JP4561122B2

JP4561122B2 - 有機薄膜発光トランジスタの製造方法

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Publication number: JP4561122B2
Application number: JP2004050868A
Authority: JP
Inventors: 東口　　達; 浩幸遠藤; 裕子酒井
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2004-02-26
Filing date: 2004-02-26
Publication date: 2010-10-13
Anticipated expiration: 2024-02-26
Also published as: JP2005243871A

Description

本発明は、有機物を用いた有機薄膜トランジスタの有機薄膜層中に、有機エレクトロルミネッセント材料からなる発光層を設け、トランジスタのスイッチング動作により発光のＯＮ／ＯＦＦが制御される有機薄膜発光トランジスタの製造方法に関するものである。

薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）は表示装置用のスイッチング素子として広く用いられている。従来、ＴＦＴはアモルファスや多結晶のシリコンを用いて作成されていた。しかしこうしたシリコンを用いたＴＦＴの作成に用いられるＣＶＤ装置は非常に高額であり、ＴＦＴを用いた表示装置などの大型化は製造コストの大幅な増加を伴うという問題点があった。またアモルファスや多結晶のシリコンを成膜するプロセスは極めて高い温度で行われるため、基板として使用可能な材料が限られており、軽量な樹脂基板等が使用できないといった制限があった。こうした問題点を解決する手段として有機物を用いたＴＦＴが提唱されている。有機物でＴＦＴを形成する際に用いる成膜方法である真空蒸着法や塗布法等は、大型化が容易で安価に実現可能であると共に、そのプロセス温度が低いことから基板として用いる材料を選択する際の制限が少ないといった利点を有しており、有機物を用いたＴＦＴの実用化が期待されている。実際、近年有機物を用いたＴＦＴは盛んに報告されるようになり、多くの報告例がある（例えば、非特許文献１、非特許文献２、非特許文献３、非特許文献４、非特許文献５、非特許文献６、非特許文献７、非特許文献８、非特許文献９、非特許文献１０、非特許文献１１、非特許文献１２、非特許文献１３、非特許文献１４、非特許文献１５、特許文献１参照）。ＴＦＴの有機化合物層に用いる有機物としては、共役系ポリマーやチオフェンなどの多量体（例えば、特許文献２、特許文献３、特許文献４、特許文献５、特許文献６参照）、あるいは金属フタロシアニン化合物（例えば、特許文献７参照）、またペンタセンなどの縮合芳香族炭化水素（例えば、特許文献８、特許文献９参照）などが単体あるいは他の化合物との混合物の状態で用いられている。

このような有機ＴＦＴには、キャリアが横方向に移動する横型とキャリアが縦方向に移動する縦型とがある。図８、図９は、それぞれ従来の横型有機ＴＦＴ、縦型有機ＴＦＴの構造を示す断面図である。横型有機ＴＦＴは、図８に示すように、基板１上にゲート電極である第３の電極４を設け、その上にゲート絶縁膜１３を介して第１の電極２と第２の電極３を配し、その両電極間に活性層となる有機半導体層５を設けたものである。また、縦型有機ＴＦＴは、図９に示すように、基板１上に形成された第１の電極２上に第１の有機半導体層５−１を形成し、その上に第３の電極４を配置した後、第２の有機半導体層５−２を形成し、その上に第２の電極３を形成したものである。

こうした有機物を用いたトランジスタの有機薄膜層中に、有機エレクトロルミネッセント材料からなる発光層を設け、トランジスタのスイッチング動作により発光のＯＮ／ＯＦＦが制御される有機薄膜発光トランジスタは、無機ＴＦＴと有機エレクトロルミネッセント（ＥＬ）素子を組み合わせた場合に比べ、一貫した有機薄膜成膜プロセス中でＴＦＴと発光部の両方を形成することができることからプロセスの単純化が可能で低コスト化が期待でき、薄型自発光表示装置用の発光素子として有望である。例えば、特許文献１０には、静電誘導型ＴＦＴ構造の有機ＴＦＴの有機半導体層と発光層を同一の化合物で構成した有機薄膜発光トランジスタが開示されている。また、特許文献１１には、横型ＭＯＳ構造の有機ＴＦＴの有機半導体層に発光層の機能付与した有機薄膜発光トランジスタが開示されている。
図１０は、静電誘導型ＴＦＴ構造の有機半導体層と発光層とを異なる化合物で構成した従来の有機薄膜発光トランジスタの構成を示す断面図である。この従来の有機薄膜発光トランジスタは、図９に示される縦型有機ＴＦＴの第２の有機半導体層５−２と第２の電極３との間に有機材料からなる発光層９を配したものである。

このように盛んに研究が続けられている有機ＴＦＴおよび有機薄膜発光トランジスタのうちキャリアが有機薄膜の膜厚方向に移動する縦型有機ＴＦＴ構造を有するもの（例えば、特許文献１２、特許文献１３、非特許文献１４参照）は、従来多く用いられて来た図８に示す構造に代表されるような有機薄膜の面方向にキャリアが移動するタイプのＴＦＴ素子と比較してチャネル長が短いことから高速応答性に優れているという特徴を有している。縦型有機ＴＦＴのうち静電誘導型トランジスタ（ＳＩＴ）構造を有するトランジスタは、従来、図９に示すように、ゲート電極（第３の電極４）が埋設された有機半導体層をソース電極（第１の電極２）およびドレイン電極（第２の電極３）にて挟み込んだ構造を有していた。この構造はソース電極の一部がゲート電極と相対する配置となり、ソース電極のうちゲート電極と対向した部分が有効に働かないばかりかゲート−ソース間の漏れ電流が大きく、トランジスタのon/off比を低下させる原因となっていた。また、図９の構造を作成するためには第１の有機半導体層を作成した後にその上にゲート電極を作製しなければならず、有機半導体層に用いる材料の耐熱性が低いことによりゲート電極およびゲート電極を包む絶縁膜を作成するための材料、プロセスが大きく制限されるという問題点があった。適切なゲート電極材料が選択できない、或いは十分な絶縁性を有するゲート絶縁膜が作成できないために、トランジスタのon/off比は低いままとなっており、十分な性能の有機薄膜発光トランジスタは得られていなかった。これを解決する手段としてゲート電極と有機半導体層とが接する界面を全て絶縁層により覆う方法が、提案されている（例えば、特許文献１４参照）。しかし、ゲート電極と有機半導体層の間に設けられる絶縁体層を形成する際、ゲート電極に用いる金属が酸化されることで絶縁体層を形成する金属である場合以外はゲート電極部に選択的に絶縁体層を形成することができないため、不必要な箇所に形成された絶縁体層により有効なソース電極面積が減少、素子に注入できる電流が低下し、最大輝度が低下するという問題点があった。

また、従来のＳＩＴ構造を用いて有機薄膜発光トランジスタを形成すると、図１０に示されるように、発光層において生じた光やその背面電極（第２の電極３）での反射光がゲート電極により遮蔽されるために、その一部しか外部に取り出せず発光効率が低下するという問題点があった。これを解決する手法としてはゲート電極として光透過性の導電体を用いる方法が考えられるが、光透過性の導電体は形成時のプロセス温度が高いために成膜時に有機半導体層の劣化が避けられず十分な性能が得られていなかった。

特開２００３−１０１１０４号公報特開平８−２２８０３４号公報特開平８−２２８０３５号公報特開平９−２３２５８９号公報特開平１０−１２５９２４号公報特開平１０−１９０００１号公報特開２０００−１７４２７７号公報特開平５−５５５６８号公報特開２００１−９４１０７号公報特開２００３−１８７９８３号公報特開２００３−２８２２５６号公報特開２００３−１２４４７２号公報特開２００３−１１５６２４号公報特開２００３−２０９１２２号公報 F. Ebisawa ら，Journal of Applied Physics，５４巻，３２５５頁，１９８３年 A. Assadi ら，Applied Physics Letter，５３巻，１９５頁，１９８８年 G. Guillaud ら，Chemical Physics Letter，１６７巻，５０３頁，１９９０年 X. Peng ら，Applied Physics Letter，５７巻，２０１３頁，１９９０年 G. Horowitz ら, Synthetic Metals, ４１−４３巻，１１２７頁，１９９１年 S. Miyauchi ら，Synthetic Metals，４１−４３巻，１９９１年 H. Fuchigami ら，Applied Physics Letter，６３巻，１３７２頁，１９９３年 H. Koezuka ら，Applied Physics Letter，６２巻，１７９４頁，１９９３年 F. Garnier ら，Science，２６５巻，１６８４頁，１９９４年 A. R. Brown ら，Synthetic Metals，６８巻，６５頁，１９９４年 A. Dodabalapur ら，Science，２６８巻，２７０頁，１９９５年 T. Sumimoto ら，Synthetic Metals，８６巻，２２５９頁，１９９７年 K. Kudo ら，Thin Solid Films，３３１巻，５１頁，１９９８年 K. Kudo ら，Synthetic Metals，１０２巻，９００頁，１９９９年 K. Kudo ら，Synthetic Metals，１１１−１１２巻，１１頁、２０００年

本発明の課題は、上述した従来技術の問題点を解決することであって、その目的は、第１に、ゲート電極により発光層の出射光が遮光されることがないようにすることである。第２に、ソース−ゲート間のリーク電流を低減できるようにしてトランジスタのon/off比の増大を図ることである。第３に、ゲート電極の周囲に不必要な絶縁膜が形成されることがないようにして有効なソース電極面積が減少することがないようにすることである。第４に、有機膜の形成途中に無機膜の形成工程が挿入されることがないようにすることである。第５に、有機膜上において高温での成膜工程を行わなくてもよいようにすることである。

上記の目的を達成するため、本発明によれば、互いに離れた第１の電極および第２の電極と、これらに接し挟持される少なくとも発光層および有機半導体層を含む有機薄膜層と、第１および第２の電極の両方から離れて前記有機半導体層中に存在する光透過性を有する導電体からなる第３の電極を有し、第３の電極に印加される電圧により第１、第２の電極間に流れる電流を制御する静電誘導型トランジスタ構造を備え、前記第３の電極と前記有機半導体層とが、前記第３の電極の底面下に形成された第１の絶縁体層、前記第３の電極の上表面上に形成された第２の絶縁体層、および、前記第３の電極の側面を被覆する第３の絶縁体層により分離されると共に、第１の電極と第３の電極との間が第３の電極と同一パターンに形成された第１の絶縁体層により満たされている有機薄膜発光トランジスタの製造方法であって、
（１）第１の電極となる第１の導電体層上に第１の絶縁体層、第３の導電体層および第２の絶縁体層を順次堆積する工程と、
（２）前記第２の絶縁体層、第３の導電体層および第１の絶縁体層をパターニングして前記第１、第２の絶縁体層に挟まれた第３の電極を形成する工程と、
（３）前記第３の電極側面を被覆する第３の絶縁体層を形成する工程と、
（４）前記第１の電極上および前記第２の絶縁体層上を覆う有機半導体層を堆積する工程と、
を有することを特徴とする有機薄膜発光トランジスタの製造方法、が提供される。

本発明によれば、ゲート電極となる第３の電極が光透過性を有する導電体層から形成されていることにより、発光層で生じた光や第２の電極からの反射光がゲート電極により遮光されることがなくなり、高効率な発光が実現できる。そして、ソース電極となる第１の電極と第３の電極との間が絶縁体層により満たされ、かつ、第３の電極と有機半導体層とが絶縁膜により分離されている構造とすることにより、ゲート−ソース間でのもれ電流が抑制され、高いon/off比が実現される。
また、本発明によれば、有機薄膜層を形成する前にゲート電極を形成することができるため、光透過性を有する導電体および絶縁体層の形成プロセスの選択自由度は大きく上昇し、ゲート電極、ゲート絶縁膜および有機薄膜層を高品質に形成することが可能となり、高効率、高性能な有機薄膜発光トランジスタが得られる。またこうしてゲート電極およびゲート絶縁膜を有機薄膜層成膜前に形成しておくことで、有機薄膜層を１回の成膜プロセスによって形成することができ、これにより有機薄膜層が複雑な工程で形成されることによる素子性能の不安定化を防止でき、安定性の高い素子を得ることができる。また、第１の絶縁体層や第２の絶縁体層を第３の電極と同一パターンに形成することにより、絶縁体層の形成面積を最小限に留めることが可能になり、有効なソース電極面積が減少させることがなくなり、高輝度の有機薄膜発光トランジスタを提供することができる。

発明を実施するため最良の形態

以下、本発明の有機薄膜発光トランジスタの製造方法について図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の製造方法により製造された有機薄膜発光トランジスタの第１の構造を示す断面図である。図１に示されるように、基板１上には第１の電極２が形成され、その上には、第１の絶縁物層６、第３の電極４および第２の絶縁物層７からなる積層体が形成されており、この積層体の側面には第３の絶縁物層８が形成されている。この積層体を覆うように有機半導体層５が形成されており、有機半導体層５の上には、有機材料からなる発光層９と第２の電極３とが形成されている。

図２は、本発明の製造方法により製造された有機薄膜発光トランジスタの第２の構造を示す断面図である。図２において、図１に示される第１の構造の部分と同等の部分には同一の参照符号を付し重複する説明は省略する(他の構造についても同様である)。本構造の、第１の構造と相違する点は、第３の絶縁物層８が第３の電極４の側面のみに形成されている点である。

図３は、本発明の参考例の有機薄膜発光トランジスタの構造を示す断面図である。本参考例の、図２に示される第２の構造と相違する点は、第２の絶縁物層７が除去され、第３の絶縁物層８が第３の電極４の側面および上表面の全体を被覆するように形成されている点である。

図４は、本発明の製造方法により製造された有機薄膜発光トランジスタの第３の構造を示す断面図である。本構造の、図１に示される第１の構造と相違する点は、発光層９と第２の電極３との間に電子輸送層１０が挿入されている点である。

図５は、本発明の製造方法により製造された有機薄膜発光トランジスタの第４の構造を示す断面図である。本構造の、図４に示される第３の構造と相違する点は、有機半導体層５と発光層９との間に正孔輸送層１１が挿入され、発光層９と電子輸送層１０の間に正孔ブロッキング層１２が挿入されている点である。
この第４の構造から電子輸送層１０と正孔ブロッキング層１２を省略することができる。
また、電子輸送層１０に代えて電子注入層を用いてもよい。あるいは、電子輸送層１０に加えて電子注入層を形成してもよい。あるいは、電子注入と電子輸送の両方の機能を備えた電子輸送・注入層を用いてもよい。
また、正孔輸送層１１に代えて正孔注入層を用いてもよい。あるいは、正孔輸送層１１に加えて正孔注入層を形成してもよい。あるいは、正孔注入と正孔輸送の両方の機能を備えた正孔輸送・注入層を用いてもよい。
また、正孔ブロッキング層１２に代えて、再結合により形成される励起子を発光層中に閉じ込めるための励起子ブロッキング層を用いてもよい。あるいは、正孔ブロッキング層１１に加えて励起子ブロッキング層を形成してもよい。あるいは、正孔ブロッキングと励起子ブロッキングの両方の機能を備えた正孔・励起子ブロッキング層を用いてもよい。

次に、図６（ａ）〜図７（ｆ）を参照して、図１に示した有機薄膜発光トランジスタの第１の構造の製造方法について説明する。まず、基板１上にＩＴＯなどの導電性材料を堆積して第１の電極２を形成する〔図６（ａ）〕。次に、絶縁材料を堆積して第１の絶縁物層６を形成し〔図６（ｂ）〕、続いてＩＴＯなどの光透過性導電材料を堆積して電極材料層４ａを形成し、さらに絶縁材料を堆積して第２の絶縁物層７を形成する〔図６（ｃ）〕。次に、第２の絶縁物層７、電極材料層４ａおよび第１の絶縁物層６をフォトリソグラフィ法とＲＩＥなどによりパターニングして、絶縁物層に挟まれた第３の電極４を形成する〔図６（ｄ）〕。次いで、絶縁材料の堆積と異方性ＲＩＥなどにより、第３の電極４等の側面に第３の絶縁物層８を形成する〔図７（ｅ）〕。続いて、有機半導体層５と発光層９と第２の電極３を順次堆積し、パターニングして第１の構造の有機薄膜発光トランジスタを得る〔図７（ｆ）〕。

図７（ｅ）に示される第３の絶縁物層８の形成工程において、絶縁材料の堆積と異方性エッチングを行う方法に代えて、堆積物の放射方向に対して基板面を傾けて堆積を行う斜方真空蒸着や斜方スパッタリングを行うこともできる。この際に基板を回転させるようにしてもよい。また、斜方真空蒸着や斜方スパッタリングを行う前に、第１の電極２上や第２の絶縁物層７上にリフトオフ用の薄膜を形成しておき、絶縁物層の堆積後にリフトオフ用薄膜を除去するようにしてもよい。

図７（ｅ′）は、図２に示される第２の構造の製造方法を説明するための断面図である。図６（ｄ）までの工程が完了した後、電着溶液内に浸漬し、対向電極を陰極、第３の電極４を陽極として電着を行って、第３の絶縁物層８を形成する。その後の工程は、第１の構造の場合と同様である。

基板１は、光透過性のあるものであれば無機、有機を問わずいかなる材料のものにより形成されたものであってもよい。
本発明の第１、第２の電極に用いられる材料としては、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）、酸化錫（ＮＥＳＡ）、金、銀、白金、銅、インジウム、アルミニウム、マグネシウム、マグネシウム−インジウム合金、マグネシウム−アルミニウム合金、アルミニウム−リチウム合金、アルミニウム−スカンジウム−リチウム合金、マグネシウム−銀合金等の金属や合金の他、導電性ポリマーなどの有機材料が挙げられるが、これらに限定されるものではない。また本発明の第３の電極に用いられる光透過性を有する導電体としては前述のＩＴＯおよびＮＥＳＡの他、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）などが挙げられるが、透過率７０％以上の十分な光透過性と十分な導電性を有していればこれに限定されるものではない。また、本発明の第１〜３の絶縁体層に用いられる材料としては、ＳｉＯ_２、ＳｉＮｘ、アルミナ等の無機絶縁体や絶縁性ポリマー等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。

また、本発明の有機薄膜層中の有機半導体層に用いられる有機半導体材料は、通常有機薄膜トランジスタに用いられる材料であれば、どのようなものでも用いることができる。例えば、一般式［化１］〜［化７］であらわされる化合物や置換または無置換の炭素数１４〜３４の芳香族炭化水素などが例として挙げられるが、これらに限定されるものではない。

（式中、Ｒ１〜Ｒ６はそれぞれ独立に水素原子、ハロゲン原子、ヒドロキシル基、置換若しくは無置換のアミノ基、ニトロ基、シアノ基、置換若しくは無置換のアルキル基、置換若しくは無置換のアルケニル基、置換若しくは無置換のシクロアルキル基、置換若しくは無置換のアルコキシ基、置換若しくは無置換の芳香族炭化水素基、置換若しくは無置換の芳香族複素環基、置換若しくは無置換のアラルキル基、置換若しくは無置換のアリールオキシ基、置換若しくは無置換のアルコキシカルボニル基、カルボキシル基を表す。またＲ１〜Ｒ６は、それらのうちの２つで環を形成していてもよい。また、Ｌ１は置換若しくは無置換のアルキル基、置換若しくは無置換のアルケニル基、置換若しくは無置換のシクロアルキル基、置換若しくは無置換の芳香族炭化水素基、置換若しくは無置換の芳香族複素環基、置換若しくは無置換のアラルキル基を表す。ｎは１〜３の整数であり、ｍは０〜２で表される整数である。Ｍは（ｎ＋ｍ）価の金属イオンを表す。）

（式中、Ｒ^７〜Ｒ^１８はそれぞれ独立に水素原子、ハロゲン原子、ヒドロキシル基、置換若しくは無置換のアミノ基、ニトロ基、シアノ基、置換若しくは無置換のアルキル基、置換若しくは無置換のアルケニル基、置換若しくは無置換のシクロアルキル基、置換若しくは無置換のアルコキシ基、置換若しくは無置換の芳香族炭化水素基、置換若しくは無置換の芳香族複素環基、置換若しくは無置換のアラルキル基、置換若しくは無置換のアリールオキシ基、置換若しくは無置換のアルコキシカルボニル基、カルボキシル基を表す。またＲ^７〜Ｒ^１８は、それらのうちの隣り合う２つで環を形成していてもよい。また、Ｌ^２は置換若しくは無置換のアルキレン基、置換若しくは無置換のアルケニレン基、置換若しくは無置換のシクロアルキレン基、置換若しくは無置換のアリーレン基、置換若しくは無置換のアラルキレン基を表す。ｌは０または１の値を取る数である。また、ｓは１〜２の整数である。Ｍは（ｓ＋１）価の金属イオンを表す。）

（式中、Ｒ^１９〜Ｒ^４０はそれぞれ独立に水素原子、ハロゲン原子、ヒドロキシル基、置換若しくは無置換のアミノ基、ニトロ基、シアノ基、置換若しくは無置換のアルキル基、置換若しくは無置換のアルケニル基、置換若しくは無置換のシクロアルキル基、置換若しくは無置換のアルコキシ基、置換若しくは無置換の芳香族炭化水素基、置換若しくは無置換の芳香族複素環基、置換若しくは無置換のアラルキル基、置換若しくは無置換のアリールオキシ基、置換若しくは無置換のアルコキシカルボニル基、カルボキシル基を表す。またＲ^１９〜Ｒ^４０は、それらのうちの隣り合う２つで環を形成していてもよい。また、Ａｒ^１〜Ａｒ^３は置換若しくは無置換の炭素数６〜２０の芳香族炭化水素を表す。ｔは０〜３の値を取る整数である。）

（式中、Ｒ^４１〜Ｒ^５６はそれぞれ独立に水素原子、ハロゲン原子、ヒドロキシル基、置換若しくは無置換のアミノ基、ニトロ基、シアノ基、置換若しくは無置換のアルキル基、置換若しくは無置換のアルケニル基、置換若しくは無置換のシクロアルキル基、置換若しくは無置換のアルコキシ基、置換若しくは無置換の芳香族炭化水素基、置換若しくは無置換の芳香族複素環基、置換若しくは無置換のアラルキル基、置換若しくは無置換のアリールオキシ基、置換若しくは無置換のアルコキシカルボニル基、カルボキシル基を表す。またＲ^４１〜Ｒ^５６は、それらのうちの隣り合う２つで環を形成していてもよい。）

（式中、Ｒ^５７〜Ｒ^６２はそれぞれ独立に水素原子、ハロゲン原子、ヒドロキシル基、置換若しくは無置換のアミノ基、ニトロ基、シアノ基、置換若しくは無置換のアルキル基、置換若しくは無置換のアルケニル基、置換若しくは無置換のシクロアルキル基、置換若しくは無置換のアルコキシ基、置換若しくは無置換の芳香族炭化水素基、置換若しくは無置換の芳香族複素環基、置換若しくは無置換のアラルキル基、置換若しくは無置換のアリールオキシ基、置換若しくは無置換のアルコキシカルボニル基、カルボキシル基を表す。またＲ^５７〜Ｒ^６２は、それらのうちの隣り合う２つで環を形成していてもよい。）

（式中、Ｒ^６３〜Ｒ^８０はそれぞれ独立に水素原子、ハロゲン原子、ヒドロキシル基、置換若しくは無置換のアミノ基、ニトロ基、シアノ基、置換若しくは無置換のアルキル基、置換若しくは無置換のアルケニル基、置換若しくは無置換のシクロアルキル基、置換若しくは無置換のアルコキシ基、置換若しくは無置換の芳香族炭化水素基、置換若しくは無置換の芳香族複素環基、置換若しくは無置換のアラルキル基、置換若しくは無置換のアリールオキシ基、置換若しくは無置換のアルコキシカルボニル基、カルボキシル基を表す。またＲ^６３〜Ｒ^８０は、それらのうちの隣り合う２つで環を形成していてもよい。）

（式中、Ａｒ^４〜Ａｒ^５はそれぞれ独立に炭素数６から２０の置換もしくは無置換の芳香族炭化水素基あるいは置換もしくは無置換の芳香族複素環基である。また、Ａｒ^４〜Ａｒ^５が有する置換基は互いに結合して環を形成してもよい。またＸは炭素数６から３４の置換もしくは無置換の縮合芳香族炭化水素からなる１〜４価の基である。ｎは１〜４の整数を表す。）
各一般式ついてＲ^１〜Ｒ^８０はそれぞれ独立に水素原子、ハロゲン原子、ヒドロキシル基、置換若しくは無置換のアミノ基、ニトロ基、シアノ基、置換若しくは無置換のアルキル基、置換若しくは無置換のアルケニル基、置換若しくは無置換のシクロアルキル基、置換若しくは無置換のアルコキシ基、置換若しくは無置換の芳香族炭化水素基、置換若しくは無置換の芳香族複素環基、置換若しくは無置換のアラルキル基、置換若しくは無置換のアリールオキシ基、置換若しくは無置換のアルコキシカルボニル基、カルボキシル基を表す。またＲ^１〜Ｒ^８０は、それらのうちの隣り合う２つで環を形成していてもよい。
ｎは１〜３の整数であり、ｍは０〜２で表される整数である。ｌは０または１の値を取る数である。また、ｓは１〜２の整数である。ｔは０〜３の値を取る整数である。Ｍは（ｎ＋ｍ）価あるいは（ｓ＋１）価の金属イオンを表す。
Ｘは炭素数６から３４の置換もしくは無置換の芳香族炭化水素からなる１〜４価の基である。炭素数６から３４の無置換の芳香族炭化水素基の例としてはベンゼン、ナフタレン、アントラセン、ビフェニレン、フルオレン、フェナンスレン、ナフタセン、トリフェニレン、ピレン、ジベンゾ［ｃｄ，ｊｋ］ピレン、ペリレン、ベンゾ［ａ］ペリレン、ジベンゾ［ａ,ｊ］ペリレン、ジベンゾ［ａ，ｏ］ペリレン、ペンタセン、テトラベンゾ［ｄｅ，ｈｉ，ｏｐ，ｓｔ］ペンタセン、テトラフェニレン、テリレン、ビスアンスレン、９，９’−スピロビフルオレンが挙げられる。これらの芳香族炭化水素が有する置換基としてはハロゲン原子、ヒドロキシル基、置換若しくは無置換のアミノ基、ニトロ基、シアノ基、置換若しくは無置換のアルキル基、置換若しくは無置換のアルケニル基、置換若しくは無置換のシクロアルキル基、置換若しくは無置換のアルコキシ基、置換若しくは無置換の芳香族炭化水素基、置換若しくは無置換の芳香族複素環基、置換若しくは無置換のアラルキル基、置換若しくは無置換のアリールオキシ基、置換若しくは無置換のアルコキシカルボニル基、カルボキシル基が挙げられる。

Ａｒ^１〜Ａｒ^５はそれぞれ独立に炭素数６から２０の置換もしくは無置換の芳香族炭化水素基である。炭素数６から２０の無置換の芳香族炭化水素基の例としてはフェニル基、ナフチル基、アンスリル基、フェナンスレニル基、ピレニル基、ペリレニル基等が挙げられる。前記の炭素数６から２０の芳香族炭化水素基の有する置換基としてはハロゲン原子、ヒドロキシル基、置換若しくは無置換のアミノ基、ニトロ基、シアノ基、置換若しくは無置換のアルキル基、置換若しくは無置換のアルケニル基、置換若しくは無置換のシクロアルキル基、置換若しくは無置換のアルコキシ基、置換若しくは無置換の芳香族炭化水素基、置換若しくは無置換の芳香族複素環基、置換若しくは無置換のアラルキル基、置換若しくは無置換のアリールオキシ基、置換若しくは無置換のアルコキシカルボニル基、カルボキシル基が挙げられる。

炭素数１４〜３４の縮合芳香族炭化水素の例としてはアントラセン、フェナンスレン、ナフタセン、ペンタセン、ピレン、クリセン、ピセン、ペンタフェン、ヘキサセン、ペリレン、ベンゾ［ａ］ペリレン、ジベンゾ［ａ，ｊ］ペリレン、ジベンゾ［ａ，ｏ］ペリレン、テリレン、ビスアンスレン、ピランスレン、テトラベンゾ［ｄｅ，ｈｉ，ｏｐ，ｓｔ］ペンタセン、コロネン等が挙げられる。これらの縮合芳香族炭化水素が有する置換基としてはハロゲン原子、ヒドロキシル基、置換若しくは無置換のアミノ基、ニトロ基、シアノ基、置換若しくは無置換のアルキル基、置換若しくは無置換のアルケニル基、置換若しくは無置換のシクロアルキル基、置換若しくは無置換のアルコキシ基、置換若しくは無置換の芳香族炭化水素基、置換若しくは無置換の芳香族複素環基、置換若しくは無置換のアラルキル基、置換若しくは無置換のアリールオキシ基、置換若しくは無置換のアルコキシカルボニル基、カルボキシル基が挙げられる。
前記ハロゲン原子としては、フッ素、塩素、臭素、ヨウ素が挙げられる。前記の置換若しくは無置換のアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ｎ−ブチル基、ｓ−ブチル基、イソブチル基、ｔ−ブチル基、ｎ−ペンチル基、ｎ−ヘキシル基、ｎ−ヘプチル基、ｎ−オクチル基、ヒドロキシメチル基、１−ヒドロキシエチル基、２−ヒドロキシエチル基、２−ヒドロキシイソブチル基、１，２−ジヒドロキシエチル基、１，３−ジヒドロキシイソプロピル基、２，３−ジヒドロキシ−ｔ−ブチル基、１，２，３−トリヒドロキシプロピル基、クロロメチル基、２−ブロモエチル基、２，３−ジヨードｔ−ブチル基等が挙げられる。前記の置換若しくは無置換の芳香族炭化水素基の例としては、フェニル基、１−ナフチル基、２−ナフチル基、１−アントリル基、２−アントリル基、９−アントリル基、１−フェナントリル基、２−フェナントリル基、３−フェナントリル基、４−フェナントリル基、９−フェナントリル基、１−ナフタセニル基、２−ナフタセニル基、９−ナフタセニル基、１−ピレニル基、２−ピレニル基、４−ピレニル基、２−ビフェニルイル基、３−ビフェニルイル基、４−ビフェニルイル基、ｐ−ターフェニル−イル基、ｍ−ターフェニル−イル基、トリル基、ｐ−ｔ−ブチルフェニル基、4''−ｔ−ブチル−ｐ−ターフェニル−４−イル基等が挙げられる。また、前記の置換若しくは無置換の芳香族複素環基としてはピロリル基、ピラジニル基、インドリル基、イソインドリル基、フリル基、ベンゾフラニル基、イソベンゾフラニル基、キノリル基、イソキノリル基、キノキサリニル基、カルバゾリル基、フェナンスリジニル基、アクリジニル基、フェナンスロリン−２−イル基、フェナジニル基、フェノチアジニル基、フェノキサジニル基、オキサゾリル基、フラザニル基、チエニル基、２−メチルピロール−１−イル基、４−ｔ−ブチル１−インドリル基、等が挙げられる。前記の置換若しくは無置換のアミノ基は−ＮＸ^１Ｘ^２と表され、Ｘ^１、Ｘ^２の例としてはそれぞれ独立に、水素原子あるいは前述の置換若しくは無置換のアルキル基、前述の置換若しくは無置換の芳香族炭化水素基、置換若しくは無置換の芳香族複素環基が挙げられる。

前記の置換若しくは無置換のアルケニル基としては、ビニル基、アリル基、１−ブテニル基、２−ブテニル基、３−ブテニル基、１，３−ブタンジエニル基、１−メチルビニル基、スチリル基、２，２−ジフェニルビニル基、１，２−ジフェニルビニル基、フェニルアリル基、シクロヘキシリデンメチン基等が挙げられる。前記の置換若しくは無置換のシクロアルキル基としては、シクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、４−メチルシクロヘキシル基等が挙げられる。前記の置換若しくは無置換のアルコキシ基は、−ＯＹで表される基であり、Ｙの例としては前述の置換若しくは無置換のアルキル基が挙げられる。また前記の置換若しくは無置換のアラルキル基としては、ベンジル基、１−フェニルエチル基、２−フェニルエチル基、１−フェニルイソプロピル基、２−フェニルイソプロピル基、フェニル−ｔ−ブチル基、α−ナフチルメチル基、１−β−ナフチルエチル基、ｐ−メチルベンジル基、１−クロロ−２−フェニルイソプロピル基等が挙げられる。前記の置換若しくは無置換のアリールオキシ基は、−ＯＺと表され、Ｚとしては前述の置換若しくは無置換の芳香族炭化水素基あるいは前述の置換若しくは無置換の芳香族複素環基が挙げられる。前記の置換若しくは無置換のアルコキシカルボニル基は−ＣＯＯＹ^２と表され、Ｙ^２としては前述の置換若しくは無置換のアルキル基が挙げられる。Ｍで表される金属原子の例としてはアルミニウム、ベリリウム、ビスマス、カドミウム、セリウム、コバルト、銅、鉄、ガリウム、ゲルマニウム、水銀、インジウム、ランタン、マグネシウム、モリブデン、ニオブ、アンチモン、スカンジウム、スズ、タンタル、トリウム、チタニウム、ウラン、タングステン、ジルコニウム、バナジウム、亜鉛等が挙げられる。
本発明の有機半導体層に用いられる化合物の具体例を下記［化８］〜［化６２］に挙げるが特にこれに限定されるものではない。

本発明の発光層に用いる化合物としては通常、有機エレクトロルミネッセンス素子の発光層に用いられるものであればどのようなものでも用いることができる。例えば、前記の［化８］、［化２２］の他、１，３−ビス（ｐ−ｔ−ブチルフェニル−１，３，４−オキサジアゾールイル）フェニル（ＯＸＤ−７）［化６３］、Ｎ，Ｎ’−ビス（２，５−ジ−ｔ−ブチルフェニル）ペリレンテトラカルボン酸ジイミド（ＢＰＰＣ）［化６４］、１，４ビス（ｐ−トリル−ｐ−メチルスチリルフェニル）ナフタレン［化６５］などである。

また、電荷輸送材料に蛍光材料をドープした層を発光材料として用いることもできる。例えば、前記のＡｌｑ３［化８］などのキノリノール金属錯体に４−ジシアノメチレン−２−メチル−６−（ｐ−ジメチルアミノスチリル）−４Ｈ−ピラン（ＤＣＭ）［化６６］、２，３−キナクリドン［化６７］などのキナクリドン誘導体、３−（２’−ベンゾチアゾール）−７−ジエチルアミノクマリン［化６８］などのクマリン誘導体をドープした層、あるいは電子輸送材料ビス（２−メチル−８−ヒドロキシキノリン）−４−フェニルフェノール−アルミニウム錯体［化６９］にペリレン［化７０］等の縮合多環芳香族をドープした層、あるいは正孔輸送材料４，４’−ビス（ｍ−トリルフェニルアミノ）ビフェニル（ＴＰＤ）［化７１］にルブレン［化７２］等をドープした層等を用いることができる。

本発明に用いられる正孔輸送／注入層に用いる材料は特に限定されず、通常正孔輸送／注入材料として使用されている化合物であれば何を使用してもよい。例えば、ビス（ジ（ｐ−トリル）アミノフェニル）−１，１−シクロヘキサン［化７３］、ＴＰＤ［化７１］、Ｎ，Ｎ‘−ジフェニル−Ｎ−Ｎ−ビス（１−ナフチル）−１，１’−ビフェニル）−４，４‘−ジアミン（ＮＰＢ［化６２］）等のトリフェニルジアミン類や、スターバースト型分子（［化７４］〜［化７６］等）等が挙げられる。

本発明に用いられる電子輸送／注入層に用いる材料は特に限定されず、通常電子輸送／注入材として使用されている化合物であれば何を使用してもよい。例えば、２−（４−ビフェニリル）−５−（４−ｔ−ブチルフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール（Ｂｕ−ＰＢＤ）［化７７］、ＯＸＤ−７［化６３］等のオキサジアゾール誘導体、トリアゾール誘導体（［化７８］、［化７９］等）、キノリノール系の金属錯体（［化８］、［化６９］、［化８０］〜［化８３］等）が挙げられる。

本発明の正孔ブロッキング層、励起子ブロッキング層に用いる材料は特に限定されず、通常、正孔ブロッキング材料あるいは励起子ブロッキング材料として用いる化合物であれば何を使用してもよい。例えば、前述の電子輸送／注入材料や正孔輸送／注入材料などを、発光層に用いる材料や電極材料との酸化、還元電位の関係やその界面およびバルク特性等を考慮して組み合わせることで、正孔ブロッキング層あるいは励起子ブロッキング層とすることができる。
本発明の有機薄膜発光トランジスタの各電極および絶縁体層の形成方法は特に限定されない。従来公知の真空蒸着法、スピンコーティング法、スパッタリング法、ＣＶＤ法の他、塗布法や塗布焼結法等、一般的な薄膜形成法を用いることが可能である。本発明の有機ＴＦＴに用いる、有機化合物を含有する有機薄膜層は、溶媒に溶かした溶液のディッピング法、スピンコーティング法、キャスティング法、バーコート法、ロールコート法、インクジェット法等の湿式法の他、真空蒸着法、分子線蒸着法（ＭＢＥ法）等の方法で形成することができる。このうち第３の絶縁体層については、絶縁層を形成する材料が溶解或いは分散した溶液に第３の電極の露出部を浸した状態で電圧を印加し、電極上に選択的に析出させる電気泳動法を用いた場合、第１の電極の有効面積を減らすことなく光透過性の導電体からなる第３の電極表面に絶縁体層を形成することができる。この場合、第３の絶縁体層に用いられる材料としては十分な絶縁性と電気泳動性を有するものであればどのようなものでも用いることができる。例としては、天然油脂系、合成油脂系、アルキッド樹脂系、ポリエステル樹脂系、アクリル樹脂系、エポキシ樹脂系等の種々の有機高分子材料が挙げられる。

本発明のエッチング法は、用いる電極材料および絶縁体材料に合わせて適宜選択される。例えば、第１、第２の絶縁体層がＳｉＯ_２などのシリコン系絶縁体の場合、フッ酸による湿式エッチングやフッ素系のガスを用いたドライエッチング法が使用可能であるが、これに限定されるものではない。
本発明で用いられるパターニング法としては、メタルマスクなどを用いる他、フォトリソグラフィ法を用いて作製したレジストマスクなども使用することができるが、所定の形状のパターニングができる手法であれば、特に限定されない。
本発明の有機薄膜発光トランジスタの有機層の膜厚は特に制限されないが、一般に膜厚が薄すぎるとピンホール等の欠陥が生じやすく、逆に厚すぎるとチャネル長が長くなることや、高い印加電圧が必要となり有機薄膜発光トランジスタの性能劣化の要因となる。通常は数１０ｎｍから１μｍの範囲が好ましい。
以下、本発明の実施例を詳細に説明するが、本発明はその要旨を越えない限り、以下の実施例に限定されない。

実施例１の製造方法を説明するための有機TFT素子の構造を図１に示す。ガラス基板上にスパッタリング法によりITOを第１の電極として１５０ｎｍ成膜した。続いてスパッタリング法により、この上に第１の絶縁体層としてＳｉＯ_２を１００ｎｍの膜厚に形成した後、第３の電極となる導電体層としてＩＴＯをスパッタリング法により１００ｎｍの膜厚で形成した。さらに再度スパッタリング法によりＳｉＯ_２を１００ｎｍの膜厚に成膜した。こうして得られた多層膜上にフォトレジストを２５０ｎｍの膜厚にスピンコート法によって成膜した後、ゲート電極パターンとして線幅１０μｍ、間隔１０μｍの櫛歯状のフォトマスクを通して露光現像し、ピッチ２０μｍ、Ｌ/Ｓ比＝１のレジストマスクパターンを得た。これを反応型イオンエッチング装置中で、ＣＦ_４：流量２０ＳＣＣＭ、プロセス圧力２．０Ｐａ、ＲＦ出力１００Ｗの条件下で５分間処理した。続いてＣＨ_４：流量６ＳＣＣＭ、水素：流量３０ＳＣＣＭ、プロセス圧力２．７Ｐａ、ＲＦ出力１００Ｗの条件下で２０分間処理した後、酸素アッシングを２分間行った。これをさらにＣＦ_４：流量２０ＳＣＣＭ、プロセス圧力２．０Ｐａ、ＲＦ出力１００Ｗの条件下で５分３０秒処理した。こうして得られた基板に化学気相成長（ＣＶＤ）法によりＳｉＯ_２薄膜を６０ｎｍの膜厚に堆積し、反応型イオンエッチング装置中で、ＣＨＦ_３：流量３０ＳＣＣＭ、プロセス圧力１．３Ｐａ、ＲＦ出力９０Ｗの条件下で７分間間処理して第３の電極側面に第３の絶縁体層を形成した。この基板に有機薄膜層として化合物［化６２］を真空蒸着法により３５０ｎｍの膜厚に成膜した。この上に発光層として化合物［化８］を７０ｎｍの膜厚に成膜した。さらに第２の電極としてマグネシウム−銀合金を真空蒸着法によって２００ｎｍ形成して有機薄膜発光トランジスタを作製した。この素子のゲート電極に周波数５０Ｈｚ、最大電圧８．５Ｖの矩形波電圧を、ソース−ドレイン間に１０Ｖの直流電圧を印加し、発光強度の応答立ち上がり時間（全変化量の１０％変化時から９０％の変化時までの時間）を測定したところ、1μｓ以下であった。この素子に−３Ｖのゲート電圧、１０Ｖのソース／ドレイン間電圧を印加したところ発光効率は１４ｃｄ／Ａ、最高輝度は２００００ｃｄ/ｍ^２であった。

第１、第２の絶縁体層としてＳｉＮｘ層を用いる他は、実施例１と同様にして有機薄膜発光トランジスタを作製した。この素子のゲート電極に周波数５０Ｈｚ、最大電圧８．５Ｖの矩形波電圧を、ソース−ドレイン間に１０Ｖの直流電圧を印加し、発光強度の応答立ち上がり時間（全変化量の１０％変化時から９０％の変化時までの時間）を測定したところ、1μｓ以下であった。この素子に−３Ｖのゲート電圧、１０Ｖのソース／ドレイン間電圧を印加したところ発光効率は１５ｃｄ／Ａ、最高輝度は２００００ｃｄ/ｍ^２であった。

実施例３の製造方法を説明するための素子構造を図４に示す。発光層を化合物［化６５］からなる膜厚５０ｎｍの薄膜とし、これと第２の電極の間に化合物［化８］からなる膜厚２０ｎｍの電子輸送層を真空蒸着法にて形成する他は、実施例１と同様にして有機薄膜発光トランジスタを作製した。この素子のゲート電極に周波数５０Ｈｚ、最大電圧８．５Ｖの矩形波電圧を、ソース−ドレイン間に１０Ｖの直流電圧を印加し、発光強度の応答立ち上がり時間（全変化量の１０％変化時から９０％の変化時までの時間）を測定したところ、1μｓ以下であった。この素子に−３Ｖのゲート電圧、１０Ｖのソース／ドレイン間電圧を印加したところ発光効率は３ｃｄ／Ａ、最高輝度は８０００ｃｄ/ｍ^２であった。

第３の電極となる導電体層としてＩＺＯをスパッタリング法により１００ｎｍの膜厚で形成する他は実施例１と同様にして有機薄膜発光トランジスタを作製した。この素子のゲート電極に周波数５０Ｈｚ、最大電圧８．５Ｖの矩形波電圧を、ソース−ドレイン間に１０Ｖの直流電圧を印加し、発光強度の応答立ち上がり時間（全変化量の１０％変化時から９０％の変化時までの時間）を測定したところ、1μｓ以下であった。この素子に−３Ｖのゲート電圧、１０Ｖのソース／ドレイン間電圧を印加したところ発光効率は１４ｃｄ／Ａ、最高輝度は２１０００ｃｄ/ｍ^２であった。

実施例５の製造方法を説明するための有機TFT素子の構造を図２に示す。ガラス基板上にスパッタリング法によりITOを第１の電極として１５０ｎｍ成膜した。続いてスパッタリング法により、この上に第１の絶縁体層としてＳｉＯ_２を１００ｎｍの膜厚に形成した後、第３の電極としてＩＴＯをスパッタリング法により基板を３５０℃に加熱しながら１００ｎｍの膜厚で形成した。さらに再度スパッタリング法によりＳｉＯ_２を１００ｎｍの膜厚に成膜した。こうして得られた多層膜上にフォトレジストを２５０ｎｍの膜厚にスピンコート法によって成膜した後、ゲート電極パターンとして線幅１０μｍ、間隔１０μｍの櫛歯状のフォトマスクを通して露光現像し、ピッチ２０μｍ、Ｌ/Ｓ比＝１のレジストマスクパターンを得た。これを反応型イオンエッチング装置中で、ＣＦ_４：流量２０ＳＣＣＭ、プロセス圧力２．０Ｐａ、ＲＦ出力１００Ｗの条件下で５分間処理した。続いてＣＨ_４：流量６ＳＣＣＭ、水素：流量３０ＳＣＣＭ、プロセス圧力２．７Ｐａ、ＲＦ出力１００Ｗの条件下で２０分間処理した後、酸素アッシングを２分間行った。これをさらにＣＦ_４：流量２０ＳＣＣＭ、プロセス圧力２．０Ｐａ、ＲＦ出力１００Ｗの条件下で５分３０秒処理した。こうして得られた基板を対向電極と共にアクリル樹脂７５０重量部、メラミン樹脂２５０重量部、トリエチルアミン６０重量部から調整した電着溶液に浸漬し、対向電極が陰極、第３の電極が陽極となるように通電した。電着後、ガラス基板を取り出し十分洗浄した後、１００℃で重量減少がなくなるまで乾燥させた。形成された第３の絶縁体層の乾燥後の膜厚は５０ｎｍであった。この基板に有機薄膜層として化合物［化６２］を真空蒸着法により３５０ｎｍの膜厚に成膜した。この上に発光層として化合物［化８］を７０ｎｍの膜厚に成膜した。さらに第２の電極としてマグネシウム−銀合金を真空蒸着法によって２００ｎｍ形成して有機薄膜発光トランジスタを作製した。この素子のゲート電極に周波数５０Ｈｚ、最大電圧８．５Ｖの矩形波電圧を、ソース−ドレイン間に１０Ｖの直流電圧を印加し、発光強度の応答立ち上がり時間（全変化量の１０％変化時から９０％の変化時までの時間）を測定したところ、1μｓ以下であった。この素子に−３Ｖのゲート電圧、１０Ｖのソース／ドレイン間電圧を印加したところ発光効率は１３ｃｄ／Ａ、最高輝度は２５０００ｃｄ/ｍ^２であった。

発光層を化合物［化６５］からなる膜厚５０ｎｍの薄膜とし、これと第２の電極の間に化合物［化８］からなる膜厚２０ｎｍの電子輸送層を真空蒸着法にて形成する他は、実施例５と同様にして有機薄膜発光トランジスタを作製した。この素子のゲート電極に周波数５０Ｈｚ、最大電圧８．５Ｖの矩形波電圧を、ソース−ドレイン間に１０Ｖの直流電圧を印加し、発光強度の応答立ち上がり時間（全変化量の１０％変化時から９０％の変化時までの時間）を測定したところ、1μｓ以下であった。この素子に−３Ｖのゲート電圧、１０Ｖのソース／ドレイン間電圧を印加したところ発光効率は２．５ｃｄ／Ａ、最高輝度は１００００ｃｄ／ｍ^２であった。

参考例

参考例を説明するための有機TFT素子の構造を図３に示す。ガラス基板上にスパッタリング法によりITOを第１の電極として１５０ｎｍ成膜した。続いてスパッタリング法により、この上に第１の絶縁体層としてＳｉＯ_２を１００ｎｍの膜厚に形成した後、第３の電極となる導電体層としてＩＴＯをスパッタリング法により１００ｎｍの膜厚で形成した。こうして得られた多層膜上にフォトレジストを２５０ｎｍの膜厚にスピンコート法によって成膜した後、ゲート電極パターンとして線幅１０μｍ、間隔１０μｍの櫛歯状のフォトマスクを通して露光現像し、ピッチ２０μｍ、Ｌ/Ｓ比＝１のレジストマスクパターンを得た。これを反応型イオンエッチング装置中で、ＣＨ_４：流量６ＳＣＣＭ、水素：流量３０ＳＣＣＭ、プロセス圧力２．７Ｐａ、ＲＦ出力１００Ｗの条件下で２０分間処理した後、酸素アッシングを２分間行った。これをさらにＣＦ_４：流量２０ＳＣＣＭ、プロセス圧力２．０Ｐａ、ＲＦ出力１００Ｗの条件下で５分３０秒処理した。こうして得られた基板を、対向電極と共にアクリル樹脂７５０重量部、メラミン樹脂２５０重量部、トリエチルアミン６０重量部から調整した電着溶液に浸漬し、対向電極が陰極、第３の電極が陽極となるように通電した。電着後、ガラス基板を取り出し十分洗浄した後、１００℃で重量減少がなくなるまで乾燥させた。形成された第３の絶縁体層の乾燥後の膜厚は５０ｎｍであった。この基板に有機薄膜層として化合物［化６２］を真空蒸着法により３５０ｎｍの膜厚に成膜した。この上に発光層として化合物［化８］を７０ｎｍの膜厚に成膜した。さらに第２の電極としてマグネシウム−銀合金を真空蒸着法によって２００ｎｍ形成して有機薄膜発光トランジスタを作製した。この素子のゲート電極に周波数５０Ｈｚ、最大電圧８．５Ｖの矩形波電圧を、ソース−ドレイン間に１０Ｖの直流電圧を印加し、発光強度の応答立ち上がり時間（全変化量の１０％変化時から９０％の変化時までの時間）を測定したところ、1μｓ以下であった。この素子に−３Ｖのゲート電圧、１０Ｖのソース／ドレイン間電圧を印加したところ発光効率は１４ｃｄ／Ａ、最高輝度は２２０００ｃｄ/ｍ^２であった。

実施例７の製造方法を説明するための有機TFT素子の構造を図１に示す。ガラス基板上にスパッタリング法によりITOを第１の電極として１５０ｎｍ成膜した。続いてスパッタリング法により、この上に第１の絶縁体層としてＳｉＯ_２を１００ｎｍの膜厚に形成した後、第３の電極となる導電体層としてＩＴＯをスパッタリング法により１００ｎｍの膜厚で形成した。さらに再度スパッタリング法によりＳｉＯ_２を１００ｎｍの膜厚に製膜した。こうして得られた多層膜上にフォトレジスト（製）を２５０ｎｍの膜厚にスピンコート法によって製膜した後、ゲート電極パターンとしてピッチ２μｍの位相シフトマスクを通して露光現像し、ピッチ１μｍ、Ｌ/Ｓ比＝１のレジストマスクパターンを得た。これを反応型イオンエッチング装置中で、ＣＦ_４：流量２０ＳＣＣＭ、プロセス圧力２．０Ｐａ、ＲＦ出力１００Ｗの条件下で５分間処理した。続いてＣＨ_４：流量６ＳＣＣＭ、水素：流量３０ＳＣＣＭ、プロセス圧力２．７Ｐａ、ＲＦ出力１００Ｗの条件下で２０分間処理した後、酸素アッシングを２分間行った。これをさらにＣＦ_４：流量２０ＳＣＣＭ、プロセス圧力２．０Ｐａ、ＲＦ出力１００Ｗの条件下で５分３０秒処理した。こうして得られた基板に第３の絶縁体層として基板回転を伴う斜方真空蒸着により第３の電極側面のみにＳｉＯ薄膜を５０ｎｍの膜厚で形成した。この基板に有機薄膜層として化合物（５５）を真空蒸着法により３５０ｎｍの膜厚に製膜した。この上に発光層として化合物（１）を７０ｎｍの膜厚で製膜した。さらに第２の電極としてマグネシウム−銀合金を真空蒸着法によって２００ｎｍ形成して有機薄膜発光トランジスタ素子を作製した。この素子のゲート電極に周波数５０Ｈｚ、最大電圧８．５Ｖの矩形波電圧を、ソース−ドレイン間に１０Ｖの直流電圧を印加し、発光強度の応答立ち上がり時間（全変化量の１０％変化時から９０％の変化時までの時間）を測定したところ、1μｓ以下であった。この素子に−３Ｖのゲート電圧、１０Ｖのソース／ドレイン間電圧を印加したところ発光効率は１３．５ｃｄ／Ａ、最高輝度は２４０００ｃｄ/ｍ^２であった。

比較例１

比較例の有機TFT素子の構造を図１０に示す。ガラス基板上にスパッタリング法によりITOを第１の電極として１５０ｎｍ成膜した。この上に第１の有機薄膜層として化合物［化６２］を真空蒸着法により１００ｎｍの膜厚に成膜した。その上に櫛歯状のパターンのメタルマスクを用いてアルミニウムを１００ｎｍの膜厚に同様に真空蒸着法により付着し、第３の電極を形成した。さらにその上に第２の有機薄膜層として化合物［化６２］を真空蒸着法により１００ｎｍの膜厚に形成した。この上に発光層として化合物［化８］を７０ｎｍの膜厚に成膜した。さらに第２の電極としてマグネシウム−銀合金を真空蒸着法によって２００ｎｍ形成して有機薄膜発光トランジスタを作製した。この素子のゲート電極に周波数５０Ｈｚ、最大電圧８．５Ｖの矩形波電圧を、ソース−ドレイン間に１０Ｖの直流電圧を印加したところゲート−ソース間に大きな電流が流れ発光輝度の明確な応答は観測されなかった。矩形波電圧を３Ｖにしたところ、発光強度の応答立ち上がり時間（全変化量の１０％変化時から９０％の変化時までの時間）を測定した1μｓ以下であった。この素子に−３Ｖのゲート電圧、１０Ｖのソース／ドレイン間電圧を印加したところ発光効率は６ｃｄ／Ａ、最高輝度は１００００ｃｄ／ｍ^２であった。

比較例２

（図１参照）ガラス基板上にスパッタリング法によりITOを第１の電極として１５０ｎｍ成膜した。続いてスパッタリング法により、この上に第１の絶縁体層としてＳｉＯ_２を１００ｎｍの膜厚に形成した後、第３の電極としてアルミニウムを蒸着法により１００ｎｍの膜厚で形成した。さらに再度スパッタリング法によりＳｉＯ_２を１００ｎｍの膜厚に成膜した。こうして得られた多層膜上にフォトレジストを２５０ｎｍの膜厚にスピンコート法によって成膜した後、ゲート電極パターンとして線幅１０μｍ、間隔１０μｍの櫛歯状のフォトマスクを通して露光現像し、ピッチ２０μｍ、Ｌ/Ｓ比＝１のレジストマスクパターンを得た。これを反応型イオンエッチング装置中で、ＣＦ_４：流量２０ＳＣＣＭ、プロセス圧力２．０Ｐａ、ＲＦ出力１００Ｗの条件下で５分間処理した。これを、リン酸６０部、硝酸１２．６部、酢酸１８．６部の混合液を４０℃に温めたエッチング液に１０秒間浸した後、流水で洗液が中性になるまで洗浄した。これをさらに反応型イオンエッチング装置に入れ、ＣＦ_４：流量２０ＳＣＣＭ、プロセス圧力２．０Ｐａ、ＲＦ出力１００Ｗの条件下で５分３０秒処理した。こうして得られた基板にＳｉＯ_２膜の堆積と異方性エッチングにより、膜厚３０ｎｍの第３の絶縁体層を第３の電極側面に形成した。この基板に有機薄膜層として化合物［化６２］を真空蒸着法により３５０ｎｍの膜厚に成膜した。この上に発光層として化合物［化８］を７０ｎｍの膜厚に成膜した。さらに第２の電極としてマグネシウム−銀合金を真空蒸着法によって２００ｎｍ形成して有機薄膜発光トランジスタを作製した。この素子のゲート電極に周波数５０Ｈｚ、最大電圧８．５Ｖの矩形波電圧を、ソース−ドレイン間に１０Ｖの直流電圧を印加し、発光強度の応答立ち上がり時間（全変化量の１０％変化時から９０％の変化時までの時間）を測定したところ、1μｓ以下であった。この素子に−３Ｖのゲート電圧、１０Ｖのソース／ドレイン間電圧を印加したところ発光効率は８ｃｄ／Ａ、最高輝度は１２０００ｃｄ/ｍ^２であった。

比較例３

（図２参照）ガラス基板上にスパッタリング法によりITOを第１の電極として１５０ｎｍ成膜した。続いてスパッタリング法により、この上に第１の絶縁体層としてＳｉＯ_２を１００ｎｍの膜厚に形成した後、第３の電極としてアルミニウムを蒸着法により１００ｎｍの膜厚で形成した。さらに再度スパッタリング法によりＳｉＯ_２を１００ｎｍの膜厚に成膜した。こうして得られた多層膜上にフォトレジストを２５０ｎｍの膜厚にスピンコート法によって成膜した後、ゲート電極パターンとして線幅１０μｍ、間隔１０μｍの櫛歯状のフォトマスクを通して露光現像し、ピッチ２０μｍ、Ｌ/Ｓ比＝１のレジストマスクパターンを得た。これを反応型イオンエッチング装置中で、ＣＦ_４：流量２０ＳＣＣＭ、プロセス圧力２．０Ｐａ、ＲＦ出力１００Ｗの条件下で５分間処理した。これを、リン酸６０部、硝酸１２．６部、酢酸１８．６部の混合液を４０℃に温めたエッチング液に１０秒間浸した後、流水で洗液が中性になるまで洗浄した。これをさらに反応型イオンエッチング装置に入れ、ＣＦ_４：流量２０ＳＣＣＭ、プロセス圧力２．０Ｐａ、ＲＦ出力１００Ｗの条件下で５分３０秒処理した。こうして得られた基板を対向電極と共にアクリル樹脂７５０重量部、メラミン樹脂２５０重量部、トリエチルアミン６０重量部から調整した電着溶液に浸漬し、対向電極が陰極、第３の電極が陽極となるように通電した。電着後、ガラス基板を取り出し十分洗浄した後、１００℃で重量減少がなくなるまで乾燥させた。形成された第３の絶縁体層の乾燥後の膜厚は５０ｎｍであった。この基板に有機薄膜層として化合物［化６２］を真空蒸着法により３５０ｎｍの膜厚に成膜した。この上に発光層として化合物［化８］を７０ｎｍの膜厚に成膜した。さらに第２の電極としてマグネシウム−銀合金を真空蒸着法によって２００ｎｍ形成して有機薄膜発光トランジスタを作製した。この素子のゲート電極に周波数５０Ｈｚ、最大電圧８．５Ｖの矩形波電圧を、ソース−ドレイン間に１０Ｖの直流電圧を印加し、発光強度の応答立ち上がり時間（全変化量の１０％変化時から９０％の変化時までの時間）を測定したところ、1μｓ以下であった。この素子に−３Ｖのゲート電圧、１０Ｖのソース／ドレイン間電圧を印加したところ発光効率は８ｃｄ／Ａ、最高輝度は１３０００ｃｄ/ｍ^２であった。

本発明の製造方法により製造された有機薄膜発光トランジスタの第1の構造を示す断面図。本発明の製造方法により製造された有機薄膜発光トランジスタの第２の構造を示す断面図。本発明の参考例の有機薄膜発光トランジスタの断面図。本発明の製造方法により製造された有機薄膜発光トランジスタの第３の構造を示す断面図。本発明の製造方法により製造された有機薄膜発光トランジスタの第４の構造を示す断面図。本発明の有機薄膜発光トランジスタの製造方法を説明するための工程順の断面図（その１）。本発明の有機薄膜発光トランジスタの製造方法を説明するための工程順の断面図（その２）。従来の横型有機ＴＦＴ素子の断面図。従来の静電誘導型有機ＴＦＴ素子の断面図。従来の有機薄膜発光トランジスタの断面図。

１基板
２第１の電極
３第２の電極
４第３の電極
４ａ電極材料層
５有機半導体層
５−１第１の有機半導体層
５−２第２の有機半導体層
６第１の絶縁物層
７第２の絶縁物層
８第３の絶縁物層
９発光層
１０電子輸送層
１１正孔輸送層
１２正孔ブロッキング層
１３ゲート絶縁膜

Claims

互いに離れた第１の電極および第２の電極と、これらに接し挟持される少なくとも発光層および有機半導体層を含む有機薄膜層と、第１および第２の電極の両方から離れて前記有機半導体層中に存在する光透過性を有する導電体からなる第３の電極を有し、第３の電極に印加される電圧により第１、第２の電極間に流れる電流を制御する静電誘導型トランジスタ構造を備え、前記第３の電極と前記有機半導体層とが、前記第３の電極の底面下に形成された第１の絶縁体層、前記第３の電極の上表面上に形成された第２の絶縁体層、および、前記第３の電極の側面を被覆する第３の絶縁体層により分離されると共に、第１の電極と第３の電極との間が第３の電極と同一パターンに形成された第１の絶縁体層により満たされている有機薄膜発光トランジスタの製造方法であって、
（１）第１の電極となる第１の導電体層上に第１の絶縁体層、第３の導電体層および第２の絶縁体層を順次堆積する工程と、
（２）前記第２の絶縁体層、第３の導電体層および第１の絶縁体層をパターニングして前記第１、第２の絶縁体層に挟まれた第３の電極を形成する工程と、
（３）前記第３の電極側面を被覆する第３の絶縁体層を形成する工程と、
（４）前記第１の電極上および前記第２の絶縁体層上を覆う有機半導体層を堆積する工程と、
を有することを特徴とする有機薄膜発光トランジスタの製造方法。
前記第（３）の工程が、第３の絶縁体層の堆積工程と、該第３の絶縁体層に対する異方性エッチングを行う工程とを含むことを特徴とする請求項１に記載の有機薄膜発光トランジスタの製造方法。
前記第（３）の工程が、基板上に直立するパターンの影となる部分に薄膜の形成の行われない斜方蒸着または斜方スパッタリングを行う工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の有機薄膜発光トランジスタの製造方法。
前記斜方蒸着または斜方スパッタリングを行う工程の前にリフトオフ用の犠牲膜の形成工程が付加され、前記斜方蒸着または斜方スパッタリングを行う工程の後に前記犠牲膜を除去する工程が付加されることを特徴とする請求項３に記載の有機薄膜発光トランジスタの製造方法。
前記第（３）の工程においては、電気泳動法により前記第３の電極の露出表面に選択的に第３の絶縁体層が形成されることを特徴とする請求項１に記載の有機薄膜発光トランジスタの製造方法。
前記第１の電極と第２の電極との間に挟まれる前記有機薄膜層に含まれる全ての有機化合物膜が順次形成されることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の有機薄膜発光トランジスタの製造方法。