JPWO2005064703A1

JPWO2005064703A1 - 有機薄膜トランジスタの製造方法及び該製造方法により作製される有機薄膜トランジスタとそのシート

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Publication number: JPWO2005064703A1
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Abstract

熱可塑性半導体材料を含む層及び、該層に接合する金属微粒子を含む層を形成して、押圧後加熱するか押圧と加熱を同時に行い、半導体層、ソース電極、ドレイン電極とする有機薄膜トランジスタの製造方法、および、支持体シート上に、ゲートバスライン及びソースバスラインを介して連結された複数の有機薄膜トランジスタが形成され、該薄膜トランジスタのソース電極及びドレイン電極が、当該電極を構成する金属相の少なくとも１部が熱可塑性半導体材料を含む半導体層に混入して、該半導体層に接合することを特徴とする有機薄膜トランジスタシート。

Description

本発明は有機薄膜トランジスタとその製造方法に関する。

近年、有機半導体による種々の有機薄膜トランジスタが提案されている。有機薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）はプラスチック支持体を用い、印刷などの簡易的なプロセスで製造可能な、ディスプレイや電子タグ向けのデバイスとして研究開発が進められている。有機薄膜トランジスタとして、オールポリマー型有機ＴＦＴ技術が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。

又、従来の有機薄膜トランジスタは、ソース電極、ドレイン電極と有機半導体層との接触抵抗を低く抑える必要があり、金や白金あるいは、重ドープが施された導電性ポリマー、例えば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を用いるのが一般的である（例えば、特許文献２参照。）。

特許文献１の技術においては、インクジェットや塗布による簡易プロセスでの製造が提案されているものの、得られる有機ＴＦＴは、ゲート電圧が高い、スイッチングＯＮ状態での電流値が低い、電流のＯＮ／ＯＦＦ値が低いなどの問題がある。

また特許文献２に記載の様な電極を用いた場合、支持体との接着性や機械的強度が低く、素子としての耐久性に問題があった。したがって、フレキシブルな基板上で安定に動作する有機ＴＦＴ装置の実現は困難であった。又、導電性ポリマーを用いた場合は、接触抵抗を低く抑えられるものの、導電性ポリマー自身の抵抗率が高く実用に難点があった。

半導体性能と耐久性を向上させる技術として本件出願人は特願２００２−３０６８６１において、ソース電極及びドレイン電極を、それぞれ異なる導電性材料を含む２層から構成することを提案したが、製造が煩雑になる難点が有り、又ＴＦＴのキャリア移動度も充分とは言えない。
国際公開０１／４７０４３号パンフレット特開２０００−３０７１７２号公報

本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ポリマー支持体などのフレキシブルベース上に連続して有機ＴＦＴを形成することができ、したがって製造コストを大幅に低減でき、かつ耐久性など半導体性能に優れた有機薄膜トランジスタおよびその製造方法を提供することにある。

上記目的を達成するための、本発明の一つの態様は、熱可塑性半導体材料を含む層及び、該層に接合する金属微粒子を含む層を形成して、押圧後加熱するか押圧と加熱を同時に行い、半導体層、ソース電極、ドレイン電極とする有機薄膜トランジスタの製造方法にある。

本発明に係る有機ＴＦＴの構成例を示す図である。本発明に係る有機ＴＦＴの構成例を示す図である。本発明に係る有機ＴＦＴの構成例を示す図である。本発明に係る有機ＴＦＴの構成例を示す図である。アディショナルキャパシタタイプの有機ＴＦＴシートの配置の１例を示す図である。ストレージキャパシタタイプの有機ＴＦＴを配置したシートの例である。有機ＴＦＴシートの概略等価回路図の１例である。本発明の有機ＴＦＴの構成の概念図である。

本発明の上記目的は、以下の構成によって達成される。
（１）熱可塑性半導体材料を含む層及び、該層に接合する金属微粒子を含む層を形成して、押圧後加熱するか押圧と加熱を同時に行い、半導体層、ソース電極、ドレイン電極とする有機薄膜トランジスタの製造方法。
（２）熱可塑性半導体材料の軟化点以上の温度で加熱する前記（１）に記載の有機薄膜トランジスタの製造方法。
（３）金属微粒子が熱融着する温度以上の温度で加熱する前記（１）又は（２）に記載の有機薄膜トランジスタの製造方法。
（４）金属微粒子の平均粒径が２０ｎｍ以下である前記（１）〜（３）の何れか１項に記載の有機薄膜トランジスタの製造方法。
（５）前記金属微粒子を含む層が導電性ポリマーを含む前記（１）〜（４）の何れか１項に記載の有機薄膜トランジスタの製造方法。
（６）前記熱可塑性半導体材料がπ共役系材料である前記（１）〜（５）の何れか１項に記載の有機薄膜トランジスタの製造方法。
（７）前記（１）〜（６）の何れか１項に記載の製造方法により作製される有機薄膜トランジスタ。
（８）ソース電極及びドレイン電極が、当該電極を構成する金属相の少なくとも１部が熱可塑性半導体材料を含む半導体層に混入して、該半導体層に接合する有機薄膜トランジスタ。
（９）前記金属相が金属微粒子が熱融着して形成されたものである前記（８）に記載の有機薄膜トランジスタ。
（１０）支持体シート上に、ゲートバスライン及びソースバスラインを介して連結された複数の有機薄膜トランジスタが形成され、該薄膜トランジスタのソース電極及びドレイン電極が、当該電極を構成する金属相の少なくとも１部が熱可塑性半導体材料を含む半導体層に混入して、該半導体層に接合する有機薄膜トランジスタシート。
（１１）前記金属相が金属微粒子が熱融着して形成されたものである前記（１０）に記載の有機薄膜トランジスタシート。

即ち本発明者は、熱と圧力により、金属微粒子が融着し且つ半導体層中に混入することで、半導体層と電極との接触抵抗が低減すると共に電極の強度が増し、ＴＦＴ構成層と支持体との接着性も向上するだろうと考え本発明に至った。

本発明は、有機ＴＦＴの製造において、熱可塑性半導体材料を含む層及び、該層に接合する金属微粒子を含む層を形成して、押圧後加熱するか押圧と加熱を同時に行い、半導体層、ソース電極、ドレイン電極とすることを特徴とする。これにより図５の概念図に示す様に、有機薄膜トランジスタのソース電極及びドレイン電極が、当該電極を構成する金属相の少なくとも１部が熱可塑性半導体材料を含む有機導体層に混入する形で、該半導体層に接合することになる。

即ち、本発明の効果は、金属微粒子の少なくとも一部が互いに融着し、ソース電極、ドレイン電極を形成した金属相が、熱可塑性半導体材料を含む有機半導体層の一部に、埋め込まれた構造を有することで得られると考えられる。このような構造により、図５に示す様に、半導体層とソース電極、ドレインと電極の接合面積が増し、従って接触抵抗の低減が可能となる。

本発明に用いられる有機半導体材料には、軟化点又は融点を有する熱可塑性の有機半導体材料を用い、例えば公知の有機半導体材料から適宜選択することができる。

このような有機半導体材料の例として、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリチェニレンビニレン、ポリアセチレン、ポリイソチアナフテン、ポリフラン、ポリフェニレンなど、その誘導体、それらのユニット成分を含むコポリマーなどのπ共役系ポリマーが挙げられる。

有機半導体材料の軟化点又は融点は、５０〜３００℃、さらに８０〜２００℃が好ましく、そのような材料として、例えば、ＷＯ０１／４７０４３などに記載されている、Ｆ８Ｔ２（フルオレン誘導体とビチオフェンのコポリマー）やポリ（３−アルキルチオフェン）の規則構造体が挙げられる。また、米国特許公開２００３−０１６０２３０、同２００３−０１６２３４、同２００３−０１３６９５８などに記載されているチオフェンコポリマーも用いることができる。これらの半導体材料をはじめ、π共役主鎖にアルキル基が置換された構造を有し、熱軟化時に液晶性を示すπ共役系ポリマーを好適に用いることができる。

これらの熱可塑性半導体材料を含む層の形成法としては、真空蒸着法、分子線エピタキシャル成長法、イオンクラスタービーム法、低エネルギーイオンビーム法、イオンプレーティング法、ＣＶＤ法、スパッタリング法、プラズマ重合法、電解重合法、化学重合法、スプレーコート法、スピンコート法、ブレードコート法、ディップコート法、キャスト法、ロールコート法、バーコート法、ダイコート法およびＬＢ法等が挙げられ、材料に応じて使用できる。ただし、この中で生産性の点で、半導体材料の溶液をもちいて簡単かつ精密に薄膜が形成できるスピンコート法、ブレードコート法、ディップコート法、ロールコート法、バーコート法、ダイコート法等が好ましい。又、半導体材料の溶液あるいは分散液をインクジェットで吐出し、溶媒を乾燥、除去することにより層を形成してもよい。

金属微粒子の金属材料は白金、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。

これらの金属からなる微粒子を、好ましくは有機材料からなる分散安定剤を用いて、水や有機溶剤又はその混合物である分散媒中に分散させた液、ペースト或いはインクを塗設してパターニングする。

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、金属蒸気合成法などの物理的生成法や、コロイド法、共沈法などの、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等に示されたコロイド法、特開２００１−２５４１８５、同２００１−５３０２８、同２００１−３５２５５、同２０００−１２４１５７、同２０００−１２３６３４など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以下であることが本発明の効果の点で好ましい。

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、かつ、金属微粒子を加熱融着させることで、さら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など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、後述の方法により熱可塑性半導体材料を含有する層と接合させて層を成形した後、溶媒を乾燥させる。熱可塑性有機半導体材料を含有する層と接合させた後、１）加熱と押圧（加熱加圧）により、埋め込まれた構造を形成すると同時に、金属微粒子を熱融着させてソース電極、ドレイン電極を形成する、２）加熱と押圧により、埋め込まれた構造を形成した後、さらに金属微粒子の熱融着温度以上で金属微粒子を熱融着させてソース電極、ドレイン電極を形成する、３）押圧により、埋め込まれた構造を形成した後、さらに金属微粒子の熱融着温度以上で金属微粒子を熱融着させてソース、ドレインを形成するのいずれの手順を用いてもよいが、好ましいのは、１）または２）であり、最も好ましいのは１）である。また、どの手順で行うかは、熱可塑性有機半導体材料の軟化点、もしくは融点、金属微粒子の少なくとも一部が融着する温度や時間によって制約を受けるが、例えば１）および２）の場合、押圧時の温度が熱可塑性半導体材料の軟化点以上であることが好ましい。

また、上記押圧の圧力範囲は、半導体層の熱可塑時の硬度にもよるが、概ね、１〜５００００Ｐａ、さらに１０００〜１００００Ｐａが好ましい。

本発明においては熱可塑性半導体材料と金属微粒子が同時に加熱及び加圧されることで、両者の物理的接合が強化され、接触抵抗がより低減し、トランジスタをスイッチングさせたときの電流を大きくすることができる。尚、金属微粒子を含有する層の形成と熱可塑性半導体材料を含有する層の形成の順は特に制限されるものではない。

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、及び熱可塑性半導体材料を含有する層と金属微粒子を含有する層を形成した後、加熱加圧する方法としては種々の方法を用いることができ、後述の実施例で具体例を示す。

例えば金属微粒子分散物のパターニングとしてはまず印刷法が挙げられる。金属微粒子分散物をインクとして用いてパターニングするものであり、印刷法としては、凸版印刷、スクリーン印刷、平版印刷、凹版印刷、孔版印刷等任意の印刷法により金属微粒子分散物をパターニングすることができる。また、インクジェット法によりパターニングする方法がある。即ち金属微粒子分散物をインクジェットヘッドより吐出し、金属微粒子の分散物をパターニングする方法であり、インクジェットヘッドから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などの連続噴射型のインクジェット法等公知の方法によりパターニングすることができる。

加熱加圧する方法としては、加熱ラミネータなど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。

図１（ａ）〜（ｄ）に本発明に係る有機ＴＦＴの構成例を示す。

図１（ａ）は、公知のガスバリア膜が形成された支持体６上に、前述した方法により金属微粒子を含む層のパターン（２、３）を形成した後、その上に熱可塑性半導体材料を含む層１を形成し、次に金属微粒子を含む層及び熱可塑性半導体材料を含む層を加熱加圧して半導体層１、ソース電極２、ドレイン電極３を形成し、その上に絶縁層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１（ｂ）は、支持体６上に熱可塑性半導体材料を含む層１を形成し、その後金属微粒子を含む層をパターニングし、加熱加圧して半導体層１、ソース電極２、ドレイン電極３を形成し、その上に絶縁層５、ゲート電極４を形成したものである。

図１（ｃ）は、支持体６上にゲート電極４を形成した後、絶縁層５を形成し、前述した方法により金属微粒子を含む層をパターン（２、３）を形成した後、その上に熱可塑性半導体材料を含む層１を形成し、次に金属微粒子を含む層及び熱可塑性半導体材料を含む層を加熱加圧して半導体層１、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１（ｄ）は、支持体６上にゲート電極４を形成した後、絶縁層５を形成し、その上に熱可塑性半導体材料を含む層１を塗布により全面に形成し、その上に金属微粒子を含む層をパターニングし、加熱加圧して半導体層１、ソース電極２およびドレイン電極３を形成したものである。

図２は有機ＴＦＴシートの配置の１例であり、有機ＴＦＴとしてはアディショナルキャパシタタイプで、支持体６上にまずゲート電極４を有し、ゲート絶縁層５を介して半導体層１からなるチャネルで連結されたソース電極２及びドレイン電極３を有し、シート状支持体上にそれらがゲートバスライン７及びソースバスライン８を介して連結されている。９は画素電極、２０はアディショナルキャパシタである。なお図３はストレージキャパシタタイプの有機ＴＦＴを配置したシートの例で、２１がストレージキャパシタである。

図４は、有機ＴＦＴシートの概略等価回路図の１例である。

有機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ＴＦＴ１１のゲートバスラインであり、８は各ＴＦＴ１１のソースバスラインである。各ＴＦＴ１１のソース電極には、出力素子１２が接続され、この出力１２は例えば液晶、電気泳動素子等であり、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。

本発明においては、有機半導体層に、たとえば、アクリル酸、アセトアミド、ジメチルアミノ基、シアノ基、カルボキシル基、ニトロ基などの官能基を有する材料や、ベンゾキノン誘導体、テトラシアノエチレンおよびテトラシアノキノジメタンやそれらの誘導体などのように電子を受容するアクセプターとなる材料や、たとえばアミノ基、トリフェニル基、アルキル基、水酸基、アルコキシ基、フェニル基などの官能基を有する材料、フェニレンジアミンなどの置換アミン類、アントラセン、ベンゾアントラセン、置換ベンゾアントラセン類、ピレン、置換ピレン、カルバゾールおよびその誘導体、テトラチアフルバレンとその誘導体などのように電子の供与体であるドナーとなるような材料を含有させ、いわゆるドーピング処理を施してもよい。

前記ドーピングとは電子授与性分子（アクセクター）または電子供与性分子（ドナー）をドーパントとして該薄膜に導入することを意味する。従って、ドーピングが施された薄膜は、前記の縮合多環芳香族化合物とドーパントを含有する薄膜である。本発明に用いるドーパントとしてアクセプター、ドナーのいずれも使用可能であり、公知の材料、プロセスを用いることができる。

半導体層の膜厚としては、特に制限はないが、得られたＴＦＴの特性は、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、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。

ゲート電極としては導電性材料であれば特に限定されず、任意の材料を用いることができる。ゲート電極の形成方法としては、蒸着やスパッタリング等の方法を用いて形成した導電性薄膜を、公知のフォトリソグラフ法やリフトオフ法を用いて形成する方法、アルミニウムや銅などの金属箔上に熱転写、インクジェット等によるレジストを用いてエッチングする方法がある。また導電性ポリマーの溶液あるいは分散液、導電性微粒子分散液を直接インクジェットによりパターニングしてもよいし、塗工膜からリソグラフやレーザアブレーションなどにより形成してもよい。さらに導電性ポリマーや導電性微粒子を含むインク、導電性ペーストなどを凸版、凹版、平版、スクリーン印刷などの印刷法でパターニングする方法も用いることができる。

ゲート絶縁層としては、種々の絶縁材料を用いることができるが、特に、比誘電率の高い無機酸化物皮膜が好ましい。無機酸化物としては、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化タンタル、酸化チタン、酸化スズ、酸化バナジウム、チタン酸バリウムストロンチウム、ジルコニウム酸チタン酸バリウム、ジルコニウム酸チタン酸鉛、チタン酸鉛ランタン、チタン酸ストロンチウム、チタン酸バリウム、フッ化バリウムマグネシウム、チタン酸ビスマス、チタン酸ストロンチウムビスマス、タンタル酸ストロンチウムビスマス、タンタル酸ニオブ酸ビスマス、トリオキサイドイットリウムなどが挙げられる。それらのうち好ましいのは、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化タンタル、酸化チタンである。窒化ケイ素、窒化アルミニウムなどの無機窒化物も好適に用いることができる。

無機酸化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、大気圧プラズマ法などのドライプロセスや、スプレーコート法、スピンコート法、ブレードコート法、ディップコート法、キャスト法、ロールコート法、バーコート法、ダイコート法などの塗布による方法、印刷やインクジェットなどのパターニングによる方法などのウェットプロセスが挙げられ、材料に応じて使用できる。ウェットプロセスは、無機酸化物の微粒子を、任意の有機溶剤あるいは水に必要に応じて界面活性剤などの分散補助剤を用いて分散した液を塗布、乾燥する方法や、酸化物前駆体、例えばアルコキシド体の溶液を塗布、乾燥する、いわゆるゾルゲル法が用いられる。これらのうち好ましいのは、大気圧プラズマ法である。

大気圧下でのプラズマ製膜処理とは、大気圧または大気圧近傍の圧力下で放電し、反応性ガスをプラズマ励起し、基材上に薄膜を形成する処理を指し、その方法については特開平１１−１３３２０５号、特開２０００−１８５３６２、特開平１１−６１４０６号、特開２０００−１４７２０９、同２０００−１２１８０４等に記載されている（以下、大気圧プラズマ法とも称する）。これによって高機能性の薄膜を、生産性高く形成することができる。

また有機化合物皮膜としては、ポリイミド、ポリアミド、ポリエステル、ポリアクリレート、光ラジカル重合系、光カチオン重合系の光硬化性樹脂、あるいはアクリロニトリル成分を含有する共重合体、ポリビニルフェノール、ポリビニルアルコール、ノボラック樹脂、およびシアノエチルプルラン、ポリマー体、エラストマー体を含むホスファゼン化合物、等を用いることもできる。

有機化合物皮膜の形成法としては、前記ウェットプロセスが好ましい。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。またゲート絶縁層の膜厚としては、一般に５０ｎｍ〜３μｍ、好ましくは、１００ｎｍ〜１μｍである。

支持体はガラスやフレキシブルな樹脂製シートで構成され、例えばプラスチックフィルムをシートとして用いることができる。前記プラスチックフィルムとしては、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンスルフィド、ポリアリレート、ポリイミド、ボリカーボネート（ＰＣ）、セルローストリアセテート（ＴＡＣ）、セルロースアセテートプロピオネート（ＣＡＰ）等からなるフィルム等が挙げられる。このように、プラスチックフィルムを用いることで、ガラス基板を用いる場合に比べて軽量化を図ることができ、可搬性を高めることができるとともに、衝撃に対する耐性を向上できる。

以下、実施例により、本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

実施例１
比抵抗０．０１Ω・ｃｍのｎ型Ｓｉウェハーに厚さ２００ｎｍの熱酸化膜を形成した後、１モル／ＬのＮａＯＨ水溶液に浸漬し、超純水を用いてよく洗浄した。さらにオクタデシルトリクロロシランのトルエン溶液（１質量％）に１０分間浸漬した後、トルエンですすぎ、乾燥させることで熱酸化膜の表面処理を行った。

次に、ＥＤＴＡ（エチレンジアミン４酢酸２ナトリウム）によるキレート洗浄法により、よく精製した、ポリ（３−ヘキシルチオフェン）のｒｅｇｉｏｒｅｇｕｌａｒ体（アルドリッチ社製）のクロロホルム溶液を調製し、Ｎ_２ガスでバブリングすることで、溶液中の溶存酸素を除去し、Ｎ_２ガス雰囲気中で前記酸化ケイ素皮膜の表面にアプリケーターを用いて塗布し、室温で乾燥させた後、５０℃、３０分間の熱処理を施した。このときポリ（３−ヘキシルチオフェン）の膜厚は５０ｎｍであった。

特開平１１−８０６４７に記載される製法を用いて平均粒径３０ｎｍの銀微粒子の水分散液を調製した後、導電性ポリマーであるＰＥＤＯＴ（ポリエチレンジオキシチオフェン）のＰＳＳ（ポリスチレンスルホン酸）錯体の水分散液（バイエル社製ＢＡＹＴＲＯＮＰ）と０．０１質量％のノニオン界面活性剤（ポリオキシエチレンアルキルエーテル）を添加し、金属微粒子を含む層形成材料とした。ここで、銀微粒子と導電性ポリマーの質量比は５０００：１となるよう調整した。

更にピエゾ方式のインクジェットにより、上記の金属微粒子を含む層形成材料を、ソース電極、ドレイン電極状に、吐出し、乾燥させた。

次いで、窒素ガス雰囲気下で、Ｓｉウェハー基板を２５０℃に加熱しながら、表面温度２５０℃のシリコーンゴムローラーを５０００Ｐａの圧力をかけながらソース、ドレイン電極部分に押し当てたところ、電極部分が融着し、かつ、半導体層側の接合面が半導体層中に埋め込まれた。

以上によりチャネル長Ｌ＝３０μｍ、チャネル幅Ｗ＝１ｍｍの有機ＴＦＴを作製した。このＴＦＴは、ｐチャネルチャネルエンハンスメント型ＦＥＴとして良好に動作し、飽和領域の移動度は、０．０１５ｃｍ^２／Ｖ・ｓであった。

実施例２
金属微粒子を含む層形成材料に用いた平均粒径３０ｎｍの銀微粒子を平均粒径２０ｎｍの銀微粒子の水分散液に変えた以外は実施例１と同様にして有機ＴＦＴを作製した。

実施例３
金属微粒子を含む層形成材料に平均粒径１０ｎｍの銀微粒子の水分散液を用いた以外は実施例１と同様にして有機ＴＦＴを作製した。

比較例１
金属微粒子を含む層形成材料に、導電性ポリマーを添加せず、加熱時に押圧しないこと以外は、実施例３と同様にして有機ＴＦＴを作製した。

実施例４
金属微粒子を含む層形成材料に、導電性ポリマーを添加しない以外は、実施例３と同様にして有機ＴＦＴを作製した。

実施例５
金属微粒子を含む層形成材料に平均粒径１０ｎｍの金微粒子の水分散液を用いた以外は実施例１と同様と同様にして有機ＴＦＴを作製した。

実施例６
半導体層に、特開２００３−２６８０８３の実施例に記載されたポリチオフェン類を用いて、実施例３と同様に有機ＴＦＴを作製した。ただし、加熱温度は１８０℃とした。

比較例２
金属微粒子を含む層形成材料に、導電性ポリマーを添加せず、加熱時に押圧しないこと以外は、実施例６と同様にして有機ＴＦＴを作製した。

実施例７
金属微粒子を含む層形成材料に、導電性ポリマーを添加しないこと以外は、実施例６と同様にして有機ＴＦＴを作製した。

以上で作製した各有機ＴＦＴの飽和領域におけるキャリア移動度（ｃｍ^２／Ｖ・ｓ）を示す。

実施例１０．０１５
実施例２０．０２０
実施例３０．０３５
比較例１０．００１８
実施例４０．０１６
実施例５０．０５５
実施例６０．０３７
比較例２０．００２２
実施例７０．００９５
これにより、本発明の製造法によれば、半導体性能に優れた有機ＴＦＴが得られることが解る。また金属微粒子と導電性ポリマーを混在させると、さらに優れた効果が得られること、金属微粒子の平均粒径が２０ｎｍ以下が好ましいことが解る。

本発明の有機薄膜トランジスタの製造法によれば、フレキシブルベース上に、耐久性やキャリア移動度など半導体性能に優れた有機薄膜トランジスタを連続して形成することができる。また金属微粒子と導電性ポリマーを混在させることで、さらに接触抵抗が低減し、半導体材料として、熱可塑時に液晶性を有するπ共役系材料を用いることで、これらの効果を特に大きくすることができる。

Claims

熱可塑性半導体材料を含む層及び、該層に接合する金属微粒子を含む層を形成して、押圧後加熱するか押圧と加熱を同時に行い、半導体層、ソース電極、ドレイン電極とすることを特徴とする有機薄膜トランジスタの製造方法。
熱可塑性半導体材料の軟化点以上の温度で加熱することを特徴とする請求の範囲第１項に記載の有機薄膜トランジスタの製造方法。
金属微粒子が熱融着する温度以上の温度で加熱することを特徴とする請求の範囲第１項に記載の有機薄膜トランジスタの製造方法。
金属微粒子の平均粒径が２０ｎｍ以下であることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の有機薄膜トランジスタの製造方法。
前記金属微粒子を含む層が導電性ポリマーを含むことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の有機薄膜トランジスタの製造方法。
前記熱可塑性半導体材料がπ共役系材料であることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の有機薄膜トランジスタの製造方法。
請求の範囲第１項に記載の製造方法により作製されることを特徴とする有機薄膜トランジスタ。
ソース電極及びドレイン電極が、当該電極を構成する金属相の少なくとも１部が熱可塑性半導体材料を含む半導体層に混入して、該半導体層に接合することを特徴とする有機薄膜トランジスタ。
前記金属相が金属微粒子が熱融着して形成されたものであることを特徴とする請求の範囲第８項に記載の有機薄膜トランジスタ。
支持体シート上に、ゲートバスライン及びソースバスラインを介して連結された複数の有機薄膜トランジスタが形成され、該薄膜トランジスタのソース電極及びドレイン電極が、当該電極を構成する金属相の少なくとも１部が熱可塑性半導体材料を含む半導体層に混入して、該半導体層に接合することを特徴とする有機薄膜トランジスタシート。
前記金属相が金属微粒子が熱融着して形成されたものであることを特徴とする請求の範囲第１０項に記載の有機薄膜トランジスタシート。