートバスラインおよびゲート電極のパターンを露光し、アルカリ水溶液で現像してレジスト像を得、その上に、スパッタ法により、厚さ300nmのアルミニウム皮膜を一面に成膜した後、MEKで上記光感応性樹脂層の残存部を除去することで、ゲートバスラインおよびゲート電極2を作製した。 That is, a photosensitive resin composition liquid 1 having the following composition is applied on the undercoat layer and dried at 100 ° C. for 1 minute to form a photosensitive resin layer having a thickness of 2 μm. The gate bus line and gate electrode patterns were exposed with an energy density of 200 mJ / cm 2 with a semiconductor laser of 830 nm and an output of 100 mW, developed with an alkaline aqueous solution to obtain a resist image, and a thickness of 300 nm was formed thereon by sputtering. After the aluminum film was formed on the entire surface, the remaining part of the photosensitive resin layer was removed with MEK to produce the gate bus line and the gate electrode 2.

(感光性樹脂組成液1)
色素A 7部
ノボラック樹脂(フェノールとm−、p−混合クレゾールとホルムアルデヒドを共縮合させたノボラック樹脂(Mw=4000、フェノール/m−クレゾール/p−クレゾールのモル比がそれぞれ5/57/38)) 90部
クリスタルバイオレット 3部
プロピレングリコールモノメチルエーテル 1000部
(Photosensitive resin composition liquid 1)
Dye A 7 parts novolak resin (novolak resin co-condensed with phenol and m-, p-mixed cresol and formaldehyde (Mw = 4000, molar ratio of phenol / m-cresol / p-cresol is 5/57/38, respectively)) 90 parts Crystal violet 3 parts Propylene glycol monomethyl ether 1000 parts

Figure 2009065011
Figure 2009065011

パターニングは、感光性樹脂を用いたレジスト形成によるパターニングではなく、インクジェット装置等と無電解メッキ法とを組み合わせゲートラインおよびゲート電極のパターンを無電解メッキ法により形成してもよい。   The patterning is not patterning by resist formation using a photosensitive resin, but a pattern of gate lines and gate electrodes may be formed by electroless plating by combining an ink jet apparatus and the like and electroless plating.

次いで、陽極酸化皮膜形成工程により、平滑化、絶縁性向上のための補助的絶縁膜として、ゲート電極に陽極酸化被膜を形成した(図では省略。)。   Next, an anodized film was formed on the gate electrode as an auxiliary insulating film for smoothing and improving the insulating properties by an anodized film forming step (not shown in the figure).

(陽極酸化被膜形成工程)
ゲート電極を形成したのち基板をよく洗浄し、10質量%リン酸アンモニウム水溶液中で、2分間、30Vの低電圧電源から供給される直流を用いて、陽極酸化皮膜の厚さが120nmになるまで陽極酸化をおこなった。よく洗浄した後に、1気圧、100℃の飽和した蒸気チャンバーの中で、蒸気封孔処理を施した。この様にして陽極酸化被膜を有するゲート電極を下引き処理したポリエーテルスルホン樹脂フィルム上に作製した。
(Anodized film forming process)
After forming the gate electrode, the substrate is washed thoroughly, and the thickness of the anodic oxide film reaches 120 nm using a direct current supplied from a low-voltage power supply of 30 V in a 10 mass% ammonium phosphate aqueous solution for 2 minutes. Anodized. After thoroughly washing, steam sealing treatment was performed in a saturated steam chamber at 1 atm and 100 ° C. In this way, a gate electrode having an anodized film was produced on a polyether sulfone resin film subjected to a subbing treatment.

これに続き、さらにフィルム温度200℃にて、前記同様、大気圧プラズマ法により下記使用ガスを用い厚さ30nmの酸化ケイ素層を設け、陽極酸化膜(アルミナ膜)を併せゲート絶縁層3を形成した(図1(1))。   Subsequently, at a film temperature of 200 ° C., a silicon oxide layer having a thickness of 30 nm is formed using the following gas by the atmospheric pressure plasma method as described above, and the gate insulating layer 3 is formed by combining the anodic oxide film (alumina film). (FIG. 1 (1)).

(使用ガス)
不活性ガス:ヘリウム98.25体積%
反応性ガス:酸素ガス1.5体積%
反応性ガス:テトラエトキシシラン蒸気(ヘリウムガスにてバブリング)0.25体積%
次いで、ゲート絶縁層3上に、液状電極材である銀ナノ粒子インク(平均粒子径8nmの銀微粒子のトルエン分散物)を塗布し、80℃で乾燥して電極層4を形成した。膜厚は100nmとした。(図1(2)。)
次いで、電極層4上に、以下の様に撥水層として、感光性樹脂層5と組み合わせて用いシリコーンゴム層6を形成した(図1(3))。
(Used gas)
Inert gas: helium 98.25% by volume
Reactive gas: oxygen gas 1.5 volume%
Reactive gas: Tetraethoxysilane vapor (bubbled with helium gas) 0.25% by volume
Next, a silver nanoparticle ink (toluene dispersion of silver fine particles having an average particle diameter of 8 nm) as a liquid electrode material was applied on the gate insulating layer 3 and dried at 80 ° C. to form the electrode layer 4. The film thickness was 100 nm. (Fig. 1 (2).)
Next, a silicone rubber layer 6 was formed on the electrode layer 4 as a water repellent layer in combination with the photosensitive resin layer 5 as follows (FIG. 1 (3)).

〈感光性樹脂層形成工程〉
下記の組成物1を混練分散し、次いでポリイソシアネート化合物〔日本ポリウレタン工業(株)製、コロネート3041;有効成分50%〕を5.90部添加した後、ディゾルバーで撹拌して塗布液を調製した。
<Photosensitive resin layer forming process>
The following composition 1 was kneaded and dispersed, and then 5.90 parts of a polyisocyanate compound (manufactured by Nippon Polyurethane Industry Co., Ltd., Coronate 3041; active ingredient 50%) was added, followed by stirring with a dissolver to prepare a coating solution. .

組成物1
Fe−Al系強磁性金属粉末〔Fe:Al原子数比=100:4、平均長軸径:0.14μm〕 100部
塩化ビニル系樹脂〔日本ゼオン(株)製、MR−110〕 10.0部
ポリウレタン樹脂〔東洋紡績(株)製、バイロンUR−8200〕 5.0部
リン酸エステル〔東邦化学工業(株)製、フォスファノールRE610〕 3.0部
メチルエチルケトン 105.0部
トルエン 105.0部
シクロヘキサノン 90.0部
電極層4上に上記塗布液を塗布し100℃で5分の処理を行い、厚さ0.3μmの感光性樹脂層5を形成した。
Composition 1
Fe-Al ferromagnetic metal powder [Fe: Al atomic ratio = 100: 4, average major axis diameter: 0.14 μm] 100 parts Vinyl chloride resin [manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd., MR-110] 10.0 Part Polyurethane resin [Toyobo Co., Ltd., Byron UR-8200] 5.0 parts Phosphate ester [Toho Chemical Co., Ltd., Phosphanol RE610] 3.0 parts Methyl ethyl ketone 105.0 parts Toluene 105.0 Part Cyclohexanone 90.0 parts The above coating solution was applied onto the electrode layer 4 and treated at 100 ° C for 5 minutes to form a photosensitive resin layer 5 having a thickness of 0.3 µm.

〈撥水層形成工程〉
感光性樹脂層5上に下記組成物2をアイソパーE”(イソパラフィン系炭化水素、エクソン化学(株)製)単独溶媒で固形分濃度10.3質量%に希釈した液体を塗設し、厚さ0.4μmのシリコーンゴム層6を形成した(図1(3))。
<Water repellent layer forming process>
A liquid obtained by diluting the following composition 2 on the photosensitive resin layer 5 with a single solvent of Isopar E ″ (isoparaffinic hydrocarbon, manufactured by Exxon Chemical Co., Ltd.) to a solid content concentration of 10.3% by mass is coated. A 0.4 μm silicone rubber layer 6 was formed (FIG. 1 (3)).

組成物2
α,ω−ジビニルポリジメチルシロキサン(分子量約60,000) 100部
HMS−501(両末端メチル(メチルハイドロジェンシロキサン)(ジメチルシロキサン)共重合体、SiH基数/分子量=0.69mol/g、チッソ(株)製) 7部
ビニルトリス(メチルエチルケトキシイミノ)シラン 3部
SRX−212(白金触媒、東レ・ダウコーニングシリコーン(株)製、) 5部
次いで、
〈感光性樹脂層露光工程及び現像工程〉
発振波長830nm、出力100mWの半導体レーザーで200mJ/cm2のエネルギー密度で露光により、感光層と撥水層(シリコーンゴム層)との接着性を変化させ(図1の(4))、次いで、電極パターン部以外(露光部)のシリコーンゴム層をブラシ処理で除去した。
Composition 2
α, ω-divinylpolydimethylsiloxane (molecular weight about 60,000) 100 parts HMS-501 (both terminal methyl (methylhydrogensiloxane) (dimethylsiloxane) copolymer, SiH group number / molecular weight = 0.69 mol / g, Chisso 7 parts vinyl tris (methyl ethyl ketoximino) silane 3 parts SRX-212 (platinum catalyst, manufactured by Toray Dow Corning Silicone Co., Ltd.) 5 parts
<Photosensitive resin layer exposure process and development process>
The exposure between the photosensitive layer and the water-repellent layer (silicone rubber layer) is changed by exposure with an energy density of 200 mJ / cm 2 with a semiconductor laser having an oscillation wavelength of 830 nm and an output of 100 mW (FIG. 1 (4)). The silicone rubber layer other than the electrode pattern portion (exposed portion) was removed by brush treatment.

さらに水でよく洗浄すると、露光部の感光性樹脂層および電極材料層が除去された。   Further, after thoroughly washing with water, the photosensitive resin layer and the electrode material layer in the exposed area were removed.

次に基板を200℃で20分、加熱処理した。これにより、銀ナノ粒子からなる電極材料層が融着しソース電極、ドレイン電極に転換された(図1(5))。   Next, the substrate was heat-treated at 200 ° C. for 20 minutes. Thereby, the electrode material layer which consists of silver nanoparticles was fuse | melted, and it converted into the source electrode and the drain electrode (FIG. 1 (5)).

〈有機半導体層形成工程〉
この後、有機半導体溶液、OSC2−1のトルエン溶液(0.5質量%)を調製し、これをピエゾ方式のインクジェットによりソース電極、ドレイン電極間のチャネル領域に供給した(図1(6))。
<Organic semiconductor layer formation process>
Thereafter, a toluene solution (0.5% by mass) of an organic semiconductor solution, OSC2-1 was prepared, and this was supplied to the channel region between the source electrode and the drain electrode by a piezo ink jet (FIG. 1 (6)). .

Figure 2009065011
Figure 2009065011

シリコーンゴム層6を表面に有するソース電極7、ドレイン電極8の各電極上表面は、有機半導体溶液をはじくことから、一部電極上に供給された溶液もソース電極、ドレイン電極間のチャネル領域に集まり(図1(7))、乾燥により溶媒を除去することで有機半導体層が電極間に位置精度よく配置された(図1(8))。 Since the upper surface of each of the source electrode 7 and the drain electrode 8 having the silicone rubber layer 6 on the surface repels the organic semiconductor solution, a part of the solution supplied on the electrode also enters the channel region between the source electrode and the drain electrode. By gathering (FIG. 1 (7)) and removing the solvent by drying, the organic semiconductor layer was disposed between the electrodes with high positional accuracy (FIG. 1 (8)).

この薄膜トランジスタは良好に駆動し、p型のエンハンスメント動作を示した。ドレインバイアスを−15Vとし、ゲートバイアスを+10Vから−20Vまで掃引した時のドレイン電流の増加(伝達特性)が観測された。その飽和領域から見積もられたキャリア移動度は0.6cm2/Vs、on/off比(ドレイン電流の最大値と最小値の比率の対数)は7.3、閾値は−3Vであった。 This thin film transistor was driven well and showed a p-type enhancement operation. An increase in drain current (transfer characteristics) was observed when the drain bias was −15 V and the gate bias was swept from +10 V to −20 V. The carrier mobility estimated from the saturation region was 0.6 cm 2 / Vs, the on / off ratio (logarithm of the ratio of the maximum value and the minimum value of the drain current) was 7.3, and the threshold value was −3V.

実施例2
〈撥水層形成工程〉を以下のように変えた以外は、実施例1と同様に薄膜トランジスタを作製した。
Example 2
A thin film transistor was produced in the same manner as in Example 1 except that the <water repellent layer forming step> was changed as follows.

ポリ(p−トリメチルシリルスチレン)(重合度n=1000)のトルエン3%溶液を乾燥膜厚で0.3μmとなるよう塗布し、乾燥温度90℃で乾燥させた。   A 3% toluene solution of poly (p-trimethylsilylstyrene) (polymerization degree n = 1000) was applied to a dry film thickness of 0.3 μm and dried at a drying temperature of 90 ° C.

次いで、これを上述した大気圧プラズマ法と同じ装置を用いて室温25℃にて下記使用ガスを用いて酸素プラズマ処理を1分間行った。   Next, using the same apparatus as the atmospheric pressure plasma method described above, oxygen plasma treatment was performed for 1 minute using the following gas at room temperature of 25 ° C.

(使用ガス)
不活性ガス:窒素 98.25体積%
反応性ガス:酸素ガス 1.75体積%
以上により、酸化珪素を含む厚さ約10nmの表面層3を有している層を形成した。
(Used gas)
Inert gas: Nitrogen 98.25% by volume
Reactive gas: oxygen gas 1.75% by volume
Thus, a layer having the surface layer 3 containing silicon oxide and having a thickness of about 10 nm was formed.

さらにオクチルトリエトキシシランを原料ガスとして、下記条件で連続的に、表面層3上を20秒間大気圧プラズマ処理した。大気圧プラズマ処理装置は、特開2003−303520号公報に記載の図6に準じた装置を用いた。   Further, using octyltriethoxysilane as a source gas, the surface layer 3 was continuously subjected to atmospheric pressure plasma treatment for 20 seconds under the following conditions. As the atmospheric pressure plasma processing apparatus, an apparatus according to FIG. 6 described in JP-A No. 2003-303520 was used.

(大気圧プラズマ処理条件)
〔使用ガス〕
不活性ガス:窒素 98.25体積%
原料ガス:オクチルトリエトキシシラン 1.75体積%
〔放電条件〕
放電出力:5W/cm2
(Atmospheric pressure plasma treatment conditions)
[Used gas]
Inert gas: Nitrogen 98.25% by volume
Source gas: Octyltriethoxysilane 1.75% by volume
[Discharge conditions]
Discharge output: 5 W / cm 2 .

以上の方法により、オクチル基を表面に有する単分子膜が表面全面に形成され、撥水層を形成した。   By the above method, a monomolecular film having an octyl group on the surface was formed on the entire surface to form a water repellent layer.

この薄膜トランジスタは良好に駆動し、p型のエンハンスメント動作を示した。ドレインバイアスを−15Vとし、ゲートバイアスを+10Vから−20Vまで掃引した時のドレイン電流の増加(伝達特性)が観測された。その飽和領域から見積もられたキャリア移動度は0.5cm2/Vs、on/off比(ドレイン電流の最大値と最小値の比率の対数)は7.0、閾値は−5Vであった。 This thin film transistor was driven well and showed a p-type enhancement operation. An increase in drain current (transfer characteristics) was observed when the drain bias was −15 V and the gate bias was swept from +10 V to −20 V. The carrier mobility estimated from the saturation region was 0.5 cm 2 / Vs, the on / off ratio (the logarithm of the ratio between the maximum value and the minimum value of the drain current) was 7.0, and the threshold value was −5V.

実施例3
実施例1で作製したトランジスタの上に、ポリジメチルシロキサンの水分散物(固形分1%)を、ピエゾ方式のインクジェットを用いて、ソース電極、ドレイン電極間のチャネル領域(半導体)に供給した。撥水層により、水分散物が弾かれて、半導体層上に集められた。さらに100℃5分で乾燥させることで、薄膜トランジスタの保護層を形成した(図1(9)、(10))。
Example 3
On the transistor manufactured in Example 1, an aqueous dispersion of polydimethylsiloxane (solid content: 1%) was supplied to a channel region (semiconductor) between a source electrode and a drain electrode using a piezo ink jet. The water repellent layer was repelled by the water repellent layer and collected on the semiconductor layer. Furthermore, the protective layer of the thin-film transistor was formed by making it dry at 100 degreeC for 5 minutes (FIG. 1 (9), (10)).

以上の方法により、保護層が形成された薄膜トランジスタを作製した。この薄膜トランジスタは実施例1同様、良好に動作した。   Through the above method, a thin film transistor in which a protective layer was formed was manufactured. This thin film transistor operated well as in Example 1.

以上、本発明によって、簡便な方法により移動度が高く良好な特性を示すボトムゲート型有機薄膜トランジスタを得ることができた。   As described above, according to the present invention, a bottom-gate organic thin film transistor having high mobility and good characteristics can be obtained by a simple method.

ソース電極、ドレイン電極上に撥水パターンを形成し機半導体層を形成する有機薄膜トランジスタの製造方法の各工程を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows each process of the manufacturing method of the organic thin-film transistor which forms a water-repellent pattern on a source electrode and a drain electrode, and forms a machine semiconductor layer.

符号の説明Explanation of symbols

1 支持体
2 ゲート電極
3 ゲート絶縁層
4 電極層
5 感光性樹脂層
6 シリコーンゴム層
7 ソース電極
8 ドレイン電極
9 有機半導体層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Support body 2 Gate electrode 3 Gate insulating layer 4 Electrode layer 5 Photosensitive resin layer 6 Silicone rubber layer 7 Source electrode 8 Drain electrode 9 Organic-semiconductor layer

Claims (6)

ソース電極、ドレイン電極上に撥水パターンを形成した後に、ソース電極、ドレイン電極間に有機半導体溶液を導入し、溶媒を除去して有機半導体層を形成することを特徴とする有機薄膜トランジスタの製造方法。 A method for producing an organic thin film transistor, comprising forming a water repellent pattern on a source electrode and a drain electrode, then introducing an organic semiconductor solution between the source electrode and the drain electrode, and removing the solvent to form an organic semiconductor layer . 有機半導体層の上に保護層を形成することを特徴とする請求項1に記載の有機薄膜トランジスタの製造方法。 The method for producing an organic thin film transistor according to claim 1, wherein a protective layer is formed on the organic semiconductor layer. 前記保護層をキャスト法により形成することを特徴とする請求項2に記載の有機薄膜トランジスタの製造方法。 The method for producing an organic thin film transistor according to claim 2, wherein the protective layer is formed by a casting method. 撥水パターン領域が、シランカップリング剤またはチタンカップリング剤による表面処理が施され形成されることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の有機薄膜トランジスタの製造方法。 The method for producing an organic thin film transistor according to any one of claims 1 to 3, wherein the water repellent pattern region is formed by surface treatment with a silane coupling agent or a titanium coupling agent. 撥水パターン領域が、シロキサンポリマーからなることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の有機薄膜トランジスタの製造方法。 The method for producing an organic thin film transistor according to any one of claims 1 to 4, wherein the water repellent pattern region is made of a siloxane polymer. ソース電極、ドレイン電極が流動性電極材料から形成されたことを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の有機薄膜トランジスタの製造方法。 The method for producing an organic thin film transistor according to any one of claims 1 to 5, wherein the source electrode and the drain electrode are formed of a fluid electrode material.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2011054877A (en) * 2009-09-04 2011-03-17 Konica Minolta Holdings Inc Method of manufacturing thin-film transistor
JP2015046611A (en) * 2011-05-27 2015-03-12 浦項工科大学校 産学協力団 Electronic element employing electrode having high work function and high electrical conductivity
JPWO2015146022A1 (en) * 2014-03-25 2017-04-13 国立大学法人山形大学 Wiring formation method

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