JP5949635B2 - 有機半導体薄膜の製造方法、それを適用した有機半導体装置の製造方法および有機半導体装置 - Google Patents
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Description
本発明の第1実施形態について説明する。図1を参照して、本実施形態にかかる有機半導体薄膜を備えた有機半導体装置の製造方法について説明する。
本発明の第2実施形態について説明する。本実施形態は、第1実施形態に対してインク11の塗布開始場所からの乾燥を促進するものであり、それ以外の部分については第1実施形態と同様であるため、第1実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
上記第2実施形態では、ノズル部2に送風口2hを備えるようにし、ノズル部2の内部から送風が行われる形態を例に挙げたが、図13(a)、(b)に示すように、ノズル部2とは別体として送風口25を備え、この送風口25をインク11の塗布開始位置に向けるようにしても良い。
本発明の第3実施形態について説明する。本実施形態は、第1実施形態に対して撥インク性領域12aと親インク性領域12bのパターンを変更したものであり、それ以外の部分については第1実施形態と同様であるため、第1実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
本発明の第4実施形態について説明する。本実施形態は、第1実施形態に対してノズル部2や基板12の温度などを規定したものである。それ以外の部分については第1実施形態と同様であるため、第1実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
本発明の第5実施形態について説明する。本実施形態では、有機薄膜トランジスタを形成するパターンとは異なる位置にダミーパターンを設けるレイアウト構成とするものであり、それ以外の部分については第1実施形態と同様であるため、第1〜第4実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
本発明の第6実施形態について説明する。本実施形態では、第1実施形態に対して、有機半導体装置の製造装置1を更にインク11における溶質濃度の一定化が行える構成にしたものであり、それ以外の部分については第1実施形態と同様であるため、第1〜第4実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
上記各実施形態では、図3に示す構造の有機薄膜トランジスタを有する有機半導体装置を例に挙げた。この有機薄膜トランジスタは、ゲート電極13が底部にあり、ソース電極16とドレイン電極17のコンタクトを上方から取るボトムゲートトップコンタクト構造となっている。しかしながら、これは有機薄膜トランジスタの一例を示したのであり、勿論、他の構造の有機薄膜トランジスタに本発明を適用しても良い。勿論、有機薄膜半導体が備えられる有機半導体装置であれば、有機薄膜トランジスタ以外のものについても、本発明を適用することができる。
2 ノズル部
2a ノズル胴体部
2c 溶液吐出部
2f 先端面
2g 吐出口
2h、20 送風口
10(15) 有機半導体薄膜
11 インク
12 基板
12a 撥インク性領域
12b 親インク性領域
Claims (12)
- 表面に親液性領域(12b)と該親液性領域を囲む撥液性領域(12a)とが形成された基板(12)を用意する工程と、前記基板の表面上における前記親液性領域に有機半導体薄膜(10、15)を形成する工程とを有する有機半導体薄膜の製造方法であって、
前記有機半導体薄膜を形成する工程として、前記有機半導体薄膜を構成する有機半導体材料を含む溶液(11)を吐出するノズル(2)を用いて、前記溶液を吐出させながら前記ノズルを所定方向に移動させることで前記溶液をライン状に塗布し、前記溶液の塗布開始場所から前記溶液を乾燥させ、該溶液中の前記有機半導体材料を結晶化させることで前記有機半導体薄膜を形成する工程を行い、
前記基板を用意する工程では、前記基板として、前記親液性領域が前記ライン状に塗布される前記溶液の塗布方向に沿って延設されていると共に、該親液性領域の幅が前記溶液の前記塗布方向に対する垂直方向の幅となる液滴幅よりも狭くされ、かつ、該親液性領域の幅が前記溶液の塗布方向に沿って変化させられ、前記溶液の塗布開始場所で第1幅(a)とされていると共に、前記溶液の塗布方向に所定距離移動した位置で第2幅(b)に縮小されているものを用い、
前記溶液をライン状に塗布し、前記溶液の塗布開始場所から前記溶液を乾燥させ、該溶液中の前記有機半導体材料の結晶を成長させ、前記溶液が前記親液性領域のうち前記第1幅となる領域に位置しているときにのみ、前記溶液周囲の溶媒蒸気濃度を低下させることを特徴とする有機半導体薄膜の製造方法。 - 前記基板を用意する工程では、前記基板として、前記溶液の塗布開始場所で第1幅(a)とされていると共に、前記溶液の塗布方向に所定距離移動した位置で第2幅(b)に縮小されており、さらに前記第2幅(b)に縮小された位置から前記溶液の塗布方向に移動した位置で前記第2幅(b)よりも大きな第3幅(c)に拡大されているものを用いることを特徴とする請求項1に記載の有機半導体薄膜の製造方法。
- 前記ノズルとして、前記基板の表面と対向する先端面(2f)を構成するオーバハング部を有したノズル胴体部(2a)と、前記ノズル胴体部の前記先端面から前記基板側に突出すると共に一方向を長手方向として延設された吐出口(2g)を有する溶液吐出部(2c)とを備えたものを用い、
前記溶液吐出部の下端を前記基板から離間させた状態で前記溶液を吐出し、吐出された前記溶液にて前記溶液吐出部と前記基板の間に液溜まりを形成しつつ、前記ノズルを前記吐出口の長手方向に対する垂直方向に移動させることにより前記溶液をライン状に塗布することを特徴とする請求項1または2に記載の有機半導体薄膜の製造方法。 - 前記溶媒蒸気濃度の低下は、前記溶液周囲に対する送風により行うことを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1つに記載の有機半導体薄膜の製造方法。
- 前記基板を用意する工程では、前記基板として、前記溶液の塗布開始位置において、前記親液性領域を前記ノズルの移動方向と反対側に膨みつつ丸まらせた形状としたものを用意することを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1つに記載の有機半導体薄膜の製造方法。
- 前記有機半導体薄膜を形成する工程では、前記基板の温度を前記溶液における溶質液晶化温度以下に設定すると共に、前記ノズルの温度を前記溶液における溶質析出温度以上に設定し、かつ、前記基板の温度を前記ノズルの温度よりも20℃以上高く設定することを特徴とする請求項1ないし5のいずれか1つに記載の有機半導体薄膜の製造方法。
- 前記有機半導体薄膜を形成する工程は、複数場所に備えられた前記親液性領域に対して連続して前記溶液を塗布する工程であり、前記複数場所それぞれの前記親液性領域に前記溶液を塗布する際に、前記ノズルを下降させて前記基板との距離を所定距離にした状態で前記溶液の塗布を行ったのち、該溶液の塗布を終えると前記ノズルを前記基板から上昇させて次の前記親液性領域に移動して再び前記溶液の塗布を行うという動作を繰り返し、前記ノズルを下降させた後、該ノズルの温度が一定温度に安定してから前記溶液の塗布を行うことを特徴とする請求項6に記載の有機半導体薄膜の製造方法。
- 前記有機半導体薄膜を形成する工程は、前記複数場所それぞれの前記親液性領域への前記溶液の塗布を停止する際に、前記ノズルを前記撥液性領域の上まで移動させてから前記溶液を吸引することを特徴とする請求項7に記載の有機半導体薄膜の製造方法。
- 前記有機半導体薄膜を形成する工程は、複数場所に備えられた前記親液性領域に対して連続して前記溶液を塗布する工程であり、前記複数場所それぞれの前記親液性領域に前記溶液を塗布する際に、前記ノズルと前記基板との距離を所定距離にした状態で前記ノズルを水平移動させ、前記複数場所の前記親液性領域の間において前記撥液性領域を通過しつつ前記親液性領域への前記溶液の塗布を行い、前記撥液性領域を通過する際には前記親液性領域に前記溶液を塗布する際よりも前記ノズルの移動速度を速くすることを特徴とする請求項1ないし6のいずれか1つに記載の有機半導体薄膜の製造方法。
- 前記有機半導体薄膜を形成する工程は、複数場所に備えられた前記親液性領域に対して連続して前記溶液を塗布する工程であり、前記複数場所それぞれの前記親液性領域に前記溶液を塗布する際に、前記ノズルと前記基板との距離を所定距離にした状態で前記ノズルを水平移動させ、前記複数場所の前記親液性領域の間において前記撥液性領域を通過しつつ前記親液性領域への前記溶液の塗布を行い、前記複数場所それぞれの前記親液性領域の間に、親液性とされつつ前記撥液性領域によって囲まれたダミーパターン(12c)を配置することを特徴とする請求項1ないし6および9のいずれか1つに記載の有機半導体薄膜の製造方法。
- 前記基板を用意する工程では、前記親液性領域を前記溶液が塗布されたときの接触角が20°以下の領域、前記撥液性領域を前記溶液が塗布されたときの接触角が60°以上の領域とすることを特徴とする請求項1ないし10のいずれか1つに記載の有機半導体薄膜の製造方法。
- 請求項1ないし11のいずれか1つに記載の有機半導体薄膜の製造方法を用いて有機半導体薄膜を製造してなる有機半導体装置の製造方法であって、
前記有機半導体薄膜のうちの前記第2幅もしくは前記第3幅の位置であって前記親インク性領域のうち前記第1幅となる端部と反対側の端部から所定距離以上離れた位置にソース電極(16)およびドレイン電極(17)を形成することで、有機薄膜トランジスタを形成することを特徴とする有機半導体装置の製造方法。
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