JP2017183500A - Manufacturing method for organic thin film transistor, and organic thin film transistor - Google Patents

Manufacturing method for organic thin film transistor, and organic thin film transistor Download PDF

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Yoshinori Maehara
佳紀 前原
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a manufacturing method for an organic thin film transistor, and an organic thin film transistor, in which the short-circuiting between source and drain electrodes can be prevented even if the distance between the source and drain electrodes is shortened.SOLUTION: A manufacturing method for an organic thin film transistor includes a step of forming a metal layer and an electrode formation step of forming source-drain electrodes by removing a part of the metal layer. In the formation of the source-drain electrodes, a part of the metal layer is removed by laser beam scanning, so that a first opening to separate between the source electrode and the drain electrode and a second opening which is in communication with the first opening and whose distance L2 between the source-drain electrodes is larger than the distance L1 of the first opening between the source-drain electrodes are formed. Thus, the problem is solved.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、有機半導体材料を用いる有機薄膜トランジスタの製造方法、および、有機薄膜トランジスタに関する。   The present invention relates to a method for producing an organic thin film transistor using an organic semiconductor material, and an organic thin film transistor.

軽量化、低コスト化、柔軟化が可能であることから、液晶ディスプレイや有機ELディスプレイに用いられる薄膜トランジスタ(TFT)、RFID(Radio Frequency Identifier、RFタグとも言う)やメモリなどの論理回路を用いる装置等に、有機半導体材料からなる有機半導体層(有機半導体膜)を有する有機薄膜トランジスタ(有機TFT)が利用されている。   Equipment that uses logic circuits such as thin film transistors (TFTs), RFIDs (Radio Frequency Identifiers, also referred to as RF tags) and memories used in liquid crystal displays and organic EL displays because they can be reduced in weight, cost, and flexibility. For example, an organic thin film transistor (organic TFT) having an organic semiconductor layer (organic semiconductor film) made of an organic semiconductor material is used.

近年では、有機薄膜トランジスタを利用する電子回路の高集積化によって、ソース電極とドレイン電極との間隔すなわちチャネル長を短くすることが要求されている。また、移動度すなわちスイッチング速度や応答性等の点でも、チャネル長は短い方が有利である。   In recent years, it has been required to shorten the distance between the source electrode and the drain electrode, that is, the channel length due to the high integration of an electronic circuit using an organic thin film transistor. Also, a shorter channel length is advantageous in terms of mobility, that is, switching speed and responsiveness.

このような要求に対応して、微細な加工精度と生産性とを両立する有機薄膜トランジスタの製造方法として、金属層を形成して、この金属層をレーザーアブレーションによってパターニングすることにより、ソース電極およびドレイン電極等を形成する方法が知られている。   In response to such demands, as a method of manufacturing an organic thin film transistor that achieves both fine processing accuracy and productivity, a metal layer is formed, and this metal layer is patterned by laser ablation to thereby form a source electrode and a drain. A method for forming an electrode or the like is known.

例えば、特許文献1には、有機電子デバイスの製造方法において、金属層(導電層)を形成して、レーザーアブレーションを行うことにより導電層をパターニングする際に、パルスレーザーを用い、このパルスレーザーの単一パルスを使用して導電層のパターニングを行う方法が記載されている。
特許文献1では、単一のレーザーパルスのみを使用して金属層の加工を行うことにより、金属層の下層の劣化を実質的に無くすことができる、としている。また、特許文献1では、断面形状が矩形のレーザービームを用いて加工を行うことも記載されている。
For example, in Patent Document 1, in a method for manufacturing an organic electronic device, when a conductive layer is patterned by forming a metal layer (conductive layer) and performing laser ablation, a pulse laser is used. A method for patterning a conductive layer using a single pulse is described.
In Patent Document 1, it is said that deterioration of the lower layer of the metal layer can be substantially eliminated by processing the metal layer using only a single laser pulse. Patent Document 1 also describes that processing is performed using a laser beam having a rectangular cross-sectional shape.

また、特許文献2には、有機薄膜トランジスタの製造において、金属層を形成し、この金属層の一部をレーザーアブレーションによって除去することにより、ソース電極およびドレイン電極、ならびに、ソース電極とドレイン電極との間のチャネル長を画定することが記載されている。また、特許文献2には、レーザーアブレーションの分解能を2〜4μmとすることが記載されている。   Further, in Patent Document 2, in the manufacture of an organic thin film transistor, a metal layer is formed, and a part of the metal layer is removed by laser ablation, whereby a source electrode and a drain electrode, and a source electrode and a drain electrode are separated. It is described to define a channel length between. Patent Document 2 describes that the resolution of laser ablation is 2 to 4 μm.

さらに、特許文献3には、有機薄膜太陽電池の製造方法において、上部電極、下部電極および活性層の1以上を、レーザー波長が単一で、ビーム形状が矩形で、かつ、エネルギ分布がフラットなレーザーによる加工で行うことが記載されている。
特許文献3では、このような矩形のビーム形状を有するレーザーによって上部電極等の加工を行うことにより、レーザー加工を行う層の下層が、レーザーによる熱等によってダメージを受けることを防止し、かつ、レーザーを重ねて照射する際における重ね率(重ね合わせ率、オーバーラップ率)を小さくして、効率的な加工ができる、としている。
Furthermore, in Patent Document 3, in the method for manufacturing an organic thin film solar cell, one or more of the upper electrode, the lower electrode, and the active layer are formed with a single laser wavelength, a rectangular beam shape, and a flat energy distribution. It is described that processing is performed by laser.
In Patent Document 3, by processing the upper electrode or the like with a laser having such a rectangular beam shape, the lower layer of the layer subjected to laser processing is prevented from being damaged by heat or the like by the laser, and It is said that efficient processing can be performed by reducing the overlapping rate (overlapping rate, overlap rate) when irradiating with overlapping laser beams.

特開2013−118390号公報JP 2013-118390 A 特表2009−505427号公報Special table 2009-505427 特開2014−60392号公報JP 2014-60392 A

前述のように、レーザーアブレーションによる金属層の加工で、ソース電極およびドレイン電極を形成することにより、高い加工精度で、かつ、良好な量産性で、ソース電極およびドレイン電極を形成できる。
しかしながら、本発明者の検討によれば、電子回路の高集積化に対応するために、チャネル長を例えば5μm以下のように超微細化すると、レーザービームの重ね合わせ部分でパターニング不良が生じ易く、適正なソース電極およびドレイン電極を安定して形成することが困難になってしまう。
As described above, by forming the source electrode and the drain electrode by processing the metal layer by laser ablation, the source electrode and the drain electrode can be formed with high processing accuracy and good mass productivity.
However, according to the study of the present inventor, if the channel length is made ultrafine, for example, 5 μm or less in order to cope with the high integration of the electronic circuit, patterning defects are likely to occur in the overlapping portion of the laser beam, It becomes difficult to stably form appropriate source and drain electrodes.

特許文献1にも示されるように、レーザーアブレーションによる金属層の加工は、パルスレーザーを用い、レーザービームによって金属層を走査することよって行われる。
一例として、図9に概念的に示すように、金属層100を加工して、ソース電極102およびドレイン電極104を形成する場合には、パルスレーザーによるレーザービームBzを図中横方向に走査して、レーザービームBzによるアブレーションで金属層100を直線状に除去して、ソース電極102およびドレイン電極104を形成する。
As shown in Patent Document 1, processing of a metal layer by laser ablation is performed by using a pulse laser and scanning the metal layer with a laser beam.
As an example, as conceptually shown in FIG. 9, when the metal layer 100 is processed to form the source electrode 102 and the drain electrode 104, a laser beam Bz by a pulse laser is scanned in the horizontal direction in the figure. Then, the metal layer 100 is linearly removed by ablation with the laser beam Bz, and the source electrode 102 and the drain electrode 104 are formed.

この際においては、走査方向の全域で金属層を適正に除去するように、レーザービームBzの走査は、図9の上段に概念的に示すように、金属層100の表面において、レーザービームBzが、走査方向の端部で重なるように行う。
また、特許文献3にも記載されるように、レーザービームBzの断面形状(光軸と直交する方向の断面形状)すなわちビームスポットの形状を矩形にすることにより、走査方向の端部における重ね合わせ率を小さくして、効率の良い加工を行うことが可能になる。
In this case, the laser beam Bz is scanned on the surface of the metal layer 100 as conceptually shown in the upper part of FIG. 9 so as to appropriately remove the metal layer in the entire scanning direction. , And so as to overlap at the end in the scanning direction.
Also, as described in Patent Document 3, the laser beam Bz has a cross-sectional shape (cross-sectional shape in a direction orthogonal to the optical axis), that is, a beam spot shape, which is rectangular, thereby superimposing at the end in the scanning direction. It is possible to reduce the rate and perform efficient processing.

しかしながら、レーザービームBzの断面形状を矩形にしただけでは、回折によってレーザービームBzの端部の強度が弱くなってしまい、1パルスのレーザービームBzで除去される金属層100の形状が、適正な矩形ではなくなってしまう。
その結果、図9の中段に示すように、走査方向の端部で金属層100が適正に除去できず、ソース電極102とドレイン電極104との間、すなわちチャネル部に金属層100が残ってしまうパターニング不良が生じ、ソース電極102とドレイン電極104とが短絡してしまう。
However, if the cross-sectional shape of the laser beam Bz is only rectangular, the intensity of the end of the laser beam Bz is weakened by diffraction, and the shape of the metal layer 100 removed by one pulse of the laser beam Bz is appropriate. It is no longer a rectangle.
As a result, as shown in the middle part of FIG. 9, the metal layer 100 cannot be properly removed at the end in the scanning direction, and the metal layer 100 remains between the source electrode 102 and the drain electrode 104, that is, in the channel portion. Patterning failure occurs, and the source electrode 102 and the drain electrode 104 are short-circuited.

金属層100上において、走査方向の端部におけるレーザービームBzの重ね合わせ率を高くすることにより、この問題は解決できる。
しかしながら、走査方向の端部におけるレーザービームBzの重ね合わせ率を高くすると、加工の効率が低下して、生産性が低下してしまう。
This problem can be solved by increasing the overlay rate of the laser beam Bz at the end in the scanning direction on the metal layer 100.
However, when the overlapping ratio of the laser beam Bz at the end in the scanning direction is increased, the processing efficiency is lowered and the productivity is lowered.

また、トップコンタクト型の有機薄膜トランジスタでは、ソース電極102およびドレイン電極104の下に、有機半導体層が存在する。さらに、レーザービームBzの重複領域は、2回、レーザービームBzが照射される結果になる。
そのため、レーザービームBzの重複領域では、有機半導体層が劣化してしまい、トランジスタとしての性能が悪化する。従って、重複領域を多くすれば、劣化する有機半導体の量が多くなり、目的とする性能の有機薄膜トランジスタが製造できなくなってしまう。
In the top contact type organic thin film transistor, an organic semiconductor layer exists under the source electrode 102 and the drain electrode 104. Further, the overlapping region of the laser beam Bz results in the laser beam Bz being irradiated twice.
Therefore, in the overlapping region of the laser beam Bz, the organic semiconductor layer is deteriorated and the performance as a transistor is deteriorated. Therefore, if the overlapping region is increased, the amount of the organic semiconductor that deteriorates increases, and an organic thin film transistor having the intended performance cannot be manufactured.

さらに、有機薄膜トランジスタの製造では、一般的に、1つの基材に多数の有機薄膜トランジスタを製造する。そのため、レーザービームBzによる金属層100の加工は、例えば、レーザビームBzの走査方向と直交する方向に、金属層100を形成した基材を搬送しつつ、繰り返し行う。あるいは、レーザービームBzによる金属層100の加工は、金属層100を形成した基材を固定した状態で、レーザービームBzの光学系によって、レーザビームBzの走査位置を、レーザビームBzの走査方向と直交する方向に移動しつつ、繰り返し行う。
この際において、レーザービームBzの光学系および/または基材の搬送系の変動等によって、金属層100上におけるレーザービームBzの入射位置が目的位置から変動すると、図9の下段に示すように、レーザービームBzによって除去される金属層100の位置が、レーザービームBzの走査方向と直交する方向にズレてしまう。
その結果、同様に、ソース電極102とドレイン電極104との間に金属層100が残ってしまうパターニング不良が生じ、ソース電極102とドレイン電極104とが短絡してしまう。
Furthermore, in the manufacture of organic thin film transistors, a large number of organic thin film transistors are generally manufactured on a single substrate. Therefore, the processing of the metal layer 100 by the laser beam Bz is repeatedly performed while transporting the base material on which the metal layer 100 is formed, for example, in a direction orthogonal to the scanning direction of the laser beam Bz. Alternatively, the processing of the metal layer 100 by the laser beam Bz is performed by setting the scanning position of the laser beam Bz to the scanning direction of the laser beam Bz by the optical system of the laser beam Bz while the base material on which the metal layer 100 is formed is fixed. Repeatedly while moving in the orthogonal direction.
At this time, when the incident position of the laser beam Bz on the metal layer 100 fluctuates from the target position due to fluctuations in the optical system of the laser beam Bz and / or the transport system of the substrate, as shown in the lower part of FIG. The position of the metal layer 100 removed by the laser beam Bz is shifted in a direction orthogonal to the scanning direction of the laser beam Bz.
As a result, similarly, a patterning defect in which the metal layer 100 remains between the source electrode 102 and the drain electrode 104 occurs, and the source electrode 102 and the drain electrode 104 are short-circuited.

本発明の目的は、このような従来技術の問題点を解決することにあり、有機薄膜トランジスタにおいて、高集積化等を目的としてソース電極とドレイン電極との間隙すなわちチャネル長を極微細化した場合であっても、ソース電極とドレイン電極との短絡等を生じることを防止して、安定して適正な製品を得ることができる有機薄膜トランジスタの製造方法および有機薄膜トランジスタを提供することにある。   An object of the present invention is to solve such a problem of the prior art, and in an organic thin film transistor, the gap between the source electrode and the drain electrode, that is, the channel length is made extremely fine for the purpose of high integration or the like. Even if it exists, it is providing the manufacturing method of an organic thin-film transistor and organic thin-film transistor which can prevent producing a short circuit etc. with a source electrode and a drain electrode, and can obtain a suitable product stably.

このような目的を達成するために、本発明の有機薄膜トランジスタの製造方法は、基材、ゲート電極、ゲート絶縁層、有機半導体層、ならびに、ソース電極およびドレイン電極を有する有機薄膜トランジスタの製造方法であって、
ソース電極およびドレイン電極となる金属層を形成する工程と、金属層の一部を除去することにより、ソース電極およびドレイン電極を形成する電極形成工程と、を有し、かつ、
電極形成工程が、レーザービームを走査することによって金属層の一部を除去して、ソース電極とドレイン電極とを離間する第1の開口を形成する工程、および、
第1の開口によるソース電極とドレイン電極との離間方向と直交する方向に、複数、設けられる、第1の開口と連通し、かつ、ソース電極とドレイン電極との離間方向の距離L2が、第1の開口のソース電極とドレイン電極との離間方向の距離L1よりも長い、第2の開口を形成する工程、を有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を提供する。
In order to achieve such an object, the method for producing an organic thin film transistor of the present invention is a method for producing an organic thin film transistor having a base material, a gate electrode, a gate insulating layer, an organic semiconductor layer, and a source electrode and a drain electrode. And
A step of forming a metal layer to be a source electrode and a drain electrode, and an electrode formation step of forming a source electrode and a drain electrode by removing a part of the metal layer, and
An electrode forming step of removing a part of the metal layer by scanning a laser beam to form a first opening separating the source electrode and the drain electrode; and
A plurality of provided in the direction perpendicular to the direction of separation between the source electrode and the drain electrode by the first opening, communicated with the first opening, and the distance L2 in the direction of separation between the source electrode and the drain electrode is And a step of forming a second opening that is longer than the distance L1 between the source electrode and the drain electrode of the first opening in the separation direction.

このような本発明の有機薄膜トランジスタの製造方法において、金属層を形成する工程において、金属層をパターニングして形成することにより、第2の開口を形成する工程を、金属層を形成する工程で行うのが好ましい。
また、第2の開口の形成を、レーザービームの走査によって金属層の一部を除去することで行うのが好ましい。
また、電極形成工程において、第1の開口を形成する工程と第2の開口を形成する工程とを、同じ工程で行うのが好ましい。
また、有機半導体層と、ソース電極およびドレイン電極との間に、電荷注入層を形成するのが好ましい。
また、第1の開口の形成を、パルスレーザーによって行い、第2の開口が、第1の開口を形成するパルスレーザーによるレーザービームの走査方向の端部に重複するのが好ましい。
また、第1の開口のソース電極とドレイン電極との離間方向の距離L1が5μm以下であるのが好ましい。
さらに、金属層を形成する工程を、有機半導体層を形成した後に行うのが好ましい。
In such an organic thin film transistor manufacturing method of the present invention, in the step of forming the metal layer, the step of forming the second opening by patterning the metal layer is performed in the step of forming the metal layer. Is preferred.
The second opening is preferably formed by removing a part of the metal layer by scanning with a laser beam.
In the electrode formation step, it is preferable that the step of forming the first opening and the step of forming the second opening are performed in the same step.
In addition, it is preferable to form a charge injection layer between the organic semiconductor layer and the source and drain electrodes.
Further, it is preferable that the first opening is formed by a pulse laser, and the second opening overlaps an end portion in the scanning direction of the laser beam by the pulse laser that forms the first opening.
Moreover, it is preferable that the distance L1 in the separation direction between the source electrode and the drain electrode of the first opening is 5 μm or less.
Furthermore, the step of forming the metal layer is preferably performed after the organic semiconductor layer is formed.

本発明の有機薄膜トランジスタは、基材、ゲート電極、ゲート絶縁層、有機半導体層、ならびに、ソース電極およびドレイン電極を有する有機薄膜トランジスタであって、
ソース電極とドレイン電極との間隙を、ソース電極とドレイン電極とを離間する第1の開口、および、
第1の開口によるソース電極とドレイン電極との離間方向と直交する方向に、複数、設けられる、第1の開口と連通し、かつ、ソース電極とドレイン電極との離間方向の距離L2が、第1の開口のソース電極とドレイン電極との離間方向の距離L1よりも長い第2の開口、によって構成することを特徴とする有機薄膜トランジスタを提供する。
The organic thin film transistor of the present invention is a base material, a gate electrode, a gate insulating layer, an organic semiconductor layer, and an organic thin film transistor having a source electrode and a drain electrode,
A gap between the source electrode and the drain electrode, a first opening separating the source electrode and the drain electrode, and
A plurality of provided in the direction perpendicular to the direction of separation between the source electrode and the drain electrode by the first opening, communicated with the first opening, and the distance L2 in the direction of separation between the source electrode and the drain electrode is Provided is an organic thin film transistor comprising a second opening that is longer than a distance L1 in the separation direction between a source electrode and a drain electrode of one opening.

このような本発明の有機薄膜トランジスタにおいて、有機半導体層と、ソース電極およびドレイン電極との間に、電荷注入層を有するのが好ましい。
また、第1の開口のソース電極とドレイン電極との離間方向の距離L1が5μm以下であるのが好ましい。
また、支持体と、ソース電極およびドレイン電極との間に、有機半導体層が位置するのが好ましい。
In such an organic thin film transistor of the present invention, it is preferable to have a charge injection layer between the organic semiconductor layer and the source and drain electrodes.
Moreover, it is preferable that the distance L1 in the separation direction between the source electrode and the drain electrode of the first opening is 5 μm or less.
Moreover, it is preferable that an organic-semiconductor layer is located between a support body and a source electrode and a drain electrode.

本発明によれば、有機薄膜トランジスタにおいて、高集積化等を目的としてソース電極とドレイン電極との間隙すなわちチャネル長を極微細化した場合であっても、ソース電極とドレイン電極との短絡等を生じることを防止して、安定して適正な製品を得ることができる。   According to the present invention, even in the case where the gap between the source electrode and the drain electrode, that is, the channel length is made extremely fine for the purpose of high integration or the like, the organic thin film transistor causes a short circuit between the source electrode and the drain electrode. This can be prevented and a stable and appropriate product can be obtained.

本発明の有機薄膜トランジスタの一例を概念的に示す平面図および断面図である。It is the top view and sectional drawing which show notionally an example of the organic thin-film transistor of this invention. 本発明の有機薄膜トランジスタの別の例を概念的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows notionally another example of the organic thin-film transistor of this invention. 本発明の有機薄膜トランジスタの製造方法の一例を説明するための概念的な断面図である。It is a conceptual sectional view for explaining an example of the manufacturing method of the organic thin-film transistor of the present invention. 本発明の有機薄膜トランジスタの製造方法の一例を説明するための概念的な平面図である。It is a conceptual top view for demonstrating an example of the manufacturing method of the organic thin-film transistor of this invention. 本発明の有機薄膜トランジスタの製造方法の一例を説明するための概念的な平面図である。It is a conceptual top view for demonstrating an example of the manufacturing method of the organic thin-film transistor of this invention. 本発明の有機薄膜トランジスタの製造方法の一例を説明するための概念的な平面図である。It is a conceptual top view for demonstrating an example of the manufacturing method of the organic thin-film transistor of this invention. 本発明の有機薄膜トランジスタの製造方法の別の例を説明するための概念的な平面図である。It is a conceptual top view for demonstrating another example of the manufacturing method of the organic thin-film transistor of this invention. 本発明の実施例を説明するための概念図である。It is a conceptual diagram for demonstrating the Example of this invention. 従来の有機薄膜トランジスタの一例を概念的に示す平面図である。It is a top view which shows notionally an example of the conventional organic thin-film transistor.

以下、本発明の有機薄膜トランジスタの製造方法および有機薄膜トランジスタについて、添付の図面に示される好適実施例を基に詳細に説明する。   Hereinafter, the organic thin film transistor manufacturing method and the organic thin film transistor of the present invention will be described in detail based on the preferred embodiments shown in the accompanying drawings.

図1に、本発明の有機薄膜トランジスタの位置を概念的に示す。
なお、図1において、上段は平面図であり、下段は、この平面図のa−a線断面図である。平面図とは、有機薄膜トランジスタを、ソース電極およびドレイン電極側から、後述する基材の主面と直交する方向に見た図である。また、a−a線断面図とは、有機薄膜トランジスタを、ソース電極とドレイン電極との離間方向すなわちチャネル長の方向に切断した断面図である。
FIG. 1 conceptually shows the position of the organic thin film transistor of the present invention.
In FIG. 1, the upper part is a plan view, and the lower part is a cross-sectional view taken along the line aa of the plan view. The plan view is a view of the organic thin film transistor viewed from the source electrode and drain electrode side in a direction orthogonal to a main surface of a base material to be described later. The cross-sectional view taken along the line aa is a cross-sectional view of the organic thin film transistor cut in the separation direction of the source electrode and the drain electrode, that is, in the channel length direction.

図1に示すように、有機薄膜トランジスタ10は、基材12と、ゲート電極14と、ゲート絶縁層16と、有機半導体層18と、ソース電極24およびドレイン電極26と、を有する。   As shown in FIG. 1, the organic thin film transistor 10 includes a base material 12, a gate electrode 14, a gate insulating layer 16, an organic semiconductor layer 18, a source electrode 24 and a drain electrode 26.

本発明の有機薄膜トランジスタ10は、ソース電極24とドレイン電極26との間隙の形状、すなわち、ソース電極24およびドレイン電極26の対面する側の形状に特徴を有する以外は、基本的に、公知の有機薄膜トランジスタである。
従って、ゲート電極14、ゲート絶縁層16、有機半導体層18、ソース電極24およびドレイン電極26等の各部位の大きさ、形状、厚さ等は、各部位の形成材料、作製する有機薄膜トランジスタ10の大きさ、有機薄膜トランジスタ10の配列、有機薄膜トランジスタ10に要求される性能等に応じて、公知の有機薄膜トランジスタと(有機薄膜トランジスタアレイ)同様に、適宜、決定すればよい。
The organic thin film transistor 10 of the present invention is basically known in the art except that it is characterized by the shape of the gap between the source electrode 24 and the drain electrode 26, that is, the shape of the facing side of the source electrode 24 and the drain electrode 26. It is a thin film transistor.
Therefore, the size, shape, thickness, and the like of each part such as the gate electrode 14, the gate insulating layer 16, the organic semiconductor layer 18, the source electrode 24, and the drain electrode 26 are determined according to the formation material of each part and the organic thin film transistor 10 to be manufactured. What is necessary is just to determine suitably according to a magnitude | size, the arrangement | sequence of the organic thin-film transistor 10, the performance requested | required of the organic thin-film transistor 10, etc. similarly to a well-known organic thin-film transistor (organic thin-film transistor array).

また、図示例の有機薄膜トランジスタ10は、ボトムゲート−トップコンタクト型であるが、本発明は、これに限定はされない。
すなわち、本発明の有機薄膜トランジスタおよび有機薄膜トランジスタの製造方法は、トップゲート−トップコンタクト型、ボトムゲート−ボトムコンタクト型、トップゲート−ボトムコンタクト型の、いずれにも利用可能である。
中でも、有機半導体層がソース電極およびドレイン電極よりも基材側に位置するため、フォトリソグラフィによるソース電極およびドレイン電極の形成が困難で、ソース電極およびドレイン電極の形成に、レーザービームによるアブレーションを用いる加工が好適に利用される点で、トップコンタクト型の有機薄膜トランジスタは、好適に利用される。
Further, the organic thin film transistor 10 in the illustrated example is a bottom gate-top contact type, but the present invention is not limited to this.
That is, the organic thin film transistor and the method for manufacturing the organic thin film transistor of the present invention can be used for any of a top gate-top contact type, a bottom gate-bottom contact type, and a top gate-bottom contact type.
In particular, since the organic semiconductor layer is located on the substrate side with respect to the source electrode and the drain electrode, it is difficult to form the source electrode and the drain electrode by photolithography, and laser beam ablation is used for forming the source electrode and the drain electrode. The top contact type organic thin film transistor is preferably used in that processing is preferably used.

本発明の有機薄膜トランジスタ10において、基材12は、有機薄膜トランジスタで基材(基板)として利用されている各種の材料からなるシート状物が、各種、利用可能である。
具体的には、ガラス、表面に酸化物層等の絶縁層を形成した金属、セラミック、樹脂など、各種の材料からなるシート状物(板状物、フィルム状物)が例示される。
In the organic thin film transistor 10 of the present invention, the base material 12 can use various sheet-like materials made of various materials used as a base material (substrate) in the organic thin film transistor.
Specific examples include sheet-like materials (plate-like materials and film-like materials) made of various materials such as glass, metals having an insulating layer such as an oxide layer formed on the surface, ceramics, and resins.

中でも可撓性を有する有機薄膜トランジスタが形成可能である等の点で、可撓性を有するフィルム状の基材は、好適に利用される。具体的には、各種の樹脂材料からなる樹脂フィルムは、基材12として好適に利用される。
基材12に用いられる樹脂フィルムの材料としては、具体的には、ポリエステル樹脂、メタクリル樹脂、メタクリル酸−マレイン酸共重合体、ポリスチレン樹脂、弗素樹脂、ポリイミド、弗素化ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、セルロースアシレート樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリカーボネート樹脂、脂環式ポリオレフィン樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリスルホン樹脂、シクロオレフィルンコポリマー、フルオレン環変性ポリカーボネート樹脂、脂環変性ポリカーボネート樹脂、フルオレン環変性ポリエステル樹脂、アクリロイル化合物などの熱可塑性樹脂が例示される。
Among these, a flexible film-like substrate is preferably used in that a flexible organic thin film transistor can be formed. Specifically, resin films made of various resin materials are suitably used as the base material 12.
Specific examples of the resin film material used for the substrate 12 include polyester resin, methacrylic resin, methacrylic acid-maleic acid copolymer, polystyrene resin, fluorine resin, polyimide, fluorinated polyimide resin, polyamide resin, and polyamide. Imide resin, polyether imide resin, cellulose acylate resin, polyurethane resin, polyether ether ketone resin, polycarbonate resin, alicyclic polyolefin resin, polyarylate resin, polyether sulfone resin, polysulfone resin, cycloolefin solvent, fluorene ring Examples thereof include thermoplastic resins such as modified polycarbonate resins, alicyclic modified polycarbonate resins, fluorene ring modified polyester resins, and acryloyl compounds.

本発明において、基材12は、複数の樹脂フィルムを貼り合わせてなる構成など、多層構成を有するものであってもよい。   In the present invention, the substrate 12 may have a multilayer structure such as a structure in which a plurality of resin films are bonded together.

基材12の一方の表面にはゲート電極14が形成される。
ゲート電極14も、有機薄膜トランジスタで用いられている公知のゲート電極である。
従って、ゲート電極14の形成材料は、同様に、有機薄膜トランジスタでゲート絶縁層として利用されている公知の物が、各種、利用可能である。ゲート電極14の形成材料としては、具体的には、アルミニウム、クロム、銅、モリブデン、タングステン、金、銀等の金属、合金、酸化インジウム錫(ITO)等の透明導電性酸化物(TCO)、ポリエチレンジオキシチオフェン−ポリスチレンスルホン酸(PEDOT−PSS)等の導電性高分子が例示される。
また、ゲート電極14は、これらの材料からなる層を積層してなる、積層構造を有するものであってもよい。
A gate electrode 14 is formed on one surface of the substrate 12.
The gate electrode 14 is also a known gate electrode used in organic thin film transistors.
Accordingly, as the material for forming the gate electrode 14, various known materials that are used as gate insulating layers in organic thin film transistors can be used. Specific examples of the material for forming the gate electrode 14 include metals such as aluminum, chromium, copper, molybdenum, tungsten, gold, silver, alloys, transparent conductive oxides (TCO) such as indium tin oxide (ITO), Examples thereof include conductive polymers such as polyethylenedioxythiophene-polystyrene sulfonic acid (PEDOT-PSS).
Further, the gate electrode 14 may have a stacked structure in which layers made of these materials are stacked.

ゲート電極14の上には、ゲート絶縁層16が形成される。なお、本明細書において、『上』とは基材12と逆側を、『下』とは基材12側を、それぞれ示す。   A gate insulating layer 16 is formed on the gate electrode 14. In the present specification, “upper” indicates the side opposite to the base material 12, and “lower” indicates the side of the base material 12.

ゲート絶縁層16も、有機薄膜トランジスタで用いられている公知のゲート絶縁層である。
従って、ゲート絶縁層16の形成材料も、同様に、有機薄膜トランジスタでゲート絶縁層として利用されている公知の物が、各種、利用可能である。ゲート絶縁層16の形成材料としては、具体的には、酸化硅素(SiOx)、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム(アルミナ)、酸化チタン、酸化ゲルマニウム、酸化イットリウム、酸化ジルコニウム、酸化ニオブ、酸化タンタル等の金属酸化物、窒化硅素(Six)等の金属窒化物、窒化酸化硅素(SiOxy)等の金属窒化酸化物(金属酸化窒化物)、ダイヤモンド状炭素(DLC)等の無機材料や各種高分子材料が例示される。
また、ゲート絶縁層16は、これらの材料からなる層を積層してなる、積層構造を有するものであってもよい。
The gate insulating layer 16 is also a known gate insulating layer used in organic thin film transistors.
Accordingly, as the material for forming the gate insulating layer 16, various known materials that are used as the gate insulating layer in the organic thin film transistor can be used. Specific examples of the material for forming the gate insulating layer 16 include silicon oxide (SiO x ), magnesium oxide, aluminum oxide (alumina), titanium oxide, germanium oxide, yttrium oxide, zirconium oxide, niobium oxide, and tantalum oxide. Metal oxides, metal nitrides such as silicon nitride (Si x N y ), metal nitride oxides (metal oxynitride) such as silicon nitride oxide (SiO x N y ), and inorganic materials such as diamond-like carbon (DLC) And various polymer materials.
The gate insulating layer 16 may have a stacked structure in which layers made of these materials are stacked.

ゲート絶縁層16の上には、有機半導体層18が形成される。
有機半導体層18も、有機薄膜トランジスタで用いられている公知の有機半導体材料からなる有機半導体層である。また、有機半導体層18は、p型の有機半導体層でも、n型の有機半導体層でもよい。
従って、有機半導体材料は、有機薄膜トランジスタの製造において有機半導体層に利用される公知の材料が、各種、好適に利用可能である。具体的には、6,13−ビス(トリイソプロピルシリルエチニル)ペンタセン(TIPSペンタセン)等のペンタセン誘導体、5,11‐ビス(トリエチルシリルエチニル)アントラジチオフェン(TES‐ADT)等のアントラジチオフェン誘導体、ベンゾジチオフェン(BDT)誘導体、ジオクチルベンゾチエノベンゾチオフェン(C8−BTBT)等のベンゾチエノベンゾチオフェン(BTBT)誘導体、ジナフトチエノチオフェン(DNTT)誘導体、ジナフトベンゾジチオフェン(DNBDT)誘導体、6,12‐ジオキサアンタントレン(ペリキサンテノキサンテン)誘導体、N,N’−ビス(シクロヘキシル)ナフタレン−1,4,5,8−ビス(ジカルボキシイミド)等のナフタレンテトラカルボン酸ジイミド(NTCDI)誘導体、ペリレンテトラカルボン酸ジイミド(PTCDI)誘導体、ポリチオフェン誘導体、ポリ(2,5‐ビス(チオフェン‐2‐イル)チエノ[3,2‐b]チオフェン)(PBTTT)誘導体、テトラシアノキノジメタン(TCNQ)誘導体、オリゴチオフェン類、フタロシアニン類、フラーレン類などが例示される。
An organic semiconductor layer 18 is formed on the gate insulating layer 16.
The organic semiconductor layer 18 is also an organic semiconductor layer made of a known organic semiconductor material used in organic thin film transistors. The organic semiconductor layer 18 may be a p-type organic semiconductor layer or an n-type organic semiconductor layer.
Therefore, as the organic semiconductor material, various known materials that are used for the organic semiconductor layer in the manufacture of the organic thin film transistor can be suitably used. Specifically, pentacene derivatives such as 6,13-bis (triisopropylsilylethynyl) pentacene (TIPS pentacene) and anthradithiophene derivatives such as 5,11-bis (triethylsilylethynyl) anthradithiophene (TES-ADT) , benzodithiophene (BDT) derivatives, benzothiophene thieno benzothiophene (BTBT) derivatives such as dioctyl benzothienopyridine benzothiophene (C 8 -BTBT), Gina shift thienothiophene (DNTT) derivatives, Gina shift benzodithiophene (DNBDT) derivatives, Naphthalene tetracarboxylic acid diimide (NTCDI) such as 6,12-dioxaanthanthrene (perixanthenoxanthene) derivative, N, N′-bis (cyclohexyl) naphthalene-1,4,5,8-bis (dicarboximide) ) Invitation Perylenetetracarboxylic acid diimide (PTCDI) derivative, polythiophene derivative, poly (2,5-bis (thiophen-2-yl) thieno [3,2-b] thiophene) (PBTTT) derivative, tetracyanoquinodimethane ( Examples include TCNQ) derivatives, oligothiophenes, phthalocyanines, fullerenes and the like.

有機半導体層18の上には、ソース電極24およびドレイン電極26が形成される。
ソース電極24およびドレイン電極26は、形状に特徴を有する以外は、基本的に、有機薄膜トランジスタで用いられている公知のソース電極およびドレイン電極である。
従って、ソース電極24およびドレイン電極26の形成材料も、各層と同様に、有機薄膜トランジスタでソース電極24およびドレイン電極26として利用されている公知の物が、各種、利用可能である。形成材料としては、具体的には、前述のゲート電極14で例示した各種の材料が例示される。
A source electrode 24 and a drain electrode 26 are formed on the organic semiconductor layer 18.
The source electrode 24 and the drain electrode 26 are basically known source and drain electrodes used in organic thin film transistors, except that they are characterized in shape.
Therefore, as the material for forming the source electrode 24 and the drain electrode 26, various known materials that are used as the source electrode 24 and the drain electrode 26 in the organic thin film transistor can be used as in the case of each layer. Specific examples of the forming material include various materials exemplified for the gate electrode 14 described above.

前述のように、本発明の有機薄膜トランジスタ10は、ソース電極24とドレイン電極26との間隙の形状、すなわち、ソース電極24とドレイン電極26との互いに対面する側の形状、すなわち、チャネルの形状に特徴を有する以外は、基本的に、公知の有機薄膜トランジスタである。
図1に示すように、本発明の有機薄膜トランジスタ10において、ソース電極24とドレイン電極26との間隙は、ソース電極24とドレイン電極26との対面方向の距離が異なる2つの開口によって形成される。
As described above, the organic thin film transistor 10 of the present invention has the shape of the gap between the source electrode 24 and the drain electrode 26, that is, the shape of the side facing the source electrode 24 and the drain electrode 26, that is, the shape of the channel. Basically, it is a known organic thin film transistor except that it has characteristics.
As shown in FIG. 1, in the organic thin film transistor 10 of the present invention, the gap between the source electrode 24 and the drain electrode 26 is formed by two openings having different distances in the facing direction between the source electrode 24 and the drain electrode 26.

以下の説明では、便宜的に、『ソース電極24とドレイン電極26との離間方向』、すなわち、いわゆるチャネル長の方向を『チャネル長方向』とも言う。また、以下の説明では、便宜的に、『チャネル長方向』と直交する方向、すなわち、いわゆるチャネル幅の方向を『チャネル幅方向』とも言う。
従って、チャネル長方向は、図1における横方向であり、チャネル幅方向は、図1上段の平面図における図中上下方向で、図1下段の断面図における紙面と垂直方向である。
In the following description, for convenience, “the direction in which the source electrode 24 and the drain electrode 26 are separated”, that is, the so-called channel length direction is also referred to as “channel length direction”. In the following description, for convenience, a direction orthogonal to the “channel length direction”, that is, a so-called channel width direction is also referred to as a “channel width direction”.
Accordingly, the channel length direction is the horizontal direction in FIG. 1, and the channel width direction is the vertical direction in the plan view of the upper stage of FIG. 1 and the direction perpendicular to the paper surface in the cross-sectional view of the lower stage of FIG.

具体的には、有機薄膜トランジスタ10において、ソース電極24とドレイン電極26との間隙すなわちチャネルは、チャネル幅方向の全域に対応してソース電極24とドレイン電極26とを離間する第1開口30と、チャネル幅方向に互いに離間して、複数(図示例では3個)、形成される、第1開口30に連通する第2開口32と、によって形成される。
また、有機薄膜トランジスタ10においては、第1開口30のチャネル長方向の距離L1に対して、第2開口32のチャネル長方向の距離L2が長い。すなわち、有機薄膜トランジスタ10においては、第1開口30によって離間されるソース電極24とドレイン電極26との距離L1に対して、第2開口32によって離間されるソース電極24とドレイン電極26との距離L2が長い。
本発明の有機薄膜トランジスタ10は、ソース電極24とドレイン電極26との間隙を、このようなチャネル長方向の距離が異なる複数の開口で構成することにより、チャネル長を極微細化しても、ソース電極24とドレイン電極26とが短絡することを防止して、適正な有機薄膜トランジスタを安定して得ることを可能にしている。
Specifically, in the organic thin film transistor 10, a gap between the source electrode 24 and the drain electrode 26, that is, a channel, a first opening 30 that separates the source electrode 24 and the drain electrode 26 corresponding to the entire region in the channel width direction, A plurality (three in the illustrated example) of the second openings 32 that communicate with the first opening 30 are formed apart from each other in the channel width direction.
In the organic thin film transistor 10, the distance L2 of the second opening 32 in the channel length direction is longer than the distance L1 of the first opening 30 in the channel length direction. That is, in the organic thin film transistor 10, the distance L <b> 2 between the source electrode 24 and the drain electrode 26 separated by the second opening 32 with respect to the distance L <b> 1 between the source electrode 24 and the drain electrode 26 separated by the first opening 30. Is long.
The organic thin film transistor 10 of the present invention is configured such that the gap between the source electrode 24 and the drain electrode 26 is constituted by a plurality of openings having different distances in the channel length direction, so that the source electrode 24 and the drain electrode 26 are prevented from being short-circuited, and an appropriate organic thin film transistor can be stably obtained.

前述のように、高集積化等の対応するために、ソース電極24とドレイン電極26との間隔すなわちチャネル長を狭くすることが要求されている。他方で、加工精度と生産性とを両立させられる製造方法として、ソース電極24およびドレイン電極26となる金属層を形成し、レーザーアブレーションによる金属層のパターニングによって、ソース電極24およびドレイン電極26を形成する方法が知られている。
前述のように、レーザーアブレーションによる電極の加工は、パルスレーザを用い、レーザービームを走査することで行われる。また、レーザーアブレーションによる電極の加工では、適正な加工を行うために、加工面においてパルス状のレーザービームを走査方向に重複させるが、レーザービームの断面形状すなわちビームスポット形状を矩形に成形することで、ソース電極24とドレイン電極26との間隔を適正に形成するための重ね合わせ率を小さくでき、かつ、生産効率も向上できる。
ところが、従来の有機薄膜トランジスタでは、ソース電極24とドレイン電極26との間隔すなわちチャネル長を狭く、極微細化すると、レーザービーム(ビームスポット)の走査方向端部での加工不良、および/または、レーザービームの走査や基材搬送の変動等に起因して、パターニング不良が発生してしまい、ソース電極24とドレイン電極26との短絡等が生じてしまうのは、前述のとおりである(図9参照)。
As described above, in order to cope with high integration and the like, it is required to narrow the distance between the source electrode 24 and the drain electrode 26, that is, the channel length. On the other hand, as a manufacturing method that can achieve both processing accuracy and productivity, a metal layer to be the source electrode 24 and the drain electrode 26 is formed, and the source electrode 24 and the drain electrode 26 are formed by patterning the metal layer by laser ablation. How to do is known.
As described above, processing of electrodes by laser ablation is performed by scanning a laser beam using a pulse laser. In addition, in the processing of electrodes by laser ablation, a pulsed laser beam is overlapped in the scanning direction on the processing surface in order to perform appropriate processing, but by forming the cross-sectional shape of the laser beam, that is, the beam spot shape into a rectangle. In addition, it is possible to reduce the overlay rate for properly forming the gap between the source electrode 24 and the drain electrode 26 and to improve the production efficiency.
However, in the conventional organic thin film transistor, when the distance between the source electrode 24 and the drain electrode 26, that is, the channel length is narrowed and extremely miniaturized, processing defects at the scanning direction end of the laser beam (beam spot) and / or laser As described above, the patterning failure occurs due to the beam scanning, the substrate conveyance fluctuation, and the like, and the source electrode 24 and the drain electrode 26 are short-circuited (see FIG. 9). ).

これに対し、本発明の有機薄膜トランジスタ10は、ソース電極24とドレイン電極26との間隙を、チャネル幅方向の全域に対応してソース電極24とドレイン電極26とを離間する第1開口30と、チャネル幅方向に離間して複数形成される、第1開口30に連通し、かつ、チャネル長方向の距離L2が、第1開口30のチャネル長方向の距離L1より長い第2開口32とで形成する。
そのため、後に詳述するが、主にソース電極24とドレイン電極26との間隙すなわちチャネルとなる第1開口30のチャネル長方向の距離L1を短く、極微細化しても、第1開口30を形成するレーザービームの走査方向の端部に、チャネル長方向の距離L2が長い第2開口32を有するため、第1開口30を形成するレーザービームの走査方向端部において、第2開口32によってソース電極24とドレイン電極26とを離間できる。そのため、本発明によれば、パターニング不良に起因するソース電極24とドレイン電極26との短絡を防止して、適正な有機薄膜トランジスタ10を安定して得られる。
On the other hand, the organic thin film transistor 10 of the present invention includes a first opening 30 that separates the source electrode 24 and the drain electrode 26 from the source electrode 24 and the drain electrode 26 corresponding to the entire region in the channel width direction. A plurality of second openings 32 that are spaced apart in the channel width direction and communicate with the first opening 30 and that have a distance L2 in the channel length direction that is longer than the distance L1 of the first opening 30 in the channel length direction. To do.
Therefore, as will be described in detail later, the first opening 30 is formed even if the distance L1 in the channel length direction of the first opening 30 that mainly becomes the gap between the source electrode 24 and the drain electrode 26, that is, the channel, is shortened and extremely fine. Since the second opening 32 having a long distance L2 in the channel length direction is provided at the end of the laser beam in the scanning direction, the source electrode is formed by the second opening 32 at the end of the laser beam forming the first opening 30 in the scanning direction. 24 and the drain electrode 26 can be separated. Therefore, according to the present invention, it is possible to prevent a short circuit between the source electrode 24 and the drain electrode 26 due to a patterning defect and to stably obtain an appropriate organic thin film transistor 10.

本発明の有機薄膜トランジスタ10において、第1開口30のチャネル長方向の距離L1、すなわちソース電極24とドレイン電極26との間隙、すなわち有機薄膜トランジスタ10におけるチャネル長は、有機薄膜トランジスタ10の大きさ、有機薄膜トランジスタ10を利用する装置に要求される高集積化の程度、有機薄膜トランジスタ10に要求される特性等に応じて、適宜、設定すればよい。
本発明者の検討によれば、高集積化や、チャネル長の微細化によるソース電極24とドレイン電極26との短絡が生じ易いすなわち本発明の効果がより大きく発現する等の点で、第1開口30のチャネル長方向の距離L1は5μm以下が好ましく、0.05〜5μmがより好ましく、0.1〜2μmが特に好ましい。
In the organic thin film transistor 10 of the present invention, the distance L1 in the channel length direction of the first opening 30, that is, the gap between the source electrode 24 and the drain electrode 26, that is, the channel length in the organic thin film transistor 10, is the size of the organic thin film transistor 10. 10 may be set as appropriate in accordance with the degree of integration required for the device using 10 and the characteristics required for the organic thin film transistor 10.
According to the study of the present inventor, the first point is that the high integration and the short-circuit between the source electrode 24 and the drain electrode 26 due to the miniaturization of the channel length are likely to occur, that is, the effect of the present invention is more manifested. The distance L1 in the channel length direction of the opening 30 is preferably 5 μm or less, more preferably 0.05 to 5 μm, and particularly preferably 0.1 to 2 μm.

第2開口32のチャネル長方向の距離L2、すなわち第2開口32によるソース電極24とドレイン電極26との間隙は、第1開口30のチャネル長方向の距離L1よりも長ければよく、同様に、有機薄膜トランジスタ10の大きさ、有機薄膜トランジスタ10に要求される特性等に応じて、適宜、設定すればよい。
本発明者の検討によれば、第1開口30と確実に連通してソース電極24とドレイン電極26との短絡を防止できる、有機薄膜トランジスタ10の小型化を図れる、ソース電極24およびドレイン電極26の電流密度分布を均一にできる等の点で、第2開口32のチャネル長方向の距離L2は1〜600μmが好ましく、5〜60μmがより好ましい。
The distance L2 of the second opening 32 in the channel length direction, that is, the gap between the source electrode 24 and the drain electrode 26 by the second opening 32 only needs to be longer than the distance L1 of the first opening 30 in the channel length direction. What is necessary is just to set suitably according to the magnitude | size of the organic thin-film transistor 10, the characteristic requested | required of the organic thin-film transistor 10, etc.
According to the study of the present inventor, the organic thin film transistor 10 can be reduced in size, which can reliably communicate with the first opening 30 and prevent a short circuit between the source electrode 24 and the drain electrode 26. The distance L2 in the channel length direction of the second opening 32 is preferably 1 to 600 μm, and more preferably 5 to 60 μm, in that the current density distribution can be made uniform.

第2開口32のチャネル幅方向の大きさwも、同様に、有機薄膜トランジスタ10の大きさ、有機薄膜トランジスタ10に要求される特性等に応じて、適宜、設定すればよい。
本発明者の検討によれば、第1開口30と確実に連通してソース電極24とドレイン電極26との短絡を防止できる、有機薄膜トランジスタ10の小型化を図れる等の点で、第2開口32のチャネル幅方向の大きさwは、第1開口30のチャネル長方向の距離L1の50%〜50μmが好ましく、距離L1と同じ〜10μmがより好ましい。
Similarly, the size w of the second opening 32 in the channel width direction may be appropriately set according to the size of the organic thin film transistor 10, characteristics required for the organic thin film transistor 10, and the like.
According to the study of the present inventor, the second opening 32 can be reliably communicated with the first opening 30 to prevent a short circuit between the source electrode 24 and the drain electrode 26 and the organic thin film transistor 10 can be reduced in size. The size w in the channel width direction is preferably 50% to 50 μm of the distance L1 of the first opening 30 in the channel length direction, and more preferably 10 μm, which is the same as the distance L1.

ここで、第2開口32は、チャネル長方向の距離L2すなわちソース電極24とドレイン電極26との距離が、有機薄膜トランジスタ10の基本的なチャネル長である距離L1よりも広い。そのため、第2開口32が形成された領域は、第1開口30のみの領域に比してトランジスタとしての特性が低く、距離L2が長い場合には、第2開口32の形成領域がトランジスタとして機能しなくなる場合も有る。
この点を考慮すると、本発明の有機薄膜トランジスタ10においては、全ての第2開口32のチャネル幅方向の大きさwの合計(図示例では3個の大きさwの合計)が、有機薄膜トランジスタ10のチャネル幅の50%以下であるのが好ましく、20%以下であるのがより好ましい。
Here, in the second opening 32, the distance L <b> 2 in the channel length direction, that is, the distance between the source electrode 24 and the drain electrode 26 is wider than the distance L <b> 1 that is the basic channel length of the organic thin film transistor 10. For this reason, the region where the second opening 32 is formed has lower characteristics as a transistor than the region where only the first opening 30 is formed. When the distance L2 is long, the region where the second opening 32 is formed functions as a transistor. In some cases, it may not be possible.
In consideration of this point, in the organic thin film transistor 10 of the present invention, the total of the sizes w of all the second openings 32 in the channel width direction (the total of the three sizes w in the illustrated example) is It is preferably 50% or less of the channel width, and more preferably 20% or less.

図2に、本発明の有機薄膜トランジスタの別の例の概念図を示す。
なお、図2は、図1の下段の断面図と同様の断面図である。また、図2に示す有機薄膜トランジスタ40は、図1に示す有機薄膜トランジスタ10と同じ部材を多く用いるので、同じ部位には同じ符号を付し、以下の説明は、異なる部位を主に行う。
In FIG. 2, the conceptual diagram of another example of the organic thin-film transistor of this invention is shown.
2 is a cross-sectional view similar to the cross-sectional view in the lower part of FIG. Moreover, since the organic thin-film transistor 40 shown in FIG. 2 uses many the same members as the organic thin-film transistor 10 shown in FIG. 1, the same code | symbol is attached | subjected to the same site | part and the following description mainly performs a different site | part.

図2に示す有機薄膜トランジスタ40は、有機半導体層18と、ソース電極24およびドレイン電極26との間に、電荷注入層42を有する。
周知のように、有機薄膜トランジスタ40に設けられる電荷注入層42とは、有機半導体層18に電荷(電子あるいは正孔)を注入する層である。有機薄膜トランジスタ40は、このような電荷注入層を有することにより、電荷の注入効率を向上して、移動度を向上できる。また、有機半導体層18と、ソース電極24およびドレイン電極26との間に、電荷注入層42を有することにより、後述するレーザービームによる金属層の加工性を向上して、より確実に金属層のパターニング不良に起因するソース電極24およびドレイン電極26との短絡等を防止できる。
The organic thin film transistor 40 shown in FIG. 2 has a charge injection layer 42 between the organic semiconductor layer 18 and the source electrode 24 and the drain electrode 26.
As is well known, the charge injection layer 42 provided in the organic thin film transistor 40 is a layer for injecting charges (electrons or holes) into the organic semiconductor layer 18. By having such a charge injection layer, the organic thin film transistor 40 can improve the charge injection efficiency and improve the mobility. In addition, by having the charge injection layer 42 between the organic semiconductor layer 18 and the source electrode 24 and the drain electrode 26, the workability of the metal layer by a laser beam, which will be described later, is improved, and the metal layer is more reliably formed. A short circuit between the source electrode 24 and the drain electrode 26 due to the patterning failure can be prevented.

電荷注入層42の形成材料は、有機半導体層18への電荷(正孔や電子)の注入機能を有するものであれば、各種のものが利用可能である。
一例として、有機半導体がp型半導体である場合、すなわち有機薄膜トランジスタ10がp型の有機薄膜トランジスタである場合には、電荷注入層42の形成材料としては、正孔輸送性(正孔注入機能)を有する各種の材料が利用可能である。
正孔輸送性を有する材料としては、トリアリールアミン化合物、ベンジジン化合物、ピラゾリン化合物、スチリルアミン化合物、ヒドラゾン化合物、トリフェニルメタン化合物、カルバゾール化合物、ポリシラン化合物、チオフェン化合物、フタロシアニン化合物、シアニン化合物、メロシアニン化合物、オキソノール化合物、ポリアミン化合物、インドール化合物、ピロール化合物、ピラゾール化合物、ポリアリーレン化合物、縮合芳香族炭素環化合物(ナフタレン誘導体、アントラセン誘導体、フェナントレン誘導体、テトラセン誘導体、ピレン誘導体、ペリレン誘導体、フルオランテン誘導体)、含窒素ヘテロ環化合物を配位子として有する金属錯体等が例示される。
具体的には、低分子材料では、ペンタセンおよびペンタセンの誘導体、N,N’−ビス(3−メチルフェニル)−(1,1’−ビフェニル)−4,4’−ジアミン(TPD)や4,4’−ビス[N−(ナフチル)−N−フェニル−アミノ]ビフェニル(α−NPD)等の芳香族ジアミン化合物、オキサゾール、オキサジアゾール、トリアゾール、イミダゾール、イミダゾロン、スチルベン誘導体、ピラゾリン誘導体、テトラヒドロイミダゾール、ポリアリールアルカン、ブタジエン、4,4’,4”−トリス(N−(3−メチルフェニル)N−フェニルアミノ)トリフェニルアミン(m−MTDATA)、ポルフィン、テトラフェニルポルフィン銅、フタロシアニン、銅フタロシアニン、チタニウムフタロシアニンオキサイド等のポリフィリン化合物、トリアゾール誘導体、オキサジザゾール誘導体、イミダゾール誘導体、ポリアリールアルカン誘導体、ピラゾリン誘導体、ピラゾロン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、アニールアミン誘導体、アミノ置換カルコン誘導体、オキサゾール誘導体、スチリルアントラセン誘導体、フルオレノン誘導体、ヒドラゾン誘導体、シラザン誘導体等が例示される。高分子材料では、フェニレンビニレン、フルオレン、カルバゾール、インドール、ピレン、ピロール、ピコリン、チオフェン、アセチレン、ジアセチレン等の重合体や、その誘導体等が例示される。
正孔輸送性を有する材料としては、無機材料を用いることもできる。具体的には、酸化バナジウム、酸化クロム、酸化クロム銅、酸化マンガン、酸化コバルト、酸化ニッケル、酸化銅、酸化ガリウム銅、酸化モリブデン、酸化インジウム銅、酸化インジウム銀、酸化タングステン、酸化イリジウム、よう化銅等が例示される。
なお、正孔輸送性を有する材料としては、これらに限らず、p型の有機半導体層として用いた有機化合物よりもイオン化ポテンシャルの小さい材料であれば、各種の材料を用いることができる。
Various materials can be used as the material for forming the charge injection layer 42 as long as it has a function of injecting charges (holes and electrons) into the organic semiconductor layer 18.
As an example, when the organic semiconductor is a p-type semiconductor, that is, when the organic thin film transistor 10 is a p-type organic thin film transistor, the material for forming the charge injection layer 42 has a hole transporting property (hole injection function). Various materials can be used.
Materials having hole transporting properties include triarylamine compounds, benzidine compounds, pyrazoline compounds, styrylamine compounds, hydrazone compounds, triphenylmethane compounds, carbazole compounds, polysilane compounds, thiophene compounds, phthalocyanine compounds, cyanine compounds, merocyanine compounds , Oxonol compounds, polyamine compounds, indole compounds, pyrrole compounds, pyrazole compounds, polyarylene compounds, condensed aromatic carbocyclic compounds (naphthalene derivatives, anthracene derivatives, phenanthrene derivatives, tetracene derivatives, pyrene derivatives, perylene derivatives, fluoranthene derivatives), Examples thereof include a metal complex having a nitrogen heterocyclic compound as a ligand.
Specifically, in the low molecular weight material, pentacene and a derivative of pentacene, N, N′-bis (3-methylphenyl)-(1,1′-biphenyl) -4,4′-diamine (TPD), 4, Aromatic diamine compounds such as 4′-bis [N- (naphthyl) -N-phenyl-amino] biphenyl (α-NPD), oxazole, oxadiazole, triazole, imidazole, imidazolone, stilbene derivative, pyrazoline derivative, tetrahydroimidazole , Polyarylalkane, butadiene, 4,4 ′, 4 ″ -tris (N- (3-methylphenyl) N-phenylamino) triphenylamine (m-MTDATA), porphine, tetraphenylporphine copper, phthalocyanine, copper phthalocyanine , Porphyrin compounds such as titanium phthalocyanine oxide , Triazole derivatives, oxazizazole derivatives, imidazole derivatives, polyarylalkane derivatives, pyrazoline derivatives, pyrazolone derivatives, phenylenediamine derivatives, annealed amine derivatives, amino-substituted chalcone derivatives, oxazole derivatives, styrylanthracene derivatives, fluorenone derivatives, hydrazone derivatives, silazane derivatives, etc. Examples of the polymer material include polymers such as phenylene vinylene, fluorene, carbazole, indole, pyrene, pyrrole, picoline, thiophene, acetylene, and diacetylene, and derivatives thereof.
An inorganic material can also be used as the material having a hole transporting property. Specifically, vanadium oxide, chromium oxide, chromium oxide copper, manganese oxide, cobalt oxide, nickel oxide, copper oxide, gallium copper oxide, molybdenum oxide, indium copper oxide, indium silver oxide, tungsten oxide, iridium oxide, iodide Examples include copper.
The material having hole transporting properties is not limited to these, and various materials can be used as long as the material has a lower ionization potential than the organic compound used as the p-type organic semiconductor layer.

他方、有機半導体がn型半導体である場合、すなわち有機薄膜トランジスタ10がn型の有機薄膜トランジスタである場合には、電荷注入層42の形成材料としては、電子輸送性(電子注入機能)を有する各種の材料が利用可能である。
電子輸送性を有する材料としては、縮合芳香族炭素環化合物(ナフタレン誘導体、アントラセン誘導体、フェナントレン誘導体、テトラセン誘導体、ピレン誘導体、ペリレン誘導体、フルオランテン誘導体)、窒素原子、酸素原子、硫黄原子を含有する5〜7員のヘテロ環化合物(例えば、ピリジン、ピラジン、ピリミジン、ピリダジン、トリアジン、キノリン、キノキサリン、キナゾリン、フタラジン、シンノリン、イソキノリン、プテリジン、アクリジン、フェナジン、フェナントロリン、テトラゾール、ピラゾール、イミダゾール、チアゾール、オキサゾール、インダゾール、ベンズイミダゾール、ベンゾトリアゾール、ベンゾオキサゾール、ベンゾチアゾール、カルバゾール、プリン、トリアゾロピリダジン、トリアゾロピリミジン、テトラザインデン、オキサジアゾール、イミダゾピリジン、ピラリジン、ピロロピリジン、チアジアゾロピリジン、ジベンズアゼピン、トリベンズアゼピン等)、ポリアリーレン化合物、フルオレン化合物、シクロペンタジエン化合物、シリル化合物、含窒素ヘテロ環化合物を配位子として有する金属錯体等が例示される。
電子輸送性を有する材料としては、フラーレンおよびフラーレン誘導体も利用可能である。フラーレン誘導体の具体例としてはC60、フェニル−C61−酪酸メチルエステル(文献等で、PCBM、[60]PCBM、あるいはPC61BMと称されるフラーレン誘導体)、C70、フェニル−C71−酪酸メチルエステル(多くの文献等で、PCBM、[70]PCBM、あるいはPC71BMと称されるフラーレン誘導体)、およびアドバンスト ファンクショナル マテリアルズ第19巻、779〜788頁(2009年)に記載のフラーレン誘導体、ジャーナル オブ ジ アメリカン ケミカル ソサエティー第131巻、16048頁(2009年)に記載のフラーレン誘導体SIMEF等が例示される。
電子輸送性を有する材料としては、無機材料を用いることもできる。具体的には、酸化リチウム、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、酸化カルシウム、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化ストロンチウム、酸化ニオブ、酸化ルテニウム、酸化インジウム、酸化亜鉛、酸化バリウム等が例示される。また、アルカリ金属やアルカリ土類金属のフッ化物、酸化物、炭酸塩等も利用可能である。
なお、電子輸送性を有する材料としては、これらに限らず、n型の有機半導体層として用いた有機化合物よりも電子親和力の大きい材料であれば、各種の材料を用いることができる。
On the other hand, when the organic semiconductor is an n-type semiconductor, that is, when the organic thin film transistor 10 is an n-type organic thin film transistor, various materials having an electron transport property (electron injection function) can be used as a material for forming the charge injection layer 42. Material is available.
Materials having electron transporting properties include condensed aromatic carbocyclic compounds (naphthalene derivatives, anthracene derivatives, phenanthrene derivatives, tetracene derivatives, pyrene derivatives, perylene derivatives, fluoranthene derivatives), nitrogen atoms, oxygen atoms, and sulfur atoms. -7-membered heterocyclic compounds (eg, pyridine, pyrazine, pyrimidine, pyridazine, triazine, quinoline, quinoxaline, quinazoline, phthalazine, cinnoline, isoquinoline, pteridine, acridine, phenazine, phenanthroline, tetrazole, pyrazole, imidazole, thiazole, oxazole, Indazole, benzimidazole, benzotriazole, benzoxazole, benzothiazole, carbazole, purine, triazolopyridazine, triazolopyrimidine Tetrazaindene, oxadiazole, imidazopyridine, pyralidine, pyrrolopyridine, thiadiazolopyridine, dibenzazepine, tribenzazepine, etc.), polyarylene compounds, fluorene compounds, cyclopentadiene compounds, silyl compounds, nitrogen-containing heterocyclic compounds Examples include a metal complex having a ligand.
Fullerenes and fullerene derivatives can also be used as materials having an electron transporting property. Specific examples of fullerene derivatives include C 60 , phenyl-C 61 -butyric acid methyl ester (fullerene derivatives referred to as PCBM, [60] PCBM, or PC 61 BM in literatures), C 70 , phenyl-C 71 —. (in many literatures, PCBM, [70] PCBM or PC 71 BM fullerene derivative called,) butyric acid methyl ester, and advanced functional Materials Vol. 19, described on pages 779 to 788 (2009) Examples include fullerene derivatives, fullerene derivatives SIMEF described in Journal of the American Chemical Society, vol. 131, page 16048 (2009), and the like.
An inorganic material can also be used as the material having an electron transporting property. Specific examples include lithium oxide, magnesium oxide, aluminum oxide, calcium oxide, titanium oxide, zinc oxide, strontium oxide, niobium oxide, ruthenium oxide, indium oxide, zinc oxide, barium oxide and the like. Alkali metal or alkaline earth metal fluorides, oxides, carbonates, and the like can also be used.
Note that the material having an electron transporting property is not limited to these, and various materials can be used as long as the material has an electron affinity higher than that of the organic compound used as the n-type organic semiconductor layer.

以下、図1に示す有機薄膜トランジスタの製造方法を説明することにより、本発明の有機薄膜トランジスタの製造方法について説明する。
まず、図3に概念的に示すように、基材12の上にゲート電極14を形成し、ゲート電極14の上にゲート絶縁層16を形成し、ゲート絶縁層16の上に有機半導体層18を形成した、積層体を形成する。図3は、前述の図1の下段と同様の断面図である。
ゲート電極14、ゲート絶縁層16および有機半導体層18の形成は、いずれも、有機薄膜トランジスタ(有機半導体素子)の製造で利用されている公知の方法で行えばよい。
なお、図2に示す有機薄膜トランジスタ40を製造する際には、有機半導体層18の上に、さらに、電荷注入層42を形成する。電荷注入層42も、有機薄膜トランジスタの製造で利用されている公知の方法で形成すればよい。
Hereafter, the manufacturing method of the organic thin-film transistor of this invention is demonstrated by demonstrating the manufacturing method of the organic thin-film transistor shown in FIG.
First, as conceptually shown in FIG. 3, the gate electrode 14 is formed on the substrate 12, the gate insulating layer 16 is formed on the gate electrode 14, and the organic semiconductor layer 18 is formed on the gate insulating layer 16. A laminated body is formed. FIG. 3 is a cross-sectional view similar to the lower part of FIG.
The formation of the gate electrode 14, the gate insulating layer 16, and the organic semiconductor layer 18 may be performed by any known method used in the manufacture of organic thin film transistors (organic semiconductor elements).
When the organic thin film transistor 40 shown in FIG. 2 is manufactured, a charge injection layer 42 is further formed on the organic semiconductor layer 18. The charge injection layer 42 may also be formed by a known method used in the manufacture of organic thin film transistors.

次いで、図3および図4に示すように、有機半導体層18(電荷注入層42)の上に、ソース電極24およびドレイン電極26となる金属層50を形成する。
なお、図4〜図6は平面図である。また、図4〜図6においては、チャネル長方向は図中上下方向、チャネル幅方向は図中横方向である。
Next, as shown in FIGS. 3 and 4, a metal layer 50 to be the source electrode 24 and the drain electrode 26 is formed on the organic semiconductor layer 18 (charge injection layer 42).
4 to 6 are plan views. 4 to 6, the channel length direction is the vertical direction in the figure, and the channel width direction is the horizontal direction in the figure.

ここで、この製造方法においては、金属層50の形成をパターニングして行うことにより、金属層50を形成する際に、ソース電極24とドレイン電極26との間隙すなわちチャネルの一部となる第2開口32を形成する。
金属層50の形成は、真空蒸着やスパッタリングなどの気相成膜法、塗布や印刷による湿式成膜法など、金属層50の形成材料に応じた、公知の方法で形成すればよい。
金属層50を形成する際における、パターニングによる第2開口32の形成も、シャドーマスクを用いる方法等、公知の方法で行えばよい。
Here, in this manufacturing method, the formation of the metal layer 50 is performed by patterning, so that when the metal layer 50 is formed, the gap between the source electrode 24 and the drain electrode 26, that is, a part of the channel. An opening 32 is formed.
The metal layer 50 may be formed by a known method according to the material for forming the metal layer 50, such as a vapor deposition method such as vacuum deposition or sputtering, or a wet deposition method by coating or printing.
The formation of the second opening 32 by patterning when forming the metal layer 50 may be performed by a known method such as a method using a shadow mask.

次いで、図4に概念的に示すように、パルスレーザによるレーザービームBによって、金属層50をチャネル幅方向(図中横方向)に走査する。これにより、レーザーアブレーションによって金属層50の一部を除去して、図5に概念的に示すように、第1開口30を形成して、ソース電極24およびドレイン電極26を形成することで、有機薄膜トランジスタ10を作製する。
なお、有機薄膜トランジスタの製造では、一般的に、1つの基材12に、多数の有機薄膜トランジスタを製造する。そのため、この第1開口30の形成は、一例として、レーザビームBの走査方向と直交する方向に、金属層50を形成した基材12を連続的あるいは断続的に搬送しつつ、複数回を行ってもよい。あるいは、この第1開口30の形成は、一例として、金属層50を形成した基材12を固定した状態で、レーザビームBの光学系によって、レーザビームBによる走査位置を、レーザビームBの走査方向と直交する方向に連続的あるいは断続的に移動しつつ、複数回を行ってもよい。なお、基材12を断続的に搬送あるいはレーザービームBの走査位置を断続的に移動する場合には、レーザービームBの走査は、通常、搬送や移動の停止時に行う。この点に関しては、後述するレーザビームによる第2開口32の形成や、レーザビームBaによる第1開口30および第2開口32の形成でも、同様である。
Next, as conceptually shown in FIG. 4, the metal layer 50 is scanned in the channel width direction (lateral direction in the figure) by the laser beam B by the pulse laser. Thereby, a part of the metal layer 50 is removed by laser ablation, and the first opening 30 is formed and the source electrode 24 and the drain electrode 26 are formed, as conceptually shown in FIG. A thin film transistor 10 is manufactured.
In the manufacture of organic thin film transistors, a large number of organic thin film transistors are generally manufactured on one base 12. Therefore, the first opening 30 is formed a plurality of times, for example, while continuously or intermittently transporting the base material 12 on which the metal layer 50 is formed in a direction orthogonal to the scanning direction of the laser beam B. May be. Alternatively, the first opening 30 is formed by, for example, scanning the laser beam B with the scanning position of the laser beam B by the optical system of the laser beam B with the base material 12 on which the metal layer 50 is formed fixed. A plurality of times may be performed while continuously or intermittently moving in a direction orthogonal to the direction. When the substrate 12 is intermittently conveyed or the scanning position of the laser beam B is intermittently moved, the scanning of the laser beam B is usually performed when the conveyance or movement is stopped. This also applies to the formation of the second opening 32 using a laser beam, which will be described later, and the formation of the first opening 30 and the second opening 32 using the laser beam Ba.

この第1開口30の形成は、一例として、図4に破線で示すように、断面形状を矩形に成形した長尺なレーザービームBを用い、長手方向と走査方向とを一致したレーザービームBによって、金属層50を図中に矢印で示す方向に走査することで行う。なお、レーザービームBの断面形状とは、レーザービームBの光軸と直交する方向の断面形状であり、すなわち、ビームスポットの形状である。
また、チャネル幅方向(図4および図5の中横方向)すなわち走査方向の全域で金属層50を適正に除去するように、レーザービームBの走査は、図4に破線で示すように、パルスレーザーによるパルス状のレーザービームB(ビームスポット)が、金属層50の表面において、走査方向の端部で、若干、重なるように行う。矩形に成形したレーザービームBを用いることにより、レーザービームBの重ね合わせ率を低下でき、かつ、生産効率も向上できるのは、前述のとおりである。
さらに、この第1開口30の形成においては、パルスレーザーによるレーザービームBの走査方向の端部が、金属層50の表面において、予め形成した第2開口32に重複するように行う。
For example, the first opening 30 is formed by using a long laser beam B having a rectangular cross-sectional shape as shown by a broken line in FIG. This is done by scanning the metal layer 50 in the direction indicated by the arrow in the figure. The cross-sectional shape of the laser beam B is a cross-sectional shape in a direction perpendicular to the optical axis of the laser beam B, that is, the shape of a beam spot.
Further, the scanning of the laser beam B is performed in a pulsed manner as indicated by a broken line in FIG. 4 so as to appropriately remove the metal layer 50 in the channel width direction (the lateral direction in FIGS. 4 and 5), that is, in the entire scanning direction. The pulsed laser beam B (beam spot) by the laser is slightly overlapped at the end in the scanning direction on the surface of the metal layer 50. As described above, by using the laser beam B formed into a rectangular shape, the superposition ratio of the laser beam B can be reduced and the production efficiency can be improved.
Further, the first opening 30 is formed so that the end portion in the scanning direction of the laser beam B by the pulse laser overlaps the second opening 32 formed in advance on the surface of the metal layer 50.

このように、本発明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24およびドレイン電極26の形成を、ソース電極24およびドレイン電極26となる金属層50に、主に両電極の間隙すなわちチャネルを形成する第1開口30、および、チャネル長方向の距離L2が第1開口のチャネル長方向の距離L1よりも長い第2開口32を形成することで行う。
このような本発明の製造方法によれば、第1開口30を形成するレーザービームBの走査方向の端部が、回折等に起因して強度が低下して図5に二点鎖線で示すようなパターニング不良が生じても、第2開口32を形成することで、ソース電極24とドレイン電極26とを確実に離間できる。
また、レーザービームBの走査および/または基材12の搬送に変動が生じて、金属層50上におけるレーザービームBの走査位置が、走査方向と直交する方向に変動しても、第2開口32を形成することで、図6に概念的に示すように、ソース電極24とドレイン電極26とを確実に離間できる。
そのため、本発明によれば、チャネル長を5μm以下のように極微細化した場合であっても、ソース電極24とドレイン電極26との短絡を防止して、適正な有機薄膜トランジスタ10を安定して得ることができる。
As described above, in the method for manufacturing the organic thin film transistor of the present invention, the source electrode 24 and the drain electrode 26 are formed mainly by forming a gap, that is, a channel between both electrodes in the metal layer 50 to be the source electrode 24 and the drain electrode 26. This is done by forming the first opening 30 and the second opening 32 in which the distance L2 in the channel length direction is longer than the distance L1 of the first opening in the channel length direction.
According to the manufacturing method of the present invention as described above, the intensity of the end portion in the scanning direction of the laser beam B forming the first opening 30 is reduced due to diffraction and the like, as indicated by a two-dot chain line in FIG. Even if a poor patterning occurs, the source electrode 24 and the drain electrode 26 can be reliably separated by forming the second opening 32.
Further, even if the scanning of the laser beam B and / or the conveyance of the base material 12 is changed, the scanning position of the laser beam B on the metal layer 50 is changed in the direction orthogonal to the scanning direction, the second opening 32. By forming, the source electrode 24 and the drain electrode 26 can be reliably separated as conceptually shown in FIG.
Therefore, according to the present invention, even when the channel length is extremely reduced to 5 μm or less, a short circuit between the source electrode 24 and the drain electrode 26 is prevented, and an appropriate organic thin film transistor 10 is stably formed. Can be obtained.

レーザービームBの断面形状の成形は、公知の方法で行えばよい。
一例として、レーザービーム用のマスクおよび/またはスリットを用いる方法、矩形コアファイバを用いる方法、シリンドリカルレンズを用いる方法、ホログラムを用いる方法、導波路を用いる方法、および、レーザービームの成形が可能な加工を施したレンズを用いる方法、から選択される1以上の方法が例示される。
The cross-sectional shape of the laser beam B may be formed by a known method.
As an example, a method using a mask and / or slit for a laser beam, a method using a rectangular core fiber, a method using a cylindrical lens, a method using a hologram, a method using a waveguide, and a process capable of forming a laser beam One or more methods selected from methods using a lens subjected to the above are exemplified.

なお、本発明の製造方法においては、金属層50上において、第1開口30を形成するパルス状のレーザービームBの走査方向の端部が、走査方向(チャネル幅方向)に十分な量、予め形成した第2開口32と重複する場合には、レーザービームB同士の走査方向の端部を重複しなくてもよい。
この点に関しては、以下に説明するレーザーアブレーションで第2開口32を形成する製造方法でも、同様である。
In the manufacturing method of the present invention, the end of the pulsed laser beam B forming the first opening 30 in the scanning direction on the metal layer 50 has a sufficient amount in the scanning direction (channel width direction) in advance. When overlapping with the formed second opening 32, the end portions in the scanning direction of the laser beams B do not need to overlap.
This also applies to the manufacturing method in which the second opening 32 is formed by laser ablation described below.

図3〜図6に示す製造方法では、パターニングして金属層50を形成することによって、金属層50を形成する際に、第2開口32を形成している。これに対し、本発明の製造方法の別の態様では、第2開口32もレーザーアブレーションによって形成する。
すなわち、先と同様に、基材12の上に、ゲート電極14、ゲート絶縁層16および有機半導体層18を形成する。
さらに、有機半導体層18の上に、パターニングすることなく、全面的に金属層を形成する(図7参照)。金属層の形成は、先と同様に行えばよい。
次いで、金属層をレーザービームで走査することによって、レーザーアブレーションで金属層の一部を除去して、図4と同様に、金属層に第2開口32を形成する。この金属層の加工は、レーザービームを用いるレーザーアブレーションによる公知の金属層の加工と同様に行えばよい。
これ以降は、先の製造方法と同様、図4に示すように、矩形に形成したレーザービームBによって、チャネル幅方向に金属層を走査して、第1開口30を形成して、図5に示すように、ソース電極24およびドレイン電極26を形成し、有機薄膜トランジスタ10を作製する。
In the manufacturing method shown in FIGS. 3 to 6, the second opening 32 is formed when the metal layer 50 is formed by patterning to form the metal layer 50. On the other hand, in another aspect of the manufacturing method of the present invention, the second opening 32 is also formed by laser ablation.
That is, similarly to the above, the gate electrode 14, the gate insulating layer 16, and the organic semiconductor layer 18 are formed on the base material 12.
Further, a metal layer is formed on the entire surface of the organic semiconductor layer 18 without patterning (see FIG. 7). The metal layer may be formed in the same manner as described above.
Next, by scanning the metal layer with a laser beam, a part of the metal layer is removed by laser ablation, and the second opening 32 is formed in the metal layer as in FIG. The metal layer may be processed in the same manner as a known metal layer by laser ablation using a laser beam.
After this, as in the previous manufacturing method, as shown in FIG. 4, the metal layer is scanned in the channel width direction by the laser beam B formed in a rectangular shape to form the first opening 30, and FIG. As shown, the source electrode 24 and the drain electrode 26 are formed, and the organic thin film transistor 10 is fabricated.

以上の例は、第1開口30と第2開口32とを、別々の工程で形成している。これに対して、本発明の製造方法の別の態様では、第1開口30と第2開口32とを、同じ工程で形成することで、ソース電極24およびドレイン電極26を形成し、有機薄膜トランジスタ10を作製する。   In the above example, the first opening 30 and the second opening 32 are formed in separate steps. On the other hand, in another aspect of the manufacturing method of the present invention, the source electrode 24 and the drain electrode 26 are formed by forming the first opening 30 and the second opening 32 in the same process, and the organic thin film transistor 10 is formed. Is made.

この方法でも、先と同様に、基材12の上に、ゲート電極14、ゲート絶縁層16および有機半導体層18を形成する。
さらに、図7の上段に概念的に示すように、有機半導体層18の上に、パターニングすることなく、全面的に金属層54を形成する。金属層54の形成は、先と同様に行えばよい。
Also in this method, the gate electrode 14, the gate insulating layer 16, and the organic semiconductor layer 18 are formed on the substrate 12 in the same manner as described above.
Further, as conceptually shown in the upper part of FIG. 7, the metal layer 54 is formed on the entire surface of the organic semiconductor layer 18 without patterning. The formation of the metal layer 54 may be performed in the same manner as described above.

次いで、図7の上段に破線で示すように、パルスレーザーを用い、断面形状を第1開口30および第2開口32に応じた形状に成形したレーザービームBaによって、金属層54を、例えば図中に矢印で示す方向に走査する。すなわち、このレーザービームBaは、金属層54の表面において、第2開口32と同形状の領域を、チャネル幅方向に同じ距離だけ離間して有し、かつ、この2つの領域を、第1開口30のチャネル長方向の距離L1と同じ幅の領域で接続した、略H字状の断面形状を有する。
このようなレーザービームBaを、第1開口30に対応する領域の長手方向と走査方向とを一致して、かつ、パルス状のレーザービームBaの走査方向端部の第2開口32に対応する領域を重複させて、金属層54を走査する。
このレーザービームBaによる走査によって、図7の下段に概念的に示すように、金属層54の一部をレーザーアブレーションによって除去して、第1開口30および第2開口32を形成することで、ソース電極24およびドレイン電極26を形成し、有機薄膜トランジスタ10を作製する。
Next, as shown by a broken line in the upper part of FIG. 7, the metal layer 54 is formed, for example, in the drawing by using a laser beam Ba having a cross-sectional shape shaped according to the first opening 30 and the second opening 32 using a pulse laser. Scan in the direction indicated by the arrow. That is, the laser beam Ba has regions of the same shape as the second opening 32 on the surface of the metal layer 54 separated by the same distance in the channel width direction, and the two regions are formed in the first opening. It has a substantially H-shaped cross-section connected by a region having the same width as 30 distances L1 in the channel length direction.
An area corresponding to the second opening 32 at the scanning direction end of the pulsed laser beam Ba, with the laser beam Ba matching the longitudinal direction of the area corresponding to the first opening 30 and the scanning direction. And the metal layer 54 is scanned.
By scanning with the laser beam Ba, as shown conceptually in the lower part of FIG. 7, a part of the metal layer 54 is removed by laser ablation to form the first opening 30 and the second opening 32. The electrode 24 and the drain electrode 26 are formed, and the organic thin film transistor 10 is produced.

なお、図7に示す例では、金属層54上において、パルス状のレーザービームBaの走査方向の両端の領域を、第2開口32と同形状とし、金属層54上において、第2開口32に対応するレーザービームBaの走査方向の両端同士を、完全に重複したが、本発明は、これに限定はされない。
例えば、レーザービームBaの走査方向の両端の領域の、走査方向(チャネル幅方向)の大きさを、第2開口32のチャネル幅方向の大きさwよりも小さくして、第2開口32の形成領域において、部分的に、レーザービームBaが重複するようにしてもよい。
あるいは、レーザービームを、略H字状ではなく、略T字状として、パルス状のレーザービーム(ビームスポット)毎に、金属層54上で、第1開口30に対応する長尺な領域が、隣接するレーザービームの第2開口32に対応する領域に重複するようにして、同様に、レーザービームの走査によって第1開口30および第2開口32を形成することで、ソース電極24およびドレイン電極26を形成し、有機薄膜トランジスタ10を作製してもよい。
In the example shown in FIG. 7, both end regions in the scanning direction of the pulsed laser beam Ba on the metal layer 54 have the same shape as the second opening 32, and the second opening 32 is formed on the metal layer 54. Although both ends of the corresponding laser beam Ba in the scanning direction are completely overlapped, the present invention is not limited to this.
For example, the second opening 32 is formed by making the size in the scanning direction (channel width direction) of the regions at both ends in the scanning direction of the laser beam Ba smaller than the size w of the second opening 32 in the channel width direction. The laser beam Ba may partially overlap in the region.
Alternatively, the laser beam is not substantially H-shaped but substantially T-shaped, and a long region corresponding to the first opening 30 is formed on the metal layer 54 for each pulsed laser beam (beam spot). Similarly, by forming the first opening 30 and the second opening 32 by scanning the laser beam so as to overlap with the region corresponding to the second opening 32 of the adjacent laser beam, the source electrode 24 and the drain electrode 26 are formed. The organic thin film transistor 10 may be manufactured.

以上、本発明の有機薄膜トランジスタの製造方法および有機薄膜トランジスタについて詳細に説明したが、本発明は、上述の例に限定はされず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変更を行ってもよいのは、もちろんである。   As mentioned above, although the manufacturing method of the organic thin-film transistor and the organic thin-film transistor of this invention were demonstrated in detail, this invention is not limited to the above-mentioned example, In the range which does not deviate from the summary of this invention, various improvement and change are performed. Of course, you may.

以下、本発明の具体的実施例を挙げ、本発明の有機薄膜トランジスタの製造方法および有機薄膜トランジスタについて、より詳細に説明する。   Hereinafter, the specific example of this invention is given and the manufacturing method of an organic thin-film transistor and organic thin-film transistor of this invention are demonstrated in detail.

<基材12の準備>
基材12となるポリイミドフィルム(宇部興産株式会社製、ユーピレックス−50S)に、再剥離性フィルム(パナック株式会社製、パナプロテクトETY100A)を積層した、2.5×2.5cmのラミネート加工品を用意した。
このラミネート加工品を、150℃に加熱した真空ラミネータ(株式会社エヌ・ピー・シー製、LM−20×20)内において、両面粘着テープ(スリーエム社製、4390)を用いて、2.5×2.5cmのガラスキャリアに貼り合わせた。貼り合わせは、ポリイミドフィルムが上面になるように行った。
<Preparation of base material 12>
A 2.5 × 2.5 cm laminated product obtained by laminating a removable film (Panacku ETA100A, manufactured by Panac Co., Ltd.) on a polyimide film (Ube Industries Co., Ltd., Upilex-50S) as the base material 12. Prepared.
This laminated product is 2.5 × in a vacuum laminator (manufactured by NPC, LM-20 × 20) heated to 150 ° C. using a double-sided adhesive tape (manufactured by 3M, 4390). Laminated to a 2.5 cm glass carrier. The bonding was performed so that the polyimide film was on the upper surface.

<ゲート電極14の形成>
Arガスを導入した圧力1Paの雰囲気において、アルミニウムターゲットを使用した高周波マグネトロンスパッタリングにより、基材12(ポリイミドフィルム)の表面に、厚さ100nmのアルミニウム層を成膜して、ゲート電極14を作製した。
<Formation of Gate Electrode 14>
A gate electrode 14 was produced by depositing an aluminum layer having a thickness of 100 nm on the surface of the substrate 12 (polyimide film) by high-frequency magnetron sputtering using an aluminum target in an atmosphere of 1 Pa pressure into which Ar gas was introduced. .

<ゲート絶縁層16の形成>
ポリ(4−ビニルフェノール)(SIGMA-ALDRICH社製、436216)を20質量%含有するPGMEA(プロピレングリコール−1−モノメチルエーテル−2−アセタート)溶液と、ポリ(メラミン−co−ホルムアルデヒド)(SIGMA-ALDRICH社製、418560)を10質量%含有するPGMEA溶液とを、体積比1:2で混合した塗布液を調製した。
この塗布液を、回転塗布によってゲート電極14の上に塗布した。次いで、乾燥窒素雰囲気のホットプレート上で150℃で1時間、加熱することにより、厚さ0.5μmのゲート絶縁層16を形成した。
これにより、ポリイミドフィルムからなる基材12の上に、ゲート電極14およびゲート絶縁層16を積層した積層体60(図8参照)を作製した。
<Formation of Gate Insulating Layer 16>
PGMEA (propylene glycol-1-monomethyl ether-2-acetate) solution containing 20% by mass of poly (4-vinylphenol) (manufactured by SIGMA-ALDRICH, 436216), poly (melamine-co-formaldehyde) (SIGMA- A coating solution was prepared by mixing a PGMEA solution containing 10% by mass of ALDRICH, 418560) at a volume ratio of 1: 2.
This coating solution was applied onto the gate electrode 14 by spin coating. Subsequently, the gate insulating layer 16 having a thickness of 0.5 μm was formed by heating at 150 ° C. for 1 hour on a hot plate in a dry nitrogen atmosphere.
Thereby, the laminated body 60 (refer FIG. 8) which laminated | stacked the gate electrode 14 and the gate insulating layer 16 on the base material 12 which consists of a polyimide film was produced.

<有機半導体層18の形成>
有機半導体層18となる塗布液Aとして、0.3質量%のC8−BTBTを含有するトルエン溶液を調製した。
積層体60を90℃のホットプレート上に載置した。次いで、図8に概念的に示すように、積層体60のゲート絶縁層16の上に、支持体62を載置し、この支持体62とゲート絶縁層16の上に、0.7mm厚のガラス製の溶液吸着体64を載置した。
ゲート絶縁層16と溶液吸着体64との間に、90℃に加熱した塗布液Aを注入して、直ちに、溶液吸着体64を覆って逆さにしたペトリ皿を被せた。
トルエンが完全に蒸発してからペトリ皿と溶液吸着体を外した。このようにして、ゲート絶縁層16の上にC8−BTBTの板状結晶膜からなる有機半導体層18を形成した。
これにより、ポリイミドフィルムからなる基材12の上に、ゲート電極14、ゲート絶縁層16、有機半導体層18を積層した積層体を作製した。
<Formation of Organic Semiconductor Layer 18>
A toluene solution containing 0.3% by mass of C 8 -BTBT was prepared as the coating liquid A to be the organic semiconductor layer 18.
The laminate 60 was placed on a 90 ° C. hot plate. Next, as conceptually shown in FIG. 8, a support body 62 is placed on the gate insulating layer 16 of the stacked body 60, and a 0.7 mm-thickness is placed on the support body 62 and the gate insulating layer 16. A glass solution adsorbent 64 was placed.
The coating liquid A heated to 90 ° C. was injected between the gate insulating layer 16 and the solution adsorbent 64 and immediately covered with an inverted Petri dish covering the solution adsorber 64.
After toluene was completely evaporated, the Petri dish and the solution adsorber were removed. In this way, the organic semiconductor layer 18 made of a plate crystal film of C 8 -BTBT was formed on the gate insulating layer 16.
Thereby, the laminated body which laminated | stacked the gate electrode 14, the gate insulating layer 16, and the organic-semiconductor layer 18 on the base material 12 which consists of a polyimide film was produced.

[実施例1]
積層体の有機半導体層18の上に、ニッケル製のシャドウマスクを介して金を真空蒸着して、ソース電極24およびドレイン電極26となる、厚さが50nmの1×1mmの金属層50を形成した。金属層50は、0.1mm間隔で、20個超の個数を形成した。この金属層50を形成する際に、ニッケル製のシャドウマスクによって、図4に示すように、金属層50に、第2開口32を形成した。
第2開口32は、端手方向が10μm、長手方向が60μmの矩形で、長手方向がチャネル長方向と一致するようにした(距離L2=60μm、大きさw=10μm)。また、第2開口32のチャネル幅方向のピッチは、56μmとした。
[Example 1]
On the organic semiconductor layer 18 of the stacked body, gold is vacuum-deposited through a nickel shadow mask to form a 1 × 1 mm metal layer 50 having a thickness of 50 nm and serving as the source electrode 24 and the drain electrode 26. did. More than 20 metal layers 50 were formed at intervals of 0.1 mm. When the metal layer 50 was formed, the second opening 32 was formed in the metal layer 50 using a nickel shadow mask as shown in FIG.
The second opening 32 has a rectangular shape with the edge direction of 10 μm and the longitudinal direction of 60 μm, and the longitudinal direction coincides with the channel length direction (distance L2 = 60 μm, size w = 10 μm). The pitch of the second openings 32 in the channel width direction was 56 μm.

第2開口32を形成した金属層50を、図4に示すようにレーザービームBで走査することにより、レーザーアブレーションによって金属層50の一部を除去して第1開口30を形成して、ソース電極24およびドレイン電極26を形成し、図1に示すような有機薄膜トランジスタ10を作製した。   By scanning the metal layer 50 in which the second opening 32 is formed with the laser beam B as shown in FIG. 4, a part of the metal layer 50 is removed by laser ablation to form the first opening 30, and the source The electrode 24 and the drain electrode 26 were formed, and the organic thin film transistor 10 as shown in FIG. 1 was produced.

レーザーは、ハイソル社製のレーザー微細加工装置を使用し、波長532nm、パルス幅6nsec(ナノ秒)、繰り返し周波数10HzのNd:YAG(イットリウム・アルミニウム・ガーネット)レーザーを用いた。レーザーのフルエンス(fluence)は、0.21mJ/cm2に調節した。
レーザービームBは、スリットの調節によって、断面形状を60×4μmの矩形に成形した(距離L1=4μm)。レーザービームの走査は、長手方向を走査方向と一致し、かつ、走査方向とチャネル幅方向とが一致するように行った。
また、第1開口30を形成するレーザービームBの走査は、図4に示すように、走査線を第2開口32のチャネル長方向の中心に一致して、金属層50上において、パルス状のレーザービームB(ビームスポット)の走査方向の端部が4μm重複し、かつ、同端部が第2開口32と重複するように行った。
従って、本例では、第1開口30のチャネル長方向の距離L1は4μm、第2開口32のチャネル距離L2は60μmで、第2開口32のチャネル幅方向の大きさwは10μmである。
なお、レーザービームBによる走査は、レーザビームBの照射位置(走査位置)は固定で、基材12をレーザービームの走査方向と直交する方向に0.56μm/secの速度で搬送しつつ行った。この点に関しては、他の例も同様である。
As the laser, a laser fine processing apparatus manufactured by Hisol Co., Ltd. was used, and an Nd: YAG (yttrium, aluminum, garnet) laser having a wavelength of 532 nm, a pulse width of 6 nsec (nanoseconds), and a repetition frequency of 10 Hz was used. The fluence of the laser was adjusted to 0.21 mJ / cm 2 .
The laser beam B was shaped into a 60 × 4 μm rectangle by adjusting the slit (distance L1 = 4 μm). Laser beam scanning was performed such that the longitudinal direction coincided with the scanning direction, and the scanning direction coincided with the channel width direction.
Further, as shown in FIG. 4, the scanning of the laser beam B that forms the first opening 30 is performed in a pulse-like manner on the metal layer 50 with the scanning line coinciding with the center of the second opening 32 in the channel length direction. The scanning beam end of the laser beam B (beam spot) was overlapped by 4 μm, and the end was overlapped with the second opening 32.
Therefore, in this example, the distance L1 of the first opening 30 in the channel length direction is 4 μm, the channel distance L2 of the second opening 32 is 60 μm, and the size w of the second opening 32 in the channel width direction is 10 μm.
The scanning with the laser beam B was performed while the irradiation position (scanning position) of the laser beam B was fixed and the substrate 12 was conveyed at a speed of 0.56 μm / sec in a direction perpendicular to the scanning direction of the laser beam. . In this regard, the other examples are the same.

[実施例2]
ポリイミドフィルムからなる基材12の上に、ゲート電極14、ゲート絶縁層16、有機半導体層18を積層した積層体の、有機半導体層18の上に、第2開口32を形成しない以外は実施例1と同様にして、金属層を形成した。
この金属層をレーザービームによって走査することにより、レーザーアブレーションによって、金属層に、実施例1と同様の第2開口32を形成した。
第2開口32を形成するレーザーは、実施例1で第1開口30を形成したレーザーと同様のものを用いた。また、第2開口32を形成するレーザービームは、スリットの調節によって、断面形状を10×60μmの矩形に成形した(距離L2=60μm、大きさw=10μm)。レーザービームの走査は、短手方向を走査方向と一致し、かつ、走査方向とチャネル幅方向とが一致するように行った。レーザービームのピッチは56μmとした。
[Example 2]
Example in which the second opening 32 is not formed on the organic semiconductor layer 18 of the laminate in which the gate electrode 14, the gate insulating layer 16, and the organic semiconductor layer 18 are laminated on the base material 12 made of polyimide film. In the same manner as in Example 1, a metal layer was formed.
By scanning this metal layer with a laser beam, a second opening 32 similar to that in Example 1 was formed in the metal layer by laser ablation.
As the laser for forming the second opening 32, the same laser as that used for forming the first opening 30 in Example 1 was used. The laser beam forming the second opening 32 was shaped into a 10 × 60 μm rectangle (distance L2 = 60 μm, size w = 10 μm) by adjusting the slit. Laser beam scanning was performed so that the short direction coincided with the scanning direction, and the scanning direction coincided with the channel width direction. The pitch of the laser beams was 56 μm.

このようにしてレーザーアブレーションによって第2開口32を形成した後、実施例1と同じレーザービームBの走査によって第1開口30を形成して、ソース電極24およびドレイン電極26を形成し、図1に示すような有機薄膜トランジスタ10を作製した。
従って、本例も、第1開口30のチャネル長方向の距離L1は4μm、第2開口32のチャネル距離L2は60μmで、第2開口32のチャネル幅方向の大きさwは10μmである。
After the second opening 32 is formed by laser ablation in this way, the first opening 30 is formed by scanning with the same laser beam B as in Example 1, and the source electrode 24 and the drain electrode 26 are formed. An organic thin film transistor 10 as shown was produced.
Therefore, also in this example, the distance L1 of the first opening 30 in the channel length direction is 4 μm, the channel distance L2 of the second opening 32 is 60 μm, and the size w of the second opening 32 in the channel width direction is 10 μm.

[実施例3]
ポリイミドフィルムからなる基材12の上に、ゲート電極14、ゲート絶縁層16、有機半導体層18を積層した積層体の、有機半導体層18の上に、第2開口32を形成しない以外は実施例1と同様にして、図7に示すように金属層54を形成した。
この金属層54を、図7に破線で示すような断面形状を有するレーザービームBaによって走査することにより、レーザーアブレーションによって、金属層54に、第1開口30および第2開口32を形成して、ソース電極24およびドレイン電極26を形成し、図1に示すような有機薄膜トランジスタ10を作製した。
[Example 3]
Example in which the second opening 32 is not formed on the organic semiconductor layer 18 of the laminate in which the gate electrode 14, the gate insulating layer 16, and the organic semiconductor layer 18 are laminated on the base material 12 made of polyimide film. 1, a metal layer 54 was formed as shown in FIG.
By scanning the metal layer 54 with a laser beam Ba having a cross-sectional shape as shown by a broken line in FIG. 7, the first opening 30 and the second opening 32 are formed in the metal layer 54 by laser ablation. The source electrode 24 and the drain electrode 26 were formed, and the organic thin film transistor 10 as shown in FIG. 1 was produced.

第1開口30および第2開口32を形成するレーザーは、実施例1で第1開口30を形成したレーザーと同様のものを用いた。
レーザービームBaは、スリットの調節によって、断面形状を、第1開口30に対応する46×4μmの矩形の領域と、この第1開口30に対応する領域の長手方向の両端に連結して、第2開口32に対応する7×60μmの領域とを有する、図7に示す形状とした。すなわち、レーザービームBaの断面形状は、第1開口30の短手方向と第2開口32の長手方向とを一致し、また、チャネル長方向において、第1開口30と第2開口32とは、中心を一致している。
レーザービームの走査は、第1開口30に対応する領域の長手方向と走査方向とを一致して行った。また、レーザービームの走査は、図7に示すように、金属層54上において、パルス状のレーザービームBa(ビームスポット)の第2開口32に対応する領域が、走査方向に4μm、重複するように行った。
従って、本例も、第1開口30のチャネル長方向の距離L1は4μm、第2開口32のチャネル長方向の距離L2は60μmで、第2開口32のチャネル幅方向の大きさwは10μmである。
The laser that forms the first opening 30 and the second opening 32 was the same as the laser that formed the first opening 30 in Example 1.
By adjusting the slit, the laser beam Ba has a cross-sectional shape coupled to a 46 × 4 μm rectangular region corresponding to the first opening 30 and both ends in the longitudinal direction of the region corresponding to the first opening 30. 7 having a 7 × 60 μm region corresponding to the two openings 32. That is, the cross-sectional shape of the laser beam Ba coincides with the short direction of the first opening 30 and the long direction of the second opening 32, and in the channel length direction, the first opening 30 and the second opening 32 are Match the center.
The scanning of the laser beam was performed by matching the longitudinal direction of the region corresponding to the first opening 30 with the scanning direction. In the laser beam scanning, as shown in FIG. 7, the region corresponding to the second opening 32 of the pulsed laser beam Ba (beam spot) overlaps the metal layer 54 by 4 μm in the scanning direction. Went to.
Therefore, also in this example, the distance L1 of the first opening 30 in the channel length direction is 4 μm, the distance L2 of the second opening 32 in the channel length direction is 60 μm, and the size w of the second opening 32 in the channel width direction is 10 μm. is there.

[実施例4]
金属層54の形成に先立ち、積層体の有機半導体層18の上に、ペンタセンを真空蒸着して、厚さ50nmの電荷注入層42(正孔注入層)を形成した。
これ以外は、実施例1と同様に、図1に示すような有機薄膜トランジスタ10を作製した。但し、レーザーのフルエンスは、0.034mJ/cm2に調節した。
従って、本例も、第1開口30のチャネル長方向の距離L1は4μm、第2開口32のチャネル距離L2は60μmで、第2開口32のチャネル幅方向の大きさwは10μmである。
[Example 4]
Prior to the formation of the metal layer 54, pentacene was vacuum-deposited on the organic semiconductor layer 18 of the stacked body to form a charge injection layer 42 (hole injection layer) having a thickness of 50 nm.
Except for this, an organic thin film transistor 10 as shown in FIG. However, the fluence of the laser was adjusted to 0.034 mJ / cm 2 .
Therefore, also in this example, the distance L1 of the first opening 30 in the channel length direction is 4 μm, the channel distance L2 of the second opening 32 is 60 μm, and the size w of the second opening 32 in the channel width direction is 10 μm.

[比較例1]
金属層の形成時に第2開口32を形成しない以外は、実施例1と同様に、有機薄膜トランジスタを作製した。
従って、本例では、ソース電極とドレイン電極との間隙すなわちチャネル長は、基本的に、全域に渡って一定の4μmである。
[Comparative Example 1]
An organic thin film transistor was fabricated in the same manner as in Example 1 except that the second opening 32 was not formed when the metal layer was formed.
Therefore, in this example, the gap between the source electrode and the drain electrode, that is, the channel length is basically 4 μm constant over the entire area.

[比較例2]
金属層の形成に先立ち、積層体の有機半導体層18の上に、ペンタセンを真空蒸着して、厚さ50nmの電荷注入層42(正孔注入層)を形成した。
これ以降、金属層の形成時に第2開口32を形成しない以外は、実施例4と同様に、有機薄膜トランジスタを作製した。
従って、本例も、ソース電極とドレイン電極との間隙すなわちチャネル長は、基本的に、全域に渡って一定の4μmである。
[Comparative Example 2]
Prior to the formation of the metal layer, pentacene was vacuum-deposited on the organic semiconductor layer 18 of the stacked body to form a charge injection layer 42 (hole injection layer) having a thickness of 50 nm.
Thereafter, an organic thin film transistor was produced in the same manner as in Example 4 except that the second opening 32 was not formed when the metal layer was formed.
Therefore, also in this example, the gap between the source electrode and the drain electrode, that is, the channel length is basically 4 μm constant over the entire area.

[評価]
ハイソル社製のレーザー微細加工装置を使用し、波長355nm、パルス幅5nsec、繰り返し周波数20HzのNd:YAGパルスレーザを用い、レーザービームを集光して、金属層を囲むように走査することにより、有機半導体層18を幅20μmでパターニングして除去した。
次いで、ガラスキャリア(ガラスキャリアに貼着された再剥離製フィルム)からポリイミドフィルムを剥離して、ポリイミドフィルムのみを基材12とする有機薄膜トランジスタを20個作製した。
[Evaluation]
By using a laser microfabrication device manufactured by Hisol, using a Nd: YAG pulse laser with a wavelength of 355 nm, a pulse width of 5 nsec, and a repetition frequency of 20 Hz, condensing the laser beam and scanning it so as to surround the metal layer, The organic semiconductor layer 18 was removed by patterning with a width of 20 μm.
Next, the polyimide film was peeled from the glass carrier (removable film attached to the glass carrier), and 20 organic thin film transistors having only the polyimide film as the substrate 12 were produced.

作製した各有機薄膜トランジスタについて、有機薄膜トランジスタの各電極と、Agilent Technologies社製のB2912Aに接続されたマニュアルプローバの各端子とを接続して、ドレイン電流−ゲート電圧(Id−Vg)特性を測定し、実施例および比較例毎に、電界効果移動度[cm2/(V・sec)]の平均を算出した。
なお、ドレイン電圧(Vd)は−3Vに設定し、ゲート電圧(Vg)は−40Vから40Vまで掃引した。
また、ドレイン電流−ゲート電圧特性の測定結果から、実施例および比較例毎に、ソース電極24とドレイン電極26短絡した有機薄膜トランジスタの数を計数した。
結果を下記の表に示す。
Measuring the gate voltage (I d -V g) characteristics - for each organic thin film transistor manufactured, and the electrodes of the organic thin film transistor, by connecting the respective terminals of the manual prober connected to B2912A manufactured by Agilent Technologies Inc., the drain current The average field effect mobility [cm 2 / (V · sec)] was calculated for each example and comparative example.
The drain voltage (V d ) was set to −3V, and the gate voltage (V g ) was swept from −40V to 40V.
Further, from the measurement result of the drain current-gate voltage characteristics, the number of organic thin film transistors in which the source electrode 24 and the drain electrode 26 were short-circuited was counted for each example and comparative example.
The results are shown in the table below.

表に示すように、ソース電極24とドレイン電極26との間隙を、チャネル幅方向の全域に対応してソース電極24とドレイン電極26とを離間する第1開口30と、チャネル幅方向に離間して複数形成される、チャネル長方向の距離L2が、第1開口30のチャネル長方向の距離L1より長い第2開口とによって形成する本発明によれば、チャネル長(第1開口30のチャネル長方向の距離L1)を4μmと極微細化しても、ソース電極24とドレイン電極26との短絡が殆ど生じることはない。
これに対して、ソース電極24とドレイン電極26との間隙を、4μmの第1開口のみで形成した比較例は、半数近くの有機薄膜トランジスタにおいて、短絡が生じている。
以上の結果より、本発明の効果は明らかである。
As shown in the table, the gap between the source electrode 24 and the drain electrode 26 is spaced apart in the channel width direction from the first opening 30 that separates the source electrode 24 and the drain electrode 26 corresponding to the entire region in the channel width direction. According to the present invention, a plurality of channel lengths (distance L2 in the channel length direction) are formed by the second openings that are longer than the distance L1 in the channel length direction of the first opening 30. Even if the distance L1) is reduced to 4 μm, the short-circuit between the source electrode 24 and the drain electrode 26 hardly occurs.
On the other hand, in the comparative example in which the gap between the source electrode 24 and the drain electrode 26 is formed by only the first opening of 4 μm, a short circuit occurs in nearly half of the organic thin film transistors.
From the above results, the effects of the present invention are clear.

有機薄膜トランジスタを用いる各種のデバイスの製造に、好適に利用可能である。   It can be suitably used for manufacturing various devices using organic thin film transistors.

10,40 有機薄膜トランジスタ
12 基材
14 ゲート電極
16ゲート絶縁層
18 有機半導体層
24,102 ソース電極
26,104 ドレイン電極
30 第1開口
32 第2開口
42 電荷注入層
50,54 金属層
60 積層体
62 支持体
64 溶液吸着体
A 塗布液
B,Ba,Bz レーザービーム
L1,L2 距離
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10,40 Organic thin-film transistor 12 Base material 14 Gate electrode 16 Gate insulating layer 18 Organic-semiconductor layer 24,102 Source electrode 26,104 Drain electrode 30 1st opening 32 2nd opening 42 Charge injection layer 50,54 Metal layer 60 Laminate 62 Support 64 Solution adsorbent A Coating liquid B, Ba, Bz Laser beam L1, L2 Distance

Claims (12)

基材、ゲート電極、ゲート絶縁層、有機半導体層、ならびに、ソース電極およびドレイン電極を有する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ドレイン電極となる金属層を形成する工程と、前記金属層の一部を除去することにより、前記ソース電極およびドレイン電極を形成する電極形成工程と、を有し、かつ、
前記電極形成工程が、レーザービームを走査することによって前記金属層の一部を除去して、前記ソース電極とドレイン電極とを離間する第1の開口を形成する工程、および、
前記第1の開口による前記ソース電極とドレイン電極との離間方向と直交する方向に、複数、設けられる、前記第1の開口と連通し、かつ、前記ソース電極とドレイン電極との離間方向の距離L2が、前記第1の開口の前記ソース電極とドレイン電極との離間方向の距離L1よりも長い、第2の開口を形成する工程、を有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 substrate, a gate electrode, a gate insulating layer, an organic semiconductor layer, and a method for producing an organic thin film transistor having a source electrode and a drain electrode,
A step of forming a metal layer to be the source electrode and the drain electrode, and an electrode formation step of forming the source electrode and the drain electrode by removing a part of the metal layer, and
The electrode forming step removing a part of the metal layer by scanning a laser beam to form a first opening separating the source electrode and the drain electrode; and
A plurality of distances in the direction of separation between the first electrode and the drain electrode provided in a direction perpendicular to the direction of separation of the source electrode and the drain electrode by the first opening and communicating with the first opening. A method of manufacturing an organic thin film transistor, comprising: forming a second opening, wherein L2 is longer than a distance L1 in the separation direction between the source electrode and the drain electrode of the first opening.
前記金属層を形成する工程において、前記金属層をパターニングして形成することにより、前記第2の開口を形成する工程を、前記金属層を形成する工程で行う請求項1に記載の有機薄膜トランジスタの製造方法。   2. The organic thin film transistor according to claim 1, wherein in the step of forming the metal layer, the step of forming the second opening by patterning the metal layer is performed in the step of forming the metal layer. Production method. 前記第2の開口の形成を、レーザービームの走査によって前記金属層の一部を除去することで行う請求項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 the second opening is formed by removing a part of the metal layer by scanning with a laser beam. 前記電極形成工程において、前記第1の開口を形成する工程と前記第2の開口を形成する工程とを、同じ工程で行う請求項1に記載の有機薄膜トランジスタの製造方法。   2. The method of manufacturing an organic thin film transistor according to claim 1, wherein in the electrode formation step, the step of forming the first opening and the step of forming the second opening are performed in the same step. 前記有機半導体層と、前記ソース電極およびドレイン電極との間に、電荷注入層を形成する請求項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 claim 1, wherein a charge injection layer is formed between the organic semiconductor layer and the source electrode and the drain electrode. 前記第1の開口の形成を、パルスレーザーによって行い、
前記第2の開口が、前記第1の開口を形成するパルスレーザーによるレーザービームの前記走査方向の端部に重複する請求項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。
Forming the first opening by a pulse laser;
The method for manufacturing an organic thin film transistor according to any one of claims 1 to 5, wherein the second opening overlaps an end portion in the scanning direction of a laser beam by a pulse laser that forms the first opening.
前記第1の開口の前記ソース電極とドレイン電極との離間方向の距離L1が5μm以下である請求項1〜6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 manufacturing an organic thin film transistor according to any one of claims 1 to 6, wherein a distance L1 in a separation direction between the source electrode and the drain electrode of the first opening is 5 µm or less. 前記金属層を形成する工程を、前記有機半導体層を形成した後に行う請求項1〜7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 manufacturing method of the organic thin-film transistor of any one of Claims 1-7 which perform the process of forming the said metal layer, after forming the said organic-semiconductor layer. 基材、ゲート電極、ゲート絶縁層、有機半導体層、ならびに、ソース電極およびドレイン電極を有する有機薄膜トランジスタであって、
前記ソース電極とドレイン電極との間隙を、前記ソース電極とドレイン電極とを離間する第1の開口、および、
前記第1の開口による前記ソース電極とドレイン電極との離間方向と直交する方向に、複数、設けられる、前記第1の開口と連通し、かつ、前記ソース電極とドレイン電極との離間方向の距離L2が、前記第1の開口の前記ソース電極とドレイン電極との離間方向の距離L1よりも長い第2の開口、によって構成することを特徴とする有機薄膜トランジスタ。
An organic thin film transistor having a base material, a gate electrode, a gate insulating layer, an organic semiconductor layer, and a source electrode and a drain electrode,
A gap between the source electrode and the drain electrode, a first opening separating the source electrode and the drain electrode, and
A plurality of distances in the direction of separation between the first electrode and the drain electrode provided in a direction perpendicular to the direction of separation of the source electrode and the drain electrode by the first opening and communicating with the first opening. An organic thin film transistor, wherein L2 is constituted by a second opening that is longer than a distance L1 in the separation direction between the source electrode and the drain electrode of the first opening.
前記有機半導体層と、ソース電極およびドレイン電極との間に、電荷注入層を有する請求項9に記載の有機薄膜トランジスタ。   The organic thin-film transistor of Claim 9 which has a charge injection layer between the said organic-semiconductor layer, and a source electrode and a drain electrode. 前記第1の開口の前記ソース電極とドレイン電極との離間方向の距離L1が5μm以下である請求項9または10に記載の有機薄膜トランジスタ。   11. The organic thin film transistor according to claim 9, wherein a distance L <b> 1 in the separation direction between the source electrode and the drain electrode of the first opening is 5 μm or less. 前記支持体と、前記ソース電極およびドレイン電極との間に、前記有機半導体層が位置する請求項9〜11のいずれか1項に記載の有機薄膜トランジスタ。   The organic thin-film transistor according to claim 9, wherein the organic semiconductor layer is located between the support and the source electrode and the drain electrode.
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