JP5737505B2 - Method for manufacturing organic semiconductor element - Google Patents

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Description

本発明は、有機半導体素子の製造方法に関するものである。   The present invention relates to a method for manufacturing an organic semiconductor element.

従来、有機半導体素子の製造方法として種々の手法が各種提案されている。   Conventionally, various methods have been proposed as a method for manufacturing an organic semiconductor element.

特に、有機半導体をパターニングする手法としては、液体に対する表面の濡れ性が異なるパターンを形成して有機半導体をパターニングする手法が提案されている。   In particular, as a method for patterning an organic semiconductor, a method for patterning an organic semiconductor by forming a pattern having different surface wettability with respect to a liquid has been proposed.

例えば、基板上に透明導電膜をパターン状に形成し、透明導電膜の開口部に、液状薄膜材料に対する表面の濡れ性が光照射によって変化する材料を用いて絶縁膜を形成し、透明導電膜および絶縁膜の一部にフォトマスクを介して選択的に光照射して絶縁膜表面の光照射領域の液状薄膜材料に対する濡れ性を高くし、透明導電膜および絶縁膜の光照射領域上に液状薄膜材料を付与して薄膜をパターン状に形成する方法が提案されている(特許文献1参照)。この方法によれば、絶縁膜への光照射によって、液状薄膜材料に対する濡れ性の異なる領域を膜表面に形成し、この膜表面の濡れ性の差異を利用して、高い精度で効率良く薄膜をパターン状に形成することができる。   For example, a transparent conductive film is formed in a pattern on a substrate, and an insulating film is formed in the opening of the transparent conductive film using a material whose surface wettability with respect to the liquid thin film material is changed by light irradiation. And selectively irradiate a portion of the insulating film through a photomask to increase the wettability of the light-irradiated region on the surface of the insulating film to the liquid thin film material, and liquid on the light-irradiated region of the transparent conductive film and the insulating film. A method of forming a thin film in a pattern by applying a thin film material has been proposed (see Patent Document 1). According to this method, by irradiating the insulating film with light, regions having different wettability with respect to the liquid thin film material are formed on the film surface, and by utilizing the difference in wettability of the film surface, the thin film can be efficiently and accurately produced. It can be formed in a pattern.

特開2004−288469号公報JP 2004-288469 A

特許文献1に記載の方法に関して、光照射による濡れ性変化は絶縁膜近傍における酸素の活性種と絶縁膜表面との反応による効果が大きく、真空紫外領域の光が好ましいとされている。また、光照射する際に基板とフォトマスクとを密着させると最も高い精度が得られるが、密着させるとフォトマスクが傷つけられたり汚染されたりするので、基板とフォトマスクとの間隙を可能な限り小さくすることが好ましいとされている。しかしながら、基板とフォトマスクとの間に空間があると、真空紫外線を照射した際に酸素の活性種が真空紫外線が照射されていない領域にも回りこみ、パターンがぼやけて精度が落ちるという問題がある。そこで、フォトマスクを採用しなくても濡れ性の異なる領域を形成することができ、かつ、高精度で効率良く有機半導体を形成するパターニング手法が望まれている。   Regarding the method described in Patent Document 1, the wettability change due to light irradiation has a large effect due to the reaction between the active species of oxygen in the vicinity of the insulating film and the surface of the insulating film, and light in the vacuum ultraviolet region is preferable. In addition, the highest accuracy is obtained when the substrate and the photomask are brought into close contact with light irradiation. However, if the contact is made, the photomask is damaged or contaminated, so that the gap between the substrate and the photomask is as much as possible. It is preferable to make it smaller. However, if there is a space between the substrate and the photomask, when oxygen is irradiated with vacuum ultraviolet rays, the active species of oxygen will also circulate into the area where vacuum ultraviolet rays are not irradiated, resulting in a problem that the pattern is blurred and accuracy is lowered. is there. Therefore, there is a demand for a patterning technique that can form regions with different wettability without employing a photomask and that can form an organic semiconductor with high accuracy and efficiency.

本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、フォトマスクを採用しなくても濡れ性の異なる領域を形成することができ、かつ、高い精度で効率良く有機半導体をパターニングすることができる有機半導体素子の製造方法を提供することを目的とするものである。   The present invention has been made in view of the above problems, and can form regions having different wettability without employing a photomask, and can pattern an organic semiconductor with high accuracy and efficiency. It aims at providing the manufacturing method of an organic-semiconductor element.

本発明は、上記目的を達成するために、有機半導体材料を溶媒に含有させた有機半導体層形成用溶液に対して撥液性がある撥液部を有する基体と、前記基体上に形成されたソース電極及びドレイン電極と、前記基体の撥液部の一部上に形成された遮蔽層とを有し、前記ソース電極及び前記ドレイン電極に金又は/及び白金が含まれている有機半導体素子用基板上に、前記有機半導体素子用基板のソース電極及びドレイン電極が形成されている側から、紫外線又は含酸素プラズマを前記有機半導体素子用基板に照射して、前記基体の撥液部の一部を前記有機半導体層形成用溶液に対して親液性がある親液部に変性する有機半導体素子用基板の形成工程と、前記遮蔽層を前記有機半導体素子用基板の基体上から除去し、前記有機半導体素子用基板上に前記有機半導体層形成用溶液を塗布し、前記ソース電極及び前記ドレイン電極に接する前記有機半導体層を形成する有機半導体層の形成工程とを有する有機半導体素子の製造方法を提供する。
また本発明は、上記目的を達成するために、有機半導体材料を溶媒に含有させた有機半導体層形成用溶液に対して撥液性がある撥液部を有する基体と、前記基体上に形成されたソース電極及びドレイン電極と、前記基体の撥液部の一部上に形成された遮蔽層とを有し、前記ソース電極及び前記ドレイン電極の両方または一方に酸化還元電位が銀以下の金属が含まれている有機半導体素子用基板上に、酸素を含む雰囲気下で、前記有機半導体素子用基板のソース電極及びドレイン電極が形成されている側から、紫外線又は含酸素プラズマを前記有機半導体素子用基板に照射して、前記基体の撥液部の一部を前記有機半導体層形成用溶液に対して親液性がある親液部に変性する有機半導体素子用基板の形成工程と、前記ソース電極及び前記ドレイン電極に含まれている酸化還元電位が銀以下の金属を還元するソース電極及びドレイン電極の還元工程と、前記遮蔽層を前記有機半導体素子用基板の基体上から除去し、前記有機半導体素子用基板上に前記有機半導体層形成用溶液を塗布し、前記ソース電極及び前記ドレイン電極に接する前記有機半導体層を形成する有機半導体層の形成工程とを有する有機半導体素子の製造方法を提供する。
In order to achieve the above object, the present invention includes a substrate having a liquid repellent portion having liquid repellency with respect to a solution for forming an organic semiconductor layer containing an organic semiconductor material in a solvent, and the substrate formed on the substrate. For an organic semiconductor element having a source electrode and a drain electrode and a shielding layer formed on a part of the liquid repellent portion of the substrate, wherein the source electrode and the drain electrode contain gold or / and platinum. A part of the liquid-repellent part of the substrate is irradiated with ultraviolet rays or oxygen-containing plasma from the side where the source electrode and drain electrode of the substrate for organic semiconductor elements are formed on the substrate. Removing the shielding layer from the base of the organic semiconductor element substrate, the step of forming an organic semiconductor element substrate that is modified into a lyophilic part having lyophilicity with respect to the organic semiconductor layer forming solution, Substrates for organic semiconductor devices The organic semiconductor layer forming solution was applied to provide a method of manufacturing an organic semiconductor device having a step of forming the organic semiconductor layer for forming the organic semiconductor layer in contact with the source electrode and the drain electrode.
In order to achieve the above object, the present invention provides a substrate having a liquid repellent portion having liquid repellency with respect to a solution for forming an organic semiconductor layer containing an organic semiconductor material in a solvent, and formed on the substrate. A source electrode and a drain electrode, and a shielding layer formed on a part of the liquid-repellent portion of the substrate, and a metal having a redox potential of silver or less is present on both or one of the source electrode and the drain electrode. Ultraviolet light or oxygen-containing plasma is applied to the organic semiconductor element substrate from the side where the source electrode and the drain electrode of the organic semiconductor element substrate are formed on the organic semiconductor element substrate substrate in an atmosphere containing oxygen. Forming a substrate for an organic semiconductor element by irradiating the substrate and modifying a part of the liquid-repellent portion of the base body into a lyophilic portion having lyophilicity to the organic semiconductor layer forming solution; And the dray A reduction step of a source electrode and a drain electrode for reducing a metal having an oxidation-reduction potential of silver or less contained in the electrode; and the shielding layer is removed from the base of the organic semiconductor element substrate, and the organic semiconductor element substrate There is provided a method for producing an organic semiconductor element, comprising: applying an organic semiconductor layer forming solution thereon; and forming an organic semiconductor layer to form the organic semiconductor layer in contact with the source electrode and the drain electrode.

本発明においては、有機半導体素子用基板の形成工程で、基体上の撥液部の一部を親液部に変性するときに、撥液性を維持したい部分が遮蔽層で覆われていて、保護されているので、有機半導体を高い精度で効率良くパターニングすることが可能になるという効果を有する。   In the present invention, in the step of forming the substrate for an organic semiconductor element, when a part of the liquid-repellent part on the substrate is modified into a lyophilic part, the part where the liquid-repellent property is to be maintained is covered with a shielding layer, Since it is protected, the organic semiconductor can be efficiently patterned with high accuracy.

本発明の有機半導体素子の製造方法の一例(トップゲート・ボトムコンタクト型構造でソース電極及びドレイン電極が金又は白金である場合)を示す工程図である。It is process drawing which shows an example (when a source electrode and a drain electrode are gold | metal | money or platinum with a top gate / bottom contact type structure) of the manufacturing method of the organic-semiconductor element of this invention. 本発明の有機半導体素子の製造方法の一例(トップゲート・ボトムコンタクト型構造でソース電極及び前記ドレイン電極の両方または一方に酸化還元電位が銀以下の金属が含まれている場合)を示す工程図である。Process drawing which shows an example of the manufacturing method of the organic-semiconductor element of this invention (When a metal whose oxidation-reduction potential is silver or less is contained in both or one of the source electrode and the drain electrode in the top gate / bottom contact type structure) It is. 本発明の有機半導体素子の製造方法の一例(ボトムゲート・ボトムコンタクト型構造でソース電極及びドレイン電極が金又は白金である場合)を示す工程図である。It is process drawing which shows an example (when a source electrode and a drain electrode are gold | metal | money or platinum with a bottom gate / bottom contact type structure) of the manufacturing method of the organic-semiconductor element of this invention. 本発明の有機半導体素子の製造方法の一例(ボトムゲート・ボトムコンタクト型構造でソース電極及び前記ドレイン電極の両方または一方に酸化還元電位が銀以下の金属が含まれている場合)を示す工程図である。Process drawing which shows an example of the manufacturing method of the organic-semiconductor element of this invention (When the metal whose oxidation-reduction potential is silver or less is contained in both or one of the source electrode and the drain electrode in the bottom gate / bottom contact type structure) It is.

以下、本発明の有機半導体素子の製造方法について詳細に説明する。   Hereinafter, the manufacturing method of the organic-semiconductor element of this invention is demonstrated in detail.

本発明の有機半導体素子の製造方法は、ソース電極及びドレイン電極に金又は/及び白金が含まれている場合には有機半導体素子用基板の形成工程と有機半導体層の形成工程で少なくとも構成される。また、ソース電極及びドレイン電極の両方または一方に酸化還元電位が銀以下の金属が含まれている場合には有機半導体素子用基板の形成工程とソース電極及びドレイン電極の還元工程と有機半導体層の形成工程で少なくとも構成される。   The method for producing an organic semiconductor element of the present invention comprises at least a step for forming an organic semiconductor element substrate and a step for forming an organic semiconductor layer when the source electrode and the drain electrode contain gold or / and platinum. . In addition, when both or one of the source electrode and the drain electrode contains a metal having an oxidation-reduction potential of silver or lower, the organic semiconductor element substrate forming step, the source and drain electrode reducing step, and the organic semiconductor layer It is comprised at least by a formation process.

ソース電極及びドレイン電極に金又は/及び白金が含まれている場合において、有機半導体素子用基板の形成工程は、有機半導体材料を溶媒に含有させた有機半導体層形成用溶液に対して撥液性がある撥液部を有する基体と、前記基体上に形成されたソース電極及びドレイン電極と、前記基体の撥液部の一部上に形成された遮蔽層とを有し、前記ソース電極及び前記ドレイン電極は金又は/及び白金が含まれている有機半導体素子用基板上に、前記有機半導体素子用基板のソース電極及びドレイン電極が形成されている側から、紫外線又は含酸素プラズマを前記有機半導体素子用基板に照射して、前記基体の撥液部の一部を前記有機半導体層形成用溶液に対して親液性がある親液部に変性するものである。また、有機半導体層の形成工程は、前記遮蔽層を前記有機半導体素子用基板の基体上から除去し、前記有機半導体素子用基板上に前記有機半導体層形成用溶液を塗布し、前記ソース電極及び前記ドレイン電極に接する前記有機半導体層を形成するものである。   In the case where the source electrode and the drain electrode contain gold or / and platinum, the organic semiconductor element substrate forming step is liquid repellent with respect to the organic semiconductor layer forming solution containing the organic semiconductor material in the solvent. A substrate having a liquid-repellent portion, a source electrode and a drain electrode formed on the substrate, and a shielding layer formed on a part of the liquid-repellent portion of the substrate, the source electrode and the The drain electrode is formed on an organic semiconductor element substrate containing gold or / and platinum, and ultraviolet or oxygen-containing plasma is applied to the organic semiconductor element from the side where the source electrode and the drain electrode of the organic semiconductor element substrate are formed. The element substrate is irradiated to denature a part of the lyophobic portion of the base body into a lyophilic portion having lyophilicity with respect to the organic semiconductor layer forming solution. The organic semiconductor layer forming step includes removing the shielding layer from the base of the organic semiconductor element substrate, applying the organic semiconductor layer forming solution on the organic semiconductor element substrate, The organic semiconductor layer in contact with the drain electrode is formed.

ソース電極及びドレイン電極の両方または一方に酸化還元電位が銀以下の金属が含まれている場合において、有機半導体素子用基板の形成工程は、有機半導体材料を溶媒に含有させた有機半導体層形成用溶液に対して撥液性がある撥液部を有する基体と、前記基体上に形成されたソース電極及びドレイン電極と、前記基体の撥液部の一部上に形成された遮蔽層とを有し、前記ソース電極及び前記ドレイン電極の両方または一方に酸化還元電位が銀以下の金属が含まれている有機半導体素子用基板上に、酸素を含む雰囲気下で、前記有機半導体素子用基板のソース電極及びドレイン電極が形成されている側から、紫外線又は含酸素プラズマを前記有機半導体素子用基板に照射して、前記基体の撥液部の一部を前記有機半導体層形成用溶液に対して親液性がある親液部に変性するものである。また、ソース電極及びドレイン電極の還元工程は、前記ソース電極及び前記ドレイン電極に含まれている酸化還元電位が銀以下の金属を還元するものである。また、有機半導体層の形成工程は、前記遮蔽層を前記有機半導体素子用基板の基体上から除去し、前記有機半導体素子用基板上に前記有機半導体層形成用溶液を塗布し、前記ソース電極及び前記ドレイン電極に接する前記有機半導体層を形成するものである。   In the case where a metal having an oxidation-reduction potential of silver or less is contained in one or both of the source electrode and the drain electrode, the organic semiconductor element substrate forming step is for forming an organic semiconductor layer containing an organic semiconductor material in a solvent. A substrate having a liquid repellent portion having liquid repellency to the solution; a source electrode and a drain electrode formed on the substrate; and a shielding layer formed on a part of the liquid repellent portion of the substrate. A source of the organic semiconductor element substrate in an atmosphere containing oxygen on an organic semiconductor element substrate in which a metal having a redox potential of silver or less is contained in both or one of the source electrode and the drain electrode. The substrate for organic semiconductor element is irradiated with ultraviolet rays or oxygen-containing plasma from the side on which the electrode and drain electrode are formed, and a part of the liquid repellent portion of the substrate is applied to the organic semiconductor layer forming solution. It is intended to modify the lyophilic portion is lyophilic. Moreover, the reduction | restoration process of a source electrode and a drain electrode reduces the metal whose oxidation-reduction potential contained in the said source electrode and the said drain electrode is silver or less. The organic semiconductor layer forming step includes removing the shielding layer from the base of the organic semiconductor element substrate, applying the organic semiconductor layer forming solution on the organic semiconductor element substrate, The organic semiconductor layer in contact with the drain electrode is formed.

本発明の有機半導体素子の製造方法について図面を参照しながら説明する。
図1(1a)〜(1i)は、本発明のトップゲート・ボトムコンタクト型構造でソース電極及びドレイン電極が金又は白金である場合における有機半導体素子の製造方法の一例を示す工程図である。
The manufacturing method of the organic semiconductor element of this invention is demonstrated referring drawings.
1A to 1I are process diagrams showing an example of a method for manufacturing an organic semiconductor element in the case where the source electrode and the drain electrode are gold or platinum in the top gate / bottom contact type structure of the present invention.

まず、有機半導体材料を溶媒に溶解させた有機半導体層形成用溶液に対して撥液性がある撥液部を有する基体を準備する(図1(1a))。次に、基体上に、金又は/及び白金が含まれているソース電極及びドレイン電極を形成する(図1(1b))。次いで、基体の撥液部の一部上に遮蔽層を形成する(図1(1c))。次いで、紫外線又は含酸素プラズマを前記有機半導体素子用基板に照射することで(図1(1d))、基体の撥液部の一部を有機半導体層形成用溶液に対して親液性がある親液部に変性する(図1(1e))。上記により、親液部を有する基体と遮蔽層とソース電極及びドレイン電極で構成される有機半導体素子用基板を作製する。続いて、遮蔽層を有機半導体素子用基板の撥液部上から除去する(図1(1f))。次に、有機半導体素子用基板上に有機半導体層形成用溶液を塗布し、ソース電極及びドレイン電極に接する有機半導体層を形成する(図1(1g))。続いて、有機半導体素子用基板に、有機半導体素子用基板のソース電極及びドレイン電極が形成されている側にゲート絶縁層材料を形成する(図1(1h))。次に、ゲート絶縁層上に、ゲート電極を形成する(図1(1i))。   First, a substrate having a liquid repellent portion having liquid repellency with respect to a solution for forming an organic semiconductor layer in which an organic semiconductor material is dissolved in a solvent is prepared (FIG. 1 (1a)). Next, a source electrode and a drain electrode containing gold and / or platinum are formed on the substrate (FIG. 1 (1b)). Next, a shielding layer is formed on a part of the liquid repellent portion of the substrate (FIG. 1 (1c)). Next, by irradiating the organic semiconductor element substrate with ultraviolet rays or oxygen-containing plasma (FIG. 1 (1d)), a part of the lyophobic part of the substrate is lyophilic with respect to the organic semiconductor layer forming solution. Denatured into the lyophilic part (FIG. 1 (1e)). As described above, a substrate for an organic semiconductor element including a base body having a lyophilic portion, a shielding layer, a source electrode, and a drain electrode is manufactured. Subsequently, the shielding layer is removed from the liquid repellent portion of the organic semiconductor element substrate (FIG. 1 (1f)). Next, an organic semiconductor layer forming solution is applied on the organic semiconductor element substrate to form an organic semiconductor layer in contact with the source electrode and the drain electrode (FIG. 1 (1g)). Subsequently, a gate insulating layer material is formed on the organic semiconductor element substrate on the side where the source electrode and the drain electrode of the organic semiconductor element substrate are formed (FIG. 1 (1h)). Next, a gate electrode is formed on the gate insulating layer (FIG. 1 (1i)).

図2(2a)〜(2k)は、本発明のトップゲート・ボトムコンタクト型構造でソース電極及びドレイン電極の両方または一方に酸化還元電位が銀以下の金属が含まれている場合における有機半導体素子の製造方法の一例を示す工程図である。   FIGS. 2 (2a) to (2k) are organic semiconductor devices in the case where a metal having an oxidation-reduction potential of silver or less is contained in both or one of the source electrode and the drain electrode in the top gate / bottom contact type structure of the present invention. It is process drawing which shows an example of this manufacturing method.

まず、有機半導体材料を溶媒に溶解させた有機半導体層形成用溶液に対して撥液性がある撥液部を有する基体を準備する(図2(2a))。次に、基体上に両方または一方に酸化還元電位が銀以下の金属が含まれているソース電極及びドレイン電極を形成する(図2(2b))。次いで、基体の撥液部の一部上に遮蔽層を形成する(図2(2c))。次いで、紫外線又は含酸素プラズマを前記有機半導体素子用基板に照射することで、基体の撥液部の一部を有機半導体層形成用溶液に対して親液性がある親液部に変性する(図2(2d)、図2(2e))。上記により、親液部を有する基体と遮蔽層とソース電極及びドレイン電極で構成される有機半導体素子用基板を作製する。続いて、ソース電極及びドレイン電極を還元する(図2(2f)、図2(2g))。続いて、遮蔽層を有機半導体素子用基板の撥液部上から除去する(図2(2h))。次に、有機半導体素子用基板上に有機半導体層形成用溶液を塗布し、ソース電極及びドレイン電極に接する有機半導体層を形成する(図2(2i))。続いて、有機半導体素子用基板に、有機半導体素子用基板のソース電極及びドレイン電極が形成されている側にゲート絶縁層を形成する(図2(2j))。次に、ゲート絶縁層上に、ゲート電極を形成する(図2(2k))。   First, a substrate having a liquid repellent portion having liquid repellency with respect to a solution for forming an organic semiconductor layer in which an organic semiconductor material is dissolved in a solvent is prepared (FIG. 2 (2a)). Next, a source electrode and a drain electrode containing a metal having a redox potential of silver or less on both or one side are formed on the substrate (FIG. 2 (2b)). Next, a shielding layer is formed on a part of the liquid repellent portion of the substrate (FIG. 2 (2c)). Next, by irradiating the organic semiconductor element substrate with ultraviolet rays or oxygen-containing plasma, a part of the lyophobic portion of the substrate is denatured into a lyophilic portion having lyophilicity with respect to the organic semiconductor layer forming solution ( FIG. 2 (2d) and FIG. 2 (2e)). As described above, a substrate for an organic semiconductor element including a base body having a lyophilic portion, a shielding layer, a source electrode, and a drain electrode is manufactured. Subsequently, the source electrode and the drain electrode are reduced (FIG. 2 (2f), FIG. 2 (2g)). Subsequently, the shielding layer is removed from the liquid repellent portion of the organic semiconductor element substrate (FIG. 2 (2h)). Next, an organic semiconductor layer forming solution is applied on the organic semiconductor element substrate to form an organic semiconductor layer in contact with the source electrode and the drain electrode (FIG. 2 (2i)). Subsequently, a gate insulating layer is formed on the organic semiconductor element substrate on the side where the source electrode and the drain electrode of the organic semiconductor element substrate are formed (FIG. 2 (2j)). Next, a gate electrode is formed on the gate insulating layer (FIG. 2 (2k)).

図3は、本発明のボトムゲート・ボトムコンタクト型構造でソース電極及びドレイン電極が金又は白金である場合における有機半導体素子の製造方法の一例を示す工程図であり、基体の構成にゲート絶縁層とゲート電極が含まれる点以外は図1と同様である。   FIG. 3 is a process diagram showing an example of a method of manufacturing an organic semiconductor device in the case where the source electrode and the drain electrode are gold or platinum in the bottom gate / bottom contact type structure of the present invention. 1 except that a gate electrode is included.

図4は、本発明のボトムゲートゲート・ボトムコンタクト型構造でソース電極及びドレイン電極の両方または一方に酸化還元電位が銀以下の金属が含まれている場合における有機半導体素子の製造方法の一例を示す工程図であり、基体の構成にゲート絶縁層とゲート電極が含まれる点以外は図2と同様である。   FIG. 4 shows an example of a method for manufacturing an organic semiconductor element in the case where a metal having an oxidation-reduction potential of silver or less is contained in one or both of the source electrode and the drain electrode in the bottom gate gate / bottom contact type structure of the present invention. 2 is the same as FIG. 2 except that the structure of the base includes a gate insulating layer and a gate electrode.

本発明によれば、有機半導体素子用基板の形成工程では、基体上の撥液部の一部を親液部に変性するときに、撥液性を維持したい部分が遮蔽層で覆われていて、保護されているので、有機半導体を高い精度で効率良くパターニングすることが可能になる。
A. 以下、本発明の第一実施形態の有機半導体素子の製造方法における各工程について説明する。
1A.有機半導体素子用基板の形成工程
有機半導体素子用基板の形成工程は、有機半導体材料を溶媒に含有させた有機半導体層形成用溶液に対して撥液性がある撥液部を有する基体と、前記基体上に形成されたソース電極及びドレイン電極と、前記基体の撥液部の一部上に形成された遮蔽層とを有し、前記ソース電極及び前記ドレイン電極は金又は/及び白金が含まれている有機半導体素子用基板上に、前記有機半導体素子用基板のソース電極及びドレイン電極が形成されている側から、紫外線又は含酸素プラズマを前記有機半導体素子用基板に照射して、前記基体の撥液部の一部を前記有機半導体層形成用溶液に対して親液性がある親液部に変性するものである。
According to the present invention, in the step of forming the substrate for an organic semiconductor element, when a part of the liquid-repellent part on the substrate is modified into the lyophilic part, the part where the liquid-repellent property is to be maintained is covered with the shielding layer. Therefore, the organic semiconductor can be patterned with high accuracy and efficiency.
A. Hereinafter, each process in the manufacturing method of the organic-semiconductor element of 1st embodiment of this invention is demonstrated.
1A. Step of forming substrate for organic semiconductor element The step of forming the substrate for organic semiconductor element includes a substrate having a liquid repellent portion having liquid repellency with respect to an organic semiconductor layer forming solution containing an organic semiconductor material in a solvent; A source electrode and a drain electrode formed on the substrate, and a shielding layer formed on a part of the liquid repellent portion of the substrate, wherein the source electrode and the drain electrode contain gold or / and platinum. The organic semiconductor element substrate is irradiated with ultraviolet light or oxygen-containing plasma from the side on which the source electrode and drain electrode of the organic semiconductor element substrate are formed on the organic semiconductor element substrate. A part of the lyophobic part is modified into a lyophilic part having a lyophilic property to the organic semiconductor layer forming solution.

1A−1.有機半導体素子用基板
有機半導体素子用基板は、親液部を有する基体と遮蔽層とソース電極及びドレイン電極で少なくとも構成されている。
1A-1. The substrate for organic semiconductor elements The substrate for organic semiconductor elements is comprised at least by the base | substrate which has a lyophilic part, the shielding layer, the source electrode, and the drain electrode.

1A−1−1.有機半導体材層形成用溶液
有機半導体層形成用溶液は、有機半導体材料を溶媒に含有させたものである。有機半導体材料を溶媒に含有させたとは、有機半導体材料の全てが溶媒に溶解している状態でも良いし、有機半導体材料の一部が溶媒に溶解せず分散している状態でも良いし、有機半導体材料の全てが溶媒に分散している状態でも良い。有機半導体層形成用溶液の有機半導体材料としては、ポリアセチレン誘導体、チオフェン環を有するポリチオフェン誘導体、ポリ(3−アルキルチオフェン)誘導体、ポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン)誘導体、ポリチエニレンビニレン誘導体、ベンゼン環を有するポリフェニレン誘導体、ポリフェニレンビニレン誘導体、窒素原子を有するポリピリジン誘導体、ポリピロール誘導体、ポリアニリン誘導体、ポリキノリン誘導体等の共役高分子化合物等が挙げられる。好ましくは、塗布形成に適しているポリチオフェン誘導体が良い。
1A-1-1. Solution for forming an organic semiconductor material layer The solution for forming an organic semiconductor layer contains an organic semiconductor material in a solvent. The inclusion of the organic semiconductor material in the solvent may be a state where all of the organic semiconductor material is dissolved in the solvent, a state where a part of the organic semiconductor material is not dissolved in the solvent, or may be dispersed. The semiconductor material may be dispersed in a solvent. Examples of the organic semiconductor material of the organic semiconductor layer forming solution include polyacetylene derivatives, polythiophene derivatives having a thiophene ring, poly (3-alkylthiophene) derivatives, poly (3,4-ethylenedioxythiophene) derivatives, and polythienylene vinylene derivatives. And conjugated polymer compounds such as a polyphenylene derivative having a benzene ring, a polyphenylene vinylene derivative, a polypyridine derivative having a nitrogen atom, a polypyrrole derivative, a polyaniline derivative, and a polyquinoline derivative. A polythiophene derivative suitable for coating formation is preferable.

有機半導体層形成用溶液の溶媒としては、有機半導体が含有すれば水、ジクロロメタン、トルエン、等、特に限定はされないが、有機半導体の溶解性が高い有機溶媒が好ましい。   The solvent of the organic semiconductor layer forming solution is not particularly limited as long as the organic semiconductor contains, but is preferably an organic solvent having high solubility of the organic semiconductor.

有機半導体層形成用溶液の製造方法は、溶媒に有機半導体材料を加える方法や有機半導体材料に溶媒を加える方法等、一般的な溶液の製造方法であれば特に限定されない。   The method for producing the organic semiconductor layer forming solution is not particularly limited as long as it is a general solution producing method such as a method of adding an organic semiconductor material to a solvent or a method of adding a solvent to an organic semiconductor material.

1A−1−2.基体
基体は、有機半導体材料を溶媒に含有させた有機半導体層形成用溶液に対して撥液性がある撥液部を有するものである。
1A-1-2. Substrate The substrate has a liquid repellent portion that has liquid repellency with respect to a solution for forming an organic semiconductor layer containing an organic semiconductor material in a solvent.

基体としては、樹脂、プラスチックフィルム、ガラス、石英、酸化アルミニウム、サファイア、チッ化珪素、炭化珪素等のセラミック基体、シリコン、ゲルマニウム、ガリウム砒素、ガリウム燐、ガリウム窒素等半導体基体、紙、不織布等を用いることができる。その中でも、撥液部は樹脂やプラスチックフィルムからなることが好ましい。樹脂としては、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、セルロース樹脂、ゼラチン、アクリル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリスチレン樹脂、フェノキシ樹脂、ノルボルネン樹脂、エポキシ樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、塩化ビニル樹脂、酢酸ビニル樹脂、酢酸ビニルとビニルアルコールの共重合体、部分加水分解した塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、塩化ビニル−塩化ビニリデン共重合体、塩化ビニル−アクリロニトリル共重合体、エチレン−ビニルアルコール共重合体、ポリビニルアルコール、塩素化ポリ塩化ビニル、エチレン−塩化ビニル共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体等のビニル系重合体、ポリアミド樹脂、エチレン−ブタジエン樹脂、ブタジエン−アクリロニトリル樹脂等のゴム系樹脂、アルキド樹脂、フェノール樹脂、尿素樹脂、シリコーン樹脂、フッ素系樹脂等が挙げられる。また、プラスチックフィルムとしては、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。さらに、屈曲が可能な程度の厚みを有するステンレス、アルミ等の金属からなる薄膜も用いることができる。また、基体は、基体の有機半導体素子を形成する面と反対側に基材を有していても良い。基材としては、上記の撥液部と同様の材料の他に屈曲が可能な程度の厚みを有するステンレス、アルミ等の金属からなる薄膜も用いることができる。好ましくは、基材にガラス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、衝撃に対する耐性を向上できるプラスチックフィルムが好適である。また、プラスチックフィルムを基材として用いると、曲面形状を有するディスプレイ装置や電子機器への電界効果型トランジスタの組込みや一体化が可能となる。さらに、ボトムゲート型構造の場合には、基体はゲート絶縁層と兼ねていても良い。さらに、ゲート絶縁層の有機半導体素子を形成する面と反対側にゲート電極や基材を設けても良い。   As the substrate, resin, plastic film, glass, quartz, aluminum oxide, sapphire, silicon nitride, silicon carbide and other ceramic substrates, silicon, germanium, gallium arsenide, gallium phosphide, gallium nitrogen and other semiconductor substrates, paper, nonwoven fabric, etc. Can be used. Among them, the liquid repellent part is preferably made of a resin or a plastic film. Examples of the resin include polyester resin, polycarbonate resin, cellulose resin, gelatin, acrylic resin, polyurethane resin, polyethylene resin, polypropylene resin, polystyrene resin, phenoxy resin, norbornene resin, epoxy resin, vinyl chloride-vinyl acetate copolymer, vinyl chloride. Resin, vinyl acetate resin, copolymer of vinyl acetate and vinyl alcohol, partially hydrolyzed vinyl chloride-vinyl acetate copolymer, vinyl chloride-vinylidene chloride copolymer, vinyl chloride-acrylonitrile copolymer, ethylene-vinyl alcohol Copolymers, polyvinyl alcohol, chlorinated polyvinyl chloride, ethylene-vinyl chloride copolymers, vinyl polymers such as ethylene-vinyl acetate copolymers, polyamide resins, ethylene-butadiene resins, butadiene-acrylonites Rubber-based resins such as Le resins, alkyd resins, phenol resins, urea resins, silicone resins, fluorine-based resins. In addition, as a plastic film, 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. Furthermore, a thin film made of a metal such as stainless steel or aluminum having a thickness that can be bent can also be used. Moreover, the base | substrate may have a base material on the opposite side to the surface which forms the organic-semiconductor element of a base | substrate. As the base material, in addition to the same material as the liquid repellent part, a thin film made of a metal such as stainless steel or aluminum having a thickness capable of bending can be used. Preferably, a plastic film that can reduce the weight as compared with the case where glass is used for the base material, can improve portability, and can improve resistance to impact is preferable. In addition, when a plastic film is used as a base material, it is possible to incorporate or integrate a field effect transistor into a display device or electronic device having a curved shape. Further, in the case of a bottom gate type structure, the substrate may also serve as a gate insulating layer. Furthermore, you may provide a gate electrode and a base material on the opposite side to the surface which forms the organic-semiconductor element of a gate insulating layer.

1A−1−3.撥液部
撥液部は、有機半導体材料を溶媒に含有させた有機半導体層形成用溶液に対して撥液性があるものである。撥液性としては、撥液部表面の25℃での有機半導体層形成用溶液の溶媒の接触角が、有機半導体素子用基板の形成工程にて撥液部表面に形成される有機半導体層形成用溶液に対して親液性がある親液部表面の25℃での有機半導体層形成用溶液の溶媒の接触角よりも大きいことが必要である。なぜならば、有機半導体層の形成工程で、有機半導体層をパターニングするために、有機半導体層形成用溶液を親液部上にのみ定着させる必要があるからである。好ましくは、撥液部表面の25℃での有機半導体層形成用溶液の溶媒の接触角は、80°以上であることが好ましく、特に100°以上であることが好ましい。
1A-1-3. Liquid repellent part The liquid repellent part is liquid repellent with respect to a solution for forming an organic semiconductor layer containing an organic semiconductor material in a solvent. As the liquid repellency, the contact angle of the solvent of the organic semiconductor layer forming solution at 25 ° C. on the surface of the liquid repellent part is formed on the surface of the liquid repellent part in the step of forming the substrate for the organic semiconductor element. It is necessary that the contact angle of the solvent of the organic semiconductor layer forming solution at 25 ° C. on the surface of the lyophilic portion having lyophilicity with the solution for use is larger. This is because it is necessary to fix the organic semiconductor layer forming solution only on the lyophilic portion in order to pattern the organic semiconductor layer in the step of forming the organic semiconductor layer. Preferably, the contact angle of the solvent of the solution for forming an organic semiconductor layer at 25 ° C. on the surface of the liquid repellent part is preferably 80 ° or more, and particularly preferably 100 ° or more.

なお、上記接触角は、例えば、基板上に1マイクロリットルの液体を滴下し、滴下した液滴の形状を側面より観測し、液滴と基板とのなす角を計測することにより測定することができる。このような測定は、例えば、井元製作所製接触角測定装置によって行うことができる。   The contact angle can be measured, for example, by dropping 1 microliter of liquid onto the substrate, observing the shape of the dropped droplet from the side, and measuring the angle formed by the droplet and the substrate. it can. Such a measurement can be performed by, for example, a contact angle measuring device manufactured by Imoto Seisakusho.

撥液部の形態は、撥液部が基体の有機半導体層を形成する側に設けられている形態であれば、特に限定されない。例えば、基体全体が撥液性を有する材料である形態であっても良いし、基体の有機半導体層を形成する側の表面の一部に撥液性を有する材料が形成されている形態でも良い。   The form of the liquid repellent part is not particularly limited as long as the liquid repellent part is provided on the side of the base on which the organic semiconductor layer is formed. For example, the whole substrate may be a liquid repellent material, or a liquid repellent material may be formed on a part of the surface of the substrate on the side where the organic semiconductor layer is formed. .

撥液部を有する基体の準備法としては、基体全体が撥液性を有する材料である形態である場合は、撥液性を有する材料を準備すれば良い。基体の有機半導体層を形成する側の表面の一部に撥液性を有する材料が形成されている形態の場合は、上記の基材上に撥液性を有する材料を形成すればよい。基材上に撥液性を有する材料を形成する方法は、基材上に撥液性を有する材料を形成できるのであれば特に限定されない。   As a method for preparing a substrate having a liquid repellent portion, a material having liquid repellency may be prepared when the entire substrate is in a form of a material having liquid repellency. In the case where a material having liquid repellency is formed on a part of the surface of the base on which the organic semiconductor layer is formed, the material having liquid repellency may be formed on the substrate. The method for forming a liquid repellent material on the substrate is not particularly limited as long as the liquid repellent material can be formed on the substrate.

撥液部の材料としては、上記の基体の材料を用いる事ができる。好ましくは、撥液性が高い、かつ、撥液性から親液性に変性されやすいため、アクリル樹脂、シリコーン樹脂、フッ素系樹脂が好ましい。   As the material for the liquid repellent portion, the above-mentioned base material can be used. Preferably, acrylic resin, silicone resin, and fluorine-based resin are preferable because they have high liquid repellency and are easily modified from liquid repellency to lyophilicity.

1A−1−4.遮蔽層
遮蔽層は、撥液部を親液部に変性させる際に撥液性を維持したい基体上の領域に設けるものである。また、遮蔽層の位置は、基体上のソース電極及びドレイン電極に離れて隣接している。遮蔽層としては、撥液部を親液部に変性させる際に、後述する物理的手法や化学的手法に安定であるものであれば、金属、樹脂等、特に限定されないが、好ましくは、取り扱いがし易すいため、フォトレジストが良い。
1A-1-4. Shielding layer The shielding layer is provided in a region on the base where it is desired to maintain liquid repellency when the liquid repellent part is modified into a lyophilic part. The position of the shielding layer is adjacent to the source electrode and the drain electrode on the substrate. The shielding layer is not particularly limited as long as it is stable to a physical method or a chemical method to be described later when the liquid repellent part is modified into a lyophilic part, but it is preferably handled. Photoresist is good because it is easy to remove.

遮蔽層に金属を用いる場合、材料に特に限定は無いが、Cu、Ag、Al、Zn、W,Mo,V,Cr,Ni、Mn,Co等を1種類以上含む金属粒子、もしくは金属酸化物粒子などが挙げられる。基体上に金属を形成する方法としては、スパッタ法や蒸着法で金属を蒸着させ、エッチング等によりパターニングをする。   When a metal is used for the shielding layer, the material is not particularly limited, but metal particles or metal oxides containing one or more of Cu, Ag, Al, Zn, W, Mo, V, Cr, Ni, Mn, Co, etc. And particles. As a method for forming a metal on a substrate, metal is deposited by sputtering or vapor deposition, and patterning is performed by etching or the like.

遮蔽層に樹脂を用いる場合、上記の基体と同様の材料を用いることができる。好ましくは、耐久性が高いため、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、尿素樹脂、アルキド樹脂等の熱硬化性樹脂が良い。基材上に樹脂を形成する方法としては、上記の撥液部と同様な方法を用いることができる。   When a resin is used for the shielding layer, the same material as that of the above-described substrate can be used. Preferably, thermosetting resin such as phenol resin, epoxy resin, urea resin, alkyd resin is preferable because of high durability. As a method for forming the resin on the substrate, the same method as that for the liquid repellent portion can be used.

遮蔽層にフォトレジストを用いる場合、ポジ型フォトレジストおよびネガ型フォトレジストのいずれであってもよい。中でも、後述の遮蔽層を除去する工程でのフォトレジストの除去し易さを考慮すると、ポジ型フォトレジストが好ましい。フォトレジストとしては、一般的なものを用いることができる。中でも、フォトレジストがフッ素基を含む界面活性剤を含有することが好ましい。このようなフォトレジストであれば、フォトレジストの表面張力を効果的に低減することが可能なため、撥液部表面の撥液性が高くとも、撥液部上にフォトレジストを良好に塗布することができるからである。フッ素基を含む界面活性剤としては、フォトレジストに対して可溶であれば特に限定されるものではなく、高分子系および低分子系のいずれも用いることができ、一般的なフッ素系界面活性剤を使用することができる。   When a photoresist is used for the shielding layer, either a positive photoresist or a negative photoresist may be used. Among these, a positive photoresist is preferable in consideration of the ease of removing the photoresist in the step of removing the shielding layer described later. As the photoresist, a general one can be used. Among these, it is preferable that the photoresist contains a surfactant containing a fluorine group. With such a photoresist, the surface tension of the photoresist can be effectively reduced. Therefore, even if the liquid repellency of the liquid repellent part is high, the photoresist is satisfactorily coated on the liquid repellent part. Because it can. The surfactant containing a fluorine group is not particularly limited as long as it is soluble in a photoresist, and both a high molecular weight type and a low molecular weight type can be used. Agents can be used.

また、フォトレジストは、撥液部表面のフォトレジストの接触角が15°以下となるものであることが好ましく、中でも10°以下となるものであることが好ましい。上記接触角が上記範囲であれば、撥液部上にフォトレジストを良好に塗布することができるからである。   Further, the photoresist preferably has a contact angle of 15 ° or less of the photoresist on the surface of the liquid repellent part, and more preferably 10 ° or less. This is because if the contact angle is in the above range, a photoresist can be satisfactorily applied on the liquid repellent portion.

基体上にフォトレジストを形成する方法としては、基体上にフォトレジストを形成することができる方法であれば特に限定されるものではないが、通常、基体上にフォトレジストを塗布し、パターニングして、フォトレジストを形成する方法が用いられる。   The method for forming a photoresist on a substrate is not particularly limited as long as it is a method capable of forming a photoresist on a substrate. Usually, a photoresist is coated on a substrate and patterned. A method of forming a photoresist is used.

フォトレジストの塗布方法としては、撥液部上に塗布することができる方法であれば特に限定されるものではなく、例えば、スピンコート、キャスティング、ディップコート、バーコート、ブレードコート、ロールコート、グラビアコート、スプレーコート、フレキソ印刷等が用いられる。   The method for applying the photoresist is not particularly limited as long as it can be applied on the liquid repellent portion. For example, spin coating, casting, dip coating, bar coating, blade coating, roll coating, gravure A coat, spray coat, flexographic printing or the like is used.

フォトレジストの膜厚は、後述の第4工程で撥液部を保護できる厚みであれば特に限定されるものではない。   The film thickness of the photoresist is not particularly limited as long as it can protect the liquid repellent part in the fourth step described later.

フォトレジストのパターニングは、通常、フォトレジストをパターン露光し、現像する方法が用いられる。フォトレジストをパターン露光する方法としては、例えば、フォトマスクを介して露光する方法、レーザー描画法など、一般的な方法を用いることができる。フォトレジストを現像する方法としては、例えば現像液を用いる方法を適用することができる。現像液としては、一般的に使用されている有機アルカリ系現像液を使用できる。また、現像液として、無機アルカリ系現像液や、水溶液を使用することもできる。フォトレジストを現像した後は、水で洗浄するのが好ましい。フォトレジストパターンは、所望の親液部を形成することができるパターンであれば特に限定されるものではなく適宜選択される。   For patterning the photoresist, a method of patterning the photoresist and developing it is usually used. As a method for pattern exposure of the photoresist, for example, a general method such as a method of exposing through a photomask or a laser drawing method can be used. As a method for developing the photoresist, for example, a method using a developer can be applied. As the developer, a commonly used organic alkaline developer can be used. In addition, an inorganic alkaline developer or an aqueous solution can also be used as the developer. It is preferable to wash with water after developing the photoresist. The photoresist pattern is not particularly limited as long as it can form a desired lyophilic portion, and is appropriately selected.

1A−1−5.親液部
親液部は、有機半導体層形成用溶液に対して親液性があるものである。親液性としては、親液部表面の25℃での有機半導体層形成用溶液の溶媒の接触角が、第3工程前の撥液部表面の25℃での有機半導体層形成用溶液の溶媒の接触角よりも大きいことが必要である。なぜならば、有機半導体層の形成工程で、有機半導体層をパターニングするために、有機半導体層形成用溶液を親液部上にのみ定着させる必要があるからである。好ましくは、親液部表面の25℃での有機半導体層形成用溶液の溶媒の接触角は、30°以下であることが好ましく、10°以下であることがより好ましく、5°以下であることがさらに好ましい。また、親液部表面の25℃での有機半導体層形成用溶液の溶媒の接触角と、第3工程前の撥液部表面の25℃での機半導体層形成用溶液の溶媒の接触角との差は、50°以上であることが好ましく、より好ましくは70°以上、さらに好ましくは80°以上であり、特に好ましくは90°以上である。上記親液部の接触角および上記撥液部の接触角の差が上述の範囲であることにより、有機半導体素子を製造する場合に、有機半導体層形成用溶液をより選択性高く親液部上に付与させることができ、高精度で有機半導体層を形成することが可能になるからである。
1A-1-5. Lipophilic part The lyophilic part is lyophilic with respect to the organic semiconductor layer forming solution. As the lyophilic property, the contact angle of the solvent of the organic semiconductor layer forming solution at 25 ° C. on the surface of the lyophilic portion is the solvent of the organic semiconductor layer forming solution at 25 ° C. of the surface of the liquid repellent portion before the third step. It is necessary to be larger than the contact angle. This is because it is necessary to fix the organic semiconductor layer forming solution only on the lyophilic portion in order to pattern the organic semiconductor layer in the step of forming the organic semiconductor layer. Preferably, the contact angle of the solvent of the organic semiconductor layer forming solution at 25 ° C. on the surface of the lyophilic part is preferably 30 ° or less, more preferably 10 ° or less, and 5 ° or less. Is more preferable. Also, the contact angle of the solvent of the organic semiconductor layer forming solution at 25 ° C. on the surface of the lyophilic part, and the contact angle of the solvent of the machine semiconductor layer forming solution at 25 ° C. on the surface of the liquid repellent part before the third step The difference is preferably 50 ° or more, more preferably 70 ° or more, still more preferably 80 ° or more, and particularly preferably 90 ° or more. When the difference between the contact angle of the lyophilic part and the contact angle of the lyophobic part is in the above-described range, the organic semiconductor layer forming solution is more highly selective on the lyophilic part when manufacturing an organic semiconductor element. This is because the organic semiconductor layer can be formed with high accuracy.

なお、上記接触角は、例えば、基板上に1マイクロリットルの液体を滴下し、滴下した液滴の形状を側面より観測し、液滴と基板とのなす角を計測することにより測定することができる。このような測定は、例えば、井元製作所製接触角測定装置によって行うことができる。     The contact angle can be measured, for example, by dropping 1 microliter of liquid onto the substrate, observing the shape of the dropped droplet from the side, and measuring the angle formed by the droplet and the substrate. it can. Such a measurement can be performed by, for example, a contact angle measuring device manufactured by Imoto Seisakusho.

基体の撥液部の一部を有機半導体層形成用溶液に対して親液性がある親液部にする方法は、紫外線及び/又は含酸素プラズマを照射する方法を用いる。紫外線及び/又は含酸素プラズマを照射する方法は、撥液部の表面エネルギーをとりわけ高くすることができるため、濡れ性を向上させる方法として好適である。紫外線及び/又は含酸素プラズマを照射することで、撥液部表面の粗さを大きくする及び/又は撥液部表面の官能基に極性基を修飾させるため、撥液部を親液部に変性することができる。大気下、真空中に酸素充填した状態下等の酸素雰囲気下で紫外線を照射すると、オゾンが発生し撥液部表面の官能基にヒドロキシル基等の極性基を修飾させることができ、撥液部を親液部へ変性することが可能となる。紫外線は、近紫外線、真空紫外線、極紫外線等の波長が1nm〜380nmの光であれば特に限定されない。その中でも、真空紫外線が好ましい。真空紫外線はエネルギーが高く、より効果的に酸素の活性種を発生させることが可能であり、短時間で効率良く撥液部表面を親液部に変性することができるからである。さらに、真空紫外線の波長は、撥液部表面を親液部に変性することができる波長であればよく、撥液部の材料の種類に応じて適宜選択される。通常は、100nm〜250nmの範囲内であることが好ましく、中でも150nm〜200nmの範囲内であることが好ましい。波長が上記範囲よりも長いと、酸素ラジカルの発生効率が低くなり、撥液部の材料の種類によっては感度が低くなってしまう場合があるからである。また、波長が上記範囲よりも短いと、安定した真空紫外線の照射が困難となる可能性があるからである。真空紫外線の照射に用いることできる光源としては、例えば、エキシマランプ、低圧水銀ランプ、その他種々の光源を挙げることができる。真空紫外線の照射量としては、撥液部の材料の種類に応じて適宜調整される。   As a method for making a part of the lyophobic portion of the substrate lyophilic with respect to the organic semiconductor layer forming solution, a method of irradiating ultraviolet rays and / or oxygen-containing plasma is used. The method of irradiating with ultraviolet rays and / or oxygen-containing plasma is suitable as a method for improving wettability because the surface energy of the liquid repellent part can be particularly increased. Irradiation with ultraviolet rays and / or oxygen-containing plasma increases the surface roughness of the liquid repellent part and / or modifies the functional group on the surface of the liquid repellent part to modify the polar group so that the liquid repellent part is modified into a lyophilic part. can do. Irradiation with ultraviolet rays in an atmosphere of oxygen, such as in a vacuum filled with oxygen in the atmosphere, ozone is generated and polar groups such as hydroxyl groups can be modified to functional groups on the surface of the liquid repellent part. Can be denatured into a lyophilic part. The ultraviolet light is not particularly limited as long as it has a wavelength of 1 nm to 380 nm, such as near ultraviolet light, vacuum ultraviolet light, and extreme ultraviolet light. Among these, vacuum ultraviolet rays are preferable. This is because vacuum ultraviolet rays have high energy, can generate active species of oxygen more effectively, and can efficiently denature the surface of the liquid repellent part into a lyophilic part in a short time. Further, the wavelength of the vacuum ultraviolet ray may be any wavelength as long as the surface of the liquid repellent part can be modified into a lyophilic part, and is appropriately selected according to the type of material of the liquid repellent part. Usually, it is preferably within a range of 100 nm to 250 nm, and more preferably within a range of 150 nm to 200 nm. This is because if the wavelength is longer than the above range, the generation efficiency of oxygen radicals is lowered, and the sensitivity may be lowered depending on the type of material of the liquid repellent part. Further, if the wavelength is shorter than the above range, stable vacuum ultraviolet irradiation may be difficult. Examples of the light source that can be used for irradiation with vacuum ultraviolet rays include an excimer lamp, a low-pressure mercury lamp, and various other light sources. The irradiation amount of vacuum ultraviolet rays is appropriately adjusted according to the type of material of the liquid repellent part.

1A−1−6.ソース電極及びドレイン電極
ソース電極及びドレイン電極の材料としては、金又は/及び白金が用いられる。金又は/及び白金を用いる利点は、紫外線又は含酸素プラズマを照射する際に、金及び白金が酸化されないからである。紫外線又は含酸素プラズマを照射する際に金及び白金が酸化されないことにより、有機半導体素子として機能しなくなることを防ぐことができる。
1A-1-6. Source electrode and drain electrode As a material of the source electrode and the drain electrode, gold or / and platinum are used. The advantage of using gold or / and platinum is that gold and platinum are not oxidized when irradiated with ultraviolet light or oxygen-containing plasma. Since gold and platinum are not oxidized when irradiated with ultraviolet rays or oxygen-containing plasma, it can be prevented that the organic semiconductor element does not function.

ソース電極及びドレイン電極の形成方法は、プラズマCVD法、熱CVD法、レーザーCVD法等のCVD法、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等のPVD法、電解メッキ法、浸漬メッキ法、無電解メッキ法、ゾルゲル法、有機金属分解(MOD)法などによって基体上に形成すれば特に限定されない。また、ソース電極及びドレイン電極は、フォトリソ法等でパターニングする場合もある。また、ソース電極及びドレイン電極は、互いに離れているが、離れる距離は特に限定されない。また、ソース電極及びドレイン電極は、基体を半導体素子の形成方向から見た断面では遮蔽層と接触していても良いが、基体を半導体素子の形成方向の垂直方向から見た断面では遮蔽層から離れて形成するが、離れる距離は特に限定されない。   The source electrode and drain electrode are formed by plasma CVD method, thermal CVD method, laser CVD method and other CVD methods, vacuum deposition method, sputtering method, ion plating method and other PVD methods, electrolytic plating method, immersion plating method, There is no particular limitation as long as it is formed on the substrate by an electroless plating method, a sol-gel method, an organometallic decomposition (MOD) method, or the like. Further, the source electrode and the drain electrode may be patterned by a photolithography method or the like. Further, although the source electrode and the drain electrode are separated from each other, the distance to be separated is not particularly limited. Further, the source electrode and the drain electrode may be in contact with the shielding layer in a cross section when the base is viewed from the direction of forming the semiconductor element, but from the shielding layer in a cross section when the base is viewed from the direction perpendicular to the direction of forming the semiconductor element. Although it forms apart, the distance to separate is not specifically limited.

ソース電極及びドレイン電極の形成は、遮蔽層を形成する前でも遮蔽層を形成した後でも良い。好ましくは、ソース電極及びドレイン電極の形成の際に遮蔽層にダメージを与えない方が好ましいため、ソース電極及びドレイン電極の形成は遮蔽層を形成する前が良い。
2A.有機半導体層の形成工程
本発明の有機半導体層の形成工程は、遮蔽層を有機半導体素子用基板の基体上から除去し、有機半導体素子用基板上に有機半導体層形成用溶液を塗布し、ソース電極及びドレイン電極に接する有機半導体層を形成するものである。
The source electrode and the drain electrode may be formed before the shielding layer is formed or after the shielding layer is formed. Preferably, it is preferable that the shielding layer is not damaged when the source electrode and the drain electrode are formed. Therefore, the source electrode and the drain electrode are formed before the shielding layer is formed.
2A. Step of forming organic semiconductor layer In the step of forming organic semiconductor layer of the present invention, the shielding layer is removed from the base of the substrate for organic semiconductor element, the organic semiconductor layer forming solution is applied on the substrate for organic semiconductor element, and the source An organic semiconductor layer in contact with the electrode and the drain electrode is formed.

2A−1.遮蔽層の除去
遮蔽層を除去する方法は、遮蔽層を形成した材料で決まるので特に限定されない。例えば、フォトレジストパターンを用いるのであれば剥離液で除去すればよい。また、金属膜パターンを用いるのであれば、エッチャントで除去すれば良い。
2A-1. Removal of shielding layer The method of removing the shielding layer is not particularly limited because it depends on the material on which the shielding layer is formed. For example, if a photoresist pattern is used, it may be removed with a stripping solution. If a metal film pattern is used, it may be removed with an etchant.

2A−2.有機半導体層形成用溶液の塗布方法
親液部上に有機半導体層形成用溶液を塗布する方法としては、有機半導体層形成用溶液を塗布することができる方法であれば特に限定されるものではなく、例えば、ディップコート、バーコート、LB、ロールコート、スプレーコート、ダイコート、ビードコート、スピンコート、インクジェット、ディスペンサ、キャスト、ブレードコート、フレキソ印刷、グラビア印刷等を挙げることができる。
2A-2. Method for applying organic semiconductor layer forming solution The method for applying the organic semiconductor layer forming solution on the lyophilic portion is not particularly limited as long as the organic semiconductor layer forming solution can be applied. Examples thereof include dip coating, bar coating, LB, roll coating, spray coating, die coating, bead coating, spin coating, ink jet, dispenser, cast, blade coating, flexographic printing, and gravure printing.

本発明の有機半導体層のパターニング方法では、親液部上にのみ定着するような有機半導体層形成用溶液を親液部と撥液部に分けられた基体に塗布するため、簡便にパターニングすることができる。   In the organic semiconductor layer patterning method of the present invention, the organic semiconductor layer forming solution that is fixed only on the lyophilic portion is applied to the substrate divided into the lyophilic portion and the lyophobic portion. Can do.

本発明においては、遮光層を除去したあとに有機半導体層を形成することが好ましい。なぜならば、遮光層を除去する前に有機半導体層を形成すると有機半導体層形成用材料が遮蔽層に付着するが、遮蔽層は除去するため遮蔽層に付着した有機半導体層形成用材料は再利用することができない。一方、本発明のように、遮光層を除去したあとに有機半導体層を形成すると、有機半導体層形成用材料は、親液部以外ではじかれるため回収することができ、再利用することができる。上記のように、遮光層に付着する有機半導体層形成用材料を減らすことで、有機半導体層形成用材料を効率よく利用できる。   In the present invention, it is preferable to form the organic semiconductor layer after removing the light shielding layer. This is because if the organic semiconductor layer is formed before removing the light shielding layer, the organic semiconductor layer forming material adheres to the shielding layer, but the shielding layer is removed so that the organic semiconductor layer forming material attached to the shielding layer is reused. Can not do it. On the other hand, when the organic semiconductor layer is formed after removing the light shielding layer as in the present invention, the organic semiconductor layer forming material can be recovered and reused because it is repelled except in the lyophilic portion. . As described above, the organic semiconductor layer forming material can be efficiently used by reducing the organic semiconductor layer forming material attached to the light shielding layer.

2A−3.ゲート絶縁層及びゲート電極
本発明の製造方法は、有機半導体素子用基板の形成工程及び有機半導体層の形成工程からなるが、下記のゲート絶縁層及びゲート電極の形成工程を含んでいてもよい。
2A-3. Gate Insulating Layer and Gate Electrode The manufacturing method of the present invention includes a step for forming a substrate for an organic semiconductor element and a step for forming an organic semiconductor layer, and may include the following steps for forming a gate insulating layer and a gate electrode.

トップゲート・ボトムコンタクト構造及びトップゲート・トップコンタクト構造の有機半導体素子の製造方法において、有機半導体層の形成工程のあとに、ゲート絶縁層及びゲート電極の形成工程がある場合も考えられる。ゲート絶縁層及びゲート電極の形成工程は、少なくともソース電極及びドレイン電極の間の有機半導体層を覆うよう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形成するものである。例えば、有機半導体素子用基板に、有機半導体素子用基板のソース電極及びドレイン電極が形成されている側にスピンコート法でゲート絶縁層材料を形成し、フォトマスクを介して露光し、加熱硬化して、ゲート絶縁層を形成する。次に、ゲート絶縁層上に、メタルマスクを介してゲート電極材料を蒸着し、フォトリソ法でパターニングすることでゲート電極を形成する方法が挙げられる。   In the method for manufacturing an organic semiconductor element having a top gate / bottom contact structure and a top gate / top contact structure, there may be a case where a gate insulating layer and a gate electrode are formed after the organic semiconductor layer is formed. In the step of forming the gate insulating layer and the gate electrode, the gate insulating layer is formed so as to cover at least the organic semiconductor layer between the source electrode and the drain electrode, and the gate electrode is formed on the gate insulating layer. For example, a gate insulating layer material is formed by spin coating on the organic semiconductor element substrate on the side where the source electrode and drain electrode of the organic semiconductor element substrate are formed, exposed through a photomask, and heated and cured. Then, a gate insulating layer is formed. Next, a method of forming a gate electrode by depositing a gate electrode material on a gate insulating layer through a metal mask and patterning by a photolithography method can be mentioned.

ボトムゲート・ボトムコンタクト型構造及びボトムゲート・トップコンタクト型構造の有機半導体素子の製造方法において、基体中にゲート絶縁層及びゲート電極を形成するゲート絶縁層及びゲート電極の形成工程がある場合も考えられる。例えば、基板上に、メタルマスクを介してゲート電極材料を蒸着し、フォトリソ法でパターニングすることでゲート電極を形成する。次に、スピンコート法でゲート絶縁層材料を形成し、フォトマスクを介して露光し、加熱硬化して、ゲート絶縁層を形成することで基体中にゲート絶縁層及びゲート電極を形成することげできる。   In the manufacturing method of the organic semiconductor device having the bottom gate / bottom contact type structure and the bottom gate / top contact type structure, there may be a case where the gate insulating layer and the gate electrode are formed in the substrate. It is done. For example, a gate electrode material is vapor-deposited on a substrate through a metal mask, and patterned by a photolithography method to form a gate electrode. Next, a gate insulating layer material is formed by spin coating, exposed through a photomask, heated and cured, and a gate insulating layer is formed to form a gate insulating layer and a gate electrode in the substrate. it can.

ゲート絶縁層材料は、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、セルロース樹脂、ゼラチン、アクリル樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリスチレン樹脂、フェノキシ樹脂、ノルボルネン樹脂、エポキシ樹脂、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、塩化ビニル樹脂、酢酸ビニル樹脂、酢酸ビニルとビニルアルコールの共重合体、部分加水分解した塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、塩化ビニル−塩化ビニリデン共重合体、塩化ビニル−アクリロニトリル共重合体、エチレン−ビニルアルコール共重合体、ポリビニルアルコール、塩素化ポリ塩化ビニル、エチレン−塩化ビニル共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体等のビニル系重合体、ポリアミド樹脂、エチレン−ブタジエン樹脂、ブタジエン−アクリロニトリル樹脂等のゴム系樹脂、シリコーン樹脂、フッ素系樹脂等を挙げることができる。ゲート電極材料は、導電性があれば特に限定されるものではないが、Au、Cu、Ag、ITO、Pt等の金属粒子もしくは金属酸化物粒子、グラフェン、カーボンナノチューブ等の炭素材料、PEDOT/PSS等の導電性高分子材料などが挙げられる。   The gate insulating layer material is polyester resin, polycarbonate resin, cellulose resin, gelatin, acrylic resin, polyurethane resin, polyethylene resin, polypropylene resin, polystyrene resin, phenoxy resin, norbornene resin, epoxy resin, vinyl chloride-vinyl acetate copolymer, Vinyl chloride resin, vinyl acetate resin, copolymer of vinyl acetate and vinyl alcohol, partially hydrolyzed vinyl chloride-vinyl acetate copolymer, vinyl chloride-vinylidene chloride copolymer, vinyl chloride-acrylonitrile copolymer, ethylene- Vinyl alcohol copolymers, polyvinyl alcohol, chlorinated polyvinyl chloride, ethylene-vinyl chloride copolymers, vinyl polymers such as ethylene-vinyl acetate copolymers, polyamide resins, ethylene-butadiene resins, butadiene-acrylic Rubber-based resins such as nitrile resins, silicone resins, and fluorine resins. The gate electrode material is not particularly limited as long as it has conductivity, but metal particles or metal oxide particles such as Au, Cu, Ag, ITO and Pt, carbon materials such as graphene and carbon nanotubes, PEDOT / PSS And the like, and the like.

ボトムゲート・ボトムコンタクト型構造の有機半導体素子の製造方法において、基体にゲート絶縁層及びゲート電極が含まれている場合も考えられる。基体にゲート絶縁層及びゲート電極が含まれている場合のゲート絶縁層及びゲート電極の形成工程は、基材を準備し、基材上にゲート電極を形成し、ゲート電極を覆うように撥液性を有するゲート絶縁層を形成するものである。基材は、上記したものを好適に使うことが出来る。
3A.有機半導体素子の構造
本発明の有機半導体素子の構造を説明する。本発明の有機半導体素子は、基体、ソース電極、ドレイン電極、有機半導体層、ゲート絶縁層、ゲート電極で構成される。なお、ゲート絶縁層とゲート電極は型によって適宜配置される。例えば、トップゲート・ボトムコンタクト型構造及びトップゲート・トップコンタクト型構造では、有機半導体層上にゲート絶縁層及びゲート電極が配置される。また、ボトムゲート・ボトムコンタクト型構造及びボトムゲート・トップコンタクト型構造では、基体の一部にゲート絶縁層及びゲート電極が配置される。
In a method for manufacturing an organic semiconductor element having a bottom gate / bottom contact type structure, a case where a gate insulating layer and a gate electrode are included in the substrate may be considered. When the base includes a gate insulating layer and a gate electrode, the step of forming the gate insulating layer and the gate electrode is to prepare a base material, form the gate electrode on the base material, and repel the liquid so as to cover the gate electrode A gate insulating layer having a property is formed. As the substrate, those described above can be preferably used.
3A. Structure of Organic Semiconductor Element The structure of the organic semiconductor element of the present invention will be described. The organic semiconductor element of the present invention includes a substrate, a source electrode, a drain electrode, an organic semiconductor layer, a gate insulating layer, and a gate electrode. Note that the gate insulating layer and the gate electrode are appropriately arranged depending on the mold. For example, in a top gate / bottom contact type structure and a top gate / top contact type structure, a gate insulating layer and a gate electrode are disposed on the organic semiconductor layer. In the bottom gate / bottom contact type structure and the bottom gate / top contact type structure, a gate insulating layer and a gate electrode are disposed on a part of the substrate.

有機半導体素子がゲート電極及びドレイン電極の形成時に用いられるエッチャントによって破壊される可能性があるため、トップゲート・ボトムコンタクト型構造又はボトムゲート・ボトムコンタクト型構造が好ましい。
B.以下、本発明の第二実施形態の有機半導体素子の製造方法における各工程について説明する。
1B.有機半導体素子用基板の形成工程
有機半導体素子用基板の形成工程は、有機半導体材料を溶媒に含有させた有機半導体層形成用溶液に対して撥液性がある撥液部を有する基体と、前記基体上に形成されたソース電極及びドレイン電極と、前記基体の撥液部の一部上に形成された遮蔽層とを有し、前記ソース電極及び前記ドレイン電極の両方または一方に酸化還元電位が銀以下の金属が含まれている有機半導体素子用基板上に、酸素を含む雰囲気下で、前記有機半導体素子用基板のソース電極及びドレイン電極が形成されている側から、紫外線又は含酸素プラズマを前記有機半導体素子用基板に照射して、前記基体の撥液部の一部を前記有機半導体層形成用溶液に対して親液性がある親液部に変性するものである。
Since the organic semiconductor element may be broken by an etchant used when forming the gate electrode and the drain electrode, a top gate / bottom contact type structure or a bottom gate / bottom contact type structure is preferable.
B. Hereinafter, each process in the manufacturing method of the organic-semiconductor element of 2nd embodiment of this invention is demonstrated.
1B. Step of forming substrate for organic semiconductor element The step of forming the substrate for organic semiconductor element includes a substrate having a liquid repellent portion having liquid repellency with respect to an organic semiconductor layer forming solution containing an organic semiconductor material in a solvent; A source electrode and a drain electrode formed on the substrate, and a shielding layer formed on a part of the liquid repellent portion of the substrate, and a redox potential is applied to both or one of the source electrode and the drain electrode. On the organic semiconductor element substrate containing a metal below silver, ultraviolet or oxygen-containing plasma is applied from the side where the source electrode and drain electrode of the organic semiconductor element substrate are formed in an atmosphere containing oxygen. The organic semiconductor element substrate is irradiated to denature a part of the lyophobic portion of the substrate into a lyophilic portion having lyophilicity with respect to the organic semiconductor layer forming solution.

1B−1.有機半導体素子用基板
有機半導体素子用基板は、ソース電極及びドレイン電極の両方または一方に酸化還元電位が銀以下の金属が含まれている点と酸素を含む雰囲気下で紫外線又は含酸素プラズマを有機半導体素子用基板に照射する点以外は、1A−1.に記載の構成と同じである。
1B-1. Organic Semiconductor Device Substrate Organic semiconductor device substrate can be used to organically irradiate ultraviolet or oxygen-containing plasma in an oxygen-containing atmosphere in which one or both of a source electrode and a drain electrode contain a metal having a redox potential of silver or less. Except for irradiating the substrate for semiconductor elements, 1A-1. The configuration is the same as that described in.

1B−1−1.ソース電極及びドレイン電極
ソース電極及びドレイン電極は、両方または一方に酸化還元電位が銀以下の金属が含まれている。酸化還元電位が銀以下の金属としては、例えば、銀、銅、ビスマス、アンチモン、鉛、スズ、ニッケル、コバルト、カドミウム、鉄、クロム、亜鉛、タンタル、マンガン等が挙げられる。その中でも、良好な電気伝導度を有し、入手のしやすい銀が好ましい。また、酸化還元電位が銀以下の金属とは、単体の金属だけでなく、合金等も含む概念である。また、合金が、酸化還元電位が銀より大きい金属単体を含んでいて酸化還元電位が銀以下の金属単体を含んでいる場合も、酸化還元電位が銀以下の金属を含むという概念の範疇である。酸化還元電位が銀以下の金属に含まれる合金としては、APC合金(AgPdCu合金)が、良好な電気伝導度を有するので特に好ましい。一般に酸化還元電位が銀以下の金属は、金及び白金よりも格段に価格が安いため、酸化還元電位が銀以下の金属を用いることで部材コストを削減することができる。ただし、酸化還元電位が銀以下の金属は、紫外線や含酸素プラズマによって酸化されるため後述の還元工程が必要になる。なお、銀の酸化還元電位は、0.799Vである。
2B.ソース電極及びドレイン電極の還元工程
ソース電極及びドレイン電極の還元工程は、ソース電極及びドレイン電極に含まれている酸化還元電位が銀以下の金属を還元するものである。
1B-1-1. Source electrode and drain electrode Both or one of the source electrode and the drain electrode contains a metal having a redox potential of silver or less. Examples of the metal having a redox potential equal to or lower than silver include silver, copper, bismuth, antimony, lead, tin, nickel, cobalt, cadmium, iron, chromium, zinc, tantalum, and manganese. Among them, silver which has good electrical conductivity and is easily available is preferable. Moreover, the metal whose oxidation-reduction potential is equal to or lower than silver is a concept including not only a single metal but also an alloy. Further, when the alloy contains a single metal having a redox potential larger than silver and contains a single metal having a redox potential of silver or lower, the alloy is included in the concept of containing a metal having a redox potential of silver or lower. . As an alloy contained in a metal having a redox potential equal to or lower than silver, an APC alloy (AgPdCu alloy) is particularly preferable because it has good electrical conductivity. In general, a metal having an oxidation-reduction potential of silver or less is much cheaper than gold and platinum. Therefore, the cost of a member can be reduced by using a metal having an oxidation-reduction potential of silver or less. However, a metal having an oxidation-reduction potential equal to or lower than silver is oxidized by ultraviolet rays or oxygen-containing plasma, so that a reduction process described later is required. Note that the redox potential of silver is 0.799V.
2B. Reduction process of source electrode and drain electrode The reduction process of the source electrode and the drain electrode is to reduce a metal having an oxidation-reduction potential of silver or less contained in the source electrode and the drain electrode.

2B−1.還元方法
還元方法は、酸化還元電位が銀以下の金属を還元できる方法であれば、加熱による還元や還元剤による還元等、特に限定されない。
2B-1. Reduction Method The reduction method is not particularly limited as long as it is a method capable of reducing a metal having a redox potential of silver or less, such as reduction by heating or reduction by a reducing agent.

加熱による還元方法は、有機半導体素子用基板を酸化還元電位が銀以下の金属の酸化物の分解する温度で加熱するものである。加熱による還元は、工程が少ないため製造コストを抑えることができる。   In the reduction method by heating, the organic semiconductor element substrate is heated at a temperature at which a metal oxide having a redox potential of silver or lower is decomposed. Reduction by heating can reduce the manufacturing cost because there are few steps.

還元剤による還元方法は、気体や液体や固体等の種々の状態の還元剤を酸化されたソース電極及びドレイン電極に含まれている酸化還元電位が銀以下の金属と接触させるものであれば特に限定されない。好ましくは、金属酸化物を均一に還元することが容易な、水素プラズマ雰囲気下で還元処理を行う還元方法や、水素、一酸化炭素等、もしくは水素、一酸化炭素を窒素、ヘリウム、アルゴン等の不活性ガスで希釈した還元ガスを用い、該還元ガス雰囲気下で還元を行う還元方法を好適に用いることができる。還元ガスは1種の還元ガスを単独で使用してもよく、2種以上のガスを混合して用いることとしてもよい。   The reducing method using a reducing agent is particularly suitable as long as the reducing agent in various states such as gas, liquid and solid is brought into contact with a metal whose oxidation-reduction potential contained in the oxidized source electrode and drain electrode is lower than silver. It is not limited. Preferably, a reduction method in which reduction treatment is performed in a hydrogen plasma atmosphere that facilitates uniform reduction of metal oxides, hydrogen, carbon monoxide, or the like, or hydrogen, carbon monoxide such as nitrogen, helium, argon, etc. A reducing method in which a reducing gas diluted with an inert gas is used and reduction is performed in the reducing gas atmosphere can be suitably used. As the reducing gas, one kind of reducing gas may be used alone, or two or more kinds of gases may be mixed and used.

還元剤による還元は、単体、水素化物、酸化物等の種々の還元剤を用いることができる。また、還元剤は、酸化還元電位がソース電極及びドレイン電極に含まれている酸化還元電位が銀以下の金属よりも小さければ特に限定されない。単体としては、水素、炭素、りん、ナトリウム、マグネシウム、金属のアマルガム等が挙げられる・水素化物としては、ヨウ化水素、硫化水素、アンモニアとその誘導体、リン化水素、水素化砒素等が挙げられる。酸化物としては、一酸化炭素、二酸化硫黄、三酸化リン、亜ヒ酸、亜リン酸、亜硝酸、亜硫酸等が挙げられる。還元剤による還元は、加熱分解する温度が高い酸化物を効果的に還元することができる。
3B.有機半導体層の形成工程
有機半導体層の形成工程は、2A.と同様の方法で行う。
4B.有機半導体素子の構造
有機半導体素子の構造は、3A.と同様な構造を取ることが出来る。
5.用途
本発明の有機半導体素子の製造方法により製造される有機半導体素子の用途としては、例えば、液晶表示装置、電気泳動表示装置、有機EL表示装置等を挙げることができる。
For the reduction with a reducing agent, various reducing agents such as a simple substance, a hydride, and an oxide can be used. Further, the reducing agent is not particularly limited as long as the redox potential contained in the source electrode and the drain electrode is smaller than that of silver or less. Examples of simple substances include hydrogen, carbon, phosphorus, sodium, magnesium, and metal amalgam. Examples of hydrides include hydrogen iodide, hydrogen sulfide, ammonia and derivatives thereof, hydrogen phosphide, and arsenic hydride. . Examples of the oxide include carbon monoxide, sulfur dioxide, phosphorus trioxide, arsenous acid, phosphorous acid, nitrous acid, and sulfurous acid. Reduction with a reducing agent can effectively reduce an oxide having a high temperature for thermal decomposition.
3B. Step of forming organic semiconductor layer The step of forming the organic semiconductor layer is 2A. Perform in the same way.
4B. Structure of organic semiconductor element The structure of the organic semiconductor element is 3A. Can take the same structure.
5. Applications Examples of the use of the organic semiconductor element produced by the method for producing an organic semiconductor element of the present invention include a liquid crystal display device, an electrophoretic display device, and an organic EL display device.

以下に実施例を示し、本発明をさらに詳細に説明する。   The following examples illustrate the present invention in more detail.

以下に記すトップゲート・ボトムコンタクト型の有機半導体素子を作製した。二酸化ケイ素からなるガラス(厚さ;0.7mm)上に撥液性のアクリルシリコーン樹脂(信越化学製、KP-545)をスピンコートし、オーブン(ESPEC製 クリーンオーブン)で150℃で30分間加熱硬化させることで基体(厚さ;5μm)を形成した。この基体表面に25℃のトリクロロベンゼンを1.2μリットル滴下し、液滴の左右端点と頂点を結ぶ直線の固体表面に対する角度から接触角を求める方法であるθ/2法にて接触角測定を行った結果、接触角は98.0°であった。   A top gate / bottom contact type organic semiconductor element described below was produced. A glass (thickness: 0.7 mm) made of silicon dioxide is spin-coated with a liquid-repellent acrylic silicone resin (Shin-Etsu Chemical Co., KP-545) and heated in an oven (ESPEC clean oven) at 150 ° C. for 30 minutes. A substrate (thickness: 5 μm) was formed by curing. The contact angle is measured by the θ / 2 method, which is a method for determining the contact angle from the angle of the straight line connecting the left and right end points and the apex of the droplet to the solid surface by dropping 1.2 μl of 25 ° C. trichlorobenzene onto the substrate surface. As a result, the contact angle was 98.0 °.

次いで基体全面上にAu(40nm)を真空蒸着法(ULVAC製 真空蒸着装置)で成膜し金色の膜としてAu膜を得た。このAu膜上にポジ型のフォトレジスト(AZエレクトロニックマテリアルズ社製、AZ-5206)をスピンコートで成膜し、フォトマスクを介して露光をし、次いで水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液(濃度2.38%)での現像でフォトレジストをパターニングした。この基板をエッチャントへ投入することで、エッチングをした。続いてAu上に残ったフォトレジストを剥離し、Auからなるソース電極及びドレイン電極を形成した。   Next, Au (40 nm) was formed on the entire surface of the substrate by a vacuum evaporation method (ULVAC vacuum evaporation apparatus) to obtain an Au film as a golden film. A positive photoresist (AZ-5206, manufactured by AZ Electronic Materials) is formed on the Au film by spin coating, exposed through a photomask, and then an aqueous tetramethylammonium hydroxide solution (concentration: 2.). The photoresist was patterned by development at 38%). Etching was performed by putting this substrate into an etchant. Subsequently, the photoresist remaining on Au was peeled off to form a source electrode and a drain electrode made of Au.

このソース電極及びドレイン電極を含む基板表面にポジ型のフォトレジスト(AZエレクトロニックマテリアルズ社製、AZ-5206)をスピンコートし、フォトマスクを介しての露光をし、次いで水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液(濃度2.38%)での現像により、フォトレジストのパターンを形成した。このフォトレジストのパターンはソース電極及びドレイン電極近傍のフォトレジストが除去され、電極付近はAuとその下の基体がむき出しとなったものであった。この状態で電極が形成された側の基体に向けて真空紫外線(波長172nm、照度3mW/cm2 )を60秒間照射し、フォトレジストの付いていないソースおよびドレイン電極付近を親液化させた。これにより照射領域の撥液部は親液部に変性された。なお、親液部上に25℃のトリクロロベンゼンを1.2μリットル滴下し、θ/2法にて接触角測定を行った結果、接触角は5°以下であった。   A positive photoresist (AZ-5206, manufactured by AZ Electronic Materials Co., Ltd.) is spin-coated on the substrate surface including the source electrode and the drain electrode, exposed through a photomask, and then tetramethylammonium hydroxide aqueous solution A photoresist pattern was formed by development at a density of 2.38%. The photoresist pattern was such that the photoresist near the source and drain electrodes was removed, and Au and the underlying substrate were exposed near the electrodes. In this state, vacuum ultraviolet rays (wavelength: 172 nm, illuminance: 3 mW / cm 2) were irradiated for 60 seconds toward the substrate on which the electrode was formed, and the vicinity of the source and drain electrodes without the photoresist was made lyophilic. As a result, the lyophobic part in the irradiated region was modified into a lyophilic part. In addition, 1.2 microliters of 25 degreeC trichlorobenzene was dripped on the lyophilic part, and as a result of measuring a contact angle by (theta) / 2 method, the contact angle was 5 degrees or less.

次に、上記のフォトレジストを剥離除去(東京応化工業製 剥離液106)した。次に、有機半導体であるポリチオフェンをトリクロロベンゼンに0.2wt%の濃度で溶解させた溶液を親液化したソース電極及びドレイン電極近傍にインクジェット塗布し、150℃のホットプレート上に10分置くことで乾燥させた。このとき顕微鏡観察からポリチオフェンからなる有機半導体層(厚さ;40nm)がソース電極及びドレイン電極近傍の親液部上のみに形成されており、フォトレジストの裏返しとなる形状にパターニングされていることを確認した。   Next, the above photoresist was removed by stripping (a stripping solution 106 manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.). Next, an organic semiconductor semiconductor polythiophene dissolved in trichlorobenzene at a concentration of 0.2 wt% is inkjet-applied near the lyophilic source electrode and drain electrode and placed on a hot plate at 150 ° C. for 10 minutes. Dried. At this time, the organic semiconductor layer (thickness: 40 nm) made of polythiophene is formed only on the lyophilic portion in the vicinity of the source electrode and the drain electrode from microscopic observation, and is patterned into a shape that turns over the photoresist. confirmed.

次に、ポリチオフェンをパターニングした側の基体上に樹脂(信越化学製、KP-545)をスピンコートし、露光と加熱硬化によりゲート絶縁層(厚さ;1 μm)を形成した。さらにゲート絶縁層上にメタルマスクを介してAlを蒸着してゲート電極を形成し、トップゲート・ボトムコンタクト型の有機半導体素子を完成させた。   Next, a resin (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., KP-545) was spin-coated on the substrate on which polythiophene was patterned, and a gate insulating layer (thickness: 1 μm) was formed by exposure and heat curing. Further, Al was deposited on the gate insulating layer through a metal mask to form a gate electrode, thereby completing a top gate / bottom contact type organic semiconductor element.

作製した有機半導体素子をソース・ドレイン電圧−50V、ゲート電圧を20 V〜−50 Vで変化させて電流−電圧特性を測定した結果、トランジスタの移動度は0.1cm2 /Vsと見積もられた。電流−電圧特性の測定は真空中、遮光下で測定を行った。また、ソース・ドレイン電圧およびゲート電圧に−50Vを1000秒間印加し、ソース・ドレイン電流の変化を観測するバイアスストレス試験を行った。結果、1000秒後ではソース電極とドレイン電極間の電流は85%維持された。 As a result of measuring the current-voltage characteristics by changing the source / drain voltage of −50 V and the gate voltage from 20 V to −50 V, the mobility of the transistor was estimated to be 0.1 cm 2 / Vs. It was. The current-voltage characteristics were measured in a vacuum and protected from light. In addition, a bias stress test was performed in which −50 V was applied to the source / drain voltage and the gate voltage for 1000 seconds, and changes in the source / drain current were observed. As a result, the current between the source electrode and the drain electrode was maintained at 85% after 1000 seconds.

基体を準備する部分までは実施例1と同様の操作を行った。   The same operation as in Example 1 was performed up to the part for preparing the substrate.

基体全面上にAg(40nm)をスパッタ法で成膜し白銀色の膜としてAg膜を得た。このAg膜上にポジ型のフォトレジスト(AZエレクトロニックマテリアルズ社製、AZ-5206)をスピンコートで成膜し、フォトマスクを介して露光装置(清和光学製 マスクアライナー)で露光をし、次いで水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液(濃度2.38%)での現像でフォトレジストをパターニングした。この基板をエッチャントへ投入することで、エッチングをした。続いてAg上に残ったフォトレジストを剥離し、Agからなるソース電極及びドレイン電極を形成した。   Ag (40 nm) was formed on the entire surface of the substrate by sputtering to obtain an Ag film as a white silver film. A positive photoresist (AZ-5206, manufactured by AZ Electronic Materials Co., Ltd.) is formed on this Ag film by spin coating, and exposed with an exposure apparatus (Seiwa Optical mask aligner) through a photomask. The photoresist was patterned by development with an aqueous tetramethylammonium hydroxide solution (concentration 2.38%). Etching was performed by putting this substrate into an etchant. Subsequently, the photoresist remaining on Ag was peeled to form a source electrode and a drain electrode made of Ag.

このソース電極及びドレイン電極を含む基板表面にポジ型のフォトレジスト(AZエレクトロニックマテリアルズ社製、AZ-5206)をスピンコートし、フォトマスクを介しての露光をし、次いで水酸化テトラメチルアンモニウム水溶液(濃度2.38%)での現像により、フォトレジストのパターンを形成した。このフォトレジストのパターンはソース電極及びドレイン電極近傍のフォトレジストが除去され、電極付近はAgとその下の撥液部がむき出しとなったものであった。この状態で電極が形成された側の基体に向けて真空紫外線(波長172nm、照度3mW/cm2 )を60秒間照射し、フォトレジストの付いていないソースおよびドレイン電極近傍を親液部に変性させた。これにより照射領域の撥液部は親液部に変性されるが、同時にソース電極及びドレイン電極であるAgは黒褐色となった。白銀色が黒褐色と変化したので、AgがAg2Oになったと推定される。なお、親液部上に25℃のトリクロロベンゼンを1.2μリットル滴下し、θ/2法にて接触角測定を行った結果、接触角は5°以下であった。 A positive photoresist (AZ-5206, manufactured by AZ Electronic Materials Co., Ltd.) is spin-coated on the substrate surface including the source electrode and the drain electrode, exposed through a photomask, and then tetramethylammonium hydroxide aqueous solution A photoresist pattern was formed by development at a density of 2.38%. In this photoresist pattern, the photoresist near the source electrode and the drain electrode was removed, and Ag and the liquid repellent portion therebelow were exposed near the electrode. In this state, vacuum ultraviolet rays (wavelength: 172 nm, illuminance: 3 mW / cm 2) were irradiated for 60 seconds toward the substrate on which the electrode was formed, and the vicinity of the source and drain electrodes without the photoresist was denatured into a lyophilic portion. . As a result, the lyophobic portion of the irradiated region was denatured into a lyophilic portion, but at the same time, Ag as the source electrode and the drain electrode became black brown. Since the silver color changed to blackish brown, it is presumed that Ag became Ag 2 O. In addition, 1.2 microliters of 25 degreeC trichlorobenzene was dripped on the lyophilic part, and as a result of measuring a contact angle by (theta) / 2 method, the contact angle was 5 degrees or less.

この基板を150℃のオーブン内で30分間加熱し、酸化銀を酸素と銀へ熱分解することで黒褐色のAg2Oを白銀色のAgへと還元した。 This substrate was heated in an oven at 150 ° C. for 30 minutes, and the silver oxide was thermally decomposed into oxygen and silver to reduce black brown Ag 2 O to white silver Ag.

次に、上記のフォトレジストを剥離除去(東京応化工業製 剥離液106)した。ここで、フォトレジストの付着していた部分は撥液性のままである。そのため、基板面内に塗れ性の差を持つパターンを作製することができた。   Next, the above photoresist was removed by stripping (a stripping solution 106 manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.). Here, the portion to which the photoresist has adhered remains liquid repellent. Therefore, it was possible to produce a pattern having a difference in paintability within the substrate surface.

次に、有機半導体であるポリチオフェンをトリクロロベンゼンに0.2wt%の濃度で溶解させた溶液を親液化したソース電極及びドレイン電極近傍にインクジェット塗布(富士フィルム製 Dimatix)し、150℃のホットプレート上に10分置くことで乾燥させた。このとき顕微鏡観察からポリチオフェンからなる有機半導体層(厚さ;40nm)がソース電極及びドレイン電極近傍の親液部上のみに形成されており、フォトレジストの裏返しとなる形状にパターニングされていることを確認した。   Next, an organic semiconductor polythiophene dissolved in trichlorobenzene at a concentration of 0.2 wt% was subjected to inkjet coating (Fujifilm Dimatix) in the vicinity of the lyophilic source electrode and drain electrode, and then on a hot plate at 150 ° C. For 10 minutes to dry. At this time, the organic semiconductor layer (thickness: 40 nm) made of polythiophene is formed only on the lyophilic portion in the vicinity of the source electrode and the drain electrode from microscopic observation, and is patterned into a shape that turns over the photoresist. confirmed.

次に、ポリチオフェンをパターニングした側の基体上に樹脂(信越化学製、KP-545)をスピンコートし、露光と加熱硬化によりゲート絶縁層(厚さ;1 μm)を形成した。さらにゲート絶縁層上にメタルマスクを介してAlを蒸着してゲート電極を形成し、トップゲート・ボトムコンタクト型の有機半導体素子を完成させた。   Next, a resin (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., KP-545) was spin-coated on the substrate on which polythiophene was patterned, and a gate insulating layer (thickness: 1 μm) was formed by exposure and heat curing. Further, Al was deposited on the gate insulating layer through a metal mask to form a gate electrode, thereby completing a top gate / bottom contact type organic semiconductor element.

作製した有機半導体素子をソース・ドレイン電圧−50V、ゲート電圧を20 V〜−50 Vで変化させて電流−電圧特性を測定した結果、トランジスタの移動度は0.1cm2 /Vsと見積もられた。電流−電圧特性の測定は真空中、遮光下で測定を行った。また、ソース・ドレイン電圧およびゲート電圧に−50Vを1000秒間印加し、ソース・ドレイン電流の変化を観測するバイアスストレス試験を行った。結果、1000秒後ではソース電極とドレイン電極間の電流は85%維持され、良好なバイアスストレス耐性を示した。 As a result of measuring the current-voltage characteristics by changing the source / drain voltage of −50 V and the gate voltage from 20 V to −50 V, the mobility of the transistor was estimated to be 0.1 cm 2 / Vs. It was. The current-voltage characteristics were measured in a vacuum and protected from light. In addition, a bias stress test was performed in which −50 V was applied to the source / drain voltage and the gate voltage for 1000 seconds, and changes in the source / drain current were observed. As a result, after 1000 seconds, the current between the source electrode and the drain electrode was maintained at 85%, and good bias stress resistance was exhibited.

フォトレジストのパターンを形成する部分までは実施例2と同様の操作を行った。   The same operation as in Example 2 was performed up to the part where the photoresist pattern was formed.

電極が形成された側の基体に向けて含酸素プラズマを照射し、フォトレジストの付いていないソースおよびドレイン電極近傍を親液部に変性させた。これにより照射領域の撥液部は親液部に変性されるが、同時にソース電極及びドレイン電極であるAgは黒褐色となった。白銀色が黒褐色と変化したので、AgがAg2Oになったと推定される。 Oxygen-containing plasma was irradiated toward the substrate on which the electrode was formed, and the vicinity of the source and drain electrodes without the photoresist was denatured into a lyophilic portion. As a result, the lyophobic portion of the irradiated region was denatured into a lyophilic portion, but at the same time, Ag as the source electrode and the drain electrode became black brown. Since the silver color changed to blackish brown, it is presumed that Ag became Ag 2 O.

含酸素プラズマを照射後、基板を50℃に加熱したアルカリ溶液中に投入し、次いで、基板上にホルムアルデヒドの濃度が38%のホルマリンを滴下してAg2OをAgに還元した。次に、上記のフォトレジストを剥離除去した。ここで、フォトレジストの付着していた部分は撥液性のままである。そのため、基体面内に塗れ性の差を持つパターンを作製することができた。次に、有機半導体であるポリチオフェンをトリクロロベンゼンに0.2wt%の濃度で溶解させた溶液を親液化したソース電極及びドレイン電極近傍にインクジェット塗布し、150℃のホットプレート上に10分置くことで乾燥させた。このとき顕微鏡観察からポリチオフェンからなる有機半導体層(厚さ;40nm)がソース電極及びドレイン電極近傍の親液部上のみに形成されており、フォトレジストの裏返しとなる形状にパターニングされていることを確認した。 After irradiation with oxygen-containing plasma, the substrate was put into an alkaline solution heated to 50 ° C., and then formalin having a formaldehyde concentration of 38% was dropped onto the substrate to reduce Ag 2 O to Ag. Next, the above photoresist was peeled and removed. Here, the portion to which the photoresist has adhered remains liquid repellent. Therefore, it was possible to produce a pattern having a difference in wettability within the substrate surface. Next, an organic semiconductor semiconductor polythiophene dissolved in trichlorobenzene at a concentration of 0.2 wt% is inkjet-applied near the lyophilic source electrode and drain electrode and placed on a hot plate at 150 ° C. for 10 minutes. Dried. At this time, the organic semiconductor layer (thickness: 40 nm) made of polythiophene is formed only on the lyophilic portion in the vicinity of the source electrode and the drain electrode from microscopic observation, and is patterned into a shape that turns over the photoresist. confirmed.

次に、ポリチオフェンをパターニングした側の基体上に樹脂(信越化学製、KP-545)をスピンコートし、露光と加熱硬化によりゲート絶縁層(厚さ;1 μm)を形成した。さらにゲート絶縁層上にメタルマスクを介してAlを蒸着してゲート電極を形成し、トップゲート・ボトムコンタクト型の有機半導体素子を完成させた。   Next, a resin (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., KP-545) was spin-coated on the substrate on which polythiophene was patterned, and a gate insulating layer (thickness: 1 μm) was formed by exposure and heat curing. Further, Al was deposited on the gate insulating layer through a metal mask to form a gate electrode, thereby completing a top gate / bottom contact type organic semiconductor element.

作製した有機半導体素子をソース・ドレイン電圧−50V、ゲート電圧を20 V〜−50 Vで変化させて電流−電圧特性を測定した結果、トランジスタの移動度は0.1cm2 /Vsと見積もられた。電流−電圧特性の測定は真空中、遮光下で測定を行った。また、ソース・ドレイン電圧およびゲート電圧に−50Vを1000秒間印加し、ソース・ドレイン電流の変化を観測するバイアスストレス試験を行った。結果、1000秒後ではソース電極とドレイン電極間の電流は60%維持され、良好なバイアスストレス耐性を示した。 As a result of measuring the current-voltage characteristics by changing the source / drain voltage of −50 V and the gate voltage from 20 V to −50 V, the mobility of the transistor was estimated to be 0.1 cm 2 / Vs. It was. The current-voltage characteristics were measured in a vacuum and protected from light. In addition, a bias stress test was performed in which −50 V was applied to the source / drain voltage and the gate voltage for 1000 seconds, and changes in the source / drain current were observed. As a result, after 1000 seconds, the current between the source electrode and the drain electrode was maintained at 60%, and good bias stress resistance was exhibited.

比較例Comparative example

真空紫外線を照射する部分までは実施例2と同様の操作を行った。   The same operation as in Example 2 was performed up to the portion irradiated with vacuum ultraviolet rays.

次に、フォトレジストを剥離除去(東京応化工業製 剥離液106)した。次に、ポリチオフェンをトリクロロベンゼンに0.2wt%の濃度で溶解させた溶液を親液部に変性したソース電極及びドレイン電極近傍にインクジェット塗布し、150℃のホットプレート上に10分置くことで膜を乾燥させた。このとき顕微鏡観察からポリチオフェンの膜(40nm)がソース電極及びドレイン電極近傍の親液部上のみに形成されており、フォトレジスト膜の裏返しとなる形状にパターニングされていることを確認した。   Next, the photoresist was removed by stripping (a stripping solution 106 manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.). Next, a solution obtained by dissolving polythiophene in trichlorobenzene at a concentration of 0.2 wt% is inkjet-applied in the vicinity of the source electrode and drain electrode modified into a lyophilic portion, and placed on a hot plate at 150 ° C. for 10 minutes to form a film. Was dried. At this time, it was confirmed from microscopic observation that a polythiophene film (40 nm) was formed only on the lyophilic portion in the vicinity of the source electrode and the drain electrode, and was patterned into a shape that would reverse the photoresist film.

ポリチオフェンのパターニングが完成した基体上に樹脂(信越化学製、KP-545)をスピンコートし、UV露光と加熱硬化によりゲート絶縁層(厚さ;1 μm)を形成した。さらにゲート絶縁層上にメタルマスクを介してAlを蒸着してゲート電極を形成し、トップゲート・ボトムコンタクト型の有機半導体素子を完成させた。   Resin (KP-545, manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.) was spin-coated on the substrate on which polythiophene patterning was completed, and a gate insulating layer (thickness: 1 μm) was formed by UV exposure and heat curing. Further, Al was deposited on the gate insulating layer through a metal mask to form a gate electrode, thereby completing a top gate / bottom contact type organic semiconductor element.

作製した有機半導体素子をソース・ドレイン電圧−50V、ゲート電圧を20 V〜−50 Vで変化させて電流−電圧特性を測定したが、電極が酸化されていることから電気特性を得ることができなかった。   The current-voltage characteristics were measured by changing the source / drain voltage of −50 V and the gate voltage from 20 V to −50 V for the fabricated organic semiconductor element. However, the electrical characteristics can be obtained because the electrodes are oxidized. There wasn't.

1 … 基体
2 … 撥液部
3 … ソース電極
4 … ドレイン電極
5 … 遮蔽層
6 … 有機半導体素子用基板
7 … 親液部
8 … 有機半導体層
9 … ゲート絶縁層
10 … ゲート電極
11 … 基材
12 … 紫外線又は含酸素プラズマ
13 … 酸化されたソース電極
14 … 酸化されたドレイン電極
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Base | substrate 2 ... Liquid repellent part 3 ... Source electrode 4 ... Drain electrode 5 ... Shielding layer 6 ... Organic-semiconductor element substrate 7 ... Lipophilic part 8 ... Organic-semiconductor layer 9 ... Gate insulating layer 10 ... Gate electrode 11 ... Base material DESCRIPTION OF SYMBOLS 12 ... Ultraviolet or oxygen-containing plasma 13 ... Oxidized source electrode 14 ... Oxidized drain electrode

Claims (2)

有機半導体材料を溶媒に含有させた有機半導体層形成用溶液に対して撥液性がある撥液部を有する基体と、前記基体上に形成されたソース電極及びドレイン電極と、前記基体の撥液部の一部上に形成された遮蔽層とを有し、前記ソース電極及び前記ドレイン電極に金又は/及び白金が含まれている有機半導体素子用基板上に、前記有機半導体素子用基板のソース電極及びドレイン電極が形成されている側から、紫外線又は含酸素プラズマを前記有機半導体素子用基板に照射して、前記遮蔽層を用いることで、前記基体の撥液部の一部を前記有機半導体層形成用溶液に対して親液性がある親液部にパターン状に変性する有機半導体素子用基板の形成工程と、
前記遮蔽層を前記有機半導体素子用基板の基体上から除去し、前記有機半導体素子用基板上に前記有機半導体層形成用溶液を塗布し、前記ソース電極及び前記ドレイン電極に接する有機半導体層を形成する有機半導体層の形成工程と、を有する有機半導体素子の製造方法。
A substrate having a liquid repellent portion having liquid repellency with respect to an organic semiconductor layer forming solution containing an organic semiconductor material in a solvent, a source electrode and a drain electrode formed on the substrate, and a liquid repellency of the substrate And a source of the organic semiconductor element substrate on the organic semiconductor element substrate, wherein the source electrode and the drain electrode contain gold or / and platinum. By irradiating the substrate for an organic semiconductor element with ultraviolet light or oxygen-containing plasma from the side on which the electrode and drain electrode are formed, and using the shielding layer, a part of the liquid repellent portion of the substrate is the organic semiconductor. A step of forming a substrate for an organic semiconductor element that is modified into a pattern in a lyophilic part that is lyophilic with respect to the layer forming solution;
Wherein the shielding layer is removed from the base of the substrate for the organic semiconductor element, wherein the organic semiconductor layer forming solution was applied to the organic semiconductor device on the substrate for, organic semiconductor that Sessu to the source electrode and the drain electrode Forming an organic semiconductor layer for forming the layer.
有機半導体材料を溶媒に含有させた有機半導体層形成用溶液に対して撥液性がある撥液部を有する基体と、前記基体上に形成されたソース電極及びドレイン電極と、前記基体の撥液部の一部上に形成された遮蔽層とを有し、前記ソース電極及び前記ドレイン電極の両方または一方に酸化還元電位が銀以下の金属が含まれている有機半導体素子用基板上に、酸素を含む雰囲気下で、前記有機半導体素子用基板のソース電極及びドレイン電極が形成されている側から、紫外線又は含酸素プラズマを前記有機半導体素子用基板に照射して、前記遮蔽層を用いることで、前記基体の撥液部の一部を前記有機半導体層形成用溶液に対して親液性がある親液部にパターン状に変性する有機半導体素子用基板の形成工程と、
前記ソース電極及び前記ドレイン電極に含まれている酸化還元電位が銀以下の金属を還元するソース電極及びドレイン電極の還元工程と、
前記遮蔽層を前記有機半導体素子用基板の基体上から除去し、前記有機半導体素子用基板上に前記有機半導体層形成用溶液を塗布し、前記ソース電極及び前記ドレイン電極に接する有機半導体層を形成する有機半導体層の形成工程と、を有する有機半導体素子の製造方法。

A substrate having a liquid repellent portion having liquid repellency with respect to an organic semiconductor layer forming solution containing an organic semiconductor material in a solvent, a source electrode and a drain electrode formed on the substrate, and a liquid repellency of the substrate An organic semiconductor element substrate having a shielding layer formed on a part of the portion, and in which one or both of the source electrode and the drain electrode contains a metal having a redox potential of silver or less. In the atmosphere containing the organic semiconductor element substrate, the organic semiconductor element substrate is irradiated with ultraviolet rays or oxygen-containing plasma from the side where the source electrode and the drain electrode are formed, and the shielding layer is used. A step of forming a substrate for an organic semiconductor element, in which a part of the liquid repellent portion of the base is modified into a lyophilic portion having lyophilicity with respect to the organic semiconductor layer forming solution;
A reduction step of the source electrode and the drain electrode for reducing a metal whose oxidation-reduction potential contained in the source electrode and the drain electrode is lower than silver; and
Wherein the shielding layer is removed from the base of the substrate for the organic semiconductor element, wherein the organic semiconductor layer forming solution was applied to the organic semiconductor device on the substrate for, organic semiconductor that Sessu in the source electrode and said drain electrode Forming an organic semiconductor layer for forming the layer.

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