JP5916976B2 - 有機薄膜トランジスタの形成方法、及び有機薄膜トランジスタ - Google Patents

有機薄膜トランジスタの形成方法、及び有機薄膜トランジスタ Download PDF

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Description

本発明は、有機薄膜トランジスタの形成方法、及び該形成方法によって形成される有機薄膜トランジスタに関する。
近年、有機半導体を半導体チャネルとして使用する有機薄膜トランジスタ（有機ＴＦＴ）が種々検討されている。有機半導体は無機半導体に比べて加工が容易であり、プラスチック支持体との親和性が高いので薄層デバイスとしての魅力がある。
有機半導体膜の形成方法としては蒸着による方法が代表的であるが、材料の特性により種々の方法が用いられる。その中でも、塗布あるいはインクジェット等、有機半導体材料の溶液を基板に適用する常圧ウエットプロセスにより、蒸着等よりも容易に薄膜が得られるという特徴がある。
しかし、ウエットプロセスによる製膜は簡便な反面、高移動度の薄膜を安定に形成することが困難であり、その方法については未だ確立されていない。そのため、所望の位置に所望の移動度の薄膜を形成する方法が確立されていない。
従来、有機薄膜トランジスタの製造工程における有機半導体膜の形成方法として、有機半導体材料を用いて必要とされるよりも大きな面積を有する薄膜を形成し、これをパターニングして不要な部分を除去することによって成形する方法が広く用いられている。また、ゲート電極もタンタル、アルミニウム等の導電性薄膜を形成し、これをパターニングして作製されることが多い。
また、微細な形状の薄膜はインクジェット法によっても形成される。例えば、有機半導体材料を含む溶液をインクジェット式吐出装置によって基板上に吐出して、有機半導体膜を形成する方法が提案されている。インクジェット法によって吐出する場合、基板表面の濡れ性によっては吐出された液滴が濡れ拡がり、微細なパターンを正確に描くことが困難な場合もある。
そこで、吐出された液滴が所望のパターンに従って配置されるように、基板表面に予めバンクを形成して液滴の配置を制御する方法が提案されている（例えば、特許文献１、２参照。）。更に、基板上に供給された有機半導体材料を含む液滴の周縁部（エッジ部）は乾燥が速く、周縁部に有機半導体材料を析出させることによって、有機半導体膜を形成させ、更にチャネル領域に電極を設けて有機薄膜トランジスタを作製技術（例えば、特許文献３参照。）も知られている。
特開昭５９−７５２０５号公報 特開２０００−３５３５９４号公報 特開２００６−４９８１０号公報
本発明の目的は、塗布法によってキャリア移動度の高い有機薄膜トランジスタを形成できる有機薄膜トランジスタの形成方法、及び該形成方法によって形成される有機薄膜トランジスタを提供することである。
本発明の上記目的は、下記構成により達成される。
１．有機半導体材料を含む塗布液をインクジェット又はマイクロインジェクターによって基板の上に塗布して、該塗布液を乾燥させることにより成膜される有機半導体膜を、ソース電極及びドレイン電極間のチャネル領域に成膜する有機薄膜トランジスタの形成方法において、
前記有機半導体膜を成膜した際に、該有機半導体膜は、前記塗布液の乾燥が塗布液周縁部から開始して塗布液内部に進行することによって前記有機半導体膜の四方八方から進行してきた結晶性を有する成膜領域が融合することによって領域境界が高密度に存在する領域を有し、
前記有機半導体膜中の前記領域境界が高密度に存在する領域以外の領域に、方形状の前記チャネル領域を配置することを特徴とする有機薄膜トランジスタの形成方法。
２．前記有機半導体膜を円形に成膜した際に、
前記領域境界が高密度に存在する領域を、該円形の中心付近に有す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形成方法。
３．前記基板の表面エネルギーが１．０×１０-2〜７．０×１０-2Ｎｍ-1である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形成方法。
４．前記有機半導体膜の面積が１００ｎｍ2以上、１０ｃｍ2以下であることを特徴とする前記１〜３のいずれか１項に記載の有機薄膜トランジスタの形成方法。
５．前記有機半導体材料の分子量が１００以上、５０００以下であることを特徴とする前記１〜４のいずれか１項に記載の有機薄膜トランジスタの形成方法。
６．前記有機半導体材料が分子中にヘテロ原子を含む縮合多環芳香族化合物であることを特徴とする前記１〜５のいずれか１項に記載の有機薄膜トランジスタの形成方法。
７．前記分子中にヘテロ原子を含む縮合多環芳香族化合物が６，１３−ビスアルキルシリルエチニルペンタセンであ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形成方法。
８．前記１〜７のいずれか１項に記載の有機薄膜トランジスタの形成方法により形成されることを特徴とする有機薄膜トランジスタ。
本発明により、塗布法によってキャリア移動度の高い有機薄膜トランジスタを形成できる有機薄膜トランジスタの形成方法、及び該形成方法により形成された有機薄膜トランジスタを提供することができた。
本発明に係る有機薄膜トランジスタの構成例を示す図である。 本発明に係る有機ＴＦＴシートの概略等価回路図の一例である。 酸化ケイ素皮膜上に形成されたマイクロインジェクターによる円形有機半導体膜の端部から２５０μｍの位置に形成されたソース・ドレイン電極を模式的に示す図である。 酸化ケイ素皮膜上に形成されたマイクロインジェクターによる線状有機半導体膜の長辺端部から２５０μｍの位置に形成されたソース・ドレイン電極を模式的に示す図である。 酸化ケイ素皮膜上に形成されたマイクロインジェクターによる線状有機半導体膜の短辺端部から２．５ｍｍの位置に形成されたソース・ドレイン電極を模式的に示す図である。 酸化ケイ素皮膜上にソース・ドレイン電極を形成し、その上に形成された有機半導体膜端からの最短距離が約１μｍの位置にチャネル領域が位置するボトムコンタクト型有機ＴＦＴ素子を模式的に示す図である。 酸化ケイ素皮膜上にソース・ドレイン電極を形成し、その上に形成された有機半導体膜端からの最短距離が約１μｍの位置にチャネル領域が位置するボトムコンタクト型有機ＴＦＴ素子を模式的に示す図である。
符号の説明
１ 有機半導体層
２ ソース電極
３ ドレイン電極
４ ゲート電極
５ 絶縁層
６ 支持体
７ ゲートバスライン
８ ソースバスライン
１０ 有機ＴＦＴシート
１１ 有機ＴＦＴ
１２ 出力素子
１３ 蓄積コンデンサ
１４ 垂直駆動回路
１５ 水平駆動回路
以下、本発明を実施するための最良の形態について詳しく説明するが、本発明はこれにより限定されるものではない。
本発明はインクジェット等のダイレクトパターン半導体層を成膜し、膜内のチャネルの配置を工夫することにより、所望の位置で所望の移動度の薄膜を形成する技術である。
半導体溶液を基板上に供給すると液滴周縁部から乾燥が開始し、追随して次第に液滴内部にも乾燥が進行する。つまり、例えば、円形の液滴は周縁部から円の中心に向かって溶媒揮発が進行して成膜され、円中心付近では四方八方から進行してきた成膜領域が融合するため、高密度に領域境界が存在する。この領域をチャネルから避けることにより、高移動度の性能の安定した素子を作製できることを見出した。即ち、有機半導体膜の重心位置以外の位置にチャネル層を形成することで、高移動度の性能の安定した素子を作製できることを見出した。
本発明の有機薄膜トランジスタの形成方法は、塗布により良好に駆動する有機薄膜トランジスタを提供することができる。
有機薄膜トランジスタは支持体上に有機半導体層で連結されたソース電極とドレイン電極を有し、その上にゲート絶縁層を介してゲート電極を有するトップゲート型と、支持体上に先ずゲート電極とを有し、ゲート絶縁層を介して有機半導体チャネルで連結されたソース電極とドレイン電極を有するボトムゲート型に大別される。本発明の有機薄膜トランジスタの形成方法により得られる有機薄膜トランジスタは、これらトップゲート型及びボトムゲート型のいずれでもよく、またその形態を問わない。
また、本発明のプロセスで用いられる有機薄膜トランジスタにおける有機半導体チャネル（活性層）を構成する有機半導体膜は、低分子有機半導体材料として機能するものであればどのような有機化合物を選択してもよいが、分子量として重量平均分子量が１００以上、５０００以下のものであることが好ましい。
本発明に用いられる有機半導体材料としては、分子中にヘテロ原子を含む縮合多環芳香族化合物が好ましく、特にＳｉ、Ｓ、Ｓｎ、Ｏ、Ｎ、Ｇｅのヘテロ原子が好ましい。縮合多環芳香族化合物としては、例えば、アントラセン、テトラセン、ペンタセン、ヘキサセン、へプタセン、クリセン、ピセン、フルミネン、ピレン、ペロピレン、ペリレン、テリレン、クオテリレン、コロネン、オバレン、サーカムアントラセン、ビスアンテン、ゼスレン、ヘプタゼスレン、ピランスレン、ビオランテン、イソビオランテン、サーコビフェニル、フタロシアニン、ポルフィリン等の化合物及びこれらの誘導体が挙げられる。
より具体的には、Ｓｉ、Ｓ、Ｓｎ、Ｏ、Ｎ、Ｇｅのヘテロ原子を含む下記一般式（ＯＳＣ１）で表される縮合多環芳香族化合物が好ましい。
式中、Ｒ1〜Ｒ6は水素原子または置換基を表し、Ｚ1またはＺ2は置換または無置換の芳香族炭化水素環、あるいは置換または無置換の芳香族複素環を表し、ｎ１またはｎ２は０〜３の整数を表す。
一般式（ＯＳＣ１）において、Ｒ1〜Ｒ6で各々表される置換基としては、アルキル基（例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ｔ−ブチル基、ペンチル基、ｔ−ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、ｔ−オクチル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基）、シクロアルキル基（例えば、シクロペンチル基、シクロヘキシル基）、アルケニル基（例えば、ビニル基、アリル基、１−プロペニル基、２−ブテニル基、１，３−ブタジエニル基、２−ペンテニル基、イソプロペニル基）、アルキニル基（例えば、エチニル基、プロパルギル基）、芳香族炭化水素基（芳香族炭素環基、アリール基等ともいい、例えば、フェニル基、ｐ−クロロフェニル基、メシチル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基、アントリル基、アズレニル基、アセナフテニル基、フルオレニル基、フェナントリル基、インデニル基、ピレニル基、ビフェニリル基）、芳香族複素環基（ヘテロアリール基ともいい、例えば、ピリジル基、ピリミジニル基、フリル基、ピロリル基、イミダゾリル基、ベンゾイミダゾリル基、ピラゾリル基、ピラジニル基、トリアゾリル基（例えば、１，２，４−トリアゾール−１−イル基、１，２，３−トリアゾール−１−イル基）、オキサゾリル基、ベンゾオキサゾリル基、チアゾリル基、イソオキサゾリル基、イソチアゾリル基、フラザニル基、チエニル基、キノリル基、ベンゾフリル基、ジベンゾフリル基、ベンゾチエニル基、ジベンゾチエニル基、インドリル基、カルバゾリル基、カルボリニル基、ジアザカルバゾリル基（前記カルボリニル基のカルボリン環を構成する炭素原子の一つが窒素原子で置き換わったものを示す）、キノキサリニル基、ピリダジニル基、トリアジニル基、キナゾリニル基、フタラジニル基等）、複素環基（例えば、ピロリジル基、イミダゾリジル基、モルホリル基、オキサゾリジル基等）、アルコキシ基（例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロピルオキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、オクチルオキシ基、ドデシルオキシ基）、シクロアルコキシ基（例えば、シクロペンチルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基）、アリールオキシ基（例えば、フェノキシ基、ナフチルオキシ基）、アルキルチオ基（例えば、メチルチオ基、エチルチオ基、プロピルチオ基、ペンチルチオ基、ヘキシルチオ基、オクチルチオ基、ドデシルチオ基）、シクロアルキルチオ基（例えば、シクロペンチルチオ基、シクロヘキシルチオ基）、アリールチオ基（例えば、フェニルチオ基、ナフチルチオ基）、アルコキシカルボニル基（例えば、メチルオキシカルボニル基、エチルオキシカルボニル基、ブチルオキシカルボニル基、オクチルオキシカルボニル基、ドデシルオキシカルボニル基）、アリールオキシカルボニル基（例えば、フェニルオキシカルボニル基、ナフチルオキシカルボニル基）、スルファモイル基（例えば、アミノスルホニル基、メチルアミノスルホニル基、ジメチルアミノスルホニル基、ブチルアミノスルホニル基、ヘキシルアミノスルホニル基、シクロヘキシルアミノスルホニル基、オクチルアミノスルホニル基、ドデシルアミノスルホニル基、フェニルアミノスルホニル基、ナフチルアミノスルホニル基、２−ピリジルアミノスルホニル基）、アシル基（例えば、アセチル基、エチルカルボニル基、プロピルカルボニル基、ペンチルカルボニル基、シクロヘキシルカルボニル基、オクチルカルボニル基、２−エチルヘキシルカルボニル基、ドデシルカルボニル基、フェニルカルボニル基、ナフチルカルボニル基、ピリジルカルボニル基）、アシルオキシ基（例えば、アセチルオキシ基、エチルカルボニルオキシ基、ブチルカルボニルオキシ基、オクチルカルボニルオキシ基、ドデシルカルボニルオキシ基、フェニルカルボニルオキシ基）、アミド基（例えば、メチルカルボニルアミノ基、エチルカルボニルアミノ基、ジメチルカルボニルアミノ基、プロピルカルボニルアミノ基、ペンチルカルボニルアミノ基、シクロヘキシルカルボニルアミノ基、２−エチルヘキシルカルボニルアミノ基、オクチルカルボニルアミノ基、ドデシルカルボニルアミノ基、フェニルカルボニルアミノ基、ナフチルカルボニルアミノ基）、カルバモイル基（例えば、アミノカルボニル基、メチルアミノカルボニル基、ジメチルアミノカルボニル基、プロピルアミノカルボニル基、ペンチルアミノカルボニル基、シクロヘキシルアミノカルボニル基、オクチルアミノカルボニル基、２−エチルヘキシルアミノカルボニル基、ドデシルアミノカルボニル基、フェニルアミノカルボニル基、ナフチルアミノカルボニル基、２−ピリジルアミノカルボニル基）、ウレイド基（例えば、メチルウレイド基、エチルウレイド基、ペンチルウレイド基、シクロヘキシルウレイド基、オクチルウレイド基、ドデシルウレイド基、フェニルウレイド基ナフチルウレイド基、２−ピリジルアミノウレイド基）、スルフィニル基（例えば、メチルスルフィニル基、エチルスルフィニル基、ブチルスルフィニル基、シクロヘキシルスルフィニル基、２−エチルヘキシルスルフィニル基、ドデシルスルフィニル基、フェニルスルフィニル基、ナフチルスルフィニル基、２−ピリジルスルフィニル基）、アルキルスルホニル基（例えば、メチルスルホニル基、エチルスルホニル基、ブチルスルホニル基、シクロヘキシルスルホニル基、２−エチルヘキシルスルホニル基、ドデシルスルホニル基）、アリールスルホニル基（フェニルスルホニル基、ナフチルスルホニル基、２−ピリジルスルホニル基等）、アミノ基（例えば、アミノ基、エチルアミノ基、ジメチルアミノ基、ブチルアミノ基、シクロペンチルアミノ基、２−エチルヘキシルアミノ基、ドデシルアミノ基、アニリノ基、ナフチルアミノ基、２−ピリジルアミノ基）、ハロゲン原子（例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子）、フッ化炭化水素基（例えば、フルオロメチル基、トリフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基、ペンタフルオロフェニル基）、シアノ基、ニトロ基、ヒドロ
キシ基、メルカプト基、シリル基（例えば、トリメチルシリル基、トリイソプロピルシリル基、トリフェニルシリル基、フェニルジエチルシリル基）等が挙げられる。
これらの置換基は、上記の置換基によって更に置換されていてもよい。また、これらの置換基は複数が互いに結合して環を形成していてもよい。
一般式（ＯＳＣ１）において、Ｚ1またはＺ2で表される芳香族炭化水素基、芳香族複素環基は、上記Ｒ1〜Ｒ6で各々表される置換基として記載されている芳香族炭化水素基、芳香族複素環基と各々同義である。
更に、Ｓｉ、Ｓ、Ｓｎ、Ｏ、Ｎ、Ｇｅのヘテロ原子を含む下記一般式（ＯＳＣ２）で表される縮合多環芳香族化合物が好ましい。
式中、Ｒ7またはＲ8は水素原子または置換基を表し、Ｚ1またはＺ2は置換または無置換の芳香族炭化水素環、あるいは置換または無置換の芳香族複素環を表し、ｎ１またはｎ２は０〜３の整数を表す。
一般式（ＯＳＣ２）において、Ｒ7またはＲ8で表される置換基は一般式（ＯＳＣ１）においてＲ1〜Ｒ6で各々表される置換基と同義である。また、Ｚ1またはＺ2で表される芳香族炭化水素基、芳香族複素環基は、上記Ｒ1〜Ｒ6で各々表される置換基として記載されている芳香族炭化水素基、芳香族複素環基と各々同義である。
前記一般式（ＯＳＣ２）において、更に置換基Ｒ7及びＲ8が一般式（ＳＧ１）で表されることが好ましい。
式中、Ｒ9〜Ｒ11は置換基を表し、Ｘはケイ素（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、またはスズ（Ｓｎ）を表す。上記一般式（ＳＧ１）において、Ｒ9〜Ｒ11で表される置換基は前記一般式（ＯＳＣ１）におけるＲ1〜Ｒ6で表される置換基と同義である。
以下に、前記一般式（ＯＳＣ２）で表される化合物の具体例を示すが、これらに限定されるものではない。
上記例示化合物の中で特に好ましくは、ＯＳＣ２−１で具体的に挙げられる６，１３−ビスアルキルシリルエチニルペンタセンである。
有機半導体材料として、例えば、ポリチオフェン及びそのオリゴマー、ポリピロール及びそのオリゴマー、ポリアニリン、ポリフェニレン及びそのオリゴマー、ポリフェニレンビニレン及びそのオリゴマー、ポリチエニレンビニレン及びそのオリゴマー、ポリアセチレン、ポリジアセチレン、テトラチアフルバレン化合物、キノン化合物、テトラシアノキノジメタン等のシアノ化合物、フラーレン及びこれらの誘導体を本発明に係る上記ヘテロ原子を含む縮合多環芳香族化合物に加えて用いることができる。特にポリチオフェン及びそのオリゴマーの内、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、等のオリゴマーが好適に用いることができる。
更に銅フタロシアニンや特開平１１−２５１６０１号公報に記載のフッ素置換銅フタロシアニン等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等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等のアントラセンテトラカルボン酸ジイミド類等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等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等の色素等が挙げられる。
これらのπ共役系材料の内でも、ペンタセン等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。
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、等の有機分子錯体も用いることができる。更にポリシラン、ポリゲルマン等のσ共役系ポリマーや特開２０００−２６０９９９号公報に記載の有機・無機混成材料も用いることができる。
本発明は、塗布法によって有機半導体膜を形成し、該有機半導体膜上にチャネル層を形成する有機薄膜トランジスタの形成方法において、チャネル層を有機半導体膜の重心以外の位置に形成することを特徴とする。
本発明において、有機半導体膜は基板上で結晶性を有する薄膜を形成している。結晶性を有する薄膜とは、偏光顕微鏡により膜を回転させたときに周期的に輝度変化を示す領域が存在すること、またはＸ線反射スペクトルにピークを示すことを言う。
また、本発明は有機半導体膜の面積が１００ｎｍ2以上、１０ｃｍ2以下であることを特徴とする。１００ｎｍ2以下では、いかなる有機溶媒を使用しても液滴が微小なため溶媒揮発速度が非常に速く、良質の結晶成長には不十分なタイムスケールである。１０ｃｍ2以上では溶媒の揮発速度が遅く結晶成長に対しては適しているが、生産性が低く、基板が低表面エネルギーの場合には製膜位置の精度が低下する。
有機半導体膜を形成しようとする絶縁体表面は、例えば、ボトムゲート型有機薄膜トランジスタの場合、酸化膜付きシリコンウエハー基板の表面等であるが、該基板上に有機半導体膜を形成して、更にソース電極とドレイン電極を形成し有機半導体層を連結することで、ボトムゲート型有機薄膜トランジスタを形成することができる。シリコンウエハーはゲートを兼ね、表面に形成された酸化膜（酸化ケイ素膜）がゲート絶縁層を構成している。
また、トップゲート型の場合、例えば、絶縁体である支持体上に先ず有機半導体層を形成し、この上にソース電極とドレイン電極を形成し、その上に更にゲート絶縁層を介してゲート電極を形成して、有機薄膜トランジスタが形成される。この場合においては、最初に有機半導体材料溶液を適用して、有機半導体膜（層）を形成する支持体（絶縁体）表面が絶縁体表面を構成する。
いずれの場合においても、キャリア移動度の高い有機半導体膜をそれぞれ基板上、即ち基板となる絶縁体表面に形成する工程が必要であり、また微細な構造を有するＴＦＴシートを形成するためには、これら有機半導体材料溶液を微細でパターニング精度よく、基板上に適用できるものでなければならない。
これらの有機半導体膜は有機薄膜トランジスタを構成する場合、ゲート絶縁膜、例えば、シリコンの熱酸化膜等の疎水性の高い絶縁性膜を有する基板上に形成されるため、前記有機半導体材料を溶解する溶媒は、適用する表面との親和性を有している溶媒は沸点が７０℃以上、２５０℃以下であることが好ましく、例えば、トルエン等の芳香族炭化水素、ヘキサン、ヘプタン等の鎖状脂肪族炭化水素、またシクロヘキサン、シクロペンタン等の環状脂肪族炭化水素等、脂肪族炭化水素類、クロロホルム、１，２−ジクロロエタン等のハロゲン化炭化水素、ジエチルエーテルやジイソプロピルエーテル等の鎖状エーテル類、テトラヒドロフランやジオキサン等の環状エーテル、アセトンやメチルエチルケトン等のケトン類等が挙げられる。また、これらの溶媒は混合して用いてもよい。また、有機半導体材料の溶解の促進のため、有機半導体材料に対する溶解性の高い他の溶媒を混合して用いてもよい。
溶媒中における有機半導体材料の含有量は、用いる溶媒の種類また有機半導体材料の選択等によって変わるが、塗布によりこれらの液状材料を基板上に適用して薄膜を形成させるためには、該材料中において有機半導体材料は０．０１〜１０．０質量％、好ましくは０．１〜５．０質量％の範囲で溶解していることが好ましい。濃度が高すぎると基板上の均一な延展ができない、また、低すぎると基板上での液切れによる塗膜のピンホール等が生じやすい。
本発明においては、有機半導体材料溶液をキャストコート、スピンコート、印刷、インクジェット法等によって絶縁体表面（基板上）に適用し、乾燥することで有機半導体膜を基板上に形成することができる。
また、本発明においては、有機半導体膜（層）の設置後に所定時間、所定温度において熱処理を行ってもよい。これにより形成される有機半導体材料の分子の配向乃至配列を更に強化、促進することが可能である。
前記熱処理は有機半導体材料の融点以下の温度で行うのが好ましい。特に有機半導体材料が前記示差走査熱分析（ＤＳＣ）測定において発熱ピークを有する場合、融点以下、発熱開始温度以上の範囲の温度で一定時間処理することが好ましい。例えば、１０秒から１週間、好ましくは１０秒から１日、更に好ましくは１０秒から１時間の一定時間、熱処理が行われることが好ましい。融点以上の温度での熱処理は、有機半導体材料を融解させるので形成された配向あるいは結晶化した膜が溶融状態となり、破壊されるからである。また余りに高い温度に晒されると、有機半導体材料自体の分解や変質も起こるため好ましくない。これらの熱処理は、窒素あるいはヘリウム、アルゴン等の不活性ガス中で行うのが好ましい。また、これら不活性気体の圧力としては０．７×１０2〜１．３×１０2ｋＰａの範囲、即ち大気圧近傍が好ましい。
本発明において、有機半導体膜を形成する絶縁体表面を有する基板としては、後述するがトップゲート型、またボトムゲート型等、その作製手順により異なってくるが、特にボトムゲート型有機薄膜トランジスタの製造においては、ゲート電極上に形成されたゲート絶縁膜（ポリシリコン基板上に形成される熱酸化膜）等が挙げられる。またトップゲート型薄膜トランジスタ等においては、最初に有機半導体膜（層）が形成される絶縁体表面を有する基板である。
また、塗布される有機半導体材料を含有する液体との濡れ性の高い表面を得るために、例えば、ゲート絶縁膜には表面処理を施すことが好ましい。このような処理として、ゲート絶縁膜を研磨等により表面粗さを変化させる処理、自己配列型の薄膜を形成させるためのラビング等の配向処理、またシランカップリング剤による表面処理が挙げられる。シランカップリング剤としては、オクタデシルトリクロロシラン、オクチルトリクロロシラン、ヘキサメチルジシラン、ヘキサメチルジシラザン等が好ましい例として挙げられ、本発明はこれらに限らないが、シランカップリング剤による処理が好ましい。
なお、本発明において有機半導体材料溶液を適用する基板表面の接触角測定は、協和界面科学株式会社製：接触角計ＣＡ−ＶｏｒＣＡ−ＤＴ・Ａ型を用いて２０℃、５０％ＲＨの環境下で測定するものである。また、基板の表面エネルギーは１．０×１０-2〜７．０×１０-2Ｎｍ-1であることが好ましく、１．０×１０-2Ｎｍ-1より小さいと塗布に問題があり、７．０×１０-2Ｎｍ-1でより大きいと高いキャリア移動度が得られない。
このようにして形成される有機半導体層の膜厚としては特に制限はないが、得られた有機薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）の特性は有機半導体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材料により異なるが、一般に１μｍ以下、特に１０〜３００ｎｍが好ましい。
また、本発明に係るヘテロ原子を含む縮合多環芳香族化合物を有機半導体材料とする場合、有機半導体層中には有機半導体材料のみではなく、例えば、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、ニトロ基等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及びテトラシアノキノジメタンやそれらの誘導体等のように電子を受容するアクセプターとなる材料や、例えば、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、フェニル基等の官能基を有する材料、フェニレンジアミン等の置換アミン類、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、カルバゾール及びその誘導体、テトラチアフルバレンとその誘導体等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、所謂ドーピング処理を行ってもよい。ドーピングが施された有機半導体膜の有機半導体材料分子の配向等の構造化においても、本発明に係る有機半導体膜の形成方法は同様に有用である。
本発明において、好ましい態様の一つであるボトムゲート型の有機薄膜トランジスタを例にとり、有機薄膜トランジスタを作製について説明する。
有機薄膜トランジスタは支持体上にゲート電極、ゲート絶縁膜、活性層、ソース電極、ドレイン電極がそれぞれ最適に配置されることで構成されるものである。
従って、例えば、支持体上にゲート電極を形成した後、ゲート絶縁膜を形成し、ゲート絶縁膜上に前記の方法にて活性層（有機半導体膜（層））を形成した後、それぞれソース、ドレイン電極を形成することにより、本発明に係る有機薄膜トランジスタは形成される。また、例えば、ゲート絶縁膜形成後、ゲート絶縁膜上にソース、ドレイン電極パターンを形成し、該ソース、ドレイン電極間に有機半導体層をパターニングにより形成してもよい。
このように支持体上にゲート電極、ゲート絶縁膜、有機半導体膜（層）、ソース電極、ドレイン電極をそれぞれ必要な場合には適宜パターニングし、最適に配置することで本発明の有機薄膜トランジスタが得られる。
以下、本発明において有機半導体層以外の有機薄膜トランジスタを構成するその他の構成要素について説明する。
本発明において、前記ソース電極、ドレイン電極及びゲート電極を形成する材料は導電性材料であれば特に限定されず、種々の金属材料を用いることができるが、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、銀ペースト及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及び炭素等が好ましい。
ソース電極、ドレイン電極の形状としては直線状のものが好ましい。
電極の形成方法としては、導電性微粒子分散液、または導電性ポリマーの溶液あるいは分散液を直接インクジェット法によりパターニングする方法、塗工膜からリソグラフやレーザーアブレーション等により形成する方法がある。更に、導電性ポリマーや導電性微粒子を含むインク、導電性ペースト等を凸版、凹版、平版、スクリーン印刷等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。
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等も好適に用いられる。中でも、有機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。
導電性微粒子の金属材料（金属微粒子）としては、白金、金、銀、コバルト、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、亜鉛等を用いることができるが、特に仕事関数が４．５ｅＶ以上の白金、金、銀、銅、コバルト、クロム、イリジウム、ニッケル、パラジウム、モリブデン、タングステンが好ましい。
このような金属微粒子分散物の製造方法として、ガス中蒸発法、スパッタリング法、金属蒸気合成法等の物理的生成法や、コロイド法、共沈法等の液相で金属イオンを還元して金属微粒子を生成する化学的生成法が挙げられるが、好ましくは特開平１１−７６８００号、同１１−８０６４７号、同１１−３１９５３８号、特開２０００−２３９８５３号の各公報等に示されたコロイド法、特開２００１−２５４１８５号、同２００１−５３０２８号、同２００１−３５２５５号、同２０００−１２４１５７号、同２０００−１２３６３４号の各公報等に記載されたガス中蒸発法により製造された金属微粒子分散物である。
分散される金属微粒子の平均粒径としては、２０ｎｍ以下であることが好ましい。
また、金属微粒子分散物に導電性ポリマーを含有させることが好ましく、これをパターニングして押圧、加熱等によりソース電極、ドレイン電極を形成すれば、導電性ポリマーにより有機半導体層とのオーミック接触を可能とできる。即ち、金属微粒子の表面に導電性ポリマーを介在させて、半導体への接触抵抗を低減させ、且つ金属微粒子を加熱融着させることで更に本発明の効果を高めることができる。
導電性ポリマーとしては、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を用いることが好ましく、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等が好適に用いられる。
金属微粒子の含有量は導電性ポリマーに対する質量比で０．００００１〜０．１が好ましい。この量を超えると金属微粒子の融着が阻害されることがある。
これらの金属微粒子分散物で電極を形成する場合、ソース電極、ドレイン電極を形成した後、加熱により前記の金属微粒子を熱融着させることが好ましい。また電極形成時に、概ね１〜５００００Ｐａ、更に１０００〜１００００Ｐａ程度の押圧をかけ、融着を促進してもよい。
上記金属微粒子分散物を用いて電極様にパターニングする方法として、直接インクジェット法によりパターニングする場合、インクジェットヘッドの吐出方式としては、ピエゾ方式、バブルジェット（登録商標）方式等のオンデマンド型や静電吸引方式等の連続噴射型のインクジェット法等公知の方法を使用することができる。
加熱また加圧する方法としては、加熱ラミネータ等に用いられる方法をはじめ、公知の方法を用いることができる。
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、酸化錫、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等が挙げられる。これらの内好ましいのは、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。
上記の無機酸化物皮膜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（大気圧プラズマＣＶＤ法）、ディップコート法、キャスト法、リールコート法、バーコート法、ダイコート法等の塗布により形成する方法、印刷やインクジェット等のパターニングによる方法等のウエットプロセスが挙げられ、材料に応じて使用できる。
ウエットプロセスは、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等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、所謂ゾルゲル法が用いられる。
これらの内好ましいのは大気圧プラズマ法とゾルゲル法である。
大気圧プラズマ法による絶縁膜の形成方法は、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で、その方法については特開平１１−６１４０６号、同１１−１３３２０５号、特開２０００−１２１８０４号、同２０００−１４７２０９号、同２０００−１８５３６２号の各公報等に記載されている。これによって高機能性の薄膜を生産性高く形成することができる。
また、これらの絶縁膜には予め表面処理を施してもよく、これらの処理としては前記の様なシランカップリング剤による処理、ラビング等の配向処理が好ましく挙げられる。
また、有機化合物皮膜の形成法としては、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、及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ウエットプロセスが好ましい。
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。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。
また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、ポリカーボネート（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共に衝撃に対する耐性を向上できる。
図１に本発明の有機薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）の構成例を断面図で示す。
同図（ａ）は、ガラス支持体６上にマスクを用い、例えば、金の蒸着によりパターン形成し、ソース電極２、ドレイン電極３を形成し、その間に有機半導体材料層１を形成し、その上にゲート絶縁層５を形成し、更にその上にゲート電極４を形成して有機ＴＦＴを形成したものである。
図２（ｂ）、（ｃ）に、トップゲート型の有機薄膜トランジスタの他の構成例を示す。
また、図２（ｄ）〜（ｆ）はボトムゲート型の有機ＴＦＴの構成例を示す。同図（ｄ）は支持体６上にゲート電極４を形成した後、ゲート絶縁層５を形成し、その上にソース電極２、ドレイン電極３を形成して、該ソース、ドレイン電極間のゲート絶縁層上に有機半導体材料層１を形成してボトムゲート型の有機ＴＦＴを形成したものである。同様に他の構成例を同図（ｅ）、（ｆ）に示す。同図（ｆ）は支持体６上にゲート電極４を形成した後、ゲート絶縁層５を形成し、その上に有機半導体材料層１を形成した後、更にソース電極２、ドレイン電極３を形成して有機ＴＦＴを形成したものである。
図２は、前記有機薄膜トランジスタを用いて、液晶、電気泳動素子等の出力素子様に構成されたＴＦＴシートの概略等価回路図の１例である。
ＴＦＴシート１０はマトリクス配置された多数の有機ＴＦＴ１１を有する。７は各有機ＴＦＴ１１のゲートバスラインであり、８は各有機ＴＦＴ１１のソースバスラインである。各有機ＴＦＴ１１のソース電極には、例えば、液晶、電気泳動素子等の出力素子１２が接続され、表示装置における画素を構成する。画素電極は光センサの入力電極として用いてもよい。図示の例では、出力素子として液晶が抵抗とコンデンサからなる等価回路で示されている。１３は蓄積コンデンサ、１４は垂直駆動回路、１５は水平駆動回路である。
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るものではない。
比較例１
比抵抗０．０２Ω・ｃｍのｎ型Ｓｉウエハーに厚さ２００ｎｍの熱酸化膜を形成し、ゲート絶縁膜とした。
次に、例示化合物ＯＳＣ２−１について、窒素ガスでバブリングして０．１質量％トルエン溶液を調製した。この溶液をマイクロインジェクター（ナリシゲ製）を用いて前記酸化ケイ素皮膜の表面に吐出し塗布した。このとき形成された有機半導体層成膜領域は直径５００μｍの円形であり、平均膜厚は５０ｎｍであった。以上の溶液調製から製膜、乾燥工程は全て窒素中で行った。
更に、この膜の表面に金を蒸着して、図３に示すようにチャネル領域重心の塗膜端からの最短距離が２５０μｍであるような領域にソース・ドレイン電極を形成し、チャネル長１０μｍ、チャネル幅１０μｍの電界効果型トランジスタを作製した。作製した有機薄膜トランジスタのＩ−Ｖ特性の飽和領域から、キャリア移動度（ｃｍ2／Ｖ・ｓ）を求めた。このときの移動度を表１に示す。
実施例１、２
比較例１と同様の方法により、有機半導体層上に、チャネル領域重心の塗膜端からの最短距離を図３の２５０μｍに代えて、それぞれ１８０、２５μｍである領域にチャネルを形成した。このときの移動度を表１に示す。
比較例２
比抵抗０．０２Ω・ｃｍのｎ型Ｓｉウエハーに厚さ２００ｎｍの熱酸化膜を形成し、ゲート絶縁膜とした。この表面の表面エネルギーを測定したところ５．５×１０-2Ｎｍ-1であった。
次に、例示化合物ＯＳＣ２−１について、窒素ガスでバブリングして０．１質量％トルエン溶液を調製した。この溶液をマニピュレータを備えたマイクロインジェクター（ナリシゲ製）を用いて、前記酸化ケイ素皮膜表面に線幅５００μｍ、長さ５ｍｍ、平均膜厚５０ｎｍの線状の有機半導体層を形成した。以上の溶液調製から製膜、乾燥工程は全て窒素中で行った。
更に、この膜の表面に金を蒸着して、図４に示すようにチャネル領域重心の塗膜端からの最短距離が２５０μｍであって、短辺端部からの距離が２．５ｍｍである領域にソース・ドレイン電極を形成し、チャネル長１０μｍ、チャネル幅１０μｍの電界効果型トランジスタを作製した。このときの移動度を表１に示す。
実施例３、４
比較例２と同様に形成された有機半導体層上に、チャネル領域重心の塗膜端からの最短距離を図４の２５０μｍに代えて、それぞれ１８０μｍ、２５μｍである領域にチャネルを形成した。このときの移動度を表１に示す。
比較例３、実施例５、６
比較例２同様に有機半導体層を形成し、図５に示すようにチャネル領域重心の塗膜端からの距離が２．５ｍｍであって、長辺端部からの距離が２５０μｍである領域にチャネルを形成し、また同様に塗膜端からの距離が１．８ｍｍ、０．２５ｍｍであって、長辺端部からの距離が２５０μｍである領域にチャネルを形成した。このときの移動度を表１に示す。
比較例４、実施例７〜８
比抵抗０．０２Ω・ｃｍのｎ型Ｓｉウエハーに厚さ２００ｎｍの熱酸化膜を形成し、ゲート絶縁膜とした。
次に、例示化合物ＯＳＣ２−１について、窒素ガスでバブリングして０．１質量％トルエン溶液を調製した。この溶液を有機溶媒用インクジェットヘッドを用いて前記酸化ケイ素皮膜の表面に吐出し塗布した。このとき形成された有機半導体層成膜領域は直径５０μｍの円形であり、平均膜厚は５０ｎｍであった。以上の溶液調製から製膜・乾燥工程は全て窒素中で行った。
更に、この膜の表面に金を蒸着して、図３に示す要領でチャネル領域重心の塗膜端からの最短距離が２５μｍ、１２μｍ、５μｍである領域にソース・ドレイン電極を形成し、チャネル長１０μｍ、チャネル幅１０μｍの電界効果型トランジスタを作製した。このときの移動度を表１に示す。
実施例９
比抵抗０．０２Ω・ｃｍのｎ型Ｓｉウエハーに厚さ２００ｎｍの熱酸化膜を形成し、ゲート絶縁膜とした。この絶縁膜表面に金を蒸着しフォトリソグラフィー法により、チャネル長２μｍ、チャネル幅３０μｍのソース・ドレイン電極を形成した。
次に、例示化合物ＯＳＣ２−１について、窒素ガスでバブリングして０．１質量％トルエン溶液を調製した。この溶液を静電吸引型インクジェットヘッドを用いて前記ソースドレインを形成した基板上に連続吐出し、図６に示すような素子を作製した。有機半導体膜の平均膜厚は５０ｎｍであった。以上の溶液調製から製膜、乾燥工程は全て窒素中で行った。このときの移動度を表１に示す。
実施例１０
比抵抗０．０２Ω・ｃｍのｎ型Ｓｉウエハーに厚さ２００ｎｍの熱酸化膜を形成し、ゲート絶縁膜とした。この絶縁膜表面に金を蒸着しフォトリソグラフィー法により、チャネル長２μｍ、チャネル幅３０μｍのソース・ドレイン電極を形成した。
この基板表面を酸素プラズマ装置を用いて洗浄後、オクチルトリクロロシラン（ＯＴＳ）溶液に浸漬、洗浄することにより絶縁膜表面にＯＴＳのＳＡＭ膜を形成した。更に、この基板をオクタンチオール溶液に浸漬、洗浄することにより、ソース・ドレイン電極表面にＳＡＭ膜を形成した。
次いで、前期表面処理した基板に３０μｍ×５μｍの開口部を有するマスクを用いて、図７の点線で囲われた領域に紫外線を照射した。
次に、例示化合物ＯＳＣ２−１について、窒素ガスでバブリングして０．１質量％トルエン溶液を調製した。この溶液を静電吸引型インクジェットヘッドを用いて前記ソース・ドレイン電極を形成した基板上に連続吐出し、図７に示すような素子を作製した。有機半導体膜の平均膜厚は１００ｎｍであった。以上の溶液調製から製膜、乾燥工程は全て窒素中で行った。このときの移動度を表１に示す。
実施例１１
比抵抗０．０２Ω・ｃｍのｎ型Ｓｉウエハーに厚さ２００ｎｍの熱酸化膜を形成し、ゲート絶縁膜とした。この絶縁膜表面に金を蒸着しフォトリソグラフィー法により、チャネル長２μｍ、チャネル幅３０μｍのソース・ドレイン電極を形成した。
この基板表面を酸素プラズマ装置を用いて洗浄後、オクチルトリクロロシラン（ＯＴＳ）溶液に浸漬、洗浄することにより絶縁膜表面にＯＴＳのＳＡＭ膜を形成した。更に、この基板をオクタンチオール溶液に浸漬、洗浄することにより、ソース・ドレイン電極表面にＳＡＭ膜を形成した。
次いで、前期表面処理した基板に３０μｍ×５μｍの開口部を有するマスクを用いて、図７の点線で囲われた領域に紫外線を照射した。
次に、例示化合物ＯＳＣ２−１について、窒素ガスでバブリングして０．１質量％トルエン溶液を調製した。この溶液をインクジェットヘッドを用いて前記ソース・ドレイン電極を形成した基板上に吐出し、図７に示すような素子を作製した。有機半導体膜の平均膜厚は１００ｎｍであった。以上の溶液調製から製膜、乾燥工程は全て窒素中で行った。このときの移動度を表１に示す。
実施例１２
比抵抗０．０２Ω・ｃｍのｎ型Ｓｉウエハーに厚さ２００ｎｍの熱酸化膜を形成し、ゲート絶縁膜とした。この絶縁膜表面に金を蒸着しフォトリソグラフィー法により、チャネル長２μｍ、チャネル幅３０μｍのソース・ドレイン電極を形成した。
この基板表面を酸素プラズマ装置を用いて洗浄後、オクチルトリクロロシラン（ＯＴＳ）溶液に浸漬、洗浄することにより絶縁膜表面にＯＴＳのＳＡＭ膜を形成した。更に、この基板をオクタンチオール溶液に浸漬、洗浄することにより、ソース・ドレイン電極表面にＳＡＭ膜を形成した。
次いで、前期表面処理した基板に３０μｍ×５μｍの開口部を有するマスクを用いて、図７の点線で囲われた領域に紫外線を照射した。
次に、例示化合物ＯＳＣ２−１について、窒素ガスでバブリングして０．１質量％トルエン溶液を調製した。この溶液を用いて、前記基板をディップコートすることにより、図７に示すような素子を作製した。半導体膜の平均膜厚は１００ｎｍであった。以上の溶液調製から製膜、乾燥工程は全て窒素中で行った。このときの移動度を表１に示す。
実施例１３
実施例７において、半導体をＯＳＣ２−２に代えて素子を作製した。
実施例１４
実施例７において、有機半導体溶液を平均分子量２００００である比較化合物（１）（特開２００４−１４０３５９号公報の例示化合物（１５））の０．１質量％ｏ−ジクロロベンゼン分散液に代えた他は、同様に有機半導体層、チャネルを形成した。このときの移動度を表１に示す。
表１より、チャネル領域内の有機半導体層成膜領域の端部との最短距離が本発明の範囲内では、高いキャリア移動度を示すことが分かる。

Claims (7)

  1. 有機半導体材料を含む塗布液をインクジェット又はマイクロインジェクターによって基板の上に塗布して、該塗布液を乾燥させることにより成膜される有機半導体膜を、ソース電極及びドレイン電極間のチャネル領域に成膜する有機薄膜トランジスタの形成方法において、
    前記有機半導体膜を成膜した際に、該有機半導体膜は、前記塗布液の乾燥が塗布液周縁部から開始して塗布液内部に進行することによって前記有機半導体膜の四方八方から進行してきた結晶性を有する成膜領域が融合することによって領域境界が高密度に存在する領域を有し、
    前記有機半導体膜中の前記領域境界が高密度に存在する領域以外の領域に、方形状の前記チャネル領域を配置することを特徴とする有機薄膜トランジスタの形成方法。
  2. 前記有機半導体膜を円形に成膜した際に、
    前記領域境界が高密度に存在する領域を、該円形の中心付近に有す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形成方法。
  3. 前記基板の表面エネルギーが１．０×１０−２〜７．０×１０−２Ｎｍ−１である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形成方法。
  4. 前記有機半導体膜の面積が１００ｎｍ２以上、１０ｃｍ２以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の有機薄膜トランジスタの形成方法。
  5. 前記有機半導体材料の分子量が１００以上、５０００以下であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の有機薄膜トランジスタの形成方法。
  6. 前記有機半導体材料が分子中にヘテロ原子を含む縮合多環芳香族化合物であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の有機薄膜トランジスタの形成方法。
  7. 前記分子中にヘテロ原子を含む縮合多環芳香族化合物が６，１３−ビスアルキルシリルエチニルペンタセンであることを特徴とする請求項６に記載の有機薄膜トランジスタの形成方法。
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