JP4572501B2 - Method for producing organic thin film transistor - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機薄膜トランジスタの製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
情報端末の普及に伴い、コンピュータ用のディスプレイとしてフラットパネルディスプレイに対するニーズが高まっている。またさらに情報化の進展に伴い、従来紙媒体で提供されていた情報が電子化されて提供される機会が増え、薄くて軽い、手軽に持ち運びが可能なモバイル用表示媒体として、電子ペーパーあるいはデジタルペーパーへのニーズも高まりつつある。
【0003】
一般に平板型のディスプレイ装置においては液晶、有機EL、電気泳動などを利用した素子を用いて表示媒体を形成している。またこうした表示媒体では画面輝度の均一性や画面書き換え速度などを確保するために、画像駆動素子として薄膜トランジスタ(TFT)により構成されたアクティブ駆動素子を用いる技術が主流になっている。
【0004】
ここでTFT素子は、通常、ガラス基板上に、主にa−Si(アモルファスシリコン)、p−Si(ポリシリコン)などの半導体薄膜や、ソース、ドレイン、ゲート電極などの金属薄膜を基板上に順次形成していくことで製造される。このTFTを用いるフラットパネルディスプレイの製造には通常、CVD、スパッタリングなどの真空系設備や高温処理工程を要する薄膜形成工程に加え、精度の高いフォトリソグラフ工程が必要とされ、設備コスト、ランニングコストの負荷が非常に大きい。さらに、近年のディスプレイの大画面化のニーズに伴い、それらのコストは非常に膨大なものとなっている。
【0005】
近年、従来のTFT素子のデメリットを補う技術として、有機半導体材料を用いた有機TFT素子の研究開発が盛んに進められている。この有機TFT素子は低温プロセスで製造可能であるため、軽く、割れにくい樹脂基板を用いることができ、さらに、樹脂フィルムを支持体として用いたフレキシブルなディスプレイが実現できると言われている。また、大気圧下で、印刷や塗布などのウェットプロセスで製造できる有機半導体材料を用いることで、生産性に優れ、非常に低コストのディスプレイが実現できる。
【0006】
この有機TFT技術における重要な要件として、チャネルの高精度パターニングがあげられる。上記特許及び特開平10−190001号、特開2000−307172等においてはチャネル部分の成型に高精度なフォトリソグラフィーが必要で、パターニング形成がしにくく、その為に製造工程が煩雑となり、工程にも多大な設備が要求されコストが高くなってしまう。本発明は、より簡便に高精度パターン化を可能とするものであり、これらの問題を大幅に改善するものである。
【0007】
また、有機薄膜トランジスタとして、例えば、WO01/47043にはオールポリマー型有機TFT技術が開示されている。インクジェットや塗布による簡易プロセスを提案しているものの、素子のキャリア移動度が低く、ゲート電圧が高い、スイッチングON状態での電流値が低い。電流のON/OFF値が低いなどの問題がある。
【0008】
また、有機半導体層の形成後に引き続く工程、例えば、パターニングのための光感応性樹脂材料の塗設工程や、光感応性樹脂層の現像工程において、工程で使用される塗布溶媒や現像液成分などの影響により、トランジスタとしての特性が低下してしまうという課題を有している。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
煩雑な製造工程を経ることなく高精度のパターニングを低コストで行うことができ、キャリア移動度が高く、ゲート電圧が低下でき、スイッチングON状態での電流値が高い、従って電流のON/OFF値が高い、駆動周波数が高い有機薄膜トランジスタを得ることにあり、また、製造工程でのトランジスタの特性の低下を抑えることのできる有機薄膜トランジスタの製造方法を得ることにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明の上記目的は以下(1)〜(7)の手段により達成される。
(1)支持体上にゲート電極を付設し、ゲート電極上に順次ゲート絶縁層、有機半導体層、第2の絶縁層を形成し、レーザーアブレーションによって、第2の絶縁層を貫通し、有機半導体層に接する2つのスルーホールを形成し、該スルーホールを介して、有機半導体層に接合するようにソース電極及びドレイン電極を形成することを特徴とする有機薄膜トランジスタの製造方法。
(2)前記第2の絶縁層が水系塗布により形成されることを特徴とする前記(1)に記載の有機薄膜トランジスタの製造方法。
(3)前記第2の絶縁層が親水性ポリマーを含むことを特徴とする前記(1)または(2)に記載の有機薄膜トランジスタの製造方法。
(4)支持体上に、第1の電極及び第2の電極を付設し、該電極上に有機半導体層を形成し、レーザーアブレーションによって、該有機半導体層を貫通し、前記第1の電極及び第2の電極に接する2つのスルーホールを形成した後、該スルーホールを介して、有機半導体層及び第1の電極、第2の電極それぞれに接合するように、ソース電極及びドレイン電極を形成し、前記ソース電極及びドレイン電極上にゲート絶縁層を形成した後、ゲート絶縁層上に更にゲート電極を付設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。
(5)支持体上に、第1の電極及び第2の電極を付設し、それらの上に絶縁層を形成し、レーザーアブレーションによって、少なくとも絶縁層を貫通して、それぞれ第一の電極及び第2の電極に接する2つのスルーホールを形成した後、該スルーホールを介して、第1の電極、第2の電極それぞれに接合するように、ソース電極及びドレイン電極を形成し、前記ソース電極及びドレイン電極上に更に、順次、有機半導体層、ゲート絶縁層を形成し、ゲート絶縁層上にゲート電極を付設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。
(6)支持体上に、第1の電極及び第2の電極を付設し、それらの上に順次、絶縁層、有機半導体層を形成し、レーザーアブレーションによって、少なくとも絶縁層及び有機半導体層を貫通する、第1の電極及び第2の電極に接する2つのスルーホールを設けた後、該スルーホールを介して、有機半導体層及び第1の電極、第2の電極それぞれに接合するように、ソース電極及びドレイン電極を形成し、前記ソース電極及びドレイン電極上に更に、ゲート絶縁層を形成し、ゲート絶縁層上にゲート電極を付設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。
(7)電極材料溶液または分散液を、インクジェットを用いて、前記スルーホールに吐出して、パターニングされた前記ソース電極及びドレイン電極を形成することを特徴とする前記(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。
なお、以下1〜14は参考とする手段である。
【0011】
1.ソース電極、ドレイン電極が、少なくとも絶縁層に形成され、有機半導体チャネルに接するスルーホール部分から形成された有機薄膜トランジスタ。
【0012】
2.支持体上に、ゲート電極と、ゲート電極上に順次付設されたゲート絶縁層、有機半導体層、第2の絶縁層と、第2の絶縁層を貫通する2つのスルーホールを介して、有機半導体層にそれぞれ接合するソース電極、ドレイン電極からなる有機薄膜トランジスタ。
【0013】
3.前記第2の絶縁層が感光性樹脂からなる前記2に記載の有機薄膜トランジスタ。
【0014】
4.前記第2の絶縁層が水系塗布により形成されたものである前記2または3に記載の有機薄膜トランジスタ。
【0015】
5.支持体上に、第1の電極及び第2の電極、それらの上に付設された有機半導体層と、有機半導体層を貫通する2つのスルーホールと、該スルーホールを介して、有機半導体層及び第1の電極、第2の電極それぞれに接合するソース電極及びドレイン電極と、該構成物上に形成されたゲート絶縁層と、ゲート絶縁層上に形成されたゲート電極からなる有機薄膜トランジスタ。
【0016】
6.支持体上に、第1の電極及び第2の電極、それらの上に形成された絶縁層と、少なくとも絶縁層を貫通する2つのスルーホールと、該スルーホールを介して、第1の電極、第2の電極それぞれに接合するソース電極及びドレイン電極と、該構成物上に順次、形成された有機半導体層及びゲート絶縁層と、ゲート絶縁層上に形成されたゲート電極からなる有機薄膜トランジスタ。
【0017】
7.支持体上に、第1の電極及び第2の電極、それらの上に順次形成された絶縁層、有機半導体層と、少なくとも絶縁層及び有機半導体層を貫通する2つのスルーホールと、該スルーホールを介して、有機半導体層及び第1の電極、第2の電極それぞれに接合するソース電極及びドレイン電極と、該構成物上に形成されたゲート絶縁層と、ゲート絶縁層上に形成されたゲート電極からなる有機薄膜トランジスタ。
【0018】
8.支持体上にゲート電極を付設し、ゲート電極上に順次ゲート絶縁層、有機半導体層、第2の絶縁層を形成し、第2の絶縁層を貫通し、有機半導体層に接する2つのスルーホールを形成し、該スルーホールを介して、有機半導体層に接合するようにソース電極、ドレイン電極を形成することを特徴とする有機薄膜トランジスタの製造方法。
【0019】
9.前記第2の絶縁層が感光性樹脂から形成されることを特徴とする前記6に記載の有機薄膜トランジスタの製造方法。
【0020】
10.前記第2の絶縁層が水系塗布により形成されることを特徴とする前記8、9に記載の有機薄膜トランジスタの製造方法。
【0021】
11.支持体上に、第1の電極及び第2の電極を付設し、該電極上に有機半導体層を形成し、有機半導体層を貫通する、前記第1の電極及び第2の電極に接する2つのスルーホールを形成した後、該スルーホールを介して、有機半導体層及び第1の電極、第2の電極それぞれに接合するように、ソース電極及びドレイン電極を形成し、前記ソース電極及びドレイン電極上にゲート絶縁層を形成した後、ゲート絶縁層上に更にゲート電極を付設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。
【0022】
12.支持体上に、第1の電極及び第2の電極を付設し、それらの上に絶縁層を形成し、少なくとも絶縁層を貫通して、それぞれ第一の電極及び第2の電極に接する2つのスルーホールを形成した後、該スルーホールを介して、第1の電極、第2の電極それぞれに接合するように、ソース電極及びドレイン電極を形成し、前記ソース電極及びドレイン電極上に更に、順次、有機半導体層、ゲート絶縁層を形成し、ゲート絶縁層上にゲート電極を付設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。
【0023】
13.支持体上に、第1の電極及び第2の電極を付設し、それらの上に順次、絶縁層、有機半導体層を形成し、少なくとも絶縁層及び有機半導体層を貫通する、第1の電極及び第2の電極に接する2つのスルーホールを設けた後、該スルーホールを介して、有機半導体層及び第1の電極、第2の電極それぞれに接合するように、ソース電極及びドレイン電極を形成し、前記ソース電極及びドレイン電極上に更に、ゲート絶縁層を形成し、ゲート絶縁層上にゲート電極を付設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。
【0024】
14.電極材料溶液または分散液を、インクジェットを用いて、スルーホール部分に吐出し、パターニングすることを特徴とする前記8〜13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。
【0025】
以下、本発明を以下の実施の形態により具体的に説明する。
【0026】
【発明の実施の形態】
本発明の有機半導体材料を活性半導体層として用いた有機薄膜トランジスタ及びその製造方法について図1〜3を参照しながら以下に説明する。
【0027】
図1に本発明のボトムゲート型の有機薄膜トランジスタ構成例及びその製造工程を示す。
【0028】
図1の(a)には、製造される有機薄膜トランジスタの構成例が示されている。即ち、支持体1上にゲート電極Gが付設され、その上にゲート絶縁層2、有機半導体層3、有機半導体層に接して付設されたソース電極S及びドレイン電極D、更に、保護膜であると同時に、ソース、ドレイン電極と有機半導体層の界面障壁を安定させる第2の絶縁層4から構成されている。
【0029】
図1の(b)は支持体上にゲート電極Gを付設した状態を示す。支持体1は後述する様にガラス、又、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)等のフレキシブルな樹脂製シートで構成されてもよい。
【0030】
ゲート電極は、後述するが、白金、金、銀、ニッケル等の導電性材料で形成され、電極の形成方法としては、上記を原料として蒸着やスパッタリング等の方法を用いて導電性薄膜を形成し、公知のフォトリソグラフ法やリフトオフ法を用いてパターニングする方法で得ることが出来る。又、導電性微粒子分散液等を印刷法、又インクジェット法等により印刷・パターニングしてもよい。
【0031】
ゲート電極パターンを形成後、ゲート絶縁層となる誘電体層を塗設する。図1の(c)がゲート電極Gが付設された支持体にゲート絶縁層2を形成した状態を示す。
【0032】
ゲート絶縁層としては、比誘電率の高い無機酸化物皮膜、特に、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸化アルミニウム等の皮膜を前記ゲート電極パターンの上に塗設する。無機酸化物皮膜の形成方法としては、真空蒸着法、CVD法、スパッタリング法、大気圧プラズマ法などのいわゆる気相堆積法といわれるドライプロセスや、いわゆるゾルゲル法を用いるスピンコート法、ブレードコート法、ディップコート法、ダイコート法などの塗布による方法や印刷、インクジェットなどのパターニング方法等ウェットプロセスが挙げられる。特に好ましいのは、大気圧プラズマ法とゾルゲル法を用いた塗布による方法である。絶縁層の膜厚としては、好ましくは、100nm〜1μmである。
【0033】
また絶縁層に用いる絶縁膜として、ポリイミド、ポリアミド等、又、光硬化性樹脂等の有機化合物皮膜を用いることもできる。有機化合物皮膜の場合には、塗布等のウェットプロセスでの形成が好ましい。無機酸化物皮膜と有機酸化物皮膜は積層して併用することができる。
【0034】
次いで、図1の(d)に示したように、形成したゲート絶縁層2の上に、有機半導体層3を塗設する。
【0035】
有機半導体としてはポリピロール、ポリチオフェン等のπ共役系材料が用いられ、やはり真空蒸着法、CVD法、スパッタリング法等の気相堆積法やプラズマ重合法、電解重合法、化学重合法、或いはスプレーコート法、スピンコート法等の塗布法やLB法等によりこれら有機半導体薄膜が形成される。ただし、この中で生産性の点で、有機半導体の溶液をもちいて簡単かつ精密に薄膜が形成できる塗布法が好まれる。これら有機半導体からなる薄膜の膜厚としては、特に制限はないが、得られたトランジスタの特性は、有機半導体からなる活性層の膜厚に大きく左右される場合が多く、その膜厚は、有機半導体により異なるが、一般に1μm以下、特に10〜300nmが好ましい。
【0036】
有機半導体薄膜を形成した後、図1の(e)に示されるように、更に第2の絶縁層4が設けられる。
【0037】
第2の絶縁層は、第1の絶縁層と同様の材料やプロセスを用いることができるが、プロセスによる有機半導体層へのダメージを抑制するため、水系塗布により得られる塗膜とすることが好ましい。具体的には、親水性ポリマーを含む塗膜であり、水を50%以上、好ましくは80%以上を含有する溶媒を用いた塗布液により形成する。親水性ポリマーは、水または酸性水溶液、アルカリ性水溶液、アルコール類や各種界面活性剤の水溶液に対して、溶解性または分散性を持つポリマーであり、例として、ポリビニルアルコールや、HEMA・アクリル酸・アクリルアミドなどの成分からなるホモポリマー、コポリマーを好適に用いることができる。
【0038】
本発明において、第2の絶縁層は、光透過率が10%以下であることが好ましく、さらに好ましくは1%以下である。これにより、有機半導体層の光によ
る特性の劣化を抑えることができる。
【0039】
本明細書でいう光透過率とは有機半導体層に光発生キャリアを発生させることのできる波長域における平均透過率を示す。一般的に350〜750nmの光に対して遮光する性能を有していることが好ましい。
【0040】
層の光透過率を下げるためには、層中に顔料や染料等の色材や紫外線吸収剤を含有させるといった手法を用いることができる。
【0041】
次が、ソース、ドレイン電極を形成するためのスルーホールを形成する工程である。図1の(f)に第2の絶縁層4を貫通して有機半導体層に達するスルーホールTが形成された状態を示している。
【0042】
スルーホールの形成は、有機溶剤や酸、アルカリの溶液など、溶解可能なエッチング液をインクジェットで吐出させ、溶解、洗浄する方法、一般的なフォトリソ法、例えばレジストパターンを形成した後、露出部分を溶解、洗浄する方法、やはりレジスト形成後、プラズマエッチング等ドライエッチングによる方法、エキシマーレーザーによるアブレーション等によってスルーホールを形成する方法等をもちいることができる。また、第2の絶縁層に後述する光感応性樹脂層を用いても良い。特にレーザー感光性の材料を用いる方法が、フレキシブルな支持体ロールを用い、これを支持体として、前記ゲート絶縁層や有機半導体層が積層された場合には、支持体を搬送しながら、連続的にスルーホールを効率よく形成できるため好ましい。
【0043】
光感応性樹脂層としては、ポジ型、ネガ型の公知の材料を用いることができるが、レーザで露光が行えるレーザ感光性の材料を用いることが好ましい。このような光感応性樹脂材料として、(1)特開平11−271969号、特開2001−117219、特開平11−311859号、同11−352691号のような色素増感型の光重合感光材料、(2)特開平9−179292号、米国特許第5,340,699号、特開平10−90885号、特開2000−321780、同2001−154374のような赤外線レーザに感光性を有するネガ型感光材料、(3)特開平9−171254号、同5−115144号、同10−87733号、同9−43847号、同10−268512号、同11−194504号、同11−223936号、同11−84657号、同11−174681号、同7−285275号、特開2000−56452、WO97/39894、同98/42507のような赤外線レーザに感光性を有するポジ型感光材料が挙げられる。工程が暗所に限定されない点で、好ましいのは(2)と(3)である。
【0044】
フォトリソグラフ法では、この後にソース電極及びドレイン電極の材料として金属微粒子含有分散体又は導電性ポリマーを用いてパターニングし、必要に応じて熱融着することにより、ソース電極又はドレイン電極を容易に高精度に作製することが可能となり、種々の形態でパターニングすることが容易となり、有機薄膜トランジスタを容易に製造することが可能となる。
【0045】
光感応性樹脂の塗布溶液を形成する溶媒としては、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、メチルセロソルブ、メチルセロソルブアセテート、エチルセロソルブ、エチルセロソルブアセテート、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、ジオキサン、アセトン、シクロヘキサノン、トリクロロエチレン、メチルエチルケトン等が挙げられる。これら溶媒は、単独であるいは2種以上混合して使用する。
【0046】
光感応性樹脂層を形成する方法としては、スプレーコート法、スピンコート法、ブレードコート法、デイップコート法、キャスト法、ロールコート法、バーコート法、ダイコート法などの塗布による方法が用いられる。
【0047】
光感応性樹脂層が形成されたら、光感応性樹脂層にパターニング露光を行う。パターニング露光を行う光源としては、Arレーザー、半導体レーザー、He−Neレーザー、YAGレーザー、炭酸ガスレーザー等が挙げられ、好ましくは赤外に発振波長があるもので、半導体レーザーである。出力は50mW以上が適当であり、好ましくは100mW以上である。
【0048】
次に、露光された光感応性樹脂層を現像する。光感応性樹脂の現像に用いられる現像液としては、水系アルカリ現像液が好適である。水系アルカリ現像液としては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、メタケイ酸ナトリウム、メタケイ酸カリウム、第二リン酸ナトリウム、第三リン酸ナトリウム等のアルカリ金属塩の水溶液や、アンモニア、エチルアミン、n−プロピルアミン、ジエチルアミン、ジ−n−プロピルアミン、トリエチルアミン、メチルジエチルアミン、ジメチルエタノールアミン、トリエタノールアミン、テトラメチルアンモニウムヒドロキシド、テトラエチルアンモニウムヒドロキシド、コリン、ピロール、ピペリジン、1,8−ジアザビシクロ−[5,4,0]−7−ウンデセン、1,5−ジアザビシクロ−[4,3,0]−5−ノナン等のアルカリ性化合物を溶解した水溶液を挙げることが出来る。本発明におけるアルカリ性化合物のアルカリ現像液中における濃度は、通常1〜10質量%、好ましくは2〜5質量%である。
【0049】
現像液には、必要に応じアニオン性界面活性剤、両性界面活性剤やアルコール等の有機溶剤を加えることができる。有機溶剤としては、プロピレングリコール、エチレングリコールモノフェニルエーテル、ベンジルアルコール、n−プロピルアルコール等が有用である。
【0050】
本発明においては、光感応性樹脂層にはアブレーション層をもちいてもよい。
本発明に用いられるアブレーション層は、エネルギー光吸収剤、バインダー樹脂および必要に応じて添加される各種添加剤から構成することができる。
【0051】
エネルギー光吸収剤は、照射するエネルギー光を吸収する各種の有機および無機材料が使用可能であり、たとえばレーザー光源を赤外線レーザーとした場合、赤外線を吸収する顔料、色素、金属、金属酸化物、金属窒化物、金属炭化物、金属ホウ化物、グラファイト、カーボンブラック、チタンブラック、Al、Fe、Ni、Co等を主成分とするメタル磁性粉末等の強磁性金属粉末などを用いることができ、中でも、カーボンブラック、シアニン系などの色素、Fe系強磁性金属粉末が好ましい。エネルギー光吸収剤の含有量は、アブレーション層形成成分の30〜95質量%程度、好ましくは40〜80質量%である。
【0052】
アブレーション層のバインダー樹脂は、前記エネルギー光吸収剤微粒子を十分に保持できるものであれば、特に制限無く用いることができ、ポリウレタン系樹脂、ポリエステル系樹脂、塩化ビニル系樹脂、ポリビニルアセタール系樹脂、セルロース系樹脂、アクリル系樹脂、フェノキシ樹脂、ポリカーボネート、ポリアミド系樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂などを挙げることができる。バインダー樹脂の含有量は、アブレーション層形成成分5〜70質量%程度、好ましくは20〜60質量%である。
【0053】
本明細書でいうアブレーション層とは、高密度エネルギー光の照射によりアブレートする層を指し、ここで言うアブレートとは、物理的或いは化学的変化によりアブレーション層が完全に飛散する、一部が破壊される或いは飛散する、隣接する層との界面近傍のみに物理的或いは化学的変化が起こるという現象を含む。
このアブレートを利用してレジスト像を形成し、電極を形成させる。
【0054】
高密度エネルギー光は、アブレートを発生させる活性光であれば特に制限はなく用いることができる。露光方法としては、キセノンランプ、ハロゲンランプ、水銀ランプなどによるフラッシュ露光を、フォトマスクを介して行ってもよいし、レーザー光等を収束させ走査露光を行っても良い。レーザー1ビーム当たりの出力は20〜200mWである赤外線レーザー、特に半導体レーザーが最も好ましく用いられる。エネルギー密度としては、好ましくは50〜500mJ/cm2、更に好ましくは100〜300mJ/cm2である。
【0055】
上記光感応性樹脂層は、好ましくは、水系塗布可能な材料を用いる。そのようなフォトレジスト材料の例としては、特開平7−104470号、同7−319160号、特開平8−328249号、特開平9−325482号、特開平8−12806号、特公昭63−41923号、特開平5−11442号、特開平7−244374号、同7−311309号、同7−311460号が挙げられる。
【0056】
スルーホールTは、少なくとも第2の絶縁層4を貫通し有機半導体層3と接して形成されていればよいが、図1の(a)に示すように有機半導体層3を貫通させない構成、好ましくは有機半導体層3の表層でソース電極およびドレイン電極と接触させる構成が、接触抵抗を低減させられる点で好ましい。
【0057】
図1の(a)が形成したスルーホールに電極材料を埋め込み、それぞれソース電極S、ドレイン電極Dを形成した有機薄膜トランジスタの構成を示す。
【0058】
電極材料としては、有機半導体層3との接触面において電気抵抗が少ないものが好ましく、詳しくは後述するが、導電性ポリマーの溶液または分散液、分散ペースト、或いは金属微粒子(例えば金、銀、銅、プラチナなどの数nmから数十μmの粒子)の分散液、ペーストを用い、連続噴射式あるいはピエゾ素子などを利用したオンデマンド式のインクジェット法、スクリーン印刷法、平版印刷法など任意のパターニング法で形成することができる。
【0059】
電極の形成に制約はなく、公知の導電性ポリマーや金属で形成する。或いは公知のフォトリソグラフ、リフトオフ法などでパターニングしてもよい。
【0060】
又、図2の(a)及び(b)に前記スルーホール5形成時に穿孔の深さを変えて形成した同じボトムゲート型の有機薄膜トランジスタの構成例を示した。ソース電極、ドレイン電極は、有機半導体との接触がとれればよいので、(a)は第2の絶縁層4、有機半導体層3を貫通し、ゲート絶縁層2に達したところでスルーホール形成を止めたものであり、(b)は有機半導体層3中で止めたものである。スルーホール穿孔の深さを変えるにはエキシマレーザのエネルギー、照射時間等を調整し行う。
【0061】
この様にして、ゲート電極G形成後に、好ましくは簡便な塗布法等により順次ゲート絶縁層2、有機半導体層3、第2の絶縁層4を形成した後、第2の絶縁層からゲート絶縁層に達するスルーホールTを形成することにより高精度のパターニングを行うことができる。
【0062】
次に、図3に本発明の方法によるトップゲート型の構成を有する有機薄膜トランジスタの構成例及びその製造工程を示す。
【0063】
図3の(a)が形成された薄膜トランジスタの構成を示してそり、図3の(b)〜(f)にその製造工程を示している。
【0064】
図3の(b)は、最初の工程である、支持体上に、ソース電極、ドレイン電極となるの第1の電極S′及び第2の電極D′を形成した状態を示している。
【0065】
ゲート電極と同様に、蒸着やスパッタリング等の方法を用い公知のフォトリソグラフ法やリフトオフ法を用いてパターニングする方法で白金、金、銀、ニッケル等の導電性材料からななる電極パターンを形成する。
【0066】
次いで、図3の(c)に示すように、第1の電極S′、第2の電極D′の各電極パターン上に一様に有機半導体層3を、ポリチオフェン等のπ共役系材料から選ばれる有機半導体の溶液をもちいて、例えば、塗布法により形成する。形成する膜厚はやはり、10〜300nmが好ましい。
【0067】
有機半導体層3形成後、前記、第1の電極S′及び第2の電極D′に接する様にスルーホールTを有機半導体層に形成する。これを図3の(d)に示した。
【0068】
スルーホールTは支持体に達して形成されていてもよく(図3の(d)の如く)、又、支持体まで達しなくても、前記第1の電極S′、第2の電極D′と接する深さがあればスルーホールの底面が有機半導体層中に止まっていてもよい。
【0069】
スルーホールTを形成後、スルーホール中に例えば、金属微粒子(例えば金、銀、銅、プラチナなどの数nmから数十μmの粒子)の分散液、ペースト等の、前記第1の電極S′及び第2の電極D′と導通する導電性材料を埋め込むことで、ソース電極S、及び、ドレイン電極Dとなるよう構成する。これを図3の(e)に示した。導電性材料としてはドーピング等で導電率を向上させたポリチオフェン等の公知の導電性ポリマーを含むインク等を用いてもよく、印刷法により形成するのが好ましい。
【0070】
予めスルーホールを形成してあるために、パターン精度のよい方法となる。該電極は最初に支持体上に形成した第1及び第2の各電極(S′、D′)との導通がとれており、一体となってソース電極S、ドレイン電極Dを構成する。
【0071】
次いで、形成したソース電極S及びドレイン電極D上に、例えば、比誘電率の高い無機酸化物皮膜、特に、酸化ケイ素等の誘電体膜を蒸着法等、或いは、ゾルゲル法を用いてスピンコートする等の方法により、ゲート絶縁層2を形成する(図3の(f))。絶縁層の膜厚としては、例えば、200nmとする。又、絶縁層の形成にはゾルゲル法の他、大気圧プラズマ法も好ましい。絶縁層として、或いは、ポリイミド等の有機化合物樹脂皮膜等を用いてもよい。
【0072】
ゲート絶縁層形成後、ゲート絶縁層2上に、ゲート電極Gをパターニング形成することで、図3の(a)に示すような有機薄膜トランジスタ(TFT)が構成される。
【0073】
又、更に、図4に別のトップゲート型の構成を有する有機薄膜トランジスタの構成例及びその製造工程を示す。図4の(a)は有機薄膜トランジスタの構成を示している。
【0074】
支持体上に電極を形成する工程は前記図3の(b)と同じである。次いで、図4の(b)に示すように、第1の電極S′、第2の電極D′パターン上に第1の絶縁層4を形成する。比誘電率の高い無機酸化物皮膜、特に、酸化ケイ素等の誘電体膜を絶縁層として形成する。絶縁層として例えば、有機化合物樹脂皮膜を形成し、これにラビング等の処理を行い、該絶縁層の上に形成する有機半導体層の配向膜としての役割をもたせることも有利である。
【0075】
更に、絶縁層4形成後、図4の(c)に示すように、エキシマレーザにより穿孔処理を行い、最初に形成した第1の電極S′、第2の電極D′にそれぞれ接するように絶縁層4を貫通するスルーホールTを形成する。
【0076】
スルーホール形成後、前記と同様に導電性材料を、それぞれのスルーホールに埋め込み、第一の電極S′及び第2の電極D′とそれぞれ接合するソース電極S、ドレイン電極Dをそれぞれ形成する(図4の(d))。
【0077】
次いで、該絶縁層上に、有機半導体層3を形成し、図4の(e)の構成とする。
【0078】
こうして形成したソース電極S、ドレイン電極D上に、ゲート絶縁層2を付設し(図4の(f))、更にゲート電極Gを付設することで図4の(a)に示したトップゲート型有機薄膜トランジスタが構成される。
【0079】
又、図5にスルーホール5形成の深さ及び穿孔のタイミングを変えて形成したトップゲート型有機薄膜トランジスタの構成例の幾つかを示した。
【0080】
これらトップゲート型の有機薄膜トランジスタは、最初に支持体上に形成したソース、ドレイン電極とは別の形状でゲート絶縁層を介しゲート電極と対向させることができ、薄膜トランジスタの形成上電極の形状を加工でき都合がよい。
【0081】
本発明において、有機半導体材料としては、π共役系材料が用いられる。たとえばポリピロール、ポリ(N−置換ピロール)、ポリ(3−置換ピロール)、ポリ(3,4−二置換ピロール)などのポリピロール類、ポリチオフェン、ポリ(3−置換チオフェン)、ポリ(3,4−二置換チオフェン)、ポリベンゾチオフェンなどのポリチオフェン類、ポリイソチアナフテンなどのポリイソチアナフテン類、ポリチエニレンビニレンなどのポリチエニレンビニレン類、ポリ(p−フェニレンビニレン)などのポリ(p−フェニレンビニレン)類、ポリアニリン、ポリ(N−置換アニリン)、ポリ(3−置換アニリン)、ポリ(2,3−置換アニリン)などのポリアニリン類、ポリアセチレンなどのポリアセチレン類、ポリジアセチレンなどのポリジアセチレン類、ポリアズレンなどのポリアズレン類、ポリピレンなどのポリピレン類、ポリカルバゾール、ポリ(N−置換カルバゾール)などのポリカルバゾール類、ポリセレノフェンなどのポリセレノフェン類、ポリフラン、ポリベンゾフランなどのポリフラン類、ポリ(p−フェニレン)などのポリ(p−フェニレン)類、ポリインドールなどのポリインドール類、ポリピリダジンなどのポリピリダジン類、ナフタセン、ペンタセン、ヘキサセン、ヘプタセン、ジベンゾペンタセン、テトラベンゾペンタセン、ピレン、ジベンゾピレン、クリセン、ペリレン、コロネン、テリレン、オバレン、クオテリレン、サーカムアントラセンなどのポリアセン類およびポリアセン類の炭素の一部をN、S、Oなどの原子、カルボニル基などの官能基に置換した誘導体(トリフェノジオキサジン、トリフェノジチアジン、ヘキサセン−6,15−キノンなど)、ポリビニルカルバゾール、ポリフエニレンスルフィド、ポリビニレンスルフィドなどのポリマーや特開平11−195790号に記載された多環縮合体などを用いることができる。また、これらのポリマーと同じ繰返し単位を有するたとえばチオフェン6量体であるα−セクシチオフェン、α,ω−ジヘキシル−α−セクシチオフェン、α,ω−ジヘキシル−α−キンケチオフェン、α,ω−ビス(3−ブトキシプロピル)−α−セクシチオフェン、スチリルベンゼン誘導体などのオリゴマーも好適に用いることができる。さらに銅フタロシアニンや特開平11−251601号に記載のフッ素置換銅フタロシアニンなどの金属フタロシアニン類、ナフタレン1,4,5,8−テトラカルボン酸ジイミド、N,N′−ビス(4−トリフルオロメチルベンジル)ナフタレン−1,4,5,8−テトラカルボン酸ジイミドとともに、N,N′−ビス(1H,1H−ペルフルオロオクチル)、N,N′−ビス(1H,1H−ペルフルオロブチル)及びN,N′−ジオクチルナフタレン−1,4,5,8−テトラカルボン酸ジイミド誘導体、ナフタレン−2,3,6,7−テトラカルボン酸ジイミドなどのナフタレンテトラカルボン酸ジイミド類、及び、アントラセン−2,3,6,7−テトラカルボン酸ジイミドなどのアントラセンテトラカルボン酸ジイミド類などの縮合環テトラカルボン酸ジイミド類、C60、C70、C76、C78、C84等フラーレン類、SWNTなどのカーボンナノチューブ、メロシアニン色素類、ヘミシアニン色素類などの色素などがあげられる。
【0082】
これらのπ共役系材料のうちでも、チオフェン、ビニレン、チエニレンビニレン、フェニレンビニレン、p−フェニレン、これらの置換体またはこれらの2種以上を繰返し単位とし、かつ該繰返し単位の数nが4〜10であるオリゴマー若しくは該繰返し単位の数nが20以上であるポリマー、ペンタセンなどの縮合多環芳香族化合物、フラーレン類、縮合環テトラカルボン酸ジイミド類、金属フタロシアニンよりなる群から選ばれた少なくとも1種が好ましい。
【0083】
また、その他の有機半導体材料としては、テトラチアフルバレン(TTF)−テトラシアノキノジメタン(TCNQ)錯体、ビスエチレンテトラチアフルバレン(BEDTTTF)−過塩素酸錯体、BEDTTTF−ヨウ素錯体、TCNQ−ヨウ素錯体、などの有機分子錯体も用いることができる。さらにポリシラン、ポリゲルマンなどのσ共役系ポリマーや特開2000−260999に記載の有機・無機混成材料等も用いることができる。
【0084】
本発明においては、有機半導体層に、たとえば、アクリル酸、アセトアミド、ジメチルアミノ基、シアノ基、カルボキシル基、ニトロ基などの官能基を有する材料や、ベンゾキノン誘導体、テトラシアノエチレンおよびテトラシアノキノジメタンやそれらの誘導体などのように電子を受容するアクセプターとなる材料や、たとえばアミノ基、トリフェニル基、アルキル基、水酸基、アルコキシ基、フェニル基などの官能基を有する材料、フェニレンジアミンなどの置換アミン類、アントラセン、ベンゾアントラセン、置換ベンゾアントラセン類、ピレン、置換ピレン、カルバゾールおよびその誘導体、テトラチアフルバレンとその誘導体などのように電子の供与体であるドナーとなるような材料を含有させ、いわゆるドーピング処理を施してもよい。
【0085】
前記ドーピングとは電子受容性分子(アクセプター)または電子供与性分子(ドナー)をドーパントとして該有機半導体層薄膜に導入することを意味する。従って,ドーピングが施された薄膜は、前記の縮合多環芳香族化合物とドーパントを含有する薄膜である。本発明に用いるドーパントとしてアクセプター、ドナーのいずれも使用可能である。このアクセプターとしてCl2、Br2、I2、ICl、ICl3、IBr、IFなどのハロゲン、PF5、AsF5、SbF5、BF3、BCl3、BBr3、SO3などのルイス酸、HF、HC1、HNO3、H2SO4、HClO4、FSO3H、ClSO3H、CF3SO3Hなどのプロトン酸、酢酸、蟻酸、アミノ酸などの有機酸、FeCl3、FeOCl、TiCl4、ZrCl4、HfCl4、NbF5、NbCl5、TaCl5、MoCl5、WF5、WCl6、UF6、LnCl3(Ln=La、Ce、Nd、Pr、などのランタノイドとY)などの遷移金属化合物、Cl-、Br-、I-、ClO4 -、PF6 -、AsF5 -、SbF6 -、BF4 -、スルホン酸アニオンなどの電解質アニオンなどを挙げることができる。またドナーとしては、Li、Na、K、Rb、Csなどのアルカリ金属、Ca、Sr、Baなどのアルカリ土類金属、Y、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Ybなどの希土類金属、アンモニウムイオン、R4+、R4As+、R3+、アセチルコリンなどをあげることができる。これらのドーパントのドーピングの方法として予め有機半導体の薄膜を作製しておき、ドーパントを後で導入する方法、有機半導体の薄膜作製時にドーパントを導入する方法のいずれも使用可能である。前者の方法として、ガス状態のドーパントを用いる気相ドーピング、溶液あるいは液体のドーパントを該薄膜に接触させてドーピングする液相ドーピング、固体状態のドーパントを該薄膜に接触させてドーパントを拡散ドーピングする固相ドーピングの方法をあげることができる。また液相ドーピングにおいては電解を施すことによってドーピングの効率を調整することができる。後者の方法では、有機半導体材料とドーパントの混合溶液あるいは分散液を同時に塗布、乾燥してもよい。たとえば真空蒸着法を用いる場合、有機半導体材料とともにドーパントを共蒸着することによりドーパントを導入することができる。またスパッタリング法で薄膜を作製する場合、有機半導体材料とドーパントの二元ターゲットを用いてスパッタリングして薄膜中にドーパントを導入させることができる。さらに他の方法として、電気化学的ドーピング、光開始ドーピング等の化学的ドーピングおよび例えば刊行物(工業材料、34巻、第4号、55頁、1986年)に示されたイオン注入法等の物理的ドーピングの何れも使用可能である。
【0086】
これら有機半導体の薄膜の作成法としては、真空蒸着法、分子線エピタキシャル成長法、イオンクラスタービーム法、低エネルギーイオンビーム法、イオンプレーティング法、CVD法、スパッタリング法、プラズマ重合法、電解重合法、化学重合法、スプレーコート法、スピンコート法、ブレードコート法、ディップコート法、キャスト法、ロールコート法、バーコート法、ダイコート法およびLB法等が挙げられ、材料に応じて使用できる。ただし、この中で生産性の点で、有機半導体材料の溶液をもちいて簡単かつ精密に薄膜が形成できるスピンコート法、ブレードコート法、ディップコート法、ロールコート法、バーコート法、ダイコート法等が好ましい。これら有機半導体からなる薄膜の膜厚としては、特に制限はないが、得られたトランジスタの特性は有機半導体からなる活性層の膜厚に大きく左右される場合が多く、その膜厚は、有機半導体により異なる。一般に1μm以下、特に10〜300nmが好ましく、20〜100nmがより好ましい。
【0087】
本発明の有機薄膜トランジスタに用いられる支持体は、ガラスやフレキシブルな樹脂製シートで構成され、例えばプラスチックフィルムをシートとして用いることができる。前記プラスチックフィルムとしては、例えばポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンスルフィド、ポリアリレート、ポリイミド、ボリカーボネート(PC)、セルローストリアセテート(TAC)、セルロースアセテートプロピオネート(CAP)等からなるフィルム等が挙げられる。このように、プラスチックフィルムを用いることで、ガラス基板を用いる場合に比べて軽量化を図ることができ、可搬性を高めることができるとともに、可撓性を有し、衝撃に対する耐性を向上できる。
【0088】
また本発明の表示素子上には透明保護層を設けることも可能であり、例えば反射防止層等の機能膜を形成可能である。
【0089】
有機薄膜トランジスタ中の、ゲート電極、ソース電極、ドレイン電極における電極材料としては、導電性材料であれば特に限定されず、白金、金、銀、ニッケル、クロム、銅、鉄、錫、アンチモン鉛、タンタル、インジウム、パラジウム、テルル、レニウム、イリジウム、アルミニウム、ルテニウム、ゲルマニウム、モリブデン、タングステン、酸化スズ・アンチモン、酸化インジウム・スズ(ITO)、フッ素ドープ酸化亜鉛、亜鉛、炭素、グラファイト、グラッシーカーボン、銀ペーストおよびカーボンペースト、リチウム、ベリリウム、ナトリウム、マグネシウム、カリウム、カルシウム、スカンジウム、チタン、マンガン、ジルコニウム、ガリウム、ニオブ、ナトリウム、ナトリウム−カリウム合金、マグネシウム、リチウム、アルミニウム、マグネシウム/銅混合物、マグネシウム/銀混合物、マグネシウム/アルミニウム混合物、マグネシウム/インジウム混合物、アルミニウム/酸化アルミニウム混合物、リチウム/アルミニウム混合物等が用いられるが、特に、白金、金、銀、銅、アルミニウム、インジウム、ITOおよび炭素が好ましい。
【0090】
あるいはドーピング等で導電率を向上させた公知の導電性ポリマー、例えば導電性ポリアニリン、導電性ポリピロール、導電性ポリチオフェン、ポリエチレンジオキシチオフェンとポリスチレンスルホン酸の錯体なども好適に用いられる。
【0091】
ソース電極、ドレイン電極は、上に挙げた導電性材料の中でも半導体層との接触面において電気抵抗が少ないものが好ましい。
【0092】
電極の形成方法としては、上記を原料として蒸着やスパッタリング等の方法を用いて形成した導電性薄膜を、公知のフォトリソグラフ法やリフトオフ法を用いて電極形成する方法、アルミニウムや銅などの金属箔上に熱転写、インクジェット等により、レジストを形成しエッチングする方法がある。また導電性ポリマーの溶液あるいは分散液、導電性微粒子分散液等を直接インクジェット法によりパターニングしてもよいし、塗工膜からリソグラフやレーザーアブレーションなどにより形成してもよい。さらに導電性ポリマーや導電性微粒子を含むインク、導電性ペーストなどを凸版、凹版、平版、スクリーン印刷などの印刷法でパターニングする方法も用いることができる。
【0093】
これらのうち、最も好ましいのは、電極材料の溶液または分散液を、インクジェットを用いて、スルーホール部分に吐出し、パターニングする方法である。
【0094】
有機半導体層との障壁を低減し接触抵抗を下げるため、電極として特に好ましいのは、導電性ポリマーあるいは金や白金などの貴金属類である。貴金属を用いた場合には、特開2000−239853、特開2001−254185、特開平11−80647号に記載された金属の超微粒子分散物をインクジェットなどで電極パターン状に形成した後、溶媒を乾燥させ、さらに100℃〜300℃の範囲で熱処理することにより、金属微粒子を熱融着させることで電極形成するのが好ましい。
【0095】
本発明においては、薄膜トランジスタの構成について説明しているが、TFTシートの場合、TFTシート全体として構成したときの信号線、走査線、表示電極の材料、形成方法などについても上記と同様にして形成することができる。
【0096】
本発明の有機薄膜トランジスタ素子のゲート絶縁層としては種々の絶縁膜を用いることができるが、特に、比誘電率の高い無機酸化物皮膜が好ましい。無機酸化物としては、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化タンタル、酸化チタン、酸化スズ、酸化バナジウム、チタン酸バリウムストロンチウム、ジルコニウム酸チタン酸バリウム、ジルコニウム酸チタン酸鉛、チタン酸鉛ランタン、チタン酸ストロンチウム、チタン酸バリウム、フッ化バリウムマグネシウム、チタン酸ビスマス、チタン酸ストロンチウムビスマス、タンタル酸ストロンチウムビスマス、タンタル酸ニオブ酸ビスマス、トリオキサイドイットリウムなどが挙げられる。
【0097】
それらのうち好ましいのは、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化タンタル、酸化チタンである。窒化ケイ素、窒化アルミニウム等の無機窒化物も好適に用いることができる。
【0098】
絶縁層の形成方法としては、真空蒸着法、分子線エピタキシャル成長法、イオンクラスタービーム法、低エネルギーイオンビーム法、イオンプレーティング法、CVD法、スパッタリング法、大気圧プラズマ法などのドライプロセスや、スプレーコート法、スピンコート法、ブレードコート法、ディップコート法、キャスト法、ロールコート法、バーコート法、ダイコート法などの塗布による方法、印刷やインクジェットなどのパターニングによる方法などのウェットプロセスが挙げられ、材料に応じて使用できる。ウェットプロセスは、無機酸化物の微粒子を、任意の有機溶剤あるいは水に必要に応じて界面活性剤などの分散補助剤を用いて分散した液を塗布、乾燥する方法や、酸化物前駆体、例えばアルコキシド体の溶液を塗布、乾燥する、いわゆるゾルゲル法が用いられる。これらのうち好ましいのは、大気圧プラズマ法とゾルゲル法である。
【0099】
大気圧下でのプラズマ製膜処理による絶縁膜の形成方法については以下にように説明される。
【0100】
上記大気圧下でのプラズマ製膜処理とは、大気圧または大気圧近傍の圧力下で放電し、反応性ガスをプラズマ励起し、基材上に薄膜を形成する処理を指し、その方法については特開平11−133205号、特開2000−185362号、特開平11−61406号、特開2000−147209号、同2000−121804号等に記載されている(以下、大気圧プラズマ法とも称する)。これによって高機能性の薄膜を、生産効率の高い方法で形成することができる。
【0101】
また絶縁層に用いる有機化合物皮膜としては、ポリイミド、ポリアミド、ポリエステル、ポリアクリレート、光ラジカル重合系、光カチオン重合系の光硬化性樹脂、あるいはアクリロニトリル成分を含有する共重合体、ポリビニルフェノール、ポリビニルアルコール、ノボラック樹脂、およびシアノエチルプルラン等を用いることもできる。有機化合物皮膜の形成法としては、前記ウェットプロセスが好ましい。
【0102】
又、無機酸化物皮膜と有機酸化物皮膜は積層して併用することができる。またこれら絶縁膜の膜厚としては、一般に50nm〜3μm、好ましくは、100nm〜1μmである。
【0103】
各層の組成物の塗布方法としては、ディッピング、スピンコート、ナイフコート、バーコート、ブレードコート、スクイズコート、リバースロールコート、グラビアロールコート、カーテンコート、スプレイコート、ダイコート等の公知の塗布方法を用いることが出来、連続塗布または薄膜塗布が可能な塗布方法が好ましく用いられる。
【0104】
【実施例】
以下実施例により本発明を具体的に説明するが本発明はこれにより限定されない。
【0105】
(実施例1)
図6に作成した有機薄膜トランジスタの構成及び作成の工程の一部を示した。
【0106】
表面に厚さ200nmのアルミニウム層が蒸着された、厚さ約100μmのポリエチレンテレフタレート(PET)フィルムを用いて、公知のフォトリソグラフ法により幅30μmのゲート電極Gを形成した。
【0107】
その上に大気圧プラズマ法により厚さ200nmのゲート絶縁層2として酸化ケイ素皮膜を形成した。尚、酸化珪素膜は特開2000−80182に記載の装置を用い、反応性ガスとしては、アルゴン(98.2体積%)、テトラメトキシシラン(0.3体積%)、水素ガス(1.5体積%)の混合ガスを用いた。
【0108】
その後、よく精製したポリ(3−ヘキシルチオフェン)のregioregular体(アルドリッチ製)のクロロホルム溶液を前記酸化ケイ素皮膜上に塗工し、150℃にてクロロホルムを充分に乾燥させ、厚さ30nmの有機半導体層3を形成した。さらに、ノボラック樹脂のエチレングリコールモノメチルエーテル溶液を塗布し、120℃で10分処理することにより、厚さ5μmの第2の絶縁層4を形成した。
【0109】
次にKrFエキシマーレーザーにより、第2の絶縁層4をアブレーションさせ図6(a)に示すように加工した。斜線で表される部分がレーザー加工面を表し、加工面にはスルーホールTが形成された。尚レーザー加工によるスルーホールの幅は20μm、2つのスルーホール間距離は10μmとした。このとき、第2の絶縁層4を貫通させ、有機半導体層の表層が露出する条件にレーザーパワーを調整した。
【0110】
次いで、市販の導電性ポリマー(バイエル社製Baytron P;ポリ−(エチレンジオキシチオフェン)とポリスチレンスルホン酸の錯体、水分散物1質量%)をピエゾ方式のインクジェットを用いて、エキシマーレーザーによる加工面に吐出させた。図6の(b)にインク液滴がスルーホールに吐出されたところを示す。Iが吐出された導電性ポリマーのインク液滴である。(吐出された導電性ポリマーの水分散物は、撥水性の第2の絶縁層表面に広がらない。つまり、ソース、ドレイン電極がショートすることなく安定して形成される)
さらに120℃10分で乾燥させることで、ソース、ドレイン電極を形成し有機薄膜トランジスタとした。
【0111】
この有機薄膜トランジスタは、pチャネルエンハンスメント型FETの良好な動作特性を示した。飽和領域におけるキャリア移動度を測定したところ、0.08cm2/Vsであった。
【0112】
(実施例2)
図3に示す構成に従って有機薄膜トランジスタを形成した。表面に厚さ200nmのアルミニウム層が蒸着された、厚さ約100μmのポリイミドフィルムを準備した。公知のフォトリソグラフ法でアルミニウム層をパターニングし、約30μmのギャップを隔てて第1の電極S′と第2の電極D′を形成した。それらの上によく精製したポリ(3−ヘキシルチオフェン)のregioregular体(アルドリッチ製)のクロロホルム溶液を塗工し、150℃にてクロロホルムを充分に乾燥させることで、厚さ30nmの有機半導体層3を形成した。次にKrFエキシマーレーザーにより、有機半導体層3および第1の電極S′の一部、第2の電極D′の一部をアブレーションさせ、図3の(d)に示したように二つのスルーホールTを形成した。電極及びスルーホールのパターン化のイメージは図6と同様である。
【0113】
次に特開2000−239853に示される金の超微粒子分散物(水分散物)をインクジェットでスルーホール上に吐出し、乾燥し、250℃で10分熱処理することで金の薄膜からなるソース電極S、ドレイン電極Dを形成した。そのうえに実施例1と同様に、大気圧プラズマ法により厚さ200nmの酸化ケイ素皮膜をゲート絶縁層2として形成し、市販の銀の導電性ペーストを印刷することにより、幅30μmのゲート電極Gを形成した。図3に示した構成を有するトップゲート型の有機薄膜トランジスタが得られた。
【0114】
この有機薄膜トランジスタは、pチャネルエンハンスメント型FETの良好な動作特性を示した。飽和領域におけるキャリア移動度を測定したところ、0.03cm2/Vsであった。
【0115】
(実施例3)
図4に示す構成に従って有機薄膜トランジスタを形成した。厚さ約100μmのPESフィルムの表面に、特開2000−239853に示される銅の超微粒子分散物(水分散物)をインクジェットで吐出し、約30μmのギャップを隔てて第1の電極S′と第2の電極D′を形成した。そのうえに実施例1と同様に、大気圧プラズマ法により厚さ200nmの酸化ケイ素皮膜を絶縁層4として形成し、次に、KrFエキシマーレーザーにより、絶縁層4、および第1の電極S′の一部、第2の電極D′の一部をアブレーションさせ、図4の(d)のように二つのスルーホールTを形成した。
【0116】
次に実施例2と同様に金の超微粒子分散物(水分散物)をインクジェットでスルーホールT上に吐出し、乾燥し、250℃で10分熱処理することで金の薄膜からなるソース電極S、ドレイン電極Dを形成した。このとき第1の電極S′、第2の電極D′においても熱処理により導電性が発現する。
【0117】
次に、よく精製したポリ(3−ヘキシルチオフェン)のregioregular体(アルドリッチ製)のクロロホルム溶液を絶縁層4上に塗工し、150℃にてクロロホルムを充分に乾燥させることで、厚さ30nmの有機半導体層3を形成した。さらに、大気圧プラズマ法により厚さ300nmのアルミナ皮膜をゲート絶縁層2として形成し、市販の銀の導電性ペーストを印刷することにより、幅30μmのゲート電極を形成した。図4に示した構成を有するトップゲート型有機薄膜トランジスタが得られた。
【0118】
この有機薄膜トランジスタは、pチャネルエンハンスメント型FETの良好な動作特性を示した。飽和領域におけるキャリア移動度を測定したところ、0.05cm2/Vsであった。
【0119】
参考例4)
比抵抗0.01Ω・cmのn型Siウェハに厚さ2000Åの熱酸化膜を形成した後、昇華精製したペンタセンを蒸着し、厚さ50nmの有機半導体層を形成した。有機半導体層上に、下記の組成液Aを、アプリケーターを用いて塗布、乾燥し、感光性の絶縁層(厚さ2μm、光透過率0.5%)を形成した。
【0120】
〈組成液A〉
黒色系顔料としてカーボンブラック(三菱化成社製、商品名「MA100」)20質量部、界面活性剤としてHLB値17のポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル(第一工業製薬社製、商品名「ノイゲンEA177」)5質量部および水75質量部を混合し、サンドミルにて分散した。この分散物を100質量部、ポリ2−ヒドロキシエチルメタクリレート(平均重合度600)の10質量%水溶液を50質量部、架橋剤としてp−ジアゾジフェニルアミン1質量部、界面活性剤としてHLB値4のポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル(第一工業製薬社製、商品名「ノイゲンEA33」)を0.1質量部、混合して、組成液Aを得た。
【0121】
マスクを介して水銀灯光を照射した後、水を用いて現像し、未露光部の絶縁層を除去した。この除去部分に、バイエル社製Baytron P;ポリ−(エチレンジオキシチオフェン)とポリスチレンスルホン酸の錯体(水分散物1質量%)を、ピエゾ方式のインクジェットを用いて吐出し、乾燥した後、窒素ガス雰囲気中、120℃にて3分間の熱処理を行い、ソース、ドレイン電極を形成した。
【0122】
以上の方法によりチャネル幅W=3mm、チャネル長L=20μmの有機薄膜トランジスタを作成した。
【0123】
この有機薄膜トランジスタは、Siウェハをゲート電極として駆動させると、pチャネルエンハンスメント型FETの良好な動作特性を示した。飽和領域におけるキャリア移動度を測定したところ、0.7cm2/Vsであった。
【0124】
(比較例1)参考例4の比較
参考例4のペンタセン蒸着膜の上に、金を蒸着した後、フォトリソグラフ法により、金をエッチングして、ソース電極およびドレイン電極を形成した。この素子はFETとして駆動しなかった。
【0125】
(実施例5)
厚さ150μmのPES(ポリエーテルスルホン)フィルム上に、スパッタ法により、厚さ300nm、幅300μmのアルミニウム皮膜を成膜し、ゲート電極材料とした。次に30質量%硫酸水溶液中で、2分間、30Vの低電圧電源から供給される直流を用いて、陽極酸化皮膜の厚さが120nmになるように陽極酸化処理を行った。さらに、1気圧、100℃の飽和した蒸気チャンバーの中で、蒸気封孔処理を施した後、大気圧プラズマ法により、厚さ30nmの酸化ケイ素皮膜を形成した。よく精製した、ポリ(3−ヘキシルチオフェン)のregioregular体(アルドリッチ社製)のクロロホルム溶液を調製し、N2ガス雰囲気中で、前記酸化ケイ素皮膜の表面にアプリケーターを用いて塗布し、室温で乾燥させた後、50℃、30分間の熱処理を施した。このときポリ(3−ヘキシルチオフェン)の膜厚は50nmであった。さらに、ポリ(3−ヘキシルチオフェン)膜の表面に、下記組成液Bを、アプリケーターを用いて塗布、乾燥し、感光性の絶縁層(厚さ0.4μm、光透過率1%)を形成した。
【0126】
〈組成液B〉
カーボンブラック20質量部、界面活性剤としてHLB値17のポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル(第一工業製薬社製、商品名「ノイゲンEA177」)5質量部、ポリビニルアルコール30質量部および水75質量部を混合し、サンドミルにて分散し、組成液Bを得た。
【0127】
次に、発振波長830nm、出力100mWの半導体レーザーで400mJ/cm2のエネルギー密度でソース電極、ドレイン電極のパターンを露光すると、露光部分の感光性絶縁層がアブレートした。
【0128】
露光部分に、ポリスチレンスルホン酸とポリ(エチレンジオキシチオフェン)の水分散液(バイエル製 Baytron P)をピエゾ方式のインクジェットを用いて吐出し、乾燥した後、窒素ガス雰囲気中、100℃で乾燥させると、ソース、ドレイン電極が形成された。さらに形成されたソース、ドレイン電極上に、金微粒子(平均粒径15nm)のトルエン分散液を、ピエゾ方式のインクジェットを用いて吐出し、乾燥した後、窒素ガス雰囲気中、200℃にて15分間の熱処理を行い、ソース、ドレイン電極に接合させた。各電極は、ポリスチレンスルホン酸とポリ(エチレンジオキシチオフェン)から成る厚さ20nmの層の上に、厚さ300nmの金微粒子の融着層が積層されている。
【0129】
この有機薄膜トランジスタは、pチャネルエンハンスメント型FETの良好な動作特性を示した。飽和領域におけるキャリア移動度を測定したところ、0.09cm2/Vsであった。
【0130】
(実施例6)
第2の絶縁層を以下のようにかえた以外は実施例5と同様に、カーボンブラック20質量部、ノボラック樹脂50g、エチレングリコールモノメチルエーテル100gを混合し、サンドミルにて分散した組成液Cを塗布し、120℃で10分処理することにより、厚さ0.2μmの第2の絶縁層4を形成した。
【0131】
この有機薄膜トランジスタは、pチャネルエンハンスメント型FETの良好な動作特性を示した。飽和領域におけるキャリア移動度を測定したところ、0.02cm2/Vsであった。
【0132】
(比較例2)
厚さ150μmのPESフィルム上に、感光性ポリイミドを塗布し、フォトレジスト法により、幅20μm、厚さ0.3μmのポリイミド皮膜を形成した。100℃5分の熱処理後、ポリイミド皮膜の両端に、ポリスチレンスルホン酸とポリ(エチレンジオキシチオフェン)の錯体の水分散液(バイエル製 Baytron P)をピエゾ方式のインクジェットを用いて吐出し、乾燥した後、窒素ガス雰囲気中、100℃で乾燥させると、ソース、ドレイン電極が形成された。
よく精製した、ポリ(3−ヘキシルチオフェン)のregioregular体(アルドリッチ社製)のクロロホルム溶液を調製し、N2ガス雰囲気中で、前記酸化ケイ素皮膜の表面にアプリケーターを用いて塗布し、室温で乾燥させた後、50℃、30分間の熱処理を施した。このときポリ(3−ヘキシルチオフェン)の膜厚は50nmであった。
【0133】
さらに上述した大気圧プラズマ法により、厚さ200nmの酸化ケイ素層を設けた後、前述のBaytron Pを、インクジェットを用いて吐出し、乾燥した後、窒素ガス雰囲気中、100℃で乾燥させ、ゲート電極を形成した。
飽和領域におけるキャリア移動度を測定したところ、0.002cm2/Vsであった。
【0134】
本発明に従って形成された有機薄膜トランジスタは、従来の方法によって形成されたものよりも、塗布等を用いて、効率よく、単純なプロセスでパターニング形成できるので、その為に製造工程にも多大な設備必要なく効率的に低コストで高精度パターン化が可能である。
【0135】
又、塗布法等簡便な方法により有機半導体層等の構成層を形成するにも拘わらず、電極パターン形成の精度がよいため、素子全体として構成したときにバラツキが少ない。
【0136】
【発明の効果】
キャリア移動度が高く、電流のON/OFF値が高い、スイッチング機能の良好な有機薄膜トランジスタ、又、高精度のパターニングが、煩雑な工程を経ることなく低コストで行え、製造工程でのトランジスタの特性の低下を抑えることのできる有機薄膜トランジスタの製造方法が得られた。
【図面の簡単な説明】
【図1】ボトムゲート型の有機薄膜トランジスタ構成例及びその製造工程を示す。
【図2】ボトムゲート型の有機薄膜トランジスタの構成例を示す図である。
【図3】トップゲート型の構成を有する有機薄膜トランジスタの構成例及びその製造工程を示す図である。
【図4】トップゲート型の構成を有する有機薄膜トランジスタの構成例及びその製造工程を示す図である。
【図5】トップゲート型有機薄膜トランジスタの幾つかの構成例を示す図である。
【図6】有機薄膜トランジスタの構成及び作成の工程の一部を示す図である。
【符号の説明】
1 支持体
2 ゲート絶縁層
3 有機半導体層
4 絶縁層
G ゲート電極
S ソース電極
D ドレイン電極
T スルーホール
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
  The present invention relates to an organic thin film transistor.OfIt relates to a manufacturing method.
[0002]
[Prior art]
With the widespread use of information terminals, there is an increasing need for flat panel displays as computer displays. In addition, with the progress of computerization, the information provided by paper media has increased the opportunity to be provided electronically, and as a mobile display medium that is thin, light and easy to carry, electronic paper or digital The need for paper is also increasing.
[0003]
In general, in a flat display device, a display medium is formed using an element utilizing liquid crystal, organic EL, electrophoresis, or the like. In such a display medium, a technique using an active drive element formed of a thin film transistor (TFT) as an image drive element has become mainstream in order to ensure uniformity of screen brightness, screen rewrite speed, and the like.
[0004]
Here, the TFT element is usually formed on a glass substrate, mainly a semiconductor thin film such as a-Si (amorphous silicon) or p-Si (polysilicon), or a metal thin film such as a source, drain, or gate electrode on the substrate. Manufactured by sequentially forming. The production of flat panel displays using TFTs usually requires high-precision photolithographic processes in addition to vacuum equipment such as CVD and sputtering and thin film forming processes that require high-temperature processing processes. The load is very large. Furthermore, along with the recent needs for larger display screens, their costs have become enormous.
[0005]
In recent years, research and development of organic TFT elements using organic semiconductor materials has been actively promoted as a technique to compensate for the disadvantages of conventional TFT elements. Since this organic TFT element can be manufactured by a low-temperature process, it is said that a light and hard-to-break resin substrate can be used, and that a flexible display using a resin film as a support can be realized. Further, by using an organic semiconductor material that can be manufactured by a wet process such as printing or coating under atmospheric pressure, a display with excellent productivity and a very low cost can be realized.
[0006]
An important requirement in this organic TFT technology is high-precision patterning of channels. In the above-mentioned patents and JP-A-10-190001, JP-A-2000-307172, etc., high-precision photolithography is required for forming the channel portion, and it is difficult to form a patterning. A large amount of equipment is required and the cost becomes high. The present invention makes it possible to form a high-precision pattern more easily and greatly improves these problems.
[0007]
As an organic thin film transistor, for example, WO01 / 47043 discloses an all-polymer type organic TFT technology. Although a simple process by ink jet or coating is proposed, the carrier mobility of the element is low, the gate voltage is high, and the current value in the switching ON state is low. There is a problem that the ON / OFF value of the current is low.
[0008]
In addition, in a process subsequent to the formation of the organic semiconductor layer, for example, a coating process of a photosensitive resin material for patterning or a developing process of the photosensitive resin layer, a coating solvent or a developer component used in the process, etc. Due to the influence of the above, there is a problem that the characteristics as a transistor deteriorate.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
High-accuracy patterning can be performed at low cost without going through complicated manufacturing processes, high carrier mobility, low gate voltage, high current value in switching ON state, and therefore current ON / OFF value It is to obtain an organic thin film transistor having a high driving frequency and a high driving frequency, and to obtain a method for producing an organic thin film transistor capable of suppressing deterioration of the characteristics of the transistor in the production process.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
  The above object of the present invention is achieved by the following means (1) to (7).
  (1) A gate electrode is provided on a support, a gate insulating layer, an organic semiconductor layer, and a second insulating layer are sequentially formed on the gate electrode, and penetrated through the second insulating layer by laser ablation. Two through holes that contact the layer are formed, and the source electrode is connected to the organic semiconductor layer through the through holes.as well asA method for producing an organic thin film transistor, comprising forming a drain electrode.
  (2) The method for producing an organic thin film transistor according to (1), wherein the second insulating layer is formed by water-based coating.
  (3) The method for producing an organic thin film transistor according to (1) or (2), wherein the second insulating layer contains a hydrophilic polymer.
  (4) A first electrode and a second electrode are provided on a support, an organic semiconductor layer is formed on the electrode, and the organic semiconductor layer is penetrated by laser ablation. After forming two through holes in contact with the second electrode, a source electrode and a drain electrode are formed so as to be bonded to the organic semiconductor layer, the first electrode, and the second electrode, respectively, through the through hole. A method for producing an organic thin film transistor, comprising: forming a gate insulating layer on the source electrode and the drain electrode; and further providing a gate electrode on the gate insulating layer.
  (5) A first electrode and a second electrode are provided on the support, an insulating layer is formed on the first electrode, and at least the insulating layer is penetrated by laser ablation. After forming two through holes in contact with the two electrodes, a source electrode and a drain electrode are formed so as to be joined to the first electrode and the second electrode through the through holes, respectively. A method for producing an organic thin film transistor, further comprising: sequentially forming an organic semiconductor layer and a gate insulating layer on the drain electrode; and attaching the gate electrode on the gate insulating layer.
  (6) A first electrode and a second electrode are provided on a support, an insulating layer and an organic semiconductor layer are sequentially formed thereon, and at least the insulating layer and the organic semiconductor layer are penetrated by laser ablation. After providing two through holes in contact with the first electrode and the second electrode, the source is connected to the organic semiconductor layer, the first electrode, and the second electrode through the through holes. An organic thin film transistor manufacturing method comprising: forming an electrode and a drain electrode; forming a gate insulating layer on the source electrode and the drain electrode; and providing a gate electrode on the gate insulating layer.
  (7) The electrode material solution or dispersion is used for inkjet,SaidThrough HoLeEjected and patternedThe source electrode and drainAn electrode is formed, The manufacturing method of the organic thin-film transistor of any one of said (1)-(6) characterized by the above-mentioned.
  Hereinafter, 1 to 14 are means for reference.
[0011]
1. An organic thin film transistor in which a source electrode and a drain electrode are formed in at least an insulating layer and formed from a through hole portion in contact with an organic semiconductor channel.
[0012]
2. On the support, through the gate electrode, the gate insulating layer sequentially attached on the gate electrode, the organic semiconductor layer, the second insulating layer, and the two through holes penetrating the second insulating layer, the organic semiconductor An organic thin film transistor comprising a source electrode and a drain electrode which are respectively bonded to the layers.
[0013]
3. 3. The organic thin film transistor according to 2 above, wherein the second insulating layer is made of a photosensitive resin.
[0014]
4). 4. The organic thin film transistor according to 2 or 3 above, wherein the second insulating layer is formed by aqueous coating.
[0015]
5. On the support, the first electrode and the second electrode, the organic semiconductor layer attached thereon, two through holes penetrating the organic semiconductor layer, the organic semiconductor layer and An organic thin film transistor comprising a source electrode and a drain electrode joined to a first electrode and a second electrode, a gate insulating layer formed on the structure, and a gate electrode formed on the gate insulating layer.
[0016]
6). On the support, the first electrode and the second electrode, the insulating layer formed thereon, at least two through holes penetrating the insulating layer, the first electrode through the through hole, An organic thin film transistor comprising a source electrode and a drain electrode joined to each of the second electrodes, an organic semiconductor layer and a gate insulating layer sequentially formed on the structure, and a gate electrode formed on the gate insulating layer.
[0017]
7). On the support, a first electrode and a second electrode, an insulating layer, an organic semiconductor layer sequentially formed thereon, two through holes penetrating at least the insulating layer and the organic semiconductor layer, and the through hole A source electrode and a drain electrode joined to the organic semiconductor layer, the first electrode, and the second electrode, a gate insulating layer formed on the structure, and a gate formed on the gate insulating layer, respectively. An organic thin film transistor comprising electrodes.
[0018]
8). A gate electrode is provided on the support, a gate insulating layer, an organic semiconductor layer, and a second insulating layer are sequentially formed on the gate electrode. Two through holes that penetrate the second insulating layer and are in contact with the organic semiconductor layer And a source electrode and a drain electrode are formed so as to be bonded to the organic semiconductor layer through the through hole.
[0019]
9. 7. The method of manufacturing an organic thin film transistor according to 6 above, wherein the second insulating layer is made of a photosensitive resin.
[0020]
10. 10. The method for producing an organic thin film transistor as described in 8 or 9 above, wherein the second insulating layer is formed by aqueous coating.
[0021]
11. A first electrode and a second electrode are provided on the support, an organic semiconductor layer is formed on the electrode, and two electrodes that penetrate the organic semiconductor layer and are in contact with the first electrode and the second electrode After forming the through hole, a source electrode and a drain electrode are formed so as to be joined to the organic semiconductor layer, the first electrode, and the second electrode through the through hole, and the source electrode and the drain electrode are formed on the source electrode and the drain electrode. A method for producing an organic thin film transistor, comprising: forming a gate insulating layer on the gate insulating layer; and further providing a gate electrode on the gate insulating layer.
[0022]
12 A first electrode and a second electrode are provided on a support, an insulating layer is formed on the first electrode, and two electrodes that penetrate at least the insulating layer and are in contact with the first electrode and the second electrode, respectively. After forming the through hole, a source electrode and a drain electrode are formed so as to be joined to the first electrode and the second electrode through the through hole, and the source electrode and the drain electrode are further sequentially formed. A method for producing an organic thin film transistor, comprising: forming an organic semiconductor layer and a gate insulating layer; and providing a gate electrode on the gate insulating layer.
[0023]
13. A first electrode and a second electrode are provided on the support, and an insulating layer and an organic semiconductor layer are sequentially formed on the first electrode and the second electrode, and at least the first electrode penetrating the insulating layer and the organic semiconductor layer After providing two through holes in contact with the second electrode, a source electrode and a drain electrode are formed so as to be joined to the organic semiconductor layer, the first electrode, and the second electrode, respectively, through the through hole. A method of manufacturing an organic thin film transistor, further comprising forming a gate insulating layer on the source electrode and the drain electrode, and attaching a gate electrode on the gate insulating layer.
[0024]
14 14. The method for producing an organic thin film transistor according to any one of 8 to 13, wherein the electrode material solution or the dispersion liquid is ejected to a through-hole portion using ink jet and patterned.
[0025]
Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to the following embodiments.
[0026]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An organic thin film transistor using the organic semiconductor material of the present invention as an active semiconductor layer and a manufacturing method thereof will be described below with reference to FIGS.
[0027]
FIG. 1 shows a configuration example of a bottom gate type organic thin film transistor of the present invention and a manufacturing process thereof.
[0028]
FIG. 1A shows a configuration example of an organic thin film transistor to be manufactured. That is, a gate electrode G is provided on the support 1, a gate insulating layer 2, an organic semiconductor layer 3, a source electrode S and a drain electrode D provided in contact with the organic semiconductor layer, and a protective film. At the same time, the second insulating layer 4 is used to stabilize the interface barrier between the source and drain electrodes and the organic semiconductor layer.
[0029]
FIG. 1B shows a state in which the gate electrode G is provided on the support. As described later, the support 1 may be made of glass or a flexible resin sheet such as polyethylene terephthalate (PET).
[0030]
As will be described later, the gate electrode is formed of a conductive material such as platinum, gold, silver, or nickel. As a method of forming the electrode, a conductive thin film is formed using a method such as vapor deposition or sputtering using the above as a raw material. It can be obtained by a patterning method using a known photolithographic method or lift-off method. Further, the conductive fine particle dispersion or the like may be printed and patterned by a printing method, an ink jet method or the like.
[0031]
After forming the gate electrode pattern, a dielectric layer to be a gate insulating layer is applied. FIG. 1C shows a state in which the gate insulating layer 2 is formed on the support to which the gate electrode G is attached.
[0032]
As the gate insulating layer, an inorganic oxide film having a high relative dielectric constant, in particular, a film of silicon oxide, silicon nitride, aluminum oxide or the like is applied on the gate electrode pattern. As a method for forming an inorganic oxide film, a vacuum deposition method, a CVD method, a sputtering method, a dry process so-called vapor phase deposition method such as an atmospheric pressure plasma method, a spin coating method using a so-called sol-gel method, a blade coating method, Examples thereof include wet processes such as coating methods such as dip coating and die coating, and patterning methods such as printing and inkjet. Particularly preferred is a coating method using an atmospheric pressure plasma method and a sol-gel method. The thickness of the insulating layer is preferably 100 nm to 1 μm.
[0033]
As the insulating film used for the insulating layer, polyimide, polyamide, or an organic compound film such as a photocurable resin can also be used. In the case of an organic compound film, it is preferably formed by a wet process such as coating. An inorganic oxide film and an organic oxide film can be laminated and used together.
[0034]
Next, as shown in FIG. 1D, the organic semiconductor layer 3 is coated on the formed gate insulating layer 2.
[0035]
Π-conjugated materials such as polypyrrole and polythiophene are used as organic semiconductors, and also vapor deposition methods such as vacuum deposition, CVD, and sputtering, plasma polymerization, electrolytic polymerization, chemical polymerization, or spray coating These organic semiconductor thin films are formed by a coating method such as a spin coating method or an LB method. However, among these, from the viewpoint of productivity, a coating method capable of easily and precisely forming a thin film using an organic semiconductor solution is preferred. The thickness of the thin film made of these organic semiconductors is not particularly limited, but the characteristics of the obtained transistor are often greatly influenced by the thickness of the active layer made of the organic semiconductor. Although it varies depending on the semiconductor, it is generally 1 μm or less, preferably 10 to 300 nm.
[0036]
After the organic semiconductor thin film is formed, a second insulating layer 4 is further provided as shown in FIG.
[0037]
The second insulating layer can be made of the same material and process as the first insulating layer. However, in order to suppress damage to the organic semiconductor layer due to the process, it is preferable to use a coating film obtained by aqueous coating. . Specifically, it is a coating film containing a hydrophilic polymer, and is formed by a coating solution using a solvent containing 50% or more, preferably 80% or more of water. The hydrophilic polymer is a polymer that is soluble or dispersible in water or an acidic aqueous solution, an alkaline aqueous solution, an aqueous solution of alcohols or various surfactants, such as polyvinyl alcohol, HEMA / acrylic acid / acrylamide. Homopolymers and copolymers comprising these components can be suitably used.
[0038]
In the present invention, the second insulating layer preferably has a light transmittance of 10% or less, more preferably 1% or less. As a result, the light of the organic semiconductor layer
It is possible to suppress deterioration of characteristics.
[0039]
The light transmittance referred to in this specification indicates an average transmittance in a wavelength region where photo-generated carriers can be generated in the organic semiconductor layer. In general, it is preferable to have the ability to shield light from 350 to 750 nm.
[0040]
In order to reduce the light transmittance of the layer, a method of incorporating a color material such as a pigment or a dye or an ultraviolet absorber into the layer can be used.
[0041]
Next is a step of forming through holes for forming source and drain electrodes. FIG. 1F shows a state in which a through hole T that reaches the organic semiconductor layer through the second insulating layer 4 is formed.
[0042]
Through holes are formed by discharging a soluble etching solution such as an organic solvent, an acid, or an alkali solution with an inkjet, dissolving and cleaning, a general photolithography method, for example, after forming a resist pattern, and then exposing an exposed portion. A method of dissolving and cleaning, a method of dry etching such as plasma etching after resist formation, a method of forming a through hole by ablation with an excimer laser, or the like can also be used. Moreover, you may use the photosensitive resin layer mentioned later for a 2nd insulating layer. In particular, a method using a laser-sensitive material uses a flexible support roll, and when the gate insulating layer or the organic semiconductor layer is laminated using the flexible support roll as a support, the support is transported continuously. It is preferable because a through hole can be efficiently formed.
[0043]
As the photosensitive resin layer, a known positive or negative material can be used, but it is preferable to use a laser-sensitive material that can be exposed by a laser. Examples of such photosensitive resin materials include: (1) Dye-sensitized photopolymerizable photosensitive materials such as JP-A-11-271969, JP-A-2001-117219, JP-A-11-311859, and JP-A-11-352691. (2) Negative type having sensitivity to infrared laser such as JP-A-9-179292, US Pat. No. 5,340,699, JP-A-10-90885, JP-A-2000-321780, 2001-154374 Photosensitive materials (3) JP-A-9-171254, 5-115144, 10-87733, 9-43847, 10-268512, 11-194504, 11-223936, 11-84657, 11-174681, 7-285275, JP 2000-56452, WO 97/39894, 98 Positive photosensitive material having photosensitivity to infrared laser, such as 42507 and the like. Preference is given to (2) and (3) in that the process is not limited to a dark place.
[0044]
In the photolithographic method, after that, patterning is performed using a metal fine particle-containing dispersion or conductive polymer as a material for the source electrode and the drain electrode, and heat fusion is performed as necessary, so that the source electrode or the drain electrode can be easily raised. It becomes possible to manufacture with high precision, patterning in various forms becomes easy, and an organic thin film transistor can be easily manufactured.
[0045]
Solvents for forming the coating solution of photosensitive resin include propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, methyl cellosolve, methyl cellosolve acetate, ethyl cellosolve, ethyl cellosolve acetate, dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, dioxane, acetone, cyclohexanone , Trichlorethylene, methyl ethyl ketone and the like. These solvents are used alone or in admixture of two or more.
[0046]
As a method for forming the photosensitive resin layer, a coating method such as a spray coating method, a spin coating method, a blade coating method, a dip coating method, a casting method, a roll coating method, a bar coating method, or a die coating method is used.
[0047]
When the photosensitive resin layer is formed, patterning exposure is performed on the photosensitive resin layer. Examples of the light source for performing patterning exposure include an Ar laser, a semiconductor laser, a He—Ne laser, a YAG laser, a carbon dioxide laser, and the like, and those having an oscillation wavelength in the infrared, preferably a semiconductor laser. The output is suitably 50 mW or more, preferably 100 mW or more.
[0048]
Next, the exposed photosensitive resin layer is developed. A water-based alkaline developer is suitable as the developer used for developing the photosensitive resin. Examples of the aqueous alkaline developer include aqueous solutions of alkali metal salts such as sodium hydroxide, potassium hydroxide, sodium carbonate, potassium carbonate, sodium metasilicate, potassium metasilicate, dibasic sodium phosphate, and tribasic sodium phosphate. , Ammonia, ethylamine, n-propylamine, diethylamine, di-n-propylamine, triethylamine, methyldiethylamine, dimethylethanolamine, triethanolamine, tetramethylammonium hydroxide, tetraethylammonium hydroxide, choline, pyrrole, piperidine, 1 , 8-diazabicyclo- [5,4,0] -7-undecene, 1,5-diazabicyclo- [4,3,0] -5-nonane and other aqueous solutions in which alkaline compounds are dissolved. In the present invention, the concentration of the alkaline compound in the alkaline developer is usually 1 to 10% by mass, preferably 2 to 5% by mass.
[0049]
If necessary, an organic solvent such as an anionic surfactant, an amphoteric surfactant or alcohol can be added to the developer. As the organic solvent, propylene glycol, ethylene glycol monophenyl ether, benzyl alcohol, n-propyl alcohol and the like are useful.
[0050]
In the present invention, an ablation layer may be used for the photosensitive resin layer.
The ablation layer used in the present invention can be composed of an energy light absorber, a binder resin, and various additives added as necessary.
[0051]
As the energy light absorber, various organic and inorganic materials that absorb energy light to be irradiated can be used. For example, when the laser light source is an infrared laser, a pigment, a dye, a metal, a metal oxide, a metal that absorbs infrared light Ferrite metal powder such as metal magnetic powder mainly composed of nitride, metal carbide, metal boride, graphite, carbon black, titanium black, Al, Fe, Ni, Co, etc. can be used. Black, cyanine-based pigments, and Fe-based ferromagnetic metal powders are preferred. Content of an energy light absorber is about 30-95 mass% of an ablation layer formation component, Preferably it is 40-80 mass%.
[0052]
The binder resin of the ablation layer can be used without particular limitation as long as it can sufficiently hold the energy light absorber fine particles. The polyurethane resin, polyester resin, vinyl chloride resin, polyvinyl acetal resin, cellulose Resin, acrylic resin, phenoxy resin, polycarbonate, polyamide resin, phenol resin, epoxy resin and the like. The content of the binder resin is about 5 to 70% by mass, preferably 20 to 60% by mass, of the ablation layer forming component.
[0053]
The ablation layer in this specification refers to a layer that is ablated by irradiation with high-density energy light. The ablation referred to here is a part in which the ablation layer is completely scattered due to physical or chemical changes, and a part of the ablation layer is destroyed. Or a phenomenon in which a physical or chemical change occurs only near the interface between adjacent layers.
Using this ablation, a resist image is formed and electrodes are formed.
[0054]
The high-density energy light can be used without particular limitation as long as it is active light that generates ablation. As an exposure method, flash exposure using a xenon lamp, a halogen lamp, a mercury lamp, or the like may be performed through a photomask, or scanning exposure may be performed by converging laser light or the like. An infrared laser, particularly a semiconductor laser, whose output per laser beam is 20 to 200 mW is most preferably used. The energy density is preferably 50 to 500 mJ / cm.2More preferably, it is 100-300mJ / cm2It is.
[0055]
The photosensitive resin layer is preferably made of a water-based material. Examples of such photoresist materials include JP-A-7-104470, JP-A-7-319160, JP-A-8-328249, JP-A-9-325482, JP-A-8-12806, and JP-B-63-41923. And JP-A-5-11442, JP-A-7-244374, JP-A-7-31309, and JP-A-7-31460.
[0056]
The through hole T may be formed so as to penetrate at least the second insulating layer 4 and be in contact with the organic semiconductor layer 3, but preferably has a configuration that does not penetrate the organic semiconductor layer 3 as shown in FIG. The configuration in which the surface layer of the organic semiconductor layer 3 is in contact with the source electrode and the drain electrode is preferable in that the contact resistance can be reduced.
[0057]
FIG. 1A shows a structure of an organic thin film transistor in which an electrode material is embedded in the through hole formed and a source electrode S and a drain electrode D are formed.
[0058]
The electrode material preferably has a low electrical resistance at the contact surface with the organic semiconductor layer 3, and will be described in detail later. A conductive polymer solution or dispersion, a dispersion paste, or metal fine particles (for example, gold, silver, copper) Any patterning method such as on-demand inkjet method, screen printing method, lithographic printing method using a continuous jet type or piezo element using a dispersion liquid or paste of particles of several nm to several tens of μm such as platinum Can be formed.
[0059]
There is no restriction | limiting in formation of an electrode, It forms with a well-known conductive polymer and a metal. Or you may pattern by a well-known photolithograph, the lift-off method, etc.
[0060]
FIGS. 2A and 2B show a configuration example of the same bottom gate type organic thin film transistor formed by changing the depth of the perforation when the through hole 5 is formed. Since the source electrode and the drain electrode only have to be in contact with the organic semiconductor, (a) penetrates the second insulating layer 4 and the organic semiconductor layer 3 and stops forming the through hole when reaching the gate insulating layer 2. (B) is stopped in the organic semiconductor layer 3. To change the depth of through-hole drilling, adjust the excimer laser energy and irradiation time.
[0061]
In this manner, after the gate electrode G is formed, the gate insulating layer 2, the organic semiconductor layer 3, and the second insulating layer 4 are preferably formed sequentially by a simple coating method or the like, and then the second insulating layer to the gate insulating layer. High-precision patterning can be performed by forming the through-hole T reaching the diameter.
[0062]
Next, FIG. 3 shows a configuration example of an organic thin film transistor having a top gate type configuration according to the method of the present invention and a manufacturing process thereof.
[0063]
FIG. 3A shows the configuration of the thin film transistor in which the thin film transistor is formed, and FIGS. 3B to 3F show the manufacturing process.
[0064]
FIG. 3B shows a state where the first electrode S ′ and the second electrode D ′, which are the source electrode and the drain electrode, are formed on the support, which is the first step.
[0065]
Similarly to the gate electrode, an electrode pattern made of a conductive material such as platinum, gold, silver, or nickel is formed by a patterning method using a known photolithography method or a lift-off method using a method such as vapor deposition or sputtering.
[0066]
Next, as shown in FIG. 3C, the organic semiconductor layer 3 is uniformly selected from π-conjugated materials such as polythiophene on the electrode patterns of the first electrode S ′ and the second electrode D ′. For example, it is formed by a coating method using an organic semiconductor solution. The film thickness to be formed is preferably 10 to 300 nm.
[0067]
After the organic semiconductor layer 3 is formed, a through hole T is formed in the organic semiconductor layer so as to be in contact with the first electrode S ′ and the second electrode D ′. This is shown in FIG.
[0068]
The through hole T may be formed so as to reach the support (as shown in FIG. 3D), or the first electrode S ′ and the second electrode D ′ may be formed without reaching the support. The bottom surface of the through hole may be stopped in the organic semiconductor layer as long as the depth is in contact with the organic semiconductor layer.
[0069]
After the through hole T is formed, the first electrode S ′ such as a dispersion liquid or paste of metal fine particles (for example, particles of several nm to several tens μm such as gold, silver, copper, platinum, etc.) in the through hole. In addition, a source electrode S and a drain electrode D are formed by embedding a conductive material that is electrically connected to the second electrode D ′. This is shown in FIG. As the conductive material, an ink containing a known conductive polymer such as polythiophene whose conductivity is improved by doping or the like may be used, and it is preferably formed by a printing method.
[0070]
Since the through holes are formed in advance, the pattern accuracy is improved. The electrode is electrically connected to the first and second electrodes (S ′, D ′) first formed on the support, and constitutes the source electrode S and the drain electrode D together.
[0071]
Next, on the formed source electrode S and drain electrode D, for example, an inorganic oxide film having a high relative dielectric constant, in particular, a dielectric film such as silicon oxide is spin-coated using a vapor deposition method or a sol-gel method. The gate insulating layer 2 is formed by such a method ((f) in FIG. 3). The thickness of the insulating layer is, for example, 200 nm. In addition to the sol-gel method, an atmospheric pressure plasma method is also preferable for forming the insulating layer. As the insulating layer, an organic compound resin film such as polyimide may be used.
[0072]
After the gate insulating layer is formed, the gate electrode G is patterned on the gate insulating layer 2 to form an organic thin film transistor (TFT) as shown in FIG.
[0073]
Further, FIG. 4 shows a configuration example of an organic thin film transistor having another top gate type configuration and a manufacturing process thereof. FIG. 4A shows the configuration of the organic thin film transistor.
[0074]
The step of forming the electrode on the support is the same as that shown in FIG. Next, as shown in FIG. 4B, the first insulating layer 4 is formed on the patterns of the first electrode S ′ and the second electrode D ′. An inorganic oxide film having a high relative dielectric constant, particularly a dielectric film such as silicon oxide is formed as an insulating layer. For example, it is also advantageous to form an organic compound resin film as the insulating layer, and perform a process such as rubbing on this to serve as an alignment film for the organic semiconductor layer formed on the insulating layer.
[0075]
Further, after the insulating layer 4 is formed, as shown in FIG. 4 (c), an excimer laser is used to perform perforation processing so that the first electrode S ′ and the second electrode D ′ formed first are in contact with each other. A through hole T penetrating the layer 4 is formed.
[0076]
After the through holes are formed, a conductive material is buried in the respective through holes in the same manner as described above, and the source electrode S and the drain electrode D that are respectively joined to the first electrode S ′ and the second electrode D ′ are formed ( (D) of FIG.
[0077]
Next, the organic semiconductor layer 3 is formed on the insulating layer, and the structure shown in FIG.
[0078]
The gate insulating layer 2 is provided on the source electrode S and the drain electrode D thus formed (FIG. 4F), and the gate electrode G is further provided so that the top gate type shown in FIG. An organic thin film transistor is constructed.
[0079]
FIG. 5 shows some structural examples of the top gate type organic thin film transistor formed by changing the depth of forming the through hole 5 and the timing of drilling.
[0080]
These top gate type organic thin film transistors can be opposed to the gate electrode through the gate insulating layer in a shape different from the source and drain electrodes formed on the support first. It is convenient.
[0081]
In the present invention, a π-conjugated material is used as the organic semiconductor material. For example, polypyrroles such as polypyrrole, poly (N-substituted pyrrole), poly (3-substituted pyrrole), poly (3,4-disubstituted pyrrole), polythiophene, poly (3-substituted thiophene), poly (3,4- Di-substituted thiophene), polythiophenes such as polybenzothiophene, polyisothianaphthenes such as polyisothianaphthene, polythienylene vinylenes such as polythienylene vinylene, and poly (p-) such as poly (p-phenylene vinylene). Phenylene vinylenes), polyaniline, poly (N-substituted aniline), poly (3-substituted aniline), poly (aniline) such as poly (2,3-substituted aniline), polyacetylenes such as polyacetylene, and polydiacetylenes such as polydiacetylene , Polyazulenes such as polyazulene, polypyrene, etc. Polypyrazoles, polycarbazoles such as polycarbazole and poly (N-substituted carbazole), polyselenophenes such as polyselenophene, polyfurans such as polyfuran and polybenzofuran, and poly (p-phenylene) such as poly (p-phenylene) Phenylene) s, polyindoles such as polyindole, polypyridazines such as polypyridazine, naphthacene, pentacene, hexacene, heptacene, dibenzopentacene, tetrabenzopentacene, pyrene, dibenzopyrene, chrysene, perylene, coronene, terylene, ovalene, Derivatives (triphenodioxazine, triphenodithiazine) in which a part of carbon of polyacenes such as quaterylene and circumanthracene and polyacenes are substituted with atoms such as N, S and O and functional groups such as carbonyl groups Hexacene-6,15-quinone, etc.), polyvinylcarbazole, polyphenylene sulfide, or the like can be used polycyclic condensate described in polymers and JP 11-195790, such as poly vinyl sulfide. In addition, α-sexual thiophene, α, ω-dihexyl-α-sexual thiophene, α, ω-dihexyl-α-kinkethiophene, α, ω-bis, which are, for example, thiophene hexamers having the same repeating units as these polymers Oligomers such as (3-butoxypropyl) -α-sexithiophene and styrylbenzene derivatives can also be suitably used. Further, metal phthalocyanines such as copper phthalocyanine and fluorine-substituted copper phthalocyanine described in JP-A No. 11-251601, naphthalene 1,4,5,8-tetracarboxylic acid diimide, N, N′-bis (4-trifluoromethylbenzyl) ) Naphthalene-1,4,5,8-tetracarboxylic acid diimide, N, N'-bis (1H, 1H-perfluorooctyl), N, N'-bis (1H, 1H-perfluorobutyl) and N, N '-Dioctylnaphthalene-1,4,5,8-tetracarboxylic acid diimide derivatives, naphthalene tetracarboxylic acid diimides such as naphthalene-2,3,6,7-tetracarboxylic acid diimide, and anthracene-2,3, Condensation of anthracene tetracarboxylic acid diimides such as 6,7-tetracarboxylic acid diimide Tetracarboxylic acid diimides, C60, C70, C76, C78, C84Examples thereof include carbon fullerenes, carbon nanotubes such as SWNT, merocyanine dyes, and dyes such as hemicyanine dyes.
[0082]
Among these π-conjugated materials, thiophene, vinylene, thienylene vinylene, phenylene vinylene, p-phenylene, a substituent thereof, or two or more of these are used as a repeating unit, and the number n of the repeating units is 4 to 4 At least 1 selected from the group consisting of an oligomer of 10 or a polymer in which the number n of the repeating units is 20 or more, a condensed polycyclic aromatic compound such as pentacene, fullerenes, condensed ring tetracarboxylic acid diimides, and metal phthalocyanine. Species are preferred.
[0083]
Other organic semiconductor materials include tetrathiafulvalene (TTF) -tetracyanoquinodimethane (TCNQ) complex, bisethylenetetrathiafulvalene (BEDTTTTF) -perchloric acid complex, BEDTTTTF-iodine complex, TCNQ-iodine complex. Organic molecular complexes such as can also be used. Furthermore, (sigma) conjugated polymers, such as polysilane and a polygerman, organic-inorganic hybrid material as described in Unexamined-Japanese-Patent No. 2000-260999, etc. can be used.
[0084]
In the present invention, for example, a material having a functional group such as acrylic acid, acetamide, dimethylamino group, cyano group, carboxyl group, nitro group, benzoquinone derivative, tetracyanoethylene, and tetracyanoquinodimethane are used in the organic semiconductor layer. And materials that can accept electrons, such as derivatives thereof, materials that have functional groups such as amino groups, triphenyl groups, alkyl groups, hydroxyl groups, alkoxy groups, and phenyl groups, substituted amines such as phenylenediamine , So-called doping, containing materials that serve as donors of electrons such as anthracene, anthracene, benzoanthracene, substituted benzoanthracene, pyrene, substituted pyrene, carbazole and its derivatives, tetrathiafulvalene and its derivatives, etc. Processing Good.
[0085]
The doping means introducing an electron-accepting molecule (acceptor) or an electron-donating molecule (donor) into the organic semiconductor layer thin film as a dopant. Accordingly, the doped thin film is a thin film containing the condensed polycyclic aromatic compound and the dopant. Either an acceptor or a donor can be used as the dopant used in the present invention. Cl as this acceptor2, Br2, I2, ICl, IClThree, IBr, IF and other halogens, PFFive, AsFFive, SbFFive, BFThree, BClThree, BBrThree, SOThreeLewis acids such as HF, HC1, HNOThree, H2SOFour, HClOFour, FSOThreeH, ClSOThreeH, CFThreeSOThreeProtic acids such as H, organic acids such as acetic acid, formic acid and amino acids, FeClThree, FeOCl, TiClFour, ZrClFour, HfClFour, NbFFive, NbClFive, TaClFive, MoClFive, WFFive, WCl6, UF6, LnClThreeTransition metal compounds such as (Ln = La, Ce, Nd, Pr, and other lanthanoids and Y), Cl-, Br-, I-, ClOFour -, PF6 -, AsFFive -, SbF6 -, BFFour -And electrolyte anions such as sulfonate anions. As donors, alkali metals such as Li, Na, K, Rb, and Cs, alkaline earth metals such as Ca, Sr, and Ba, Y, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, and Dy , Ho, Er, Yb and other rare earth metals, ammonium ions, RFourP+, RFourAs+, RThreeS+And acetylcholine. As a method for doping these dopants, either a method of preparing an organic semiconductor thin film in advance and then introducing the dopant later, or a method of introducing a dopant when forming the organic semiconductor thin film can be used. As the former method, gas phase doping using a dopant in a gas state, liquid phase doping in which a solution or liquid dopant is brought into contact with the thin film, and solid doping in which a dopant in a solid state is brought into contact with the thin film and diffusion doping is performed. Examples of the phase doping method can be given. In liquid phase doping, the efficiency of doping can be adjusted by applying electrolysis. In the latter method, a mixed solution or dispersion of an organic semiconductor material and a dopant may be applied and dried simultaneously. For example, when using a vacuum evaporation method, a dopant can be introduce | transduced by co-evaporating a dopant with an organic-semiconductor material. When a thin film is formed by a sputtering method, the dopant can be introduced into the thin film by sputtering using a binary target of an organic semiconductor material and a dopant. Still other methods include chemical doping such as electrochemical doping, photoinitiated doping, and physics such as ion implantation shown in the publication (Industrial Materials, Vol. 4, No. 4, 55, 1986). Any of the chemical dopings can be used.
[0086]
These organic semiconductor thin film creation methods include vacuum deposition, molecular beam epitaxial growth, ion cluster beam method, low energy ion beam method, ion plating method, CVD method, sputtering method, plasma polymerization method, electrolytic polymerization method, Examples include chemical polymerization, spray coating, spin coating, blade coating, dip coating, casting, roll coating, bar coating, die coating, and LB, which can be used depending on the material. However, in terms of productivity, spin coating method, blade coating method, dip coating method, roll coating method, bar coating method, die coating method, etc. that can form a thin film easily and precisely using a solution of organic semiconductor material Is preferred. The thickness of the thin film made of these organic semiconductors is not particularly limited, but the characteristics of the obtained transistor are often greatly influenced by the thickness of the active layer made of the organic semiconductor. Varies by Generally, it is 1 μm or less, particularly preferably 10 to 300 nm, more preferably 20 to 100 nm.
[0087]
The support used for the organic thin film transistor of the present invention is made of glass or a flexible resin sheet, and for example, a plastic film can be used as the sheet. Examples of the plastic film include polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), polyethersulfone (PES), polyetherimide, polyetheretherketone, polyphenylene sulfide, polyarylate, polyimide, polycarbonate (PC), Examples thereof include films made of cellulose triacetate (TAC), cellulose acetate propionate (CAP), and the like. Thus, by using a plastic film, the weight can be reduced as compared with the case of using a glass substrate, the portability can be increased, and flexibility can be improved and resistance to impact can be improved.
[0088]
In addition, a transparent protective layer can be provided on the display element of the present invention, and for example, a functional film such as an antireflection layer can be formed.
[0089]
The electrode material for the gate electrode, source electrode, and drain electrode in the organic thin film transistor is not particularly limited as long as it is a conductive material. Platinum, gold, silver, nickel, chromium, copper, iron, tin, antimony lead, tantalum , Indium, palladium, tellurium, rhenium, iridium, aluminum, ruthenium, germanium, molybdenum, tungsten, tin oxide / antimony, indium tin oxide (ITO), fluorine-doped zinc oxide, zinc, carbon, graphite, glassy carbon, silver paste And carbon paste, lithium, beryllium, sodium, magnesium, potassium, calcium, scandium, titanium, manganese, zirconium, gallium, niobium, sodium, sodium-potassium alloy, magnesium, lithium, aluminum Ni, magnesium / copper mixture, magnesium / silver mixture, magnesium / aluminum mixture, magnesium / indium mixture, aluminum / aluminum oxide mixture, lithium / aluminum mixture, etc. are used, especially platinum, gold, silver, copper, aluminum, Indium, ITO and carbon are preferred.
[0090]
Alternatively, a known conductive polymer whose conductivity is improved by doping or the like, for example, conductive polyaniline, conductive polypyrrole, conductive polythiophene, a complex of polyethylenedioxythiophene and polystyrenesulfonic acid, or the like is also preferably used.
[0091]
Of the conductive materials listed above, the source electrode and the drain electrode are preferably those having low electrical resistance at the contact surface with the semiconductor layer.
[0092]
As a method for forming an electrode, a method for forming an electrode using a known photolithographic method or a lift-off method, using a conductive thin film formed by a method such as vapor deposition or sputtering using the above as a raw material, or a metal foil such as aluminum or copper There is a method in which a resist is formed and etched by thermal transfer, ink jet or the like. Further, a solution or dispersion of a conductive polymer, a conductive fine particle dispersion, or the like may be directly patterned by an ink jet method, or may be formed from a coating film by lithography or laser ablation. Furthermore, a method of patterning an ink containing a conductive polymer or conductive fine particles, a conductive paste, or the like by a printing method such as relief printing, intaglio printing, planographic printing, or screen printing can be used.
[0093]
Among these, the most preferable method is a method of discharging and patterning a solution or dispersion of an electrode material to a through-hole portion using an ink jet.
[0094]
In order to reduce the barrier with the organic semiconductor layer and lower the contact resistance, a conductive polymer or a noble metal such as gold or platinum is particularly preferable as the electrode. In the case of using a noble metal, after forming an ultrafine particle dispersion of a metal described in JP-A No. 2000-239853, JP-A No. 2001-254185 and JP-A No. 11-80647 into an electrode pattern by an inkjet or the like, a solvent is used. It is preferable to form electrodes by thermally fusing the metal fine particles by drying and further heat-treating in the range of 100 ° C to 300 ° C.
[0095]
In the present invention, the structure of the thin film transistor is described. In the case of a TFT sheet, the material of the signal line, the scanning line, the display electrode, the formation method, and the like when the entire TFT sheet is formed are formed in the same manner as described above. can do.
[0096]
Various insulating films can be used as the gate insulating layer of the organic thin film transistor element of the present invention, and an inorganic oxide film having a high relative dielectric constant is particularly preferable. Inorganic oxides include silicon oxide, aluminum oxide, tantalum oxide, titanium oxide, tin oxide, vanadium oxide, barium strontium titanate, barium zirconate titanate, lead zirconate titanate, lead lanthanum titanate, strontium titanate, Examples thereof include barium titanate, barium magnesium fluoride, bismuth titanate, strontium bismuth titanate, strontium bismuth tantalate, bismuth tantalate niobate, and yttrium trioxide.
[0097]
Of these, silicon oxide, aluminum oxide, tantalum oxide, and titanium oxide are preferable. Inorganic nitrides such as silicon nitride and aluminum nitride can also be suitably used.
[0098]
The insulating layer can be formed by vacuum deposition, molecular beam epitaxial growth, ion cluster beam method, low energy ion beam method, ion plating method, CVD method, sputtering method, atmospheric pressure plasma method, or other dry processes, spraying Examples include wet processes such as coating methods, spin coating methods, blade coating methods, dip coating methods, casting methods, roll coating methods, bar coating methods, die coating methods, and other methods such as printing and ink jet patterning. Can be used depending on the material. The wet process is a method of applying and drying a liquid in which fine particles of inorganic oxide are dispersed in an arbitrary organic solvent or water using a dispersion aid such as a surfactant as required, or an oxide precursor, for example, A so-called sol-gel method in which a solution of an alkoxide body is applied and dried is used. Among these, the atmospheric pressure plasma method and the sol-gel method are preferable.
[0099]
A method for forming an insulating film by plasma film formation under atmospheric pressure will be described as follows.
[0100]
The above-mentioned plasma film-forming process under atmospheric pressure refers to a process in which a reactive gas is discharged under atmospheric pressure or a pressure near atmospheric pressure, and a reactive gas is plasma-excited to form a thin film on a substrate. JP-A-11-133205, JP-A-2000-185362, JP-A-11-61406, JP-A-2000-147209, 2000-121804, etc. (hereinafter also referred to as atmospheric pressure plasma method). Thereby, a highly functional thin film can be formed by a method with high production efficiency.
[0101]
In addition, as the organic compound film used for the insulating layer, polyimide, polyamide, polyester, polyacrylate, photo radical polymerization type, photo cation polymerization type photo curable resin, copolymer containing acrylonitrile component, polyvinyl phenol, polyvinyl alcohol , Novolak resin, cyanoethyl pullulan, and the like can also be used. As the method for forming the organic compound film, the wet process is preferable.
[0102]
Moreover, an inorganic oxide film and an organic oxide film can be laminated and used together. The thickness of these insulating films is generally 50 nm to 3 μm, preferably 100 nm to 1 μm.
[0103]
As a coating method for the composition of each layer, a known coating method such as dipping, spin coating, knife coating, bar coating, blade coating, squeeze coating, reverse roll coating, gravure roll coating, curtain coating, spray coating, die coating or the like is used. A coating method capable of continuous coating or thin film coating is preferably used.
[0104]
【Example】
EXAMPLES The present invention will be specifically described below with reference to examples, but the present invention is not limited thereto.
[0105]
Example 1
FIG. 6 shows the configuration of the organic thin film transistor created and a part of the production process.
[0106]
A gate electrode G having a width of 30 μm was formed by a known photolithography method using a polyethylene terephthalate (PET) film having a thickness of about 100 μm on which an aluminum layer having a thickness of 200 nm was deposited.
[0107]
A silicon oxide film was formed thereon as the gate insulating layer 2 having a thickness of 200 nm by the atmospheric pressure plasma method. The silicon oxide film uses an apparatus described in Japanese Patent Laid-Open No. 2000-80182. As reactive gases, argon (98.2% by volume), tetramethoxysilane (0.3% by volume), hydrogen gas (1.5% (Volume%) mixed gas was used.
[0108]
Thereafter, a chloroform solution of a well-purified regioregular body of poly (3-hexylthiophene) (manufactured by Aldrich) is applied onto the silicon oxide film, and the chloroform is sufficiently dried at 150 ° C. to form an organic semiconductor having a thickness of 30 nm. Layer 3 was formed. Furthermore, a second insulating layer 4 having a thickness of 5 μm was formed by applying an ethylene glycol monomethyl ether solution of a novolak resin and treating at 120 ° C. for 10 minutes.
[0109]
Next, the second insulating layer 4 was ablated with a KrF excimer laser and processed as shown in FIG. A portion represented by oblique lines represents a laser processed surface, and a through hole T was formed on the processed surface. The width of the through hole by laser processing was 20 μm, and the distance between the two through holes was 10 μm. At this time, the laser power was adjusted so as to penetrate the second insulating layer 4 and expose the surface layer of the organic semiconductor layer.
[0110]
Next, a commercially available conductive polymer (Baytron P; Bayer P; poly- (ethylenedioxythiophene) and polystyrenesulfonic acid complex, 1% by mass of aqueous dispersion) is processed with an excimer laser using a piezo ink jet. Was discharged. FIG. 6B shows a state where ink droplets are discharged into the through holes. I is an ink droplet of a conductive polymer ejected. (The aqueous dispersion of the discharged conductive polymer does not spread on the surface of the water-repellent second insulating layer. That is, the source and drain electrodes are stably formed without short-circuiting)
Furthermore, by drying at 120 ° C. for 10 minutes, source and drain electrodes were formed to obtain an organic thin film transistor.
[0111]
This organic thin film transistor showed good operating characteristics of a p-channel enhancement type FET. When the carrier mobility in the saturation region was measured, it was 0.08 cm.2/ Vs.
[0112]
(Example 2)
An organic thin film transistor was formed according to the configuration shown in FIG. A polyimide film having a thickness of about 100 μm, on which an aluminum layer having a thickness of 200 nm was deposited, was prepared. The aluminum layer was patterned by a known photolithography method to form a first electrode S ′ and a second electrode D ′ with a gap of about 30 μm. The organic semiconductor layer 3 having a thickness of 30 nm is formed by applying a well-purified regioregular body (manufactured by Aldrich) of poly (3-hexylthiophene) onto the chloroform solution and thoroughly drying the chloroform at 150 ° C. Formed. Next, the organic semiconductor layer 3 and a part of the first electrode S ′ and a part of the second electrode D ′ are ablated by a KrF excimer laser, and two through holes are formed as shown in FIG. T was formed. The image of patterning the electrodes and through holes is the same as in FIG.
[0113]
Next, a gold ultrafine particle dispersion (aqueous dispersion) disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-239853 is ejected onto a through hole by ink jet, dried, and heat-treated at 250 ° C. for 10 minutes to form a source electrode made of a gold thin film. S and the drain electrode D were formed. In addition, as in Example 1, a 200 nm thick silicon oxide film is formed as the gate insulating layer 2 by the atmospheric pressure plasma method, and a commercially available silver conductive paste is printed to form a 30 μm wide gate electrode G. did. A top-gate organic thin film transistor having the configuration shown in FIG. 3 was obtained.
[0114]
This organic thin film transistor showed good operating characteristics of a p-channel enhancement type FET. The carrier mobility in the saturation region was measured and found to be 0.03 cm.2/ Vs.
[0115]
(Example 3)
An organic thin film transistor was formed according to the configuration shown in FIG. On the surface of a PES film having a thickness of about 100 μm, a copper ultrafine particle dispersion (aqueous dispersion) disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-239853 is ejected by ink jet, and a gap of about 30 μm is separated from the first electrode S ′. A second electrode D ′ was formed. Further, as in Example 1, a 200 nm thick silicon oxide film is formed as the insulating layer 4 by the atmospheric pressure plasma method, and then the insulating layer 4 and a part of the first electrode S ′ are formed by the KrF excimer laser. Then, a part of the second electrode D ′ was ablated to form two through holes T as shown in FIG.
[0116]
Next, as in Example 2, a gold ultrafine particle dispersion (aqueous dispersion) was ejected onto the through-hole T by inkjet, dried, and heat-treated at 250 ° C. for 10 minutes to form a source electrode S composed of a gold thin film. The drain electrode D was formed. At this time, the first electrode S ′ and the second electrode D ′ also exhibit conductivity by heat treatment.
[0117]
Next, a chloroform solution of a well-purified regioregular body of poly (3-hexylthiophene) (manufactured by Aldrich) is applied onto the insulating layer 4, and the chloroform is sufficiently dried at 150 ° C. Organic semiconductor layer 3 was formed. Further, an alumina film having a thickness of 300 nm was formed as the gate insulating layer 2 by an atmospheric pressure plasma method, and a commercially available silver conductive paste was printed to form a gate electrode having a width of 30 μm. A top-gate organic thin film transistor having the configuration shown in FIG. 4 was obtained.
[0118]
This organic thin film transistor showed good operating characteristics of a p-channel enhancement type FET. The carrier mobility in the saturation region was measured and found to be 0.05 cm.2/ Vs.
[0119]
  (referenceExample 4)
  A thermal oxide film having a thickness of 2000 mm was formed on an n-type Si wafer having a specific resistance of 0.01 Ω · cm, and then sublimated and purified pentacene was deposited to form an organic semiconductor layer having a thickness of 50 nm. On the organic semiconductor layer, the following composition liquid A was applied and dried using an applicator to form a photosensitive insulating layer (thickness 2 μm, light transmittance 0.5%).
[0120]
<Composition liquid A>
20 parts by mass of carbon black (trade name “MA100” manufactured by Mitsubishi Kasei Co., Ltd.) as a black pigment, and polyoxyethylene alkylphenyl ether having an HLB value of 17 as a surfactant (trade name “Neugen EA177” manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.) ) 5 parts by mass and 75 parts by mass of water were mixed and dispersed in a sand mill. 100 parts by weight of this dispersion, 50 parts by weight of a 10% by weight aqueous solution of poly 2-hydroxyethyl methacrylate (average polymerization degree 600), 1 part by weight of p-diazodiphenylamine as a crosslinking agent, and a poly having a HLB value of 4 as a surfactant 0.1 part by mass of oxyethylene alkylphenyl ether (Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd., trade name “Neugen EA33”) was mixed to obtain Composition Liquid A.
[0121]
After irradiation with mercury lamp light through a mask, development was performed using water, and the insulating layer in the unexposed area was removed. Bayron P manufactured by Bayer, Inc .; a complex of poly- (ethylenedioxythiophene) and polystyrene sulfonic acid (aqueous dispersion 1% by mass) was discharged using a piezo ink jet and dried, and then nitrogen was removed. A heat treatment was performed at 120 ° C. for 3 minutes in a gas atmosphere to form source and drain electrodes.
[0122]
An organic thin film transistor having a channel width W = 3 mm and a channel length L = 20 μm was prepared by the above method.
[0123]
This organic thin film transistor showed good operating characteristics of a p-channel enhancement type FET when driven using a Si wafer as a gate electrode. The carrier mobility in the saturation region was measured and found to be 0.7 cm.2/ Vs.
[0124]
  (Comparative Example 1)referenceComparison of Example 4
  referenceAfter vapor-depositing gold on the pentacene vapor deposition film of Example 4, the gold was etched by photolithography to form a source electrode and a drain electrode. This element was not driven as a FET.
[0125]
(Example 5)
An aluminum film having a thickness of 300 nm and a width of 300 μm was formed on a PES (polyether sulfone) film having a thickness of 150 μm by sputtering to obtain a gate electrode material. Next, anodization was performed in a 30% by mass sulfuric acid aqueous solution for 2 minutes using a direct current supplied from a low-voltage power supply of 30 V so that the thickness of the anodized film became 120 nm. Furthermore, after performing a steam sealing treatment in a saturated steam chamber at 1 atm and 100 ° C., a silicon oxide film having a thickness of 30 nm was formed by an atmospheric pressure plasma method. A well-purified chloroform solution of poly (3-hexylthiophene) regioregular (Aldrich) was prepared, and N2In a gas atmosphere, the silicon oxide film was coated on the surface using an applicator, dried at room temperature, and then heat-treated at 50 ° C. for 30 minutes. At this time, the film thickness of poly (3-hexylthiophene) was 50 nm. Furthermore, on the surface of the poly (3-hexylthiophene) film, the following composition liquid B was applied and dried using an applicator to form a photosensitive insulating layer (thickness 0.4 μm, light transmittance 1%). .
[0126]
<Composition liquid B>
20 parts by mass of carbon black, 5 parts by mass of polyoxyethylene alkylphenyl ether (trade name “Neugen EA177” manufactured by Daiichi Kogyo Seiyaku Co., Ltd.) having an HLB value of 17 as a surfactant, 30 parts by mass of polyvinyl alcohol and 75 parts by mass of water The mixture was mixed and dispersed with a sand mill to obtain a composition liquid B.
[0127]
Next, a semiconductor laser with an oscillation wavelength of 830 nm and an output of 100 mW is 400 mJ / cm.2When the pattern of the source electrode and the drain electrode was exposed at an energy density of 1, an exposed portion of the photosensitive insulating layer was ablated.
[0128]
An aqueous dispersion of polystyrenesulfonic acid and poly (ethylenedioxythiophene) (Baytron P manufactured by Bayer) is discharged onto the exposed portion using a piezo ink jet, dried, and then dried at 100 ° C. in a nitrogen gas atmosphere. Then, source and drain electrodes were formed. Further, a toluene dispersion of gold fine particles (average particle size of 15 nm) is discharged onto the formed source and drain electrodes using a piezo ink jet, dried, and then at 200 ° C. for 15 minutes in a nitrogen gas atmosphere. The heat treatment was performed to join the source and drain electrodes. In each electrode, a fusion layer of gold fine particles having a thickness of 300 nm is laminated on a layer having a thickness of 20 nm made of polystyrenesulfonic acid and poly (ethylenedioxythiophene).
[0129]
This organic thin film transistor showed good operating characteristics of a p-channel enhancement type FET. When the carrier mobility in the saturation region was measured, it was 0.09 cm.2/ Vs.
[0130]
(Example 6)
Except that the second insulating layer was changed as follows, 20 parts by mass of carbon black, 50 g of novolak resin, and 100 g of ethylene glycol monomethyl ether were mixed and the composition liquid C dispersed in a sand mill was applied. And the 2nd insulating layer 4 of thickness 0.2micrometer was formed by processing for 10 minutes at 120 degreeC.
[0131]
This organic thin film transistor showed good operating characteristics of a p-channel enhancement type FET. The carrier mobility in the saturation region was measured and found to be 0.02 cm.2/ Vs.
[0132]
(Comparative Example 2)
Photosensitive polyimide was applied on a PES film having a thickness of 150 μm, and a polyimide film having a width of 20 μm and a thickness of 0.3 μm was formed by a photoresist method. After heat treatment at 100 ° C. for 5 minutes, an aqueous dispersion of a complex of polystyrenesulfonic acid and poly (ethylenedioxythiophene) (Bayer Baytron P) was discharged onto both ends of the polyimide film using a piezo ink jet and dried. Then, when it was dried at 100 ° C. in a nitrogen gas atmosphere, source and drain electrodes were formed.
A well-purified chloroform solution of poly (3-hexylthiophene) regioregular (Aldrich) was prepared, and N2In a gas atmosphere, the silicon oxide film was coated on the surface using an applicator, dried at room temperature, and then heat-treated at 50 ° C. for 30 minutes. At this time, the film thickness of poly (3-hexylthiophene) was 50 nm.
[0133]
Furthermore, after providing a silicon oxide layer having a thickness of 200 nm by the atmospheric pressure plasma method described above, the above Baytron P is discharged using an ink jet and dried, and then dried at 100 ° C. in a nitrogen gas atmosphere, An electrode was formed.
The carrier mobility in the saturation region was measured and found to be 0.002 cm.2/ Vs.
[0134]
The organic thin film transistor formed according to the present invention can be formed by patterning with a simple and efficient process using coating or the like than that formed by the conventional method. Therefore, high-accuracy patterns can be formed efficiently at low cost.
[0135]
In addition, although the constituent layers such as the organic semiconductor layer are formed by a simple method such as a coating method, the accuracy of electrode pattern formation is high, so that there is little variation when the entire device is configured.
[0136]
【The invention's effect】
Organic thin film transistor with high carrier mobility, high current ON / OFF value, good switching function, and high-accuracy patterning at low cost without complicated processes, transistor characteristics in the manufacturing process The manufacturing method of the organic thin-film transistor which can suppress the fall of this was obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 shows a configuration example of a bottom gate type organic thin film transistor and a manufacturing process thereof.
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration example of a bottom-gate organic thin film transistor.
FIG. 3 is a diagram showing a configuration example of an organic thin film transistor having a top gate type configuration and a manufacturing process thereof.
FIGS. 4A and 4B are diagrams showing a configuration example of an organic thin film transistor having a top gate type configuration and a manufacturing process thereof. FIGS.
FIG. 5 is a diagram showing some configuration examples of a top gate type organic thin film transistor.
FIG. 6 is a diagram showing a part of the configuration and production process of an organic thin film transistor.
[Explanation of symbols]
1 Support
2 Gate insulation layer
3 Organic semiconductor layer
4 Insulation layer
G Gate electrode
S source electrode
D Drain electrode
T through hole

Claims (7)

支持体上にゲート電極を付設し、ゲート電極上に順次ゲート絶縁層、有機半導体層、第2の絶縁層を形成し、レーザーアブレーションによって、第2の絶縁層を貫通し、有機半導体層に接する2つのスルーホールを形成し、該スルーホールを介して、有機半導体層に接合するようにソース電極及びドレイン電極を形成することを特徴とする有機薄膜トランジスタの製造方法。A gate electrode is provided on the support, a gate insulating layer, an organic semiconductor layer, and a second insulating layer are sequentially formed on the gate electrode, and penetrates the second insulating layer by laser ablation so as to be in contact with the organic semiconductor layer. A method of manufacturing an organic thin film transistor, wherein two through holes are formed, and a source electrode and a drain electrode are formed so as to be bonded to the organic semiconductor layer through the through holes. 前記第2の絶縁層が水系塗布により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 insulating layer is formed by water-based coating. 前記第2の絶縁層が親水性ポリマーを含むことを特徴とする請求項1または2に記載の有機薄膜トランジスタの製造方法。  The method for producing an organic thin film transistor according to claim 1, wherein the second insulating layer contains a hydrophilic polymer. 支持体上に、第1の電極及び第2の電極を付設し、該電極上に有機半導体層を形成し、レーザーアブレーションによって、該有機半導体層を貫通し、前記第1の電極及び第2の電極に接する2つのスルーホールを形成した後、該スルーホールを介して、有機半導体層及び第1の電極、第2の電極それぞれに接合するように、ソース電極及びドレイン電極を形成し、前記ソース電極及びドレイン電極上にゲート絶縁層を形成した後、ゲート絶縁層上に更にゲート電極を付設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 first electrode and a second electrode are provided on the support, an organic semiconductor layer is formed on the electrode, and the organic semiconductor layer is penetrated by laser ablation. The first electrode and the second electrode After forming two through holes in contact with the electrodes, a source electrode and a drain electrode are formed so as to be bonded to the organic semiconductor layer, the first electrode, and the second electrode through the through holes, and the source A method for producing an organic thin film transistor, comprising: forming a gate insulating layer on an electrode and a drain electrode; and further providing a gate electrode on the gate insulating layer. 支持体上に、第1の電極及び第2の電極を付設し、それらの上に絶縁層を形成し、レーザーアブレーションによって、少なくとも絶縁層を貫通して、それぞれ第一の電極及び第2の電極に接する2つのスルーホールを形成した後、該スルーホールを介して、第1の電極、第2の電極それぞれに接合するように、ソース電極及びドレイン電極を形成し、前記ソース電極及びドレイン電極上に更に、順次、有機半導体層、ゲート絶縁層を形成し、ゲート絶縁層上にゲート電極を付設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 first electrode and a second electrode are provided on a support, an insulating layer is formed thereon, and at least the insulating layer is penetrated by laser ablation to thereby form a first electrode and a second electrode, respectively. After forming two through holes in contact with each other, a source electrode and a drain electrode are formed so as to be joined to the first electrode and the second electrode through the through holes, and the source electrode and the drain electrode are formed on the source electrode and the drain electrode. In addition, an organic semiconductor layer and a gate insulating layer are sequentially formed, and a gate electrode is provided on the gate insulating layer. 支持体上に、第1の電極及び第2の電極を付設し、それらの上に順次、絶縁層、有機半導体層を形成し、レーザーアブレーションによって、少なくとも絶縁層及び有機半導体層を貫通する、第1の電極及び第2の電極に接する2つのスルーホールを設けた後、該スルーホールを介して、有機半導体層及び第1の電極、第2の電極それぞれに接合するように、ソース電極及びドレイン電極を形成し、前記ソース電極及びドレイン電極上に更に、ゲート絶縁層を形成し、ゲート絶縁層上にゲート電極を付設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 first electrode and a second electrode are provided on the support, an insulating layer and an organic semiconductor layer are sequentially formed thereon, and at least the insulating layer and the organic semiconductor layer are penetrated by laser ablation. After providing two through holes in contact with one electrode and the second electrode, the source electrode and the drain are connected to the organic semiconductor layer, the first electrode, and the second electrode through the through holes, respectively. An organic thin film transistor manufacturing method comprising: forming an electrode; forming a gate insulating layer on the source electrode and the drain electrode; and attaching a gate electrode on the gate insulating layer. 電極材料溶液または分散液を、インクジェットを用いて、前記スルーホールに吐出して、パターニングされた前記ソース電極及びドレイン電極を形成することを特徴とする請求項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 electrode material solution or dispersion, using an inkjet, the Suruho and discharge Le, according to any one of claims 1 to 6, characterized in that to form the source electrode and the drain electrode patterned Manufacturing method of organic thin film transistor.
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Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE602004005685T2 (en) * 2003-03-07 2007-12-27 Koninklijke Philips Electronics N.V. METHOD FOR PRODUCING AN ELECTRONIC ARRANGEMENT
KR101007813B1 (en) * 2003-11-24 2011-01-14 삼성전자주식회사 Organic Thin Film Transistor Containing Buffer Layer
WO2005071478A1 (en) * 2004-01-26 2005-08-04 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Electric appliance, semiconductor device, and method for manufacturing the same
JP4969041B2 (en) * 2004-01-26 2012-07-04 株式会社半導体エネルギー研究所 Method for manufacturing display device
JP2005223049A (en) * 2004-02-04 2005-08-18 Ricoh Co Ltd Semiconductor device, its fabrication process, and display
US7838871B2 (en) 2004-03-24 2010-11-23 Samsung Mobile Display Co., Ltd. Organic field-effect transistor, flat panel display device including the same, and a method of manufacturing the organic field-effect transistor
US7692184B2 (en) 2004-03-24 2010-04-06 Japan Science And Technology Agency Substrate with organic thin film, and transistor using same
KR101039024B1 (en) 2004-06-14 2011-06-03 삼성전자주식회사 Thin film transistor array panel using organic semiconductor and manufacturing method thereof
JP2006024768A (en) 2004-07-08 2006-01-26 Seiko Epson Corp Wiring board, manufacturing method thereof, and electronic appliance
US7732248B2 (en) 2004-08-31 2010-06-08 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Manufacturing method of semiconductor device
GB2418062A (en) * 2004-09-03 2006-03-15 Seiko Epson Corp An organic Field-Effect Transistor with a charge transfer injection layer
US7719496B2 (en) 2004-11-23 2010-05-18 Samsung Mobile Display Co., Ltd. Organic thin film transistor, method of manufacturing the same, and flat panel display device with the organic thin film transistor
KR100647693B1 (en) * 2005-05-24 2006-11-23 삼성에스디아이 주식회사 Organic tft, method for fabricating the same and flat panel display with otft
JP2007103584A (en) * 2005-10-03 2007-04-19 Ricoh Co Ltd Transistor element, display device and manufacturing methods thereof
JP5135699B2 (en) * 2006-03-28 2013-02-06 セイコーエプソン株式会社 Electro-optical device substrate manufacturing method and electro-optical device manufacturing method
JP5099739B2 (en) * 2006-10-12 2012-12-19 財団法人高知県産業振興センター Thin film transistor and manufacturing method thereof
EP2073255B1 (en) * 2007-12-21 2016-08-10 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Diode and display device comprising the diode
KR20190018049A (en) 2010-03-08 2019-02-20 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 Semiconductor device and method for manufacturing semiconductor device

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000079617A1 (en) * 1999-06-21 2000-12-28 Cambridge University Technical Services Limited Aligned polymers for an organic tft
JP2002176178A (en) * 2000-12-07 2002-06-21 Seiko Epson Corp Display device and its manufacturing method
JP2003158134A (en) * 2001-11-22 2003-05-30 Toshiba Corp Semiconductor device and manufacturing method thereof

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01281772A (en) * 1988-05-07 1989-11-13 Seikosha Co Ltd Top stagger type amorphous silicon thin film transistor
JP3710529B2 (en) * 1995-09-27 2005-10-26 大日本印刷株式会社 Method for manufacturing thin film transistor substrate
JP5073141B2 (en) * 1999-12-21 2012-11-14 プラスティック ロジック リミテッド Internal connection formation method

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000079617A1 (en) * 1999-06-21 2000-12-28 Cambridge University Technical Services Limited Aligned polymers for an organic tft
JP2002176178A (en) * 2000-12-07 2002-06-21 Seiko Epson Corp Display device and its manufacturing method
JP2003158134A (en) * 2001-11-22 2003-05-30 Toshiba Corp Semiconductor device and manufacturing method thereof

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