JP2009239169A - 有機薄膜トランジスタの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】有機薄膜トランジスタの個体間における特性のばらつきを低減可能な有機薄膜トランジスタの製造方法を提供する。
【解決手段】所定の基板上において、インクジェット法によってインクの液滴を、着弾によって形成されるドットの径以下の短い間隔で時間的に連続して着弾させることで、ソース電極およびドレイン電極に対応する第１および第２電極パターンのうちの少なくとも相互に対向するエッジ部の１ラインの領域を形成する。そして、インクジェット法によりインクの液滴を所定間隔で着弾させることによりドット間が離隔したドットパターンを形成した後に、該ドットパターンの各ドット間に対してインクの液滴を着弾させることで、第１および第２電極パターンのうちのエッジ部以外の少なくとも一部の領域を形成する。
【選択図】図３

Description

本発明は、有機薄膜トランジスタの製造方法に関する。

従来より、シリコンなどに代表される無機材料からなる半導体（無機半導体）を用いて薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：thin film transistor）が形成され、例えば、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）などの各種電子機器に適用されている。

この無機半導体を用いた薄膜トランジスタ（無機ＴＦＴ）を製造する場合には、一般に、半導体、電極、および絶縁膜などの成膜にいわゆる真空プロセスが多用されるとともに、いわゆるフォトリソ法を用いてパターンニングを行うためにプロセスが複雑となる。したがって、無機ＴＦＴに係る製造コストは高いものとなってしまう。また、シリコンなどの無機材料の膜は硬く、折れ曲げると割れてしまうため、無機ＴＦＴを柔軟性が求められる基板などに適用することは難しい。

これに対して、近年では、有機材料からなる半導体（有機半導体）を用いて薄膜トランジスタを製造することが盛んに研究され、種々の提案がなされている（例えば、特許文献１など）。この有機半導体を用いた薄膜トランジスタ（有機ＴＦＴ）を製造する場合には、有機半導体の層を真空プロセスを用いることなる印刷などによって成膜することができるため、ＴＦＴの製造コストの低減を図ることができる。また、有機半導体は、折れ曲げても割れ難いため、有機ＴＦＴは、柔軟性を有するディスプレイなどを実現するための有力な要素技術であると期待されている。

そして、有機ＴＦＴを非常に安価に製造する方法としては、形成対象となる層を構成する素材の微粒子が溶かし込まれた特殊なインクをプリンタ技術を応用したインクジェット(ＩＪ)法によって基板上に塗布することで、有機半導体の層および電極を描画する方法が考えられる。

例えば、図６で示すように、ＩＪ法によって相互に隣接するラインを順次に描くことで、ゲート絶縁膜上に、ソース電極とドレイン電極またはそれらの下地となる第１および第２電極パターンを描画してソース電極およびドレイン電極を形成し、該電極の間に有機半導体を塗布して乾燥させる態様が考えられる。例えば、第１および第２電極パターンの描画では、(１)インクを吐出するヘッド（インクヘッド）を上下方向（図中太矢印方向）に走査させながらラインを描画、(２)インクヘッドを横方向にスライド、(３)インクヘッドを上下方向に走査させながらラインを描画、(４)インクヘッドを横方向にスライド、といった動作が繰り返される。

特開２００５−２１００８６号公報

しかしながら、上記ＩＪ法による描画では、ラインとラインとの重なり部分に必要以上のインクが塗布され、何れかの場所にインクが溜まった部分（液溜まり）が発生し、この液溜まりのインクが任意方向に流れて、所望の電極パターンが崩れてしまう。すなわち、ライン同士の干渉によって電極パターンの不良が引き起こされてしまう。例えば、第１および第２電極パターンが乱れると、ソース電極およびドレイン電極の形状と、両電極間の距離とにばらつきが生じ、有機ＴＦＴの個体間における特性のばらつきが生じる。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、有機薄膜トランジスタの個体間における特性のばらつきを低減可能な有機薄膜トランジスタの製造方法を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために、請求項１の発明は、有機薄膜トランジスタの製造方法であって、所定の基板上において、インクジェット法によってインクの液滴を、着弾によって形成されるドットの径以下の短い間隔で時間的に連続して着弾させることで、ソース電極およびドレイン電極に対応する第１および第２電極パターンのうちの少なくとも相互に対向するエッジ部の１ラインの領域を形成する第１領域形成工程と、インクジェット法によりインクの液滴を所定間隔で着弾させることによりドット間が離隔したドットパターンを形成した後に、該ドットパターンの各ドット間に対してインクの液滴を着弾させることで、前記第１および第２電極パターンのうちの前記エッジ部以外の少なくとも一部の領域を形成する第２領域形成工程と、を備えることを特徴とする。

また、請求項２の発明は、請求項１に記載の有機薄膜トランジスタの製造方法であって、前記少なくとも一部の領域が、前記第１および第２電極パターンのうちの前記エッジ部に隣接する領域を含むことを特徴とする。

また、請求項３の発明は、請求項１または請求項２に記載の有機薄膜トランジスタの製造方法であって、インクジェット法によって、着弾によって形成されるドットの径以下の短い間隔で時間的に連続してインクの液滴を着弾させることで形成される２以上のラインを相互に隣接させることなく、前記第１および第２電極パターンが形成されることを特徴とする。

また、請求項４の発明は、請求項１から請求項３の何れかに記載の有機薄膜トランジスタの製造方法であって、前記第１領域形成工程が行われた後に、前記第２領域形成工程が行われることを特徴とする特徴とする。

また、請求項５の発明は、請求項１から請求項４の何れかに記載の有機薄膜トランジスタの製造方法であって、前記第１および第２電極パターン上に導電性を有する第１および第２導電層をそれぞれ形成した後に、該第１および第２導電層の表面に金をめっきすることで前記ソース電極および前記ドレイン電極に相当する第１および第２電極を形成する電極形成工程、を更に備えることを特徴とする。

また、請求項６の発明は、請求項５に記載の有機薄膜トランジスタの製造方法であって、前記電極形成工程が、前記第１および第２電極パターンに対して、ニッケルまたは銅をめっきすることで前記第１および第２導電層を形成する導電層形成工程、を含むことを特徴とする。

また、請求項７の発明は、請求項１から請求項６の何れかに記載の有機薄膜トランジスタの製造方法であって、前記インクが、ナノ粒子を分散させた液であることを特徴とする。

また、請求項８の発明は、請求項１から請求項７の何れかに記載の有機薄膜トランジスタの製造方法であって、前記ソース電極および前記ドレイン電極に相当する第１および第２電極が形成された後に、前記第１電極と前記第２電極との間の空間領域に有機半導体の溶液を塗布して乾燥させることで、有機半導体層を形成する半導体層形成工程、を更に備えることを特徴とする。

請求項１から請求項８の何れに記載の発明によっても、ソース電極およびドレイン電極の相互に対向するエッジ部分が滑らかに形成されるとともに、インクの液溜まりに起因した電極パターンの崩れが抑制されるため、有機薄膜トランジスタの個体間における特性のばらつきを低減することができる。

請求項２に記載の発明によれば、ソース電極およびドレイン電極の相互に対向するエッジ部分の形状が、インクの液溜まりに起因して乱れ難くなるため、該エッジ部分をより滑らかに形成することができる。

請求項３に記載の発明によれば、インクの液溜まりの発生が抑制されるため、電極パターンの崩れがより低減される。

請求項４に記載の発明によれば、ソース電極およびドレイン電極の相互に対向するエッジ部分においてインクの液溜まりの発生が更に抑制されるため、電極パターンの崩れの低減を更に図ることができる。

請求項５および請求項６の何れに記載の発明によっても、有機薄膜トランジスタにおける移動度を高めることができる。

請求項８に記載の発明によれば、ソース電極およびドレイン電極のエッジ部分が滑らかに形成された後に、有機半導体層を塗布によって形成することで、製造コストの上昇を抑制しつつ、有機薄膜トランジスタの個体間における特性のばらつきを抑制することができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

＜有機薄膜トランジスタの構成＞
図１は、本発明の実施形態に係る有機薄膜トランジスタ（有機ＴＦＴ）１０の構成例を示す断面模式図である。ここでは、有機ＴＦＴ１０が、いわゆるボトムゲート型である例を挙げて説明する。

有機ＴＦＴ１０は、基板１、制御電極２、絶縁膜４、第１電極５、第２電極６、および有機半導体層７を備える。詳細には、基板１上に制御電極２が形成され、該制御電極２を上から覆うように絶縁膜４が形成され、該絶縁膜４上に第１電極５と第２電極６とが離隔するように形成され、該第１電極５と第２電極６との間に有機半導体層７が形成される。

基板１は、例えば、所定種類の素材（ガラスやプラスチックスなど）によって構成され、一般的にディスプレイや半導体装置において用いられる基板であれば良い。

制御電極２は、例えば、金属などの導電性を有する素材によって構成され、いわゆるゲート電極として機能する。ここでは、制御電極２は、該制御電極２の下地を形成する非常に薄い層（制御下地層）２１と、該制御下地層２１上に積まれた層（制御電極本体層）２２とによって構成される。

絶縁膜４は、例えば、樹脂などの導電性を有しない素材によって構成され、いわゆるゲート絶縁膜として機能する。

第１電極５および第２電極６は、例えば、金属などの導電性を有する素材によって構成され、一方の電極がいわゆるソース電極として機能する場合には、他方の電極がいわゆるドレイン電極として機能する。

そして、第１電極５は、該第１電極５の下地を形成する非常に薄い導電性を有する層（第１下地層）５１と、該第１下地層５１上に積まれた導電性を有する層（導電層、以下「第１電極本体層」と称する）５２と、該第１電極本体層５２を覆うように形成された非常に薄い導電性を有する層（第１被覆層）５３とによって構成される。また、第２電極６は、該第２電極６の下地を形成する非常に薄い導電性を有する層（第２下地層）６１と、該第２下地層６１上に積まれた導電性を有する層（導電層、以下「第２電極本体層」と称する）６２と、該第２電極本体層６２を覆うように形成された非常に薄い導電性を有する層（第２被覆層）６３とによって構成される。

なお、以下では、絶縁膜４上に形成される第１および第２電極５，６の模様、すなわち電極のパターンを適宜「電極パターン」と称し、本実施形態では、第１および第２下地層５１，６１が、第１および第２電極５，６に対応する電極パターンに相当する。

第１および第２下地層５１，６１は、例えば、銀（Ａｇ）などで構成され、第１および第２電極本体層５２，６２は、ニッケル（Ｎｉ）やクロム（Ｃｒ）などで構成され、第１および第２被覆層５３，６３は、金（Ａｕ）などで構成される。

ここで、第１および第２電極５，６の最表面をＡｕで形成するのは、仕事関数の影響などにより有機半導体層７にキャリアが注入され易くして、第１および第２電極５，６と有機半導体層７との間の接触抵抗を低減するためである。すなわち、第１電極５と第２電極６との間で電流がスムーズに流れ易くして、有機ＴＦＴ１０におけるキャリア移動度を高めるためである。なお、第１および第２電極５，６全体をＡｕで形成することも考えられるが、Ａｕは非常に高価であり、低コストで有機ＴＦＴ１０におけるキャリア移動度を高めるためには、第１および第２下地層５１，６１などの低抵抗の層を形成した後に、第１および第２電極５，６の表面をめっきなどによってＡｕで形成することが好適である。

有機半導体層７は、半導体の特性を有する有機材料によって構成され、有機ＴＦＴ用の材料として知られている種々の有機材料を適用することができる。

この有機ＴＦＴ１０では、制御電極２に印加する電圧の大きさに応じて、有機半導体層７の抵抗が変化し、その抵抗に応じた電流が第１電極５と第２電極６との間に流れ得る。すなわち、制御電極２に印加する電圧によって、第１電極５と第２電極６との間に流れる電流が制御される。

＜有機薄膜トランジスタの製造工程＞
図２は、本発明の実施形態に係る有機ＴＦＴ１０の製造工程の概略を示す図である。図２(ａ)〜(ｈ)は、有機ＴＦＴ１０を製造する工程Ａ〜Ｈが時系列に沿って並べられたものである。以下、図２(ａ)〜(ｈ)を参照しつつ、工程Ａ〜Ｈについて説明する。

（工程Ａ）図２(ａ)で示すように、所定サイズの基板１が準備される。

（工程Ｂ）図２(ｂ)で示すように、基板１上のうちの制御電極２が形成されるべき領域に制御下地層２１が形成される。この制御下地層２１の形成は、いわゆるインクジェットプリンターで用いられているインクの吐出法（インクジェット法）を用いて、例えば、Ａｇの微細粒子(Ａｇナノ粒子)を溶媒に分散させたインク(Ａｇナノインク)を、基板１上の所望の領域に着弾させることで実現される。なお、インクジェット(ＩＪ)法によるインクの吐出を実現する装置(ＩＪ装置)は、インクを吐出するヘッド(インクヘッド)のインクを加圧して、ノズルからインクを射出する装置であり、ノズルの開口径やインクの加圧条件の調整により、射出するインクの液滴の大きさや射出速度が制御される。また、本明細書で言う「ナノ粒子」は、粒径が１μｍ以下の粒子を示す。

（工程Ｃ）図２(ｃ)で示すように、制御下地層２１上に制御電極本体層２２が形成されることで、制御電極２が形成される。この工程Ｃでは、例えば、(ｉ)１００℃による約２時間の制御下地層２１の焼成、(ii)洗浄、(iii)制御下地層２１上へのめっき触媒（Ｐｄ触媒）の付与、(iv)制御下地層２１上へのＮｉのめっき処理、が順次行われる。なお、めっき触媒の付与は、例えば、めっきを行う際に触媒（めっき触媒）となる液（めっき触媒液）への浸漬によって制御下地層２１上へめっき触媒が付着することで実現される。また、Ｎｉのめっき処理は、めっき液への浸漬によってめっき触媒に対して選択的にＮｉの膜が形成されることで実現される。

（工程Ｄ）図２(ｄ)で示すように、基板１上および制御電極２上を覆うように、絶縁膜４が形成される。絶縁膜４の形成は、例えば、基板１上および制御電極２上に対して所定の樹脂をスピンコートなどによって付着させることで実現される。

（工程Ｅ）図２(ｅ)で示すように、絶縁膜４上のうちの第１および第２電極５，６が形成されるべき領域に第１および第２下地層５１，６１が形成される。この第１および第２下地層５１，６１の形成は、上述した制御下地層２１の形成と同様に、ＩＪ法を用いて、例えば、Ａｇナノインクを、絶縁膜４上の所望の領域に着弾させることで実現される。ここで、ＩＪ法で用いられるインクとしては、例えば、Ａｇナノインクなど、所望のパターンを形成可能な性能（描画性）およびパターン形成後の安定性が良好で、かつ安価なものが好ましく、有機半導体層７と相性の良いものが望ましい。なお、この工程ＥにおけるＩＪ法を用いた第１および第２下地層５１，６１の形成方法については、後に詳述する。

（工程Ｆ）図２(ｆ)で示すように、第１および第２下地層５１，６１上に第１および第２電極本体層５２，６２が形成される。この工程Ｆでは、上述した工程Ｃと同様に、例えば、(ｉ)１００℃による約２時間の第１および第２下地層５１，６１の焼成、(ii)洗浄、(iii)第１および第２下地層５１，６１上へのめっき触媒（Ｐｄ触媒）の付与、(iv)第１および第２下地層５１，６１上へのＮｉのめっき処理、が順次行われる。なお、工程Ｆにおけるめっき処理で形成される第１および第２電極本体層５２，６２の表面形状は、第１および第２下地層５１，６１の表面形状を引き継いだものとなる。

（工程Ｇ）図２(ｇ)で示すように、第１および第２電極本体層５２，６２を覆うように、第１および第２被覆層５３，６３が形成されることで、第１および第２電極５，６が形成される。第１および第２被覆層５３，６３の形成は、例えば、いわゆる置換Ａｕめっき処理によって実現される。より具体的には、置換Ａｕめっき液への浸漬により、金属（ここでは、第１および第２電極本体層５２，６２）の表面がＡｕの金属膜に置換される。

（工程Ｈ）図２(ｈ)で示すように、第１電極５上から第２電極６上にかけて有機半導体層７が形成される。つまり、第１電極５と第２電極６との間に有機半導体層７が形成される。有機半導体層７の形成は、例えば、ＩＪ法を用いて、ＴＩＰＳペンタセン(６，１３−ビストリエチルシリルエチニルペンタセン)を、所望の領域に着弾させることで実現される。

＜インクジェット法を用いた電極パターンの形成方法＞
図３は、本発明の実施形態に係る下地層５１，６１（すなわち電極パターン）の形成方法を例示する図である。図３(ａ)〜(ｃ)は、ＩＪ法を用いて下地層５１，６１を形成する工程ａ〜ｃが時系列に沿って並べられたものである。なお、図３(ａ)〜(ｃ)では、破線４０で囲んだ領域が、絶縁膜４上において第１および第２電極５，６を形成すべき領域およびその周辺領域を含む領域を示し、太矢印がインクヘッドの走査方向を示す。以下、図３(ａ)〜(ｃ)を参照しつつ、工程ａ〜ｃについて説明する。

（工程ａ）図３(ａ)で示すように、絶縁膜４の上面に対し、ＩＪ法によりインクの液滴が、着弾によって形成されるドットの径以下の短い間隔で時間的に連続して着弾させられて、第１および第２電極５，６の電極パターン（ここでは、第１および第２下地層５１，６１）のうちの相互に対向するエッジ部の１ラインの領域（エッジ領域）５１ａ，６１ａが形成される。工程ａでは、絶縁膜４上にインクの液滴が着弾して形成されるドットのパターンが連続的に繋がりながら１ラインのパターンが描かれる。このように、ドットが連続的に繋がった１ラインのパターンを形成する描画処理を以下「連続描画処理」と称する。

そして、ここでは、連続描画処理が、障害物が存在していない絶縁膜４の上面に対して行われるため、インクの液溜まりが生じない上、乾燥していないドットが順次に繋がって溶剤リッチの状態で隣接するドット同士が綺麗に１ラインのパターンを形成する。したがって、エッジ領域５１ａ，６１ａが滑らかかつ凹凸の少ないものとなる。

なお、連続描画処理では、インクヘッドから射出する液滴と前回射出した液滴とを絶縁膜４上の着弾部分で干渉させることでドットのパターンが繋がって１ラインのパターンが形成されるように、インクヘッドの走査距離と液滴の射出タイミングとが適宜調整される。具体的には、インクの液滴の射出タイミング間におけるインクヘッドの走査距離（走査ピッチ）が、液滴が着弾して形成されるドットの径以下であり、且つ液滴の射出タイミングの時間間隔が液滴の溶剤が乾燥する時間よりも短く設定される。なお、エッジ領域５１ａ，６１ａが形成されて乾燥した後に、次の工程ｂが行われる。

（工程ｂ）図３(ｂ)で示すように、絶縁膜４の上面に対し、ＩＪ法によりインクの液滴が所定間隔で着弾させられて、複数のドット５１ｂ，６１ｂからなるパターン（ドットパターン）が形成される。該ドットパターンは、時間的に連続して形成される２つのドット５１ｂ（または６１ｂ）の間が離隔したパターンとなっており、換言すれば、ドットが間引かれたパターンとなっている。なお、時間的に連続して形成されるドットとドットとが干渉しないように、インクの各射出タイミング間におけるインクヘッドの走査距離（走査ピッチ）が、着弾して形成されるドットの径以上に設定される。

（工程ｃ）図３(ｃ)で示すように、工程ｂで形成されたドットパターンのドット５１ｂ，６１ｂとドット５１ｂ，６１ｂとの間に対してインクの液滴が着弾させられて、ドット５１ｂ，６１ｂの各隙間がドット５１ｃ，６１ｃによって埋められる。具体的には、２つのドット５１ｂの間が１つのドット５１ｃによって順次に埋められ、２つのドット６１ｂの間が１つのドット６１ｃによって順次に埋められる。別の観点から見れば、工程ｃでは、工程ｂと同様に、ＩＪ法によりインクの液滴が所定間隔で着弾させられて、複数のドット５１ｃ，６１ｃからなるパターン（ドットパターン）が形成される。該ドットパターンは、時間的に連続して形成される２つのドット５１ｃ（または６１ｃ）の間が離隔したパターンとなっており、換言すれば、ドットが間引かれたパターンとなっている。

そして、この工程ｃにより、エッジ領域５１ａと複数のドット５１ｂと複数のドット５１ｃとによって、第１電極５の電極パターン（ここでは、第１下地層５１）が形成され、エッジ領域６１ａと複数のドット６１ｂと複数のドット６１ｃとによって、第２電極６の電極パターン（ここでは、第２下地層６１）が形成される。

このように、工程ｂおよび工程ｃでは、絶縁膜４上において、ドットが間引かれたパターンが複数回（ここでは２回）形成されることにより、第１および第２下地層５１，６１のうちのエッジ部以外の領域に係るパターンが描かれる。該パターンを形成する描画処理を以下「間引き描画処理」と称する。そして、この間引き描画処理では、ドットパターン同士の干渉による液溜まりが発生し難い。したがって、第１および第２下地層５１，６１のうちのエッジ領域５１ａ，６１ａ以外の領域が、間引き描画処理で形成されることで、第１および第２電極５，６の電極パターン（ここでは、下地層５１，６１）が乱れることなく形成される。

上述した工程ａ〜ｃにより、第１および第２下地層５１，６１のエッジ領域５１ａ，６１ａが滑らか且つ凹凸の少ないものとなり、第１および第２電極５，６の電極パターンが乱れることなく形成される。そして、上述したように、上記工程Ｆにおけるめっき処理で形成される第１および第２電極本体層５２，６２の表面形状は、第１および第２下地層５１，６１の表面形状を引き継いだ表面形状となる。したがって、第１および第２電極本体層５２，６２の相互に対向する部分の形状、ひいては第１および第２電極５，６の相互に対向する部分の形状が、滑らか且つ凹凸の少ないものとなる。なお、第１電極５と第２電極６とが形成された後に、図３(ｄ)で示すような位置、すなわちエッジ領域５１ａとエッジ領域６１ａとの間に有機半導体層７（破線で囲まれた領域）が形成されることになる。

ここで仮に、第１および第２下地層５１，６１の相互に対向するエッジ部分を間引き描画処理によって形成すると、該エッジ部分が凹凸の多いものとなる。このため、第１および第２電極５，６の相互に対向する部分の形状については、本実施形態に係る形状と比較して、凹凸が大きくなる。すなわち、対向するエッジ部分の面（すなわちテーパーを形成する面）と絶縁膜４の上面とが成す角度（以下「テーパー角度」と称する）のばらつきが大きなものとなる。テーパー角度が異なると、第１電極５と第２電極６との間の電気抵抗が異なったものになることは、本願発明者らによって確認されている。

なお、このようなテーパー形状に起因した電気抵抗が変動することについては、例えば、非特許文献（A High-Resolution Active-Matrix Liquid Crystal Display with Organic Thin-Film Transistors，日立＆AIST，AM-LCD'04 (DIGEST OF TECHNICAL PAPERS) page25-26）によっても指摘されている。

このように、テーパー形状がばらついてしまう間引き描画処理で対向するエッジ部分を形成すると、ＴＦＴ素子の特性もばらつく。

これに対して、本実施形態に係る有機ＴＦＴ１０では、第１および第２下地層５１，６１の相互に対向する部分の形状が、滑らか且つ凹凸の少ないものとなり、テーパー形状に起因した電気抵抗のばらつきも小さいものとなる。すなわち、有機ＴＦＴの特性のばらつきが低減される。

以上のように、本発明の実施形態に係る有機ＴＦＴ１０の製造方法では、電極パターンを連続描画処理と間引き描画処理との併用により、ソース電極およびドレイン電極の相互に対向するエッジ部分が滑らかに形成されるとともに、インクの液溜まりに起因した電極パターンの崩れが抑制される。このため、有機薄膜トランジスタの個体間における特性のばらつきを低減することができる。すなわち、真空装置を用いない簡便且つ歩留まりの高い有機薄膜トランジスタの製造が可能となり、得られた有機薄膜トランジスタの特性が高く且つ均一なものとなる。

また、第１および第２下地層５１，６１上に導電性を有する導電層（ここでは、第１および第２電極本体層５２，６２）が形成された後に、該導電層の表面に金がめっきされることで、ソースおよびドレイン電極に相当する第１および第２電極５，６が形成される。このため、有機ＴＦＴ１０におけるキャリア移動度を高めることができる。

また、第１および第２電極５，６の形成後に、第１電極５と第２電極６との間の空間領域に有機半導体の溶液がＩＪ法によって塗布されて乾燥されることで、有機半導体層７が形成される。すなわち、第１および第２電極５，６の相互に対向するエッジ部分が滑らかに形成された後に、有機半導体層７が塗布によって形成される。このため、有機ＴＦＴ１０の製造コストの上昇を抑制しつつ、有機ＴＦＴ１０の個体間における特性のばらつきを抑制することができる。

＜その他＞
本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更、改良等が可能である。

◎例えば、上記実施形態では、第１および第２電極５，６の電極パターンのうちの相互に対向するエッジ部分のみが連続描画処理で形成され、その他の部分については間引き描画処理で形成されたが、これに限られない。例えば、第１および第２電極５，６と有機半導体層７との間の電気抵抗の低減、および該電気抵抗の個体間におけるばらつきの低減を実現するためには、第１および第２電極５，６の電極パターンのうちの相互に対向するエッジ部分については連続描画処理によって形成されなければならないが、該エッジ部分以外の少なくとも一部の領域が間引き描画処理によって形成されれば良い。

但し、第１および第２電極５，６の相互に対向するエッジ部分の形状が、インクの液溜まりに起因して乱れる現象を抑制して、該エッジ部分をより滑らかに形成するためには、第１および第２電極５，６の電極パターンのうちの相互に対向するエッジ部分の電極パターンに隣接する領域が、連続描画処理ではなく間引き描画処理によって形成されることが好ましい。

また、第１および第２電極５，６の電極パターンのうちの相互に対向するエッジ部分以外の部分については、間引き描画処理で形成される領域が大きくなれば、第１および第２電極５，６の電極パターンの形状、ひいては第１および第２電極５，６の形状が、インクの液溜まりに起因して乱れる現象が抑制される。すなわち、有機ＴＦＴ１０の個体間における特性のばらつきが抑制される。そして、インクの液溜まりの発生を抑制して、第１および第２電極５，６の電極パターンの崩れをより低減すためには、第１および第２電極５，６の電極パターンを形成する際に連続描画処理によって形成されるラインを相互に隣接させないことが好ましい。

更に、上記実施形態でも説明したが、第１および第２電極５，６の相互に対向するエッジ部分について、インクの液溜まりの発生を抑制して、電極パターンの崩れの低減を図るためには、該エッジ部分が連続描画処理によって形成された後に、該エッジ部分以外の少なくとも一部の領域が間引き描画処理を用いて形成されることが好ましい。

なお、第１および第２電極５，６の電極パターンの一部やそれ以外のパターンのうちで高精度なサイズが要求されていない領域については、適宜連続描画処理によって形成されても構わない。例えば、図４で示すように、第１電極５に対して信号電位を供給するバスラインＢＬと第１電極５とを電気的に接続する配線ＣＬについては、配線の延設距離が短く且つ単に導通があれば良いだけであるため、高精度なサイズが要求されない。但し、配線のパターンであっても、細長い配線については、連続描画処理によって形成すると、何れかの部分にインクの液溜まりが発生して、短絡などの配線パターンの不良を引き起こす可能性がある。このため、連続描画処理だけでなく、間引き描画処理が適度に組み合わされて形成されることが好ましい。

◎また、上記実施形態では、第１および第２下地層５１，６１の形成時にＩＪ法で吐出するインクとして、Ａｇナノインクが使用されたが、これに限られない。例えば、銀(Ａｇ)とパラジウム(Ｐｄ)の微細粒子(ＡｇＰｄナノ粒子)を溶媒に分散させたインク(ＡｇＰｄナノインク)など、その他の導電性を有する金属ナノ粒子が分散された液が使用されても良いし、ポリピロールなどの有機ナノ粒子が分散された液が使用されても良い。なお、このポリピロールの液としては、例えば、アキレス社製のポリピロール液（ＰＰｙ液）などが挙げられ、この液は、有機材料であり且つ導電性を有していないナノサイズのポリピロール粒子の分散液である。

◎また、上記実施形態では、第１および第２下地層５１，６１を、第１および第２電極５，６の電極パターンと称したが、これに限られない。例えば、第１および第２電極５，６のうち、ＩＪ法で形成される領域を、第１および第２電極５，６の電極パターンと称しても良い。

例えば、第１下地層５１および第１電極本体層５２に相当する導電層をＩＪ法によって形成し、該導電層に対してＡｕのめっき処理が行われることで、第１電極５が形成され、第２下地層６１および第２電極本体層６２に相当する導電層をＩＪ法によって形成し、該導電層に対してＡｕのめっき処理が行われることで、第２電極６が形成されても良い。そして、この場合には、第１下地層５１と第１電極本体層５２とを合わせたものを第１電極５の電極パターンと称し、第２下地層６１と第２電極本体層６２とを合わせたものを第２電極６の電極パターンと称しても良い。

更に、例えば、ＩＪ法でＡｕの微粒子を溶剤に分散させたインクを射出することで第１および第２被覆層５３，６３を形成しても良い。この場合には、第１電極５全体を第１電極５の電極パターンと称し、第２電極６全体を第２電極６の電極パターンと称しても良い。なお、このとき、第１電極５が、第１電極本体部５２を含まず、第１下地層５１と第１被覆層５３とによって形成され、第２電極６が、第２電極本体部６２を含まず、第２下地層６１と第２被覆層６３とによって形成されても良い。

◎また、上記実施形態では、有機ＴＦＴ１０がいわゆるボトムゲート型のものであったが、これに限られず、いわゆるトップゲート型や縦型などといったその他のタイプのものであっても良い。

◎なお、上記実施形態では、有機半導体層７を塗布によって形成したが、有機半導体層７を真空蒸着で形成する方法も考えられる。但し、真空蒸着で有機半導体層７を形成する場合には、第１および第２電極５，６の相互に対向するエッジ部の形状の影響が顕在化しない傾向にある。したがって、低コストで有機ＴＦＴを製造することを前提として有機半導体層７を塗布によって形成する手法を採用する際に、上記実施形態で示した手法によって第１および第２電極５，６の電極パターンを形成することが好適となる。

◎なお、間引き描画処理の代わりに、インクの射出タイミングの時間間隔を長して、１ドットが形成されて乾燥された後に次のドットが形成される構成を採用すれば、時間的に連続してインクが着弾して形成されるドット同士が重なるように描画しても、間引き描画処理と同様なパターンが得られる。しかしながら、このような構成では、電極パターンの形成に長時間を要するため、あまり実用的でない。

本実施例では、上記実施形態で説明した製造工程（工程Ａ〜Ｈ）に従って有機ＴＦＴ１０を作製した。各種作製条件は下記の通りである。

(a)基板：ＰＥＳ基板（住友ベークライト社製）、
(b)Ａｇナノインク：インクジェット回路形成用銀ナノインキ「ＳＥＩＮＴＲＯＮＩＣＳＩＮＫ」（住友電工社製）、
(c)Ｐｄ触媒液：ＮＮＰアクセラ（奥野製薬工業社製）、
(d)Ｎｉめっき液：ＮＮＰニコロンＬＴＣ（奥野製薬工業社製）、
(e)置換Ａｕめっき液：フラッシュゴールドＮＣ（奥野製薬工業社製）、
(f)インクヘッドのノズル径：約５μｍ、
(g)着弾したインクが形成するドット径：約１５μｍ、
(h)連続描画処理におけるインクヘッドの走査ピッチ：約１０μｍ、
(i)間引き描画処理におけるインクヘッドの走査ピッチ：約２０μｍ、
(j)制御下地層２１（Ａｇ膜）の厚み：約２０ｎｍ、
(k)制御電極本体層２２（Ｎｉ膜）の厚み：約２００ｎｍ、
(l)第１および第２下地層５１，６１（Ａｇ膜）の厚み：約２０ｎｍ、
(m)第１および第２電極本体層５２，６２（Ｎｉ膜）の厚み：約２００ｎｍ、
(n)第１および第２被覆層５３，６３（Ａｕ膜）の厚み：約５０ｎｍ、
(o)有機半導体層７の形成方法：ＩＪ法による有機半導体材料の射出および形成、
(p)有機半導体の素材：ＴＩＰＳペンタセン。

下表１は、実施例の有機ＴＦＴ１０を１６個の製作し、そのキャリア移動度の平均値（平均移動度）、ならびに第１電極５と第２電極６との間を流れる電流のばらつきに係る測定結果を示している。なお、キャリア移動度の測定は、アジレントテクノロジー社製の半導体デバイス・アナライザを用いて行った。具体的には、ソース電極（例えば、第１電極５）とドレイン電極（例えば、第２電極６）間の電圧Ｖｄｓを−４０Ｖに設定した状態で、ソース電極とゲート電極（ここでは、制御電極２）との間の電圧（ゲート電圧）Ｖｇｓを＋４０Ｖから−１００Ｖの範囲で変化させつつ、ゲート電圧Ｖｇｓ毎にソース電極とドレイン電極との間で流れる電流Ｉｄｓを測定し、その測定結果に基づきキャリア移動度を算出した。一方、電流のばらつきについては、ゲート電圧Ｖｇｓを−１００Ｖに設定した際の電流Ｉｄｓに基づいて求めた。

また、下表１では、比較例として、第１および第２下地層を連続描画処理のみで形成して製作した有機ＴＦＴ（比較例１）、第１および第２下地層５１，６１を間引き描画処理のみで形成して製作した有機ＴＦＴ（比較例２）、および実施例から第１および第２被覆層５３，６３が除かれた有機ＴＦＴ（比較例３）に係る測定結果も併せて示されている。

なお、比較例１に係る第１および第２下地層５１，６１の形成方法としては、図６で示したものと同様な方法を採用した。また、比較例２に係る第１および第２下地層５１，６１の形成方法としては、まず間引かれた複数のドット５１２，６１２からなるパターンを形成し（図５(ａ)）、次にドットが間引かれた部分が埋められるように複数のドット５１３，６１３からなるパターンを形成することで（図５(ｂ)）、第１および第２下地層５１，６１を形成した。また、その後、図５(ｃ)で示すように、第１および第２下地層５１，６１の間に有機半導体層７を形成した。

上表１で示すように、平均移動度については、実施例、比較例１、および比較例２では、良好な値であるのに対して、比較例３では、極めて低い値となった。これは、ソース電極およびドレイン電極の表面にＡｕが被覆されていない場合には、ソース電極およびドレイン電極と有機半導体層との間で仕事関数のマッチングが悪くなり、ソース電極およびドレイン電極と有機半導体層との間における接触抵抗が上昇した結果であると考えられる。

電流のばらつきについては、実施例および比較例１では、電流のばらつきが小さく良好であるのに対して、比較例２，３では、電流のばらつきの程度が大きかった。比較例２の電流のばらつきが大きくなったのは、連続描画処理におけるインクの液溜まりに起因してソース電極およびドレインの電極パターンが乱れた結果であると考えられる。また、比較例３の電流のばらつきが大きくなったのは、間引き描画処理によってソース電極およびドレイン電極の相互に対向するエッジ部分の形状が乱れた結果であると考えられる。

以上のように、実施例では、ソース電極およびドレイン電極の電極パターンが連続描画処理と間引き描画処理との併用によって形成されることで、ソース電極およびドレイン電極の相互に対向するエッジ部分が滑らかに形成されるとともに、インクの液溜まりに起因した電極パターンの崩れが抑制される。このため、有機ＴＦＴの個体間における特性のばらつきが低減されることが分かった。また、ソース電極およびドレイン電極の表面が金で形成されていると、有機ＴＦＴのキャリア移動度が向上することが分かった。

本発明の実施形態に係る有機ＴＦＴの構成例を示す断面模式図である。 本発明の実施形態に係る有機ＴＦＴの製造工程の概略を示す図である。 本発明の実施形態に係る電極パターンの形成方法を例示する図である。 本発明の実施形態に係る配線パターンを例示する図である。 本発明の比較例に係る電極パターンの形成方法を例示する図である。 連続描画処理による電極パターンの形成方法を例示する図である。

符号の説明

１ 基板
２ 制御電極
４ 絶縁膜
５ 第１電極
６ 第２電極
７ 有機半導体層
１０ 有機薄膜トランジスタ
２１ 制御下地層
２２ 制御電極本体層
５１ 第１下地層
５２ 第１電極本体層
５３ 第１被覆層
６１ 第２下地層
６２ 第２電極本体層
６３ 第２被覆層

Claims (8)

1. 有機薄膜トランジスタの製造方法であって、
   所定の基板上において、インクジェット法によってインクの液滴を、着弾によって形成されるドットの径以下の短い間隔で時間的に連続して着弾させることで、ソース電極およびドレイン電極に対応する第１および第２電極パターンのうちの少なくとも相互に対向するエッジ部の１ラインの領域を形成する第１領域形成工程と、
   インクジェット法によりインクの液滴を所定間隔で着弾させることによりドット間が離隔したドットパターンを形成した後に、該ドットパターンの各ドット間に対してインクの液滴を着弾させることで、前記第１および第２電極パターンのうちの前記エッジ部以外の少なくとも一部の領域を形成する第２領域形成工程と、
   を備えることを特徴とする有機薄膜トランジスタの製造方法。
2. 請求項１に記載の有機薄膜トランジスタの製造方法であって、
   前記少なくとも一部の領域が、
   前記第１および第２電極パターンのうちの前記エッジ部に隣接する領域を含むことを特徴とする有機薄膜トランジスタの製造方法。
3. 請求項１または請求項２に記載の有機薄膜トランジスタの製造方法であって、
   インクジェット法によって、着弾によって形成されるドットの径以下の短い間隔で時間的に連続してインクの液滴を着弾させることで形成される２以上のラインを相互に隣接させることなく、前記第１および第２電極パターンが形成されることを特徴とする有機薄膜トランジスタの製造方法。
4. 請求項１から請求項３の何れかに記載の有機薄膜トランジスタの製造方法であって、
   前記第１領域形成工程が行われた後に、前記第２領域形成工程が行われることを特徴とする特徴とする有機薄膜トランジスタの製造方法。
5. 請求項１から請求項４の何れかに記載の有機薄膜トランジスタの製造方法であって、
   前記第１および第２電極パターン上に導電性を有する第１および第２導電層をそれぞれ形成した後に、該第１および第２導電層の表面に金をめっきすることで前記ソース電極および前記ドレイン電極に相当する第１および第２電極を形成する電極形成工程、
   を更に備えることを特徴とする有機薄膜トランジスタの製造方法。
6. 請求項５に記載の有機薄膜トランジスタの製造方法であって、
   前記電極形成工程が、
   前記第１および第２電極パターンに対して、ニッケルまたは銅をめっきすることで前記第１および第２導電層を形成する導電層形成工程、を含むことを特徴とする有機薄膜トランジスタの製造方法。
7. 請求項１から請求項６の何れかに記載の有機薄膜トランジスタの製造方法であって、
   前記インクが、
   ナノ粒子を分散させた液であることを特徴とする有機薄膜トランジスタの製造方法。
8. 請求項１から請求項７の何れかに記載の有機薄膜トランジスタの製造方法であって、
   前記ソース電極および前記ドレイン電極に相当する第１および第２電極が形成された後に、前記第１電極と前記第２電極との間の空間領域に有機半導体の溶液を塗布して乾燥させることで、有機半導体層を形成する半導体層形成工程、
   を更に備えることを特徴とする有機薄膜トランジスタの製造方法。

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