JP2009076792A - 有機半導体素子、有機半導体素子の製造方法、有機トランジスタアレイ、およびディスプレイ - Google Patents

Abstract

【課題】厚みが均一で、表面が平滑なゲート絶縁層を有することにより、トランジスタ性能が良好な有機半導体トランジスタを備え、高生産性で製造可能な有機半導体素子を提供することを主目的とする。
【解決手段】本発明は、基板と、上記基板上に形成されたソース電極およびドレイン電極と、上記ソース電極および上記ドレイン電極上に形成され、絶縁性材料からなり、かつ、上記ソース電極および上記ドレイン電極によって構成されるチャネル領域上が開口部となるように形成された絶縁性隔壁部と、上記絶縁性隔壁部の開口部内であり、かつ、上記ソース電極および上記ドレイン電極上に形成され、有機半導体材料からなる有機半導体層と、上記有機半導体層上に形成され、絶縁性樹脂材料からなるゲート絶縁層と、上記ゲート絶縁層上に形成されたゲート電極と、を有する有機半導体素子であって、上記ゲート絶縁層が層間絶縁層と一体となるように形成されていることを特徴とする、有機半導体素子を提供することにより、上記課題を解決するものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、有機半導体トランジスタが用いられた有機半導体素子およびその製造方法、有機トランジスタアレイ、ディスプレイに関するものである。

ＴＦＴに代表される半導体トランジスタは、近年、ディスプレイ装置の発展に伴ってその用途を拡大する傾向にある。このような半導体トランジスタは、半導体材料を介して電極が接続されていることにより、スイッチング素子としての機能を果たすものである。

従来、上記半導体トランジスタに用いられる半導体材料としては、シリコン（Ｓｉ）やガリウム砒素（ＧａＡｓ）やインジウムガリウム砒素（ＩｎＧａＡｓ）などの無機半導体材料が用いられてきた。近年、普及が拡大している液晶表示素子のディスプレイ用ＴＦＴアレイ基板にもこのような無機半導体材料を用いた半導体トランジスタが用いられている。

一方、上記半導体材料としては、有機化合物からなる有機半導体材料も知られている。有機半導体材料は、上記無機半導体材料に比べて安価に大面積化が可能であることから、フレキシブルなプラスチック基板上に形成でき、さらに機械的衝撃に対して安定であるという利点を有している。したがって、このような有機半導体材料を対象として、電子ペーパー代表されるフレキシブルディスプレイ等の次世代ディスプレイ装置への応用などを想定した研究が活発に行われている。

このような有機半導体材料が用いられた有機半導体トランジスタを製造する際には、通常、有機半導体層をパターン状に形成することが必要とされる。従来、パターン状に有機半導体層を形成する方法としては、フォトレジスト法が主に用いられてきた（例えば、特許文献１）。しかしながら、フォトレジスト法は、有機半導体材料からなる層を所望のパターンに精度良くパターニングできる点においては優れているが、工程が煩雑であるため生産性に乏しいという問題点があった。

このような問題点に対し、特許文献２には隔壁部を形成し、当該隔壁部の開口部内に有機半導体層およびゲート絶縁層を個別に形成することにより、複数の有機半導体トランジスタを備える有機半導体素子を作製する方法が開示されている。このような方法によれば、例えば、インクジェット法によって有機半導体層およびゲート絶縁層を形成することができることから、微細にパターニングされた有機半導体層およびゲート絶縁層を高生産性で形成することができる利点がある。

特開２００６−５８４９７号公報 特開２００６−１８９７８０号公報

ところで、本発明者らが鋭意検討した結果、上記隔壁部を用いて有機半導体層およびゲート絶縁層を作製する方法はインクジェット法等を用いることにより高い生産性で有機半導体素子を作製することができる点においては利点を有するものであるが、一方で開口部内に形成されるゲート絶縁層の厚みにムラが生じてしまうという問題点があることを見出した。すなわち、上記隔壁部の開口部内にゲート絶縁層を形成するには、インクジェット法などのアディティブな方法によって絶縁性樹脂材料を含有する溶液を、上記開口部内に吐出させる方法が用いられることになるが、このような方法では、上記開口部内に均一な厚みでゲート絶縁層を形成することが困難であった。
したがって、上述した方法で作製された有機半導体トランジスタは、上記ゲート絶縁層の厚みが不均一であることに起因して、トランジスタ性能が低下したり、あるいは、性能にばらつきが生じてしまうという問題点があった。

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、厚みが均一で、表面が平滑なゲート絶縁層を有することにより、トランジスタ性能が良好な有機半導体トランジスタを備え、高生産性で製造可能な有機半導体素子を提供することを主目的とするものである。

上記課題を解決するために本発明は、基板と、上記基板上に形成されたソース電極およびドレイン電極と、上記ソース電極および上記ドレイン電極上に形成され、絶縁性材料からなり、かつ、上記ソース電極および上記ドレイン電極によって構成されるチャネル領域上が開口部となるように形成された絶縁性隔壁部と、上記絶縁性隔壁部の開口部内であり、かつ、上記ソース電極および上記ドレイン電極上に形成され、有機半導体材料からなる有機半導体層と、上記有機半導体層上に形成され、絶縁性樹脂材料からなるゲート絶縁層と、上記ゲート絶縁層上に形成されたゲート電極と、を有する有機半導体素子であって、上記ゲート絶縁層が層間絶縁層と一体となるように形成されていることを特徴とする、有機半導体素子を提供する。

本発明によれば、上記ゲート絶縁層が層間絶縁層と一体となるように形成されていることにより、上記ゲート絶縁層を形成する際に、上記層間絶縁層と同一工程によって形成することができるため、たとえば、印刷法等の表面が平滑な膜を形成することが容易である方法を採用することができる。このため、上記開口部内に厚みが均一なゲート絶縁層を形成することができる結果、トランジスタ性能に優れ、かつ、性能のバラツキが少ない有機半導体トランジスタを備える有機半導体素子を得ることができる。
また、本発明によれば上記有機半導体層が絶縁性隔壁部の開口部内に形成されていることから、例えば、本発明の有機半導体素子を製造する工程において、生産性の高いインクジェット法を用いることにより上記絶縁性隔壁部の開口部内に選択的に有機半導体層を形成することが可能となる。
このようなことから本発明によれば、厚みが均一で、表面が平滑なゲート絶縁層を有することにより、トランジスタ性能が良好な有機半導体トランジスタを備え、高生産性で製造可能な有機半導体素子を提供することができる。

本発明においては、上記ゲート絶縁層が印刷法によって形成されたものであることが好ましい。これにより、上記ゲート絶縁層を表面が平滑で、かつ、上記開口部内において厚みが均一なものにできるため、トランジスタ性能に優れ、かつ、性能のバラツキが少ない有機半導体トランジスタを備える有機半導体素子を得ることができるからである。

また、本発明は基板と、上記基板上に形成されたソース電極およびドレイン電極と、上記ソース電極および上記ドレイン電極上に形成され、絶縁性材料からなり、かつ、上記ソース電極および上記ドレイン電極によって構成されるチャネル領域上が開口部となるように形成された絶縁性隔壁部と、上記絶縁性隔壁部の開口部内であり、かつ、上記ソース電極および上記ドレイン電極上に形成され、有機半導体材料からなる有機半導体層と、上記有機半導体層上に形成され、絶縁性樹脂材料からなるゲート絶縁層と、上記ゲート絶縁層上に形成されたゲート電極と、を有する有機半導体素子であって、上記ゲート絶縁層が、印刷法によって形成されたものであることを特徴とする、有機半導体素子を提供する。

本発明においては、上記ゲート絶縁層が印刷法によって形成されたものであることにより、上記ゲート絶縁層を表面が平滑で、かつ、上記開口部内において厚みが均一なものにできるため、トランジスタ性能に優れ、かつ、性能のバラツキが少ない有機半導体トランジスタを備える有機半導体素子を得ることができる。
また、本発明によれば上記有機半導体層が絶縁性隔壁部の開口部内に形成されていることから、例えば、本発明の有機半導体素子を製造する工程において、生産性の高いインクジェット法を用いることにより上記絶縁性隔壁部の開口部内に選択的に有機半導体層を形成することが可能となる。
このようなことから本発明によれば、厚みが均一で、表面が平滑なゲート絶縁層を有することにより、トランジスタ性能が良好な有機半導体トランジスタを備え、高生産性で製造可能な有機半導体素子を提供することができる。

本発明においては、上記ゲート絶縁層が層間絶縁層と一体となるように形成されていることが好ましい。これにより、本発明の有機半導体素子を製造する工程において、上記ゲート絶縁層と上記層間絶縁層とを同時に形成することが可能になるため、本発明の有機半導体素子をより簡略化された工程で作製することが可能になるからである。

本発明においては、上記絶縁性隔壁部の高さが０．１μｍ〜１．５μｍの範囲内であることが好ましい。絶縁性隔壁部の高さが上記範囲内であることにより、仮に高い生産性を有するインクジェット法を用いて、上記開口部内に有機半導体層を形成する場合であっても、上記開口部内に形成される有機半導体層の厚みを均一にすることができるため、トランジスタ性能に優れた有機半導体トランジスタを作製することができるからである。また、本発明の有機半導体素子において、上記ゲート絶縁層を上記層間絶縁層とが一体に形成されている場合は、上記絶縁性隔壁部の厚みが上記範囲内であっても、上記ゲート絶縁層によって十分な層間絶縁性を得ることができるため、絶縁性隔壁部の厚みを上記範囲内にしたとしても、トランジスタ性能に影響が生じることがないからである。

また、本発明は、基板を用い、上記基板上にソース電極およびドレイン電極を形成するソース・ドレイン電極形成工程と、上記ソース・ドレイン電極形成工程において形成された上記ソース電極および上記ドレイン電極上に、上記ソース電極および上記ドレイン電極によって構成されるチャネル領域上が開口部となるように、絶縁性材料からなる絶縁性隔壁部を形成する絶縁性隔壁部形成工程と、上記絶縁性隔壁部形成工程において形成された上記絶縁性隔壁部の開口部内であり、かつ、上記ソース電極および上記ドレイン電極上に、有機半導体材料からなる有機半導体層を形成する有機半導体層形成工程と、上記有機半導体層形成工程において形成された上記有機半導体層上に、絶縁性樹脂材料からなるゲート絶縁層を形成するゲート絶縁層形成工程と、上記ゲート絶縁層形成工程によって形成された上記ゲート絶縁層上にゲート電極を形成するゲート電極形成工程と、を有する有機半導体素子の製造方法であって、上記ゲート絶縁層形成工程によって形成されるゲート絶縁層が層間絶縁層と一体となるように形成されることを特徴とする、有機半導体素子の製造方法を提供する。

本発明によれば、上記ゲート絶縁層形成工程によって形成されるゲート絶縁層が層間絶縁層と一体となるように形成されることにより、上記ゲート絶縁層形成工程において、ゲート絶縁層と層間絶縁層とを同一工程によって形成することができる。このため、ゲート絶縁層を形成する方法として、例えば、印刷法等の表面が平滑な膜を形成することが容易である方法を採用することができるため、上記開口部内に厚みが均一なゲート絶縁層を形成することができる結果、トランジスタ性能に優れ、かつ、性能のバラツキが少ない有機半導体トランジスタを備える有機半導体素子を得ることができる。
また、本発明によれば上記有機半導体層形成工程が上記絶縁性隔壁部の開口部内に有機半導体層を形成するものであることにより、たとえば、生産性の高いインクジェット法を用いて、上記絶縁性隔壁部の開口部内に選択的に有機半導体層を形成することが可能となる。
このようなことから本発明によれば、厚みが均一で、表面が平滑なゲート絶縁層を有することにより、トランジスタ性能が良好な有機半導体トランジスタを備え、高生産性で製造可能な有機半導体素子を提供することができる。

また本発明は、上記本発明に係る有機半導体素子が用いられ、上記基板上に有機半導体トランジスタが複数個形成されていることを特徴とする、有機トランジスタアレイを提供する。本発明によれば、上記本発明に係る有機半導体素子が用いられていることから、オンオフ比に優れる有機トランジスタアレイを得ることができる。

さらに本発明は、上記本発明に係る有機トランジスタアレイが用いられたことを特徴とするディスプレイを提供する。本発明によれば、上記本発明に係る有機トランジスタアレイが用いられていることにより、表示性能に優れたディスプレイを得ることができる。

本発明は、厚みが均一で、表面が平滑なゲート絶縁層を有することにより、トランジスタ性能が良好な有機半導体トランジスタを備え、高生産性で製造可能な有機半導体素子を提供することができるという効果を奏する。

本発明は、有機半導体素子、有機半導体素子の製造方法、有機トランジスタアレイ、およびディスプレイに関するものである。
以下、本発明の有機半導体素子、有機半導体素子の製造方法、有機トランジスタアレイ、およびディスプレイについて順に説明する。

なお、本発明において「有機半導体トランジスタ」は、ソース電極、ドレイン電極、有機半導体層、ゲート絶縁層、および、ゲート電極を合わせたものを指すものとする。

Ａ．有機半導体素子
まず、本発明の有機半導体素子について説明する。本発明の有機半導体素子は、ゲート絶縁層の態様により２態様に分類することができる。
以下、各態様に分けて本発明の有機半導体素子について説明する。

Ａ−１：第１態様の有機半導体素子
まず、本発明の第１態様の有機半導体素子について説明する。本態様の有機半導体素子は、ゲート絶縁層が層間絶縁層と一体に形成されていることを特徴とするものである。
すなわち、本態様の有機半導体素子は、基板と、上記基板上に形成されたソース電極およびドレイン電極と、上記ソース電極および上記ドレイン電極上に形成され、絶縁性材料からなり、かつ、上記ソース電極および上記ドレイン電極によって構成されるチャネル領域上が開口部となるように形成された絶縁性隔壁部と、上記絶縁性隔壁部の開口部内であり、かつ、上記ソース電極および上記ドレイン電極上に形成され、有機半導体材料からなる有機半導体層と、上記有機半導体層上に形成され、絶縁性樹脂材料からなるゲート絶縁層と、上記ゲート絶縁層上に形成されたゲート電極と、を有するものであって、上記ゲート絶縁層が層間絶縁層と一体となるように形成されていることを特徴とするものである。

ここで、上記層間絶縁層とは、ソース電極に接続されるデータラインと、ゲート電極とを絶縁する機能を有する層を意味するものである。したがって、上記「層間絶縁層と一体になるように形成されている」とは、ゲート絶縁層がこのような層間絶縁層としての機能をも備えることができるような態様で形成されていることを意味するものである。

このような本態様の有機半導体素子について図を参照しながら説明する。図１は本態様の有機半導体素子の一例を示す概略断面図である。図１に例示するように、本態様の有機半導体素子１０Ａは、基板１と、上記基板１上に形成されたソース電極２およびドレイン電極３と、絶縁性材料からなり、かつ、上記ソース電極２および上記ドレイン電極３によって構成されるチャネル領域上が開口部となるように形成された絶縁性隔壁部４と、上記絶縁性隔壁部４の開口部内であり、かつ、上記ソース電極２および上記ドレイン電極３上に形成され、有機半導体材料からなる有機半導体層５と、上記有機半導体層５上に形成され、絶縁性樹脂材料からなるゲート絶縁層６と、上記ゲート絶縁層６上に形成されたゲート電極７とを有するものである。このような例において、本態様の有機半導体素子１０Ａは、上記ゲート絶縁層６が層間絶縁層と一体となるように形成されていることを特徴とするものである。

本態様によれば、上記ゲート絶縁層が層間絶縁層と一体となるように形成されていることにより、上記ゲート絶縁層を形成する際に、上記層間絶縁層と同一工程によって形成することができるため、たとえば、印刷法等の表面が平滑な膜を形成することが容易である方法を採用することができる。このため、上記開口部内に厚みが均一なゲート絶縁層を形成することができる結果、トランジスタ性能に優れ、かつ、性能のバラツキが少ない有機半導体トランジスタを備える有機半導体素子を得ることができる。
また、本態様によれば上記有機半導体層が絶縁性隔壁部の開口部内に形成されていることから、例えば、本態様の有機半導体素子を製造する工程において、生産性の高いインクジェット法を用いることにより上記絶縁性隔壁部の開口部内に選択的に有機半導体層を形成することが可能となる。
このようなことから本態様によれば、厚みが均一で、表面が平滑なゲート絶縁層を有することにより、トランジスタ性能が良好な有機半導体トランジスタを備え、高生産性で製造可能な有機半導体素子を提供することができる。

本態様の有機半導体素子は、少なくとも上記基板、ソース電極、ドレイン電極、絶縁性隔壁部、有機半導体層、ゲート絶縁層、および、ゲート電極を有するものである。
以下、本態様の有機半導体素子に用いられる各構成について順に説明する。

１．ゲート絶縁層
まず、本態様に用いられるゲート絶縁層について説明する。本態様に用いられるゲート絶縁層は、後述する有機半導体層上に形成され、絶縁性樹脂材料からなるものである。また、本態様に用いられるゲート絶縁層は層間絶縁層と一体となるように形成されていることを特徴とするものである。
以下、本態様に用いられるゲート絶縁層について詳細に説明する。

本態様においてゲート絶縁層が形成されている態様としては、後述する有機半導体層上に形成され、層間絶縁層と一体となるような態様であれば特に限定されるものではない。具体的な態様は、本態様の有機半導体素子の用途等に応じて適宜決定することができる。このような態様としては、例えば、ゲート絶縁層が後述する基板上の全面に形成された態様と、所定の箇所に開口部を有するようにパターン状に形成された態様とを挙げることができる。本態様においては、本態様の有機半導体素子の用途等に応じて、これらのいずれの態様であっても好適に用いることができる。

これらの態様について図を参照しながら説明する。図２は本態様の有機半導体素子においてゲート絶縁層が形成された態様の一例を示す概略断面図である。図２に例示するように、本態様の有機半導体素子１０Ａにおいてゲート絶縁層６が形成された態様としては、ゲート絶縁層６が後述する基板１上の全面に形成された態様（図２（ａ））と、たとえば、絶縁性隔壁部４の開口部外においてドレイン電極と一体に形成された画素電極３’上が開口部となるようなパターン状に形成された態様とを挙げることができる（図２（ｂ））。

本態様に用いられるゲート絶縁層は印刷法によって形成されたものであることが好ましい。これにより、上記ゲート絶縁層を表面が平滑で、かつ、上記開口部内において厚みが均一なものにできるため、トランジスタ性能に優れ、かつ、性能のバラツキが少ない有機半導体トランジスタを備える有機半導体素子を得ることができるからである。
ここで、印刷法とは、少なくとも後述する基板上の全面に絶縁性樹脂材料からなる膜を形成する工程を有する方法を指すものである。したがって、たとえば、本態様に用いられるゲート絶縁層を、印刷法によって上述したパターン状に形成する場合は、一旦、上記基板上の全面に絶縁性樹脂材料からなる膜を形成した後、当該膜の必要な個所を除去してパターニングすることにより形成することになる。

上記印刷法が用いられる場合において、後述する基板上の全面に絶縁性樹脂材料からなる膜を形成する工程を有する方法としては、厚みが均一で、表面が平滑な膜を形成できる方法であれば特に限定されるものではない。このような方法としては、例えば、スピンコート法、ダイコート法、ロールコート法、バーコート法、ディップコート法、スプレーコート法、ブレードコート法、グラビアオフセット印刷等を挙げることができる。

本態様に用いられるゲート絶縁層の厚みは、ゲート絶縁層を構成する絶縁性樹脂材料の種類等に応じて、ゲート絶縁層に所望の絶縁性を付与できる範囲内であれば特に限定されるものではない。なかでも本態様においては後述する絶縁性隔壁部の開口部内において、有機半導体層上に形成されるゲート絶縁層の厚みが、０．０１μｍ〜５μｍの範囲内であることが好ましく、特に０．０１μｍ〜３μｍの範囲内であることが好ましく、さらに０．０１μｍ〜１μｍの範囲内であることが好ましい。
一方、後述する絶縁性隔壁部の開口部外に形成されるゲート絶縁層の厚みが、０．０１μｍ〜５μｍ の範囲内であることが好ましく、０．０１μｍ〜３μｍ の範囲内であることがより好ましく、０．０１μｍ〜１μｍ の範囲内であることがさらに好ましい。

本態様に用いられるゲート絶縁層は絶縁性樹脂材料からなるものであるが、本態様に用いられる絶縁性樹脂材料としては、ゲート絶縁層に所望の絶縁性を付与することができ、かつ、本態様の有機半導体素子を製造する工程において、上述した有機半導体層上にゲート絶縁層を形成する際に、上記有機半導体層の性能を損なわないものであれば特に限定されるものではない。このような絶縁性樹脂材料としては、例えば、アクリル系樹脂、フェノール系樹脂、フッ素系樹脂、エポキシ系樹脂、カルド系樹脂、ビニル系樹脂、イミド系樹脂、ノボラック系樹脂等を挙げることができる。

２．絶縁性隔壁部
次に、本態様に用いられる絶縁性隔壁部について説明する。本態様に用いられる絶縁性隔壁部は、絶縁性材料からなり、かつ、少なくとも後述するソース電極およびドレイン電極によって構成されるチャネル領域上が開口部となるように形成されたものである。
以下、このような絶縁性隔壁部について詳細に説明する。

本態様の有機半導体素子において、絶縁性隔壁部が形成されている態様としては、少なくとも後述するソース電極およびドレイン電極によって構成されるチャネル領域上が開口部となるように形成されている態様であれば特に限定されるものではない。ここで、上記「チャネル領域」とは、後述するソース電極およびドレイン電極のチャネル部によって挟まれた領域のみを意味するものである。

本態様において、上記チャネル領域上が開口部となるように絶縁性隔壁部が形成されている態様としては、上記チャネル領域上の少なくとも一部が開口部となるように形成されている態様であれば特に限定されるものではない。したがって、本態様において絶縁性隔壁部が形成されている態様としては、チャネル領域の一部が開口部内に収納されるように形成されている態様であってもよく、あるいは、チャネル領域の全部が開口部内に収納されるように形成されている態様であってもよい。なかでも本態様における絶縁性隔壁部はチャネル領域の全部が開口部内に収納される態様で形成されていることが好ましい。その理由は次の通りである。
すなわち、上記絶縁性隔壁部の開口部内には後述する有機半導体層やゲート絶縁層が形成されることになるが、上記開口部の壁面近傍においてはこのような有機半導体層やゲート絶縁層の厚みのバラツキが大きくなる傾向にある。したがって、本発明における絶縁性隔壁部が、チャネル領域の一部が開口部内に収納されるように形成されている場合は、当該厚みのバラツキの影響によりトランジスタ性能が損なわれる可能性がある。しかしながら、チャネル領域の全部が開口部内に収納されるように形成されている場合は、このような問題が少ないからである。

本態様において上記絶縁性隔壁部が形成されている態様としては、各有機半導体トランジスタ毎に絶縁性隔壁部が別個に形成された態様であってもよく、あるいは、隣接する有機半導体トランジスタにおける絶縁性隔壁部同士が一体に形成された態様であってもよい。

本態様に用いられる絶縁性隔壁部の高さとしては、開口部内に所望の厚みで有機半導体層を形成できる範囲内であれば特に限定されるものではなく、本態様の有機半導体素子の用途や製造方法に応じて適宜決定することができる。
ここで、従来、本態様における絶縁性隔壁部に類似する隔壁部が用いられた有機半導体素子においては、当該隔壁部を層間絶縁層として併用していたことから、その厚みは比較的大きくする必要があった。しかしながら、隔壁部の厚みを大きくすると、その開口部内に形成される有機半導体層の厚みにバラツキが生じやすく、作製される有機半導体トランジスタの性能が損なわれるという問題点があった。
一方、本態様の有機半導体素子においては、上記ゲート絶縁層が層間絶縁層としての機能を兼ねていることから、絶縁性隔壁部に絶縁性を考慮した厚みを求める必要はない。したがって、絶縁性隔壁部の高さを従来よりも低くすることが可能になる。このため、絶縁性隔壁部の開口部内に厚みのバラツキが少ない有機半導体層を形成することができることから、トランジスタ性能に優れた有機半導体素子を得ることができる。

ここで、上記絶縁性隔壁部の高さを低くすることにより、開口部内に形成される有機半導体層の厚みを均一にすることができる理由について説明する。図３は、絶縁性隔壁部の開口部内に有機半導体層を形成する場合の一例を示す概略図である。図３（ａ）は、絶縁性隔壁部の高さが従来のように高い場合の例であり、図３（ｂ）は絶縁生成隔壁部の高さが本態様のように低い場合の例である。
図３（ａ）に例示するように、絶縁性隔壁部４の高さが高い場合、開口部内に有機半導体材料を含有する有機半導体層形成用塗工液５’を塗布した後、これを乾燥すると乾燥速度差の影響により、開口部の壁面に有機半導体材料が偏在するように有機半導体層５が形成されてしまう結果、有機半導体層５の厚みが不均一となり、ソース電極２およびドレイン電極３によって構成されるチャネル領域上に必要な厚みの有機半導体層５を形成することが困難になる。一方で、開口部の壁面付近に形成される有機半導体層５の厚みが局所的に高くなってしまい、この付近からリーク電流が生じてトランジスタ性能が損なわれるという問題があった。
しかしながら、図３（ｂ）に例示するように絶縁性隔壁部４の高さを低くすることによって、有機半導体層形成用塗工液５’の乾燥に伴って、有機半導体材料が絶縁性隔壁部４の壁面に偏在することを防止することができるため、上記チャネル領域上に必要な厚みで均一な有機半導体層５を形成することができるようになるのである。

なかでも本態様に用いられる絶縁性隔壁部の高さは０．１μｍ〜１．５μｍの範囲内であることが好ましく、０．１μｍ〜１μｍの範囲内であることが好ましく、０．１μｍ〜０．５μｍの範囲内であることがより好ましい。

本態様における絶縁性隔壁部に用いられる絶縁性材料としては、本態様の有機半導体素子において後述するゲート電極と、ソース電極およびドレイン電極とを所望の程度に絶縁できる絶縁性を備えるものであれば特に限定されるものではなく、絶縁性隔壁部の高さ等に応じて任意の材料を適宜選択して用いることができる。なかでも本態様に用いられる絶縁性材料は、絶縁破壊強さが２００Ｖ／μｍ〜３００Ｖ／μｍの範囲内であるものが好ましく、特に２５０Ｖ／μｍ〜３００Ｖ／μｍの範囲内であるものが好ましい。

ここで、上記絶縁破壊強さは次のような方法によって求めた値を用いるものとする。
１）まず、評価対象となる絶縁性材料を電極でサンドイッチした構造の素子を作製する。
２）次に、上部電極-下部電極間に０〜３００Ｖの電圧Ｖを印加し、上部電極−下部電極間を流れる電流値Ｉを計測する。
３）得られた電流値Ｉのデータを元に、横軸を電界強度Ｅ（印加電圧Ｖを絶縁層の膜厚ｄで割ったもの）、縦軸を絶縁層の抵抗値Ｒ（印加電圧を電流値で割ったもの）としてプロットする。そのグラフを元に急激に抵抗値Ｒが低下する電界強度の値Ｅ_０を絶縁破壊強さとする。

また、本態様に用いられる絶縁性材料は、体積固有抵抗値が１×１０^１５Ω・ｃｍ以上であるものが好ましく、なかでも１×１０^１７Ω・ｃｍ以上であるものが好ましい。
ここで、上記体積固有抵抗値は、ＪＩＳ Ｋ ６９１１に準じて測定した値を示すものとする。

また、本態様に用いられる絶縁性材料は、上記絶縁性および体積固有抵抗値を備えるもののなかでも光硬化型樹脂を用いることが好ましい。光硬化型樹脂を用いることにより、本態様の有機半導体素子を製造する工程において、上記絶縁性隔壁部をフォトリソグラフィー法によって形成することが可能となるため、微細にパターニングされた絶縁性隔壁部を形成することが容易になるからである。

このような絶縁性材料としては、例えば、アクリル系樹脂、フェノール系樹脂、フッ素系樹脂、エポキシ系樹脂、カルド系樹脂、ビニル系樹脂、イミド系樹脂、ノボラック系樹脂等を挙げることができる。なかでも本態様においては、アクリル系樹脂、フッ素系樹脂、または、カルド系樹脂が好適に用いられる。

また、本態様に用いられる絶縁性隔壁部は撥液性を有することが好ましい。上記絶縁性隔壁部が撥液性を有することにより、例えば、上記有機半導体層または上記ゲート絶縁層をインクジェット法によって形成する際に、仮にインクが上記絶縁性隔壁部から多少ずれた位置に滴下された場合であっても、撥液性の作用により当該インクを上記絶縁性隔壁部の内側へ導入することでき、インクジェット法を用いることによって生じる欠陥を少なくできる等の利点を有するからである。
ここで、上記「撥液性」とは、本態様の有機半導体素子を製造する際に、上記絶縁性隔壁部の開口部内に塗工される塗工液に対する撥液性を意味するものである。

上記撥液性の程度としては、本態様の有機半導体素子を製造する際に、上記絶縁性隔壁部内に塗工される塗工液の表面張力等に応じて適宜調整すればよいが、なかでも本態様においては、蒸留水に対する接触角が８０°以上であることが好ましい。
ここで、上記接触角は、例えば、協和界面科学社製：Ｄｒｏｐ Ｍａｓｔｅｒ ７００を用いて測定することができる。

本態様に用いられる絶縁性隔壁部が撥液性を備える態様としては、絶縁性隔壁部の表面が所望の撥液性を発現できる態様であれば特に限定されるものではない。このような態様としては、例えば、上記絶縁性材料として撥液性を有する材料が用いられた態様と、上記絶縁性材料として撥液性を有さない樹脂材料が用いられ、当該樹脂材料を用いて絶縁性隔壁部を形成した後、絶縁性隔壁部の表面が撥液化処理されることにより撥液性が付与された態様とを挙げることができる。本態様においては上記のいずれの態様で撥液性が付与された絶縁性隔壁部であっても好適に用いることができる。

ここで、上記撥液性を有する絶縁性材料としては、例えば、フッ素系樹脂、アクリル系樹脂、および、カルド系樹脂を挙げることができる。

また、上記撥液化処理としては、例えば、フッ素化合物を導入ガスとしたプラズマ照射をする方法が用いることができる。上記導入ガスに用いられるフッ素化合物としては、例えば、ＣＦ_４、ＳＦ_６、ＣＨＦ_３、Ｃ_２Ｆ_６、Ｃ_３Ｈ_８、Ｃ_５Ｆ_８等を挙げることができる。

上記プラズマ照射を照射する方法としては、上記絶縁性隔壁部の撥液性を向上できる方法であれば特に限定されるものではなく、例えば、減圧下でプラズマ照射してもよく、または、大気圧下でプラズマ照射してもよい。

なお、このようなプラズマ照射による撥液化処理を用いる場合、本態様に用いられる絶縁性隔壁部は表面にフッ素が存在することになるが、このようなフッ素の存在は、Ｘ線光電子分光分析装置（ＸＰＳ：ＥＳＣＡＬＡＢ ２２０ｉ−ＸＬ）による分析により確認することができる。

３．有機半導体層
次に、本態様に用いられる有機半導体層について説明する。本態様に用いられる有機半導体層は、上述した絶縁性隔壁部の開口部内であり、かつ、後述するソース電極およびドレイン電極上に形成されるものである。また、本態様に用いられる有機半導体層は有機半導体材料からなるものである。
以下、本態様に用いられる有機半導体層について説明する。

本態様に用いられる上記有機半導体材料としては、本態様の有機半導体素子の用途等に応じて、所望の半導体特性を備える有機半導体層を形成できる材料であれば特に限定されるものではなく、一般的に有機半導体トランジスタに用いられる有機半導体材料を用いることができる。このような有機半導体材料としては、例えば、π電子共役系の芳香族化合物、鎖式化合物、有機顔料、有機ケイ素化合物等を挙げることができる。より具体的には、ペンタセン等の低分子系有機半導体材料、および、ポリピロール、ポリ（Ｎ−置換ピロール）、ポリ（３−置換ピロール）、ポリ（３，４−二置換ピロール）等のポリピロール類、ポリチオフェン、ポリ（３−置換チオフェン）、ポリ（３，４−二置換チオフェン）、ポリベンゾチオフェン等のポリチオフェン類、ポリイソチアナフテン等のポリイソチアナフテン類、ポリチェニレンビニレン等のポリチェニレンビニレン類、ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）等のポリ（ｐ−フェニレンビニレン）類、ポリアニリン、ポリ（Ｎ−置換アニリン）等のポリアニリン類、ポリアセチレン等のポリアセチレン類、ポリジアセチレン、ポリアズレン等のポリアズレン類等の高分子系有機半導体材料を挙げることができる。なかでも本態様においては、ペンタセンまたはポリチオフェン類を好適に用いることができる。

また、本態様に用いられる有機半導体層の厚みについては、上記有機半導体材料の種類等に応じて所望の半導体特性を備える有機半導体層を形成できる範囲であれば特に限定されない。なかでも本態様においてはチャネル領域上に形成された有機半導体層の厚みが、１０００ｎｍ以下であることが好ましく、なかでも１ｎｍ〜３００ｎｍの範囲内であることが好ましく、特に１ｎｍ〜１００ｎｍの範囲内であることが好ましい。

４．ゲート電極
次に、本態様に用いられるゲート電極について説明する。本態様に用いられるゲート電極は、上述したゲート絶縁層上に形成されるものである。
以下、本態様に用いられるゲート電極について説明する。

本態様に用いられるゲート電極を構成する材料としては導電性材料であれば特に限定されるものではない。このような導電性材料としては、例えば、Ａｌ、Ｃｒ、Ａｕ、Ａｇ、Ｔａ、Ｃｕ、Ｃ、Ｐｔ、および、Ｔｉ等の金属や、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ等の導電性高分子材料等を挙げることができる。

また、本態様に用いられるゲート電極は、後述するゲート絶縁層上に所定のパターン状に形成されるものであるが、上記ゲート電極のパターンとしては特に限定されるものではなく、本態様の有機半導体素子の用途等に応じて任意のパターンを選択して用いることができる。

本態様に用いられるゲート電極は、上記絶縁性隔壁部の開口部を覆うように形成されていることが好ましい。ゲート電極が上記絶縁性隔壁部の開口部を覆うように形成されていることにより、各開口部当たりに形成されるゲート電極の面積を、各開口部当たりに形成される有機半導体層の面積よりも大きくすることができるため、オフ電流値の小さい有機半導体トランジスタを作製することができるからである。

５．ソース電極・ドレイン電極
次に、本態様に用いられるソース電極およびドレイン電極について説明する。本態様に用いられるソース電極およびドレイン電極は、後述する基板上に形成されるものであり、チャネル領域を構成するものである。

本態様に用いられるソース電極およびドレイン電極は、通常、金属材料から構成されるものであるが、上記金属材料としては所望の導電性を有するものであれば特に限定されるものではない。このような金属材料としては、例えば、Ａｌ、Ｃｒ、Ａｕ、Ａｇ、Ｔａ、Ｃｕ、Ｃ、Ｐｔ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｍｏ、ＩＺＯ、ＩＴＯを挙げることができる。また、本態様に用いられるソースおよびドレイン電極に用いられる材料としては、例えば、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ等の導電性高分子材料も用いることができる。

なお、本態様に用いられるソース電極およびドレイン電極は、通常、同一の材料から構成される。

また、本態様に用いられるソース電極およびドレイン電極は、後述する基板上に所定のパターン状に形成されるものであるが、上記ソース電極およびドレイン電極のパターンとしては特に限定されるものではなく、本態様の有機半導体素子の用途等に応じて任意のパターンを選択して用いることができる。

６．基板
次に、本態様に用いられる基板について説明する。本態様に用いられる基板は上記有機半導体トランジスタを支持するものである。

本態様に用いられる基板としては、本態様の有機半導体素子の用途等に応じて任意の機能を有する基板を用いることができる。このような基板としては、ガラス基板等の可撓性を有さないリジット基板であってもよく、または、プラスチック樹脂からなるフィルム等の可撓性を有するフレキシブル基板であってもよい。本態様においては、このようなリジット基板およびフレキシブル基板のいずれであっても好適に用いられるが、なかでもフレキシブル基板を用いることが好ましい。フレキシブル基板を用いることにより、本態様の有機半導体素子をＲｏｌｌ ｔｏ Ｒｏｌｌプロセスにより製造することが可能になるため、本態様の有機半導体素子をより生産性の高いものにすることができるからである。

ここで、上記プラスチック樹脂としては、例えば、ＰＥＴ、ＰＥＮ、ＰＥＳ、ＰＩ、ＰＥＥＫ、ＰＣ、ＰＰＳおよびＰＥＩ等を挙げることができる。

また、本態様に用いられる基板は単一層からなるものであってもよく、または、複数の層が積層された構成を有するものであってもよい。上記複数の層が積層された構成を有する基板としては、例えば、上記プラスチック樹脂からなる基材上に、金属材料からなるバリア層が積層された構成を有するものを例示することができる。ここで、上記プラスチック樹脂からなる基板は、本態様の有機半導体素子を可撓性を有するフレキシブルなものにできるという利点を有する反面、上記ソース電極およびドレイン電極を形成する際に表面に損傷を受けやすいという欠点を有することが指摘されている。しかしながら、上記バリア層が積層された基板を用いることにより、上記プラスチック樹脂からなる基材を用いる場合であっても、上記のような欠点を解消することができるという利点がある。

本態様に用いられる基板の厚みは、通常、１ｍｍ以下であることが好ましく、なかでも５０μｍ〜７００μｍの範囲内であることが好ましい。
ここで、本態様に用いられる基板が複数の層が積層された構成を有するものである場合、上記厚みは、各層の厚みの総和を意味するものとする。

７．その他の構成
本態様の有機半導体素子は、上記以外の他の構成を有するものであってもよい。本態様に用いられる他の構成としては、本態様の有機半導体素子の用途等に応じて、本態様の有機半導体素子に所望の機能を付加できるものであれば特に限定されるものではない。なかでも本態様に好適に用いられる上記他の構成としては、例えば、上記ゲート電極上に形成され、空気中に存在する水分や酸素の作用により上記有機半導体層が劣化することを防止するパッシベーション層を挙げることができる。

本態様に用いられるパッシベーション層を構成する材料としては、空気中の水分や酸素を透過しにくく、上記有機半導体層の劣化を所望の程度に防止できるものであれば特に限定されるものではない。このような材料としては、例えば、ＰＶＡ、ＰＶＡ等の水溶性樹脂や、フッ素系樹脂等を挙げることができる。

本態様の有機半導体素子に上記パッシベーション層が形成されている態様としては、パッシベーション層を構成する材料や、本態様の有機半導体素子の用途等に応じて、上記有機半導体層が劣化することを所望の程度に防止できる態様であれば特に限定されるものではない。なかでも本態様においては、少なくとも上記絶縁性隔壁部の開口部の上面を覆うように形成されていることが好ましい。

また、本態様に用いられるパッシベーションの厚みは、パッシベーション層を構成する材料等に依存して決定されるものであるが、通常、０．１μｍ〜１００μｍの範囲内であることが好ましく、なかでも５μｍ〜１００μｍの範囲内であることが好ましく、さらに１０μｍ〜１００μｍの範囲内であることが好ましい。

８．有機半導体素子の用途
本態様の有機半導体素子の用途としては、例えば、ＴＦＴ方式を用いるディスプレイ装置のＴＦＴアレイ基板として用いることができる。このようなディスプレイ装置としては例えば、液晶ディスプレイ装置、電気泳動ディスプレイ装置、および、有機ＥＬディスプレイ装置等を挙げることができる。

９．有機半導体素子の製造方法
本態様の有機半導体素子の製造方法としては、上記構成を有する有機半導体素子を製造できる方法であれば特に限定されるものではない。このような方法としては、例えば、後述する「Ｂ．有機半導体素子の製造方法」の項において説明する方法を用いることができる。

Ａ−２：第２態様の有機半導体素子
次に、本発明の第２態様の有機半導体素子について説明する。本態様の有機半導体素子は、ゲート絶縁層が印刷法によって形成されたものである。
すなわち、本態様の有機半導体素子は、基板と、上記基板上に形成されたソース電極およびドレイン電極と、上記ソース電極および上記ドレイン電極上に形成され、絶縁性材料からなり、かつ、上記ソース電極および上記ドレイン電極によって構成されるチャネル領域上が開口部となるように形成された絶縁性隔壁部と、上記絶縁性隔壁部の開口部内であり、かつ、上記ソース電極および上記ドレイン電極上に形成され、有機半導体材料からなる有機半導体層と、上記有機半導体層上に形成され、絶縁性樹脂材料からなるゲート絶縁層と、上記ゲート絶縁層上に形成されたゲート電極と、を有するものであって、上記ゲート絶縁層が、印刷法によって形成されたものであることを特徴とするものである。

このような本態様の有機半導体素子について図を参照しながら説明する。図４は本態様の有機半導体素子の一例を示す概略断面図である。図４に例示するように、本態様の有機半導体素子１０Ｂは、基板１と、上記基板１上に形成されたソース電極２およびドレイン電極３と、絶縁性材料からなり、かつ、上記ソース電極２および上記ドレイン電極３によって構成されるチャネル領域上が開口部となるように形成された絶縁性隔壁部４と、上記絶縁性隔壁部４の開口部内であり、かつ、上記ソース電極２および上記ドレイン電極３上に形成され、有機半導体材料からなる有機半導体層５と、上記有機半導体層５上に形成され、絶縁性樹脂材料からなるゲート絶縁層６と、上記ゲート絶縁層６上に形成されたゲート電極７とを有するものである。このような例において、本態様の有機半導体素子１０Ｂは、上記ゲート絶縁層６が、印刷法によって形成されたものであることを特徴とするものである。

本態様においては、上記ゲート絶縁層が印刷法によって形成されたものであることにより、上記ゲート絶縁層を表面が平滑で、かつ、上記開口部内において厚みが均一なものにできるため、トランジスタ性能に優れ、かつ、性能のバラツキが少ない有機半導体トランジスタを備える有機半導体素子を得ることができる。
また、本態様によれば上記有機半導体層が絶縁性隔壁部の開口部内に形成されていることから、例えば、本態様の有機半導体素子を製造する工程において、生産性の高いインクジェット法を用いることにより上記絶縁性隔壁部の開口部内に選択的に有機半導体層を形成することが可能となる。
このようなことから本態様によれば、厚みが均一で、表面が平滑なゲート絶縁層を有することにより、トランジスタ性能が良好な有機半導体トランジスタを備え、高生産性で製造可能な有機半導体素子を提供することができる。

本態様の有機半導体素子は、少なくとも上記基板、ソース電極、ドレイン電極、絶縁性隔壁部、有機半導体層、ゲート絶縁層、および、ゲート電極を有するものである。
以下、本態様の有機半導体素子に用いられる各構成について順に説明する。
なお、本態様に用いられるゲート絶縁層以外の構成については、上記「Ａ−１：第１態様の有機半導体素子」の項において説明したものと同様であるため、ここでの説明は省略する。

１．ゲート絶縁層
本態様に用いられるゲート絶縁層について説明する。本態様に用いられるゲート絶縁層は、後述する有機半導体層上に形成され、絶縁性樹脂材料からなるものである。また、本態様に用いられるゲート絶縁層は、印刷法によって形成されたものであることを特徴とするものである。
以下、本態様に用いられるゲート絶縁層について詳細に説明する。

本態様に用いられるゲート絶縁層は印刷法によって形成されたものであることを特徴とするものであるが、本態様における印刷法については、上記「Ａ−１：第１態様の有機半導体素子」の項において説明したものと同様に、少なくとも後述する基板上の全面に絶縁性樹脂材料からなる膜を形成する工程を有する方法を指すものである。

本態様に用いられる印刷法において、後述する基板上の全面に絶縁性樹脂材料からなる膜を形成する工程を有する方法としては、厚みが均一で、表面が平滑な膜を形成できる方法であれば特に限定されるものではない。このような方法としては、例えば、スピンコート法、ダイコート法、ロールコート法、バーコート法、ディップコート法、スプレーコート法、ブレードコート法、グラビアオフセット印刷等を挙げることができる。

本態様に用いられるゲート絶縁層が、上記層間絶縁層と一体に形成された態様としては、特に限定されるものではなく、本態様の有機半導体素子の用途や、本態様の優位半導体層を製造する方法等によって適宜決定することができる。具体的な態様としては、例えば、ゲート絶縁層が後述する基板上の全面に形成された態様と、所定の箇所に開口部を有するようにパターン状に形成された態様とを挙げることができる。本態様においては、本態様の有機半導体素子の用途等に応じて、これらのいずれの態様であっても好適に用いることができる。

本態様に用いられるゲート絶縁層の厚みは、ゲート絶縁層を構成する絶縁性樹脂材料の種類等に応じて、ゲート絶縁層に所望の絶縁性を付与できる範囲内であれば特に限定されるものではない。なかでも本態様においては後述する絶縁性隔壁部の開口部内において、有機半導体層上に形成されるゲート絶縁層の厚みが、０．０１μｍ〜５μｍの範囲内であることが好ましく、特に０．０１μｍ〜３μｍの範囲内であることが好ましく、さらに０．０１μｍ〜１μｍの範囲内であることが好ましい。
また、本態様においてゲート絶縁層が、上記層間絶縁層と一体に形成されている場合においては、上記絶縁性隔壁部の開口部外に形成されるゲート絶縁層の厚みは、０．０１μｍ〜５μｍの範囲内であることが好ましく、０．０１μｍ〜３μｍの範囲内であることがより好ましく、０．０１μｍ〜１μｍの範囲内であることがさらに好ましい。

本態様に用いられるゲート絶縁層は絶縁性樹脂材料からなるものであるが、本態様に用いられる絶縁性樹脂材料としては、上記「Ａ−１：第１態様の有機半導体素子」の項において説明したものと同様であるため、ここでの説明は省略する。

２．その他の構成
本態様の有機半導体素子は、上記以外の他の構成を有するものであってもよい。本態様に用いられる他の構成としては、本態様の有機半導体素子の用途等に応じて、本態様の有機半導体素子に所望の機能を付加できるものであれば特に限定されるものではない。なかでも本態様に好適に用いられる上記他の構成としては、例えば、上記ゲート電極上に形成され、空気中に存在する水分や酸素の作用により上記有機半導体層が劣化することを防止するパッシベーション層を挙げることができる。
ここで、本態様に用いられるパッシベーション層については、上記「Ａ−１：第１態様の有機半導体素子」の項において説明したものと同様であるため、ここでの説明は省略する。

３．有機半導体素子の用途
本態様の有機半導体素子の用途としては、例えば、ＴＦＴ方式を用いるディスプレイ装置のＴＦＴアレイ基板として用いることができる。このようなディスプレイ装置としては例えば、液晶ディスプレイ装置、電気泳動ディスプレイ装置、および、有機ＥＬディスプレイ装置等を挙げることができる。

４．有機半導体素子の製造方法
本態様の有機半導体素子の製造方法としては、上記構成を有する有機半導体素子を製造できる方法であれば特に限定されるものではない。このような方法としては、例えば、後述する「Ｂ．有機半導体素子の製造方法」の項において説明する方法を用いることができる。

Ｂ．有機半導体素子の製造方法
次に、本発明の有機半導体素子の製造方法について説明する。本発明の有機半導体素子の製造方法は、基板を用い、上記基板上にソース電極およびドレイン電極を形成するソース・ドレイン電極形成工程と、上記ソース・ドレイン電極形成工程において形成された上記ソース電極および上記ドレイン電極上に、上記ソース電極および上記ドレイン電極によって構成されるチャネル領域上が開口部となるように、絶縁性材料からなる絶縁性隔壁部を形成する絶縁性隔壁部形成工程と、上記絶縁性隔壁部形成工程において形成された上記絶縁性隔壁部の開口部内であり、かつ、上記ソース電極および上記ドレイン電極上に、有機半導体材料からなる有機半導体層を形成する有機半導体層形成工程と、上記有機半導体層形成工程において形成された上記有機半導体層上に、絶縁性樹脂材料からなるゲート絶縁層を形成するゲート絶縁層形成工程と、上記ゲート絶縁層形成工程によって形成された上記ゲート絶縁層上にゲート電極を形成するゲート電極形成工程と、を有するものであって、上記ゲート絶縁層形成工程によって形成されるゲート絶縁層が、層間絶縁層と一体となるように形成されることを特徴とするものである。

このような本発明の有機半導体素子の製造方法について図を参照しながら説明する。図５〜図１０は本発明の有機半導体素子の製造方法の一例を示す概略図である。なお、図５〜図１０の各図における（ｂ）は、各図における（ａ）中のＸ−Ｘ’線矢視断面図である。
図５〜図１０に例示するように本発明の有機半導体素子の製造方法は、基板１を用い（図５）、上記基板１上にソース電極２およびドレイン電極３’を形成するソース・ドレイン電極形成工程と（図６）、上記ソース・ドレイン電極形成工程において形成された上記ソース電極２および上記ドレイン電極３’上に、上記ソース電極３および上記ドレイン電極３’によって構成されるチャネル領域上が開口部となるように、絶縁性材料からなる絶縁性隔壁部４を形成する絶縁性隔壁部形成工程と（図７）、上記絶縁性隔壁部形成工程において形成された上記絶縁性隔壁部４の開口部内であり、かつ、上記ソース電極２および上記ドレイン電極３’上に、有機半導体材料からなる有機半導体層５を形成する有機半導体層形成工程と（図８）、上記有機半導体層形成工程において形成された上記有機半導体層５上に、絶縁性樹脂材料からなるゲート絶縁層６を形成するゲート絶縁層形成工程と（図９）、上記ゲート絶縁層上にゲート電極を形成するゲート電極形成工程と（図１０）を有するものである。
このような例において、本発明の有機半導体素子の製造方法は、上記ゲート絶縁層形成工程によって形成されるゲート絶縁層が、層間絶縁層と一体となるように形成されることを特徴とするものである。
なお、上記図５〜図１０におけるドレイン電極３’は、画素電極と一体に形成されたものである。

本発明によれば、上記ゲート絶縁層形成工程によって形成されるゲート絶縁層が層間絶縁層と一体となるように形成されることにより、上記ゲート絶縁層形成工程において、ゲート絶縁層と層間絶縁層とを同一工程によって形成することができる。このため、ゲート絶縁層を形成する方法として、例えば、印刷法等の表面が平滑な膜を形成することが容易である方法を採用することができるため、上記開口部内に厚みが均一なゲート絶縁層を形成することができる結果、トランジスタ性能に優れ、かつ、性能のバラツキが少ない有機半導体トランジスタを備える有機半導体素子を得ることができる。
また、本発明によれば上記有機半導体層形成工程が上記絶縁性隔壁部の開口部内に有機半導体層を形成するものであることにより、たとえば、生産性の高いインクジェット法を用いて、上記絶縁性隔壁部の開口部内に選択的に有機半導体層を形成することが可能となる。
このようなことから本発明によれば、厚みが均一で、表面が平滑なゲート絶縁層を有することにより、トランジスタ性能が良好な有機半導体トランジスタを備え、高生産性で製造可能な有機半導体素子を提供することができる。

本発明の有機半導体素子の製造方法は、少なくとも上記ソース・ドレイン電極形成工程、上記絶縁性隔壁部形成工程、上記有機半導体層形成工程、上記ゲート絶縁層形成工程、および、上記ゲート電極形成工程を有するものである。
以下、本発明の有機半導体素子の製造方法に用いられる各工程について順に説明する。

１．ソース・ドレイン電極形成工程
まず、本発明に用いられるソース・ドレイン電極形成工程について説明する。本工程は、基板を用い、上記基板上にソース電極およびドレイン電極を形成する工程である。

本工程において上記基板上にソース電極およびドレイン電極を形成する方法としては、所望のパターン状にソース電極およびドレイン電極を形成できる方法であれば特に限定されるものではない。このような方法としては、上記基板上にパターン状のソース電極およびドレイン電極を直接形成する方法（第１の方法）と、上記基板の全面に導電性薄膜層を形成した後、当該導電性薄膜層をパターン状にエッチングすることにより、ソース電極およびドレイン電極を形成する方法（第２の方法）とを挙げることができる。本工程においては、上記のいずれの方法であっても好適に用いることができるが、なかでも上記第２の方法を用いることが好ましい。このような方法を用いることにより、より高精細なパターン状のソース電極およびドレイン電極を形成することができるからである。

上記第２の方法において、上記導電性薄膜層をパターン状にエッチングする方法としては、上記導電性薄膜層を所望のパターンにエッチングできる方法であれば特に限定されるものではない。このようなエッチング方法としては、例えば、レジスト材料を用いたリソグラフィー法やレーザーアブレーション法等を挙げることができる。本工程においてはこれらのいずれの方法であっても好適に用いることができるが、なかでも上記レジスト材料を用いたリソグラフィー法が最も好適に用いられる。上記リソグラフィー法によれば高精細なパターン状のソース電極およびドレイン電極を容易に製造することができるからである。また、このような方法によれば本工程を連続プロセスとして実施することも可能になるからである。

上記レジスト材料としては、例えば、フォトレジスト、スクリーンレジスト、ＥＢレジスト等を用いることができる。

また、上記第２の方法において基板上に導電性薄膜層を形成する方法としては、厚みが均一な導電性薄膜層を形成することができる方法であれば特に限定されるものではなく、真空蒸着法等の一般的に金属薄膜を形成する方法として公知の方法を用いることができる。
また、上記導電性薄膜層に用いられる材料としては、上記「Ａ−１：第１態様の有機半導体素子」の項においてソース電極およびドレイン電極に用いられる金属材料として説明したものと同様であるため、ここでの説明は省略する。

また、本工程において形成されるドレイン電極は、画素電極と一体に形成されたものであってもよい。

なお、本工程に用いられる基板については、上記「Ａ−１：第１態様の有機半導体素子」の項において説明したものと同様であるため、ここでの説明は省略する。

２．絶縁性隔壁部形成工程
次に、本発明に用いられる絶縁性隔壁部形成工程について説明する。本工程は上記ソース・ドレイン電極形成工程において形成された上記ソース電極および上記ドレイン電極上に、絶縁性材料からなる絶縁性隔壁部を形成する工程である。

本工程において形成される絶縁性隔壁部の高さは特に限定されるものではなく、本発明によって製造される有機半導体素子の用途に応じて、適宜決定することができるがものであるが、なかでも０．１μｍ〜１．５μｍの範囲内であることが好ましく、０．１μｍ〜１μｍの範囲内であることが好ましく、０．１μｍ〜０．５μｍの範囲内であることがより好ましい。

本工程において上記絶縁性隔壁部を形成する方法としては、上記ソース電極および上記ドレイン電極上に、所望のパターン状の絶縁性隔壁部を形成できる方法であれば特に限定されるものではない。このような方法しては、フォトリソグラフィー法、マイクロコンタクトプリンティング法、インクジェット法、および、スクリーン印刷、フレキソ印刷、グラビア印刷、グラビアオフセット印刷等の印刷法等を挙げることができる。なかでも本工程においてはフォトリソグラフィー法を用いることが好ましい。

なお、本工程に用いられる上記絶縁性材料については、上記「Ａ−１：第１態様の有機半導体素子」の項において説明したものと同様であるため、ここでの説明は省略する。

３．有機半導体層形成工程
次に、本発明に用いられる有機半導体層形成工程について説明する。本工程は、上記絶縁性隔壁部形成工程において形成された上記絶縁性隔壁部の開口部内であり、かつ、上記ソース電極および上記ドレイン電極上に、有機半導体材料からなる有機半導体層を形成する工程である。

本工程において、上記有機半導体層を形成する方法としては、本工程に用いられる有機半導体材料の種類等に応じて、上記絶縁性隔壁部の開口部内に所望の厚みの有機半導体層を形成できる方法であれば特に限定されるものではない。このような方法としては、例えば、上記有機半導体材料が溶媒に可溶なものである場合は、当該有機半導体材料を溶媒に溶解して、有機半導体層形成用塗工液を調製した後、当該有機半導体層形成用塗工液を塗工する方法を挙げることができる。この場合の塗工方法としては、例えば、インクジェット法、スピンコート法、ダイコート法、ロールコート法、バーコート法、ＬＢ法、ディップコート法、スプレーコート法、ブレードコート法、スクリーン印刷、フレキソ印刷、グラビアオフセット印刷、およびキャスト法等を挙げることができる。一方、上記有機半導体材料が溶媒に不溶なものである場合は、例えば、真空蒸着法等のドライプロセスにより、有機半導体層を形成する方法を挙げることができる。なかでも本工程においては、上記有機半導体層形成用塗工液を塗工する方法を用いることが好ましく、特に上記インクジェット法により、上記絶縁性隔壁部の開口部内のみに上記有機半導体層形成用塗工液を吐出する方法を用いることが最も好ましい。

本工程に用いられる有機半導体材料としては、本発明により製造される有機半導体素子の用途等に応じて、本工程により形成される有機半導体層に所望の半導体特性を付与できるものであれば特に限定されるものではない。このような有機半導体材料としては、上記「Ａ−１．第１態様の有機半導体素子」の項において説明したものと同様であるため、ここでの説明は省略する。

４．ゲート絶縁層形成工程
次に、本発明に用いられるゲート絶縁層形成工程について説明する。本工程は、上記有機半導体層形成工程において形成された上記有機半導体層上に、絶縁性樹脂材料からなるゲート絶縁層を形成する工程である。また、本工程は層間絶縁層と一体となったゲート絶縁層を形成することを特徴とするものである。

本工程において上記ゲート絶縁層を形成する方法としては、層間絶縁層と一体となったゲート絶縁層を形成することができる方法であれば特に限定されるものではない。なかでも工程においては印刷法が用いられることが好ましい。本工程においてゲート絶縁層を形成する方法として印刷法が用いられることにより、表面が平滑で、かつ、上記絶縁性隔壁部の開口部内において厚みが均一なゲート絶縁層を形成することができる結果、トランジスタ性能に優れ、かつ、性能のバラツキが少ない有機半導体トランジスタを備える有機半導体素子を得ることができるからである。
ここで、印刷法とは、少なくとも後述する基板上の全面に絶縁性樹脂材料からなる膜を形成する工程を有する方法を指すものである。したがって、たとえば、本態様に用いられるゲート絶縁層を、印刷法によって上述したパターン状に形成する場合は、一旦、上記基板上の全面に絶縁性樹脂材料からなる膜を形成した後、当該膜の必要な個所を除去してパターニングすることにより形成することになる。

上記印刷法が用いられる場合において、後述する基板上の全面に絶縁性樹脂材料からなる膜を形成する工程を有する方法としては、厚みが均一で、表面が平滑な膜を形成できる方法であれば特に限定されるものではない。このような方法としては、たとえば、スピンコート法、ダイコート法、ロールコート法、バーコート法、ディップコート法、スプレーコート法、ブレードコート法、グラビアオフセット印刷等を挙げることができる。本工程においてはこれらのいずれの方法であっても好適に用いることができるが、なかでもスピンコート法を用いることが好ましい。

ここで、上記絶縁性樹脂材料からなる膜を形成する工程においては、通常、絶縁性樹脂材料が溶媒に溶解されたゲート絶縁層形成用塗工液が用いられることになるが、本工程に用いられる溶媒としては、絶縁性樹脂材料を所望の濃度で溶解することができ、かつ、上記有機半導体層を浸食しないものであれば特に限定されるものではない。なかでも本工程においては、上記溶媒として、水またはフッ素系溶媒が好適に用いられる。このような溶媒が用いられたゲート絶縁層形成用塗工液は、上記有機半導体層上に塗工された際に上記有機半導体層を浸食することが少ないからである。

上記フッ素溶媒としては、アルカン、アルケン等の炭化水素の水素原子が全てフッ素に置換された溶媒であるパーフルオロ系溶媒を用いることが好ましい。このようなパーフルオロ系溶媒としては、例えば、パーフルオロメチルシクロヘキサン、パーフルオロ‐１，３‐ジメチルシクロヘキサン、パーフルオロ−２−メチル−２−ペンテン、パーフルオロデカリン、１，１，１，２，２，３，３，４，４，５，５，６，６−トリデカフルオロ−８−ヨードオクタン、３，３，４，４，５，５，６，６，７，７，８，８，８−トリデカフルオロ−１−オクテン、３，３，４，４，５，５，６，６，７，７，８，８，８−トリデカフルオロ−１−オクタノール等を挙げることができる。

また、本工程に用いられるフッ素系溶媒は、単一のフッ素系溶媒からなるものであってもよく、複数のフッ素系溶媒が混合された混合溶媒であってもよい。

上記ゲート絶縁層形成用塗工液に用いられる絶縁性樹脂材料は、上記溶媒に所望の濃度で溶解可能なものであれば特に限定されるものではない。このような絶縁性樹脂材料としては、上記溶媒として水が用いられる場合には、ＰＶＡ、ＰＶＰ等が用いられる。また、上記溶媒として、フッ素系溶媒が用いられる場合には、フッ素系樹脂が用いられる。

５．ゲート電極形成工程
次に、本発明に用いられるゲート電極形成工程について説明する。本工程は、上記ゲート絶縁層形成工程によって形成されたゲート絶縁層上にゲート電極を形成する工程である。

本工程においてゲート電極を形成する方法としては、上記絶縁性隔壁部の開口部を覆うように所望のパターン状にゲート電極を形成できる方法であれば特に限定されるものではない。このような方法としては、例えば、Ａｇコロイド等の金属コロイドを含有するゲート電極形成用塗工液を用い、これをインクジェット法等により上記ゲート絶縁層上にパターン状に塗工する方法や、Ａｇペースト等の金属ペーストを用い、これをスクリーン印刷、フレキソ印刷、グラビアオフセット印刷、または、マイクロコンタクトプリンティング法等により上記ゲート絶縁層上にパターン状に塗工する方法等を挙げることができる。

６．その他の工程
本発明の有機半導体素子の製造方法は、上述した工程以外の他の工程を含むものであってもよい。このような他の工程としては、本発明により製造される有機半導体素子に所望の機能を付与できる工程であれば特に限定されるものではない。なかでも本発明に好適に用いられる上記他の工程としては、例えば、所定の位置に画素電極を形成する画素電極形成工程や、上記ゲート電極上にパッシベーション層を形成するパッシベーション層形成工程を例示することができる。

７．有機半導体素子
本発明により製造される有機半導体素子は、基板上にトップゲート型の有機半導体トランジスタが形成されたものとなる。このような有機半導体素子については、上記「Ａ−１：第１態様の有機半導体素子」の項において説明したものと同様であるため、ここでの説明は省略する。

Ｃ．有機トランジスタアレイ
次に、本発明の有機トランジスタアレイについて説明する。上述したように本発明の有機トランジスタアレイは、上記本発明に係る有機半導体素子が用いられ、上記基板上に有機半導体トランジスタが複数個形成されていることを特徴とするものである。本発明の有機トランジスタアレイは、上記本発明に係る有機半導体素子が用いられていることから、オンオフ比に優れるという利点を有するものである。

本発明の有機トランジスタアレイは、上記本発明に係る有機半導体素子において基板上に複数個の有機半導体トランジスタが形成された構成を有するものである。本発明において上記有機半導体トランジスタが複数個形成される態様としては、本発明の有機トランジスタアレイの用途等に応じて適宜決定されることができるものであり、特に限定されるものではない。

なお、本発明の有機トランジスタアレイに用いられる有機半導体トランジスタについては、上記「Ａ．有機半導体素子」の項において説明したものと同様であるため、ここでの詳しい説明は省略する。

Ｄ．ディスプレイ
次に、本発明のディスプレイについて説明する。上述したように本発明のディスプレイは、上記本発明に係る有機トランジスタアレイが用いられたことを特徴とするものである。本発明のディスプレイは、上記本発明に係る有機トランジスタアレイが用いられていることにより、表示性能に優れるという利点を有するものである。

本発明のディスプレイとしては、上記本発明に係る有機トランジスタアレイが用いられ、画像表示に寄与する各画素が、上記有機トランジスタアレイが備える各有機半導体トランジスタによってスイッチングされる構成を有するものであれば特に限定されるものではない。このような構成を有するディスプレイとしては、例えば、液晶ディスプレイ装置、電気泳動ディスプレイ装置、および、有機ＥＬディスプレイ装置等を挙げることができる。なお、これらの例におけるディスプレイ装置については、従来のＴＦＴアレイに替えて、上記本発明の有機トランジスタアレイを用いること以外は一般的に公知のものと同様であるため、ここでの詳しい説明は省略する。

また、本発明に用いられる有機トランジスタアレイについては、上記「Ｃ．有機トランジスタアレイ」の項において説明したものと同様であるため、ここでの説明は省略する。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。

以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明する。

１．実施例
本実施例においては、トップゲート型構造を有する有機半導体トランジスタを備える有機半導体素子を作製した。

（１）ソース・ドレイン電極・Ｄａｔａ Ｌｉｎｅ形成工程
まず、スパッタリング法により全面にＩＴＯが３００ｎｍ成膜された大きさ１５０ｍｍ×１５０ｍｍ×０．７ｍｍのガラス基板を用意する。上記基板上にフォトレジスト（ポジ）をスピンコートした。このときのスピンコートは、１８００ｒｐｍで１０ｓｅｃ保持させた。その後、基板を１００℃で１分乾燥させた後、５０ｍＪ／ｃｍ^２でパターン露光した。

次に、露光部分のレジスト現像を行い、その後、２００℃のオーブンで６０分乾燥させた。次にレジストのない部分のＩＴＯのエッチングを行い、ソースドレイン電極およびＤａｔａ Ｌｉｎｅとした。形成されたソース電極およびドレイン電極を反射型光学顕微鏡にて観察したところ、ソース電極とドレイン電極との電極間距離（チャネル長）は５０μｍであった。

（２）絶縁性隔壁部形成工程
次に上記基板上にアクリル系樹脂（ネガ）をスピンコートした。スピンコートは１４００ｒｐｍで２０ｓｅｃ保持させた。その後、１００℃で２分乾燥させた後、５０ｍＪ／ｃｍ^２でパターン露光した。次いで、未露光部分のレジスト現像を行い、その後、２００℃のオーブンで６０分乾燥させることにより絶縁性隔壁部を形成した。このとき形成された絶縁性隔壁部の高さは１．５μｍであった。
なお、絶縁性隔壁部はチャネル形成領域のみ開口するようにパターニングした。

（３）有機半導体層形成工程
有機半導体材料（ポリチオフェン）を固形分濃度０．２ｗｔ％でトリクロロベンゼン溶媒に溶解させた塗工液を、インクジェット法により上記絶縁性隔壁部内にパターン塗布した。その後、Ｎ_２雰囲気下にてホットプレートで２００℃１０分乾燥させることにより、有機半導体層を形成した。形成された有機半導体層の膜厚は０．１μｍであった。

（４）ゲート絶縁層形成工程
ＰＶＰ（ポリビニルフェノール）を固形分濃度１０ｗｔ％でｎ−ヘキシルアルコール溶媒に溶解させたゲート絶縁層形成用塗工液を、スピンコート法により基板全面に塗布した。その後、ホットプレートにて１００℃で５分乾燥後、ホットプレートにて２００℃で３０分乾燥させることにより、ゲート絶縁層および層間絶縁層を形成した。形成されたゲート絶縁層の膜厚は１μｍであった。

（５）ゲート電極
Ａｇナノコロイド溶液をインクジェット法により上記ゲート絶縁層および層間絶縁層上にパターン塗布した。その後、ホットプレートにて１５０℃で３０分間乾燥させた。

（６）評価
作製した有機半導体素子の有機半導体トランジスタのトランジスタ特性を測定した結果、トランジスタとして駆動していることが分かった。このとき、有機半導体トランジスタのＯＮ電流は１×１０^−５Ａ、ＯＦＦ電流は５×１０^−１２Ａであった。また、ゲート絶縁層および層間絶縁層の耐電圧を測定した結果、２００Ｖを保持していることが確認された。

本発明の第１態様の有機半導体素子の一例を示す概略図である。 本発明の第１態様の有機半導体素子の他の例を示す概略図である。 絶縁性隔壁部の高さによる有機半導体層の形成態様の相違を説明する概略図である。 本発明の第２態様の有機半導体素子の一例を示す概略図である。 本発明の有機半導体素子の製造方法の一工程を示す概略図である。 本発明の有機半導体素子の製造方法におけるソース・ドレイン電極形成工程について説明する概略図である。 本発明の有機半導体素子の製造方法における絶縁性隔壁部形成工程について説明する概略図である。 本発明の有機半導体素子の製造方法における有機半導体層形成工程について説明する概略図である。 本発明の有機半導体素子の製造方法におけるゲート絶縁層形成工程について説明する概略図である。 本発明の有機半導体素子の製造方法におけるゲート電極形成工程について説明する概略図である。

符号の説明

１ … 基板
２ … ソース電極
３，３’ … ドレイン電極
４ … 絶縁性隔壁部
５ … 有機半導体層
６ … ゲート絶縁層
７ … ゲート電極
１０Ａ，１０Ｂ … 有機半導体素子

Claims (8)

1. 基板と、
   前記基板上に形成されたソース電極およびドレイン電極と、
   前記ソース電極および前記ドレイン電極上に形成され、絶縁性材料からなり、かつ、前記ソース電極および前記ドレイン電極によって構成されるチャネル領域上が開口部となるように形成された絶縁性隔壁部と、
   前記絶縁性隔壁部の開口部内であり、かつ、前記ソース電極および前記ドレイン電極上に形成され、有機半導体材料からなる有機半導体層と、
   前記有機半導体層上に形成され、絶縁性樹脂材料からなるゲート絶縁層と、
   前記ゲート絶縁層上に形成されたゲート電極と、を有する有機半導体素子であって、
   前記ゲート絶縁層が層間絶縁層と一体となるように形成されていることを特徴とする、有機半導体素子。
2. 前記ゲート絶縁層が印刷法によって形成されたものであることを特徴とする、請求項１に記載の有機半導体素子。
3. 基板と、
   前記基板上に形成されたソース電極およびドレイン電極と、
   前記ソース電極および前記ドレイン電極上に形成され、絶縁性材料からなり、かつ、前記ソース電極および前記ドレイン電極によって構成されるチャネル領域上が開口部となるように形成された絶縁性隔壁部と、
   前記絶縁性隔壁部の開口部内であり、かつ、前記ソース電極および前記ドレイン電極上に形成され、有機半導体材料からなる有機半導体層と、
   前記有機半導体層上に形成され、絶縁性樹脂材料からなるゲート絶縁層と、
   前記ゲート絶縁層上に形成されたゲート電極と、を有する有機半導体素子であって、
   前記ゲート絶縁層が、印刷法によって形成されたものであることを特徴とする、有機半導体素子。
4. 前記ゲート絶縁層が層間絶縁層と一体となるように形成されていることを特徴とする、請求項３に記載の有機半導体素子。
5. 前記絶縁性隔壁部の高さが０．１μｍ〜１．５μｍの範囲内であることを特徴とする、請求項１から請求項３までのいずれかの請求項に記載の有機半導体素子。
6. 基板を用い、前記基板上にソース電極およびドレイン電極を形成するソース・ドレイン電極形成工程と、
   前記ソース・ドレイン電極形成工程において形成された前記ソース電極および前記ドレイン電極上に、前記ソース電極および前記ドレイン電極によって構成されるチャネル領域上が開口部となるように、絶縁性材料からなる絶縁性隔壁部を形成する絶縁性隔壁部形成工程と、
   前記絶縁性隔壁部形成工程において形成された前記絶縁性隔壁部の開口部内であり、かつ、前記ソース電極および前記ドレイン電極上に、有機半導体材料からなる有機半導体層を形成する有機半導体層形成工程と、
   前記有機半導体層形成工程において形成された前記有機半導体層上に、絶縁性樹脂材料からなるゲート絶縁層を形成するゲート絶縁層形成工程と、
   前記ゲート絶縁層形成工程によって形成された前記ゲート絶縁層上にゲート電極を形成するゲート電極形成工程と、を有する有機半導体素子の製造方法であって、
   前記ゲート絶縁層形成工程によって形成されるゲート絶縁層が層間絶縁層と一体となるように形成されることを特徴とする、有機半導体素子の製造方法。
7. 請求項１から請求項５までのいずれかの請求項に記載の有機半導体素子が用いられ、前記基板上に有機半導体トランジスタが複数個形成されていることを特徴とする、有機トランジスタアレイ。
8. 請求項７に記載の有機トランジスタアレイが用いられたことを特徴とする、ディスプレイ。

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