WO2006064776A1 - 有機薄膜トランジスタの製造方法 - Google Patents

有機薄膜トランジスタの製造方法 Download PDF

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Rie Katakura
Reiko Sugisaki
Chiyoko Takemura
Tatsuo Tanaka
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Definitions

  • the present invention relates to a method for manufacturing an organic thin film transistor, and particularly relates to a method for manufacturing an organic thin film transistor manufactured using a soluble organic semiconductor material.
  • Organic thin film transistors using organic semiconductors have been proposed.
  • Organic thin-film transistors are being researched and developed as devices for displays and electronic tags that can be manufactured using simple processes such as printing and printing on plastic substrates.
  • a transistor manufactured using a soluble organic semiconductor material as an organic thin film transistor for example, all-polymer type organic TFT technology, for example, Patent Document 1 (International Publication 0 1/47043 pamphlet), and Patent Document 2 (Japanese Patent Laid-Open No. 2000-307172).
  • Patent Document 1 International Publication 0 1/47043 pamphlet
  • Patent Document 2 Japanese Patent Laid-Open No. 2000-307172.
  • Patent Document 1 International Publication 01/47043 Pamphlet
  • Patent Document 2 JP 2000-307172 A
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to continuously form an organic TFT on a flexible base such as a polymer support by a simple process by coating. Therefore, an organic thin film transistor having excellent semiconductor performance in which the manufacturing cost can be greatly reduced and the carrier mobility of the formed organic semiconductor layer is high is obtained.
  • An object of the present invention is to provide a method for manufacturing an organic thin film transistor.
  • an organic thin film transistor manufacturing method for manufacturing an organic thin film transistor by sequentially forming a gate electrode, a gate insulating layer, an organic semiconductor layer, a source electrode and a drain electrode on a support, the organic semiconductor layer Is an organic semiconductor layer containing an organic semiconductor material having an exothermic point and an endothermic point in differential scanning pyrothermal analysis, and after the organic semiconductor layer is formed, the organic semiconductor layer has an organic semiconductor layer at or above the exothermic point.
  • FIG. 1 is a diagram showing an example of differential scanning calorimetry (DSC).
  • FIG. 2 is a diagram showing a configuration example of an organic TFT according to the present invention.
  • FIG. 3 is an example of a schematic equivalent circuit diagram of an organic TFT of the present invention.
  • pentacene and the like As an organic semiconductor material, pentacene and the like, particularly pentacene formed by vapor deposition, have been reported to show good TFT characteristics so far. It is known that molecules using pentacene or the like formed by vapor deposition as the organic semiconductor layer are regularly arranged while forming a ⁇ stack between molecules in the organic semiconductor layer. However, since polythiophene such as ⁇ ⁇ is a polymer, the organic semiconductor layer (film) is formed by application of a solution in which the organic semiconductor layer (film) is dissolved (that is, by coating). A typical sequence is only partially formed.
  • the carrier mobility improves as the crystallized region increases and the ratio of the crystallized region increases. Therefore, as the polymer molecular weight increases, the random region increases and the characteristics generally decrease.
  • the organic semiconductor material contained in the organic semiconductor layer is subjected to differential scanning calorimetry.
  • DSC DSC by using a manufacturing method having an exothermic point and an endothermic point and having a heat treatment step at a temperature not lower than the endothermic point and higher than the exothermic point of the organic semiconductor material for the organic semiconductor layer.
  • An organic thin film transistor having excellent characteristics can be obtained.
  • the present invention is particularly effective in the case of an organic thin film transistor having an organic semiconductor layer formed by coating.
  • the organic semiconductor layer is formed by dissolving the semiconductor material in a solvent capable of dissolving the semiconductor material, for example, a solvent such as black mouth form, and applying and drying on a substrate.
  • a solvent capable of dissolving the semiconductor material for example, a solvent such as black mouth form
  • DSC differential scanning calorimetry
  • FIG. 1 An example of a thiophene oligomer such as Compound Example ⁇ 1> is shown in FIG. This example
  • DSC6220 manufactured by SSI Nanotechnology Co., Ltd. was used as the differential scanning calorimeter (DSC).
  • the exothermic point and endothermic point are those measured at the rate of temperature rise of 10 degrees / minute.
  • the exothermic peak corresponds to the heat dissipation of the semiconductor material.
  • the temperature is considered to be a temperature at which crystallization or crystal structure change or some structuring (increased ⁇ stack, etc.) occurs.
  • the endothermic peak is a temperature corresponding to a process in which the structured arrangement collapses due to heat, for example, melting (melting point) of crystals, and heat of fusion is required.
  • the improvement in carrier mobility according to the present invention is that the structured region of the organic semiconductor layer is increased by heat-treating the organic semiconductor material at a temperature at which the structuring is caused by heat or higher in the organic semiconductor layer. And also due to the effect of increasing the number of structured regions
  • the exothermic point is defined as a temperature corresponding to the intersection of the base line and the linear part of the exothermic peak from the base line linear part during heating.
  • the heat generation point is 31.9 ° C. Therefore, when the rising edge is a curve, it is the intersection of the tangent and base line at the inflection point.
  • the endothermic point is also defined as the temperature (endothermic start temperature) corresponding to the intersection of the straight line rising from the base line during heating and the base line.
  • the endotherm is 85.1 ° C.
  • the heat treatment of the present invention is considered to cause crystallization of the substance, structuring such as change in arrangement, and the change in temperature of the organic semiconductor material at a temperature above the exothermic point also depends on the type of the material. Etc. are various.
  • the constant temperature is, for example, before leaving to cooling, heating or the like.
  • the temperature is maintained at a temperature where the structuring occurs for a certain period of time to ensure this.
  • the organic semiconductor layer containing the organic semiconductor material is subjected to the differential scanning calorimetry (DSC) measurement, and the endothermic temperature is higher than the exothermic point of the organic semiconductor material measured. It is characterized by heat treatment for a certain time at a temperature below the point.
  • DSC differential scanning calorimetry
  • the exothermic point is 31.9. C
  • endothermic point is 79.6 ° C
  • heat treatment for a certain time at a temperature in this range brings about the effect of the present invention.
  • a method of heat treatment at a temperature higher than the endothermic point is also included. That is, after the heat treatment at a temperature higher than the endothermic point, in the process of cooling, a method may be used in which the treatment is performed for a predetermined time at a constant temperature not lower than the exothermic point and lower than the endothermic point.
  • the organic semiconductor material that is likely to have a structure with a random molecular arrangement (amorphous) once the temperature is higher than the endothermic temperature, that is, thermal melting, or higher than the melting temperature. It is considered that it may be preferable to cause crystallization, arrangement change, etc. in the layer uniformly when heat treatment is performed again at a constant temperature above the exothermic point and below the endothermic point. It is done.
  • these heat treatments are preferably performed in an inert gas such as nitrogen gas, argon or helium in order to suppress deterioration or decomposition of the organic semiconductor material.
  • the pressure is an arbitrary force. Near atmospheric pressure, for example, a range of 70 to 130 kPa is preferable.
  • the organic semiconductor material is dissolved in a solvent, and the solution is formed on a substrate by coating.
  • the organic semiconductor layer according to the invention is formed, it does not necessarily have to be completely dissolved, and a liquid in a dispersed state may be used as long as a uniform film can be formed when forming a film after coating. ,.
  • a liquid in a dispersed state may be used as long as a uniform film can be formed when forming a film after coating. ,.
  • the organic semiconductor material according to the present invention is a ⁇ -conjugated compound.
  • the ⁇ -conjugated compound has a ⁇ -conjugated system in the molecule, and the molecules are regularly arranged while forming a ⁇ stack between the molecules. It is a compound that can.
  • a polymer other than the thiophene oligomer alone, a low molecular compound, or the like is a compound having a ⁇ -conjugated system and forming a ⁇ stack between molecules, and generates heat by the differential running thermal analysis.
  • the present invention can be applied to any compound that exhibits a point or an endothermic point.
  • the low molecular weight compound is typically a compound such as pentacene, and particularly, for example, WO03 / 16599, WO03 / 28125, USP6, 690, 029, JP2004-107216, etc.
  • pentacene having the substituent described above, US2003-136964, etc., and the pentacene precursors described herein can be used in the present invention.
  • a molecular weight of 5000 or less is preferred.
  • the low molecular weight organic semiconductor material having a molecular weight or less a compound containing two or more hetero rings in the molecular structure is preferable.
  • the compound in which the hetero ring is a thiophene ring.
  • the thiophene ring may have a substituent such as an alkyl group or may be unsubstituted, but preferably includes a thiophene ring having a substituent in the molecule. More preferably, both unsubstituted thiophene rings are included.
  • the thiophene ring is preferably connected to two or more, and the number of thiophene rings to be connected is preferably 2 to 10:
  • Polymers such as polyphenylene vinylene, polypyrrole, and polythiophene that have the above-mentioned endothermic points and exothermic points can also be used in the present invention.
  • the weight average molecule is preferably 5000 or less. Typical examples include thiophene polymers described in JACS 200 4, 126, 3378 and the like.
  • an oligomer having an average molecular weight of 5000 or less is a preferable compound as an organic semiconductor material. Examples of oligomers that can be particularly preferably used in the present invention include thiophene oligomers.
  • the thiophene oligomer preferably used in the present invention includes a thiophene ring repeating unit having a substituent and a thiophene oligomer having a partial structure in which at least two thiophene ring repeating unit forces each are continuous.
  • the number of thiophene rings contained in the thiophene oligomer is preferably in the range of 8-20.
  • the thiophene oligomer described in Japanese Patent Application No. 2004-172317 (filed on June 10, 2004) by the present inventors is preferably used.
  • Preferred thiophene oligomers have a partial structure represented by the following general formula (1).
  • R represents a substituent
  • the thiophene oligomer represented by the general formula (1) used in the present invention will be described.
  • examples of the substituent represented by R include an alkyl group (for example, a methinole group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, a tert-butyl group, a pentyl group, a hexyl group).
  • an alkyl group for example, a methinole group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, a tert-butyl group, a pentyl group, a hexyl group.
  • substituents may be further substituted by the above-described substituents, or a plurality thereof may be bonded to each other to form a ring.
  • a preferable substituent is an alkyl group, and more preferably, has 2 to 2 carbon atoms.
  • alkyl group particularly preferably an alkyl group having 4 to 12 carbon atoms.
  • the terminal group of the thiophene oligomer used in the present invention will be described.
  • the terminal group of the thiophene oligomer used in the present invention does not have a chain group.
  • Preferred examples of the terminal group include aryl groups (for example, phenyl group, p-chlorophenyl group, mesityl group, tolyl group, xylyl group, naphthyl group, anthrinol group, azulenyl group, and acenaphthenyl group).
  • fluorenyl group for example, fluorenyl group, phenanthryl group, indenyl group, pyrenyl group, biphenyl benzyl group, etc.
  • alkyl group for example, methinole group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, tert_butyl group, pentyl group, heptyl group
  • a halogen atom for example, a fluorine atom, a chlorine atom, a bromine atom, etc.
  • the thiophene oligomer used in the present invention preferably has no Head_to_Head structure in the structure, and more preferably, the structure has a Head-to_Tail structure or a Tail_to_Tail structure. It is preferable to have.
  • Head_to_Head structure For example, “ ⁇ -electron organic solid” (1998, published by Academic Publishing Center, edited by Japan Society of Science) 27-32 Adv. Mater. 1998, 10, No. 2, 93-: 116 pages, etc., where the structural features of each are specifically shown below.
  • the switching element is organic T depending on its usage.
  • an FT element sometimes referred to as a field effect transistor element.
  • the organic TFT material of the present invention can be used to provide a switching element (also referred to as a transistor device) that can be driven satisfactorily when used in a channel layer of an organic TFT or a field effect transistor.
  • An organic TFT organic thin film transistor
  • a bottom gate type having a gate electrode on a body and having a source electrode and a drain electrode connected by an organic semiconductor channel through a gate insulating layer.
  • the thiophen oligomer according to the present invention in a channel (also referred to as a channel layer) of a switching element using an organic TFT or a field effect transistor, it can be installed on a substrate by vacuum evaporation.
  • the solution prepared by dissolving in an appropriate solvent and adding additives as necessary is preferably placed on the substrate by cast coating, spin coating, printing, ink jet method, abrasion method or the like.
  • the solvent for dissolving the organic semiconductor material of the present invention is not particularly limited as long as it can dissolve the organic semiconductor material to prepare a solution with an appropriate concentration.
  • a chain ether solvent such as jetyl ether or diisopropyl ether
  • a cyclic ether solvent such as tetrahydrofuran or dioxane
  • a ketone solvent such as acetone methylethyl ketone
  • List alkyl halide solvents such as 1,2-dichloroethane, aromatic solvents such as toluene, o-dichlorobenzene, nitrobenzene, and m-talezole, N-methylpyrrolidone, and carbon disulfide.
  • Power S can be.
  • the heat treatment on the organic semiconductor layer can be performed using a source electrode or It is preferably applied after the drain electrode is formed.
  • the gate voltage is turned ON / OFF, a current flows through the organic semiconductor channel formed between the source electrode and the drain electrode, so that the current flows through the carrier.
  • the structured arrangement of the semiconductor material is important, and the heat treatment is performed after the source and drain electrodes are formed. Is preferred.
  • the material for forming the source electrode, the drain electrode, and the gate electrode is not particularly limited as long as it is a conductive material, and is capable of using various metal materials.
  • an electrode forming method a method of forming a conductive thin film formed by using a method such as vapor deposition or sputtering using the above as a raw material by using a known photolithography method or a lift-off method, aluminum, copper, or the like. There is a method of etching on a metal foil using a resist by thermal transfer, ink jet or the like.
  • a conductive fine particle dispersion, a conductive polymer solution or dispersion is directly patterned by an ink jet method, and a coating film is lithographed or laser ablated.
  • a method of forming There is a method of forming.
  • a method of patterning an ink containing a conductive polymer or conductive fine particles, a conductive paste, or the like by a printing method such as relief printing, intaglio printing, lithographic printing, or screen printing can also be used.
  • conductive polymers whose conductivity has been improved by doping or the like, for example, conductive polyaniline, conductive polypyrrole, conductive polythiophene, polyethylene dioxythiophene and polystyrene sulfonic acid complex, etc. are also suitable. Used for. Among them, those having low electrical resistance at the contact surface with the semiconductor layer are preferable.
  • Metal materials of conductive fine particles include platinum, gold, silver, cobalt, nickel Nore, chromium, copper, iron, tin, antimony, lead, tantalum, indium, palladium, tellurium, rhenium, iridium, anoreminium, noretenium, genoremanium, molybdenum, tungsten, zinc, etc.
  • a metal ion in a liquid phase such as a physical generation method such as a gas evaporation method, a sputtering method or a metal vapor synthesis method, a colloid method or a coprecipitation method is used.
  • the chemical production method include reducing metal to produce fine metal particles, preferably disclosed in JP-A-11-76800, JP-A-11-80647, JP-A-11-319538, JP-A-2000-239853, and the like.
  • the gas evaporation method described here is a metal fine particle dispersion produced from this .
  • the average particle diameter of the dispersed metal fine particles is preferably 20 nm or less.
  • a conductive polymer to the metal fine particle dispersion, and if the source electrode and the drain electrode are formed by pressing and heating, the organic polymer is formed by the conductive polymer. It is possible to make ohmic contact with the semiconductor layer. That is, the effect of the present invention can be further enhanced by interposing a conductive polymer on the surface of the metal fine particles to reduce the contact resistance to the semiconductor and heat-fusing the metal fine particles.
  • the conductive polymer it is preferable to use a known conductive polymer whose conductivity is improved by doping or the like.
  • a known conductive polymer whose conductivity is improved by doping or the like.
  • a complex of thiophene and polystyrene sulfonic acid is preferably used.
  • the content of the metal fine particles is preferably 0.00001 to 0.1 in terms of mass ratio to the conductive polymer. If this amount is exceeded, fusion of the metal fine particles may be inhibited.
  • an electrode with these metal fine particle dispersions it is preferable to heat-fuse the metal fine particles by heating after forming the source electrode and the drain electrode. In addition, it is possible to promote the fusion by applying a force of about 1 to 50000 Pa, more preferably about 1000 to 10,000 Pa to the three electrode formation temples.
  • a method of patterning like an electrode using the above metal fine particle dispersion when patterning by a direct ink jet method, a jet method, a bubble jet (registered trademark) method, etc. are used as an ink jet head discharge method.
  • a known method such as a continuous jet type ink jet method such as an on-demand type electrostatic suction method can be used.
  • the heat treatment of the organic semiconductor material layer according to the present invention is performed after the formation of the source and drain electrodes. Thereby, an arrangement of molecules by a ⁇ stack or the like of the layer containing the organic semiconductor material according to the present invention and an interface structure suitable for carrier movement at the interface between the organic semiconductor material-containing layer and the source electrode or the drain electrode is formed. It is thought that it is done.
  • the thickness of the organic semiconductor layer formed in this way is not particularly limited, but the characteristics of the obtained TFT are often greatly influenced by the thickness of the semiconductor layer.
  • the thickness is preferably a force S that varies depending on the semiconductor material, generally lm or less, in particular 10 to 300 nm.
  • a material having a functional group such as acrylic acid, acetamide, dimethylamino group, cyano group, carboxyl group, nitro group, benzoquinone derivative, tetracyanethylene and Materials that serve as acceptors for accepting electrons, such as tetracyanoquinodimethane and derivatives thereof, and materials having functional groups such as amino groups, triphenyl groups, alkyl groups, hydroxyl groups, alkoxy groups, and phenyl groups, Substituted amines such as phenylenediamine, anthracene, benzoanthracene, substituted benzoanthracenes, pyrene, substituted pyrene, force rubazole and its derivatives, tetrathiafulvalene and its derivatives, etc. So-called doping treatment. It may be subjected to.
  • the doping means introduction of an electron-donating molecule (a sector) or an electron-donating molecule (donor) into the thin film as a dopant. Therefore, the doped thin film is a thin film containing the condensed polycyclic aromatic compound and the dopant.
  • the dopant used in the present invention either an acceptor or a donor can be used, and known materials and processes can be used.
  • the gate insulating layer various insulating films can be used. In particular, an inorganic oxide film having a high relative dielectric constant is preferable.
  • inorganic oxides include silicon oxide, aluminum oxide, tantalum oxide, titanium oxide, tin oxide, vanadium oxide, barium strontium titanate, barium zirconate titanate, lead zirconate titanate, lead lanthanum titanate, titanium Examples include strontium acid, barium titanate, barium magnesium fluoride, bismuth titanate, strontium bismuth titanate, strontium bismuth tantanoate, bismuth tantalate niobate, and trioxide yttrium. Among them, preferred are silicon oxide, aluminum oxide, tantalum oxide and titanium oxide. Inorganic nitrides such as silicon nitride and aluminum nitride can also be suitably used.
  • Examples of the method for forming the coating include vacuum deposition, molecular beam epitaxy, ion cluster beam, low energy ion beam, ion plating, CVD, sputtering, and atmospheric pressure plasma. Dry process, spray coating method, spin coating method, blade coating method, dip coating method, casting method, roll coating method, bar coating method, die coating method and other coating methods, printing and ink jet patterning methods, etc. Can be used depending on the material.
  • the wet process includes a method of applying and drying a liquid in which fine particles of inorganic oxide are dispersed in an arbitrary organic solvent or water using a dispersion aid such as a surfactant as required, or an oxide precursor.
  • a so-called sol-gel method in which a solution of a body, for example, an alkoxide body is applied and dried is used.
  • the atmospheric pressure plasma method and the sol-gel method are preferable.
  • a method for forming an insulating film by plasma film formation under atmospheric pressure is a process in which discharge is performed under atmospheric pressure or a pressure near atmospheric pressure, a reactive gas is plasma-excited, and a thin film is formed on a substrate.
  • the method is described in JP-A-11-61406, 11-133205, JP2000-121804, 2000-147209, 2000-185362, etc. ( Hereinafter, it is also referred to as an atmospheric pressure plasma method).
  • an atmospheric pressure plasma method As a result, a highly functional thin film can be formed with high productivity.
  • organic compound film polyimide, polyamide, polyester, polyacrylate, photo-radical polymerization type, photo-thion polymerization type photo-curable resin, copolymer containing acrylonitrile component, polyvinylino Lenoenole, polybulu alcohol, novolac tree Fats, cyanoethyl pullulan and the like can also be used.
  • the method for forming the organic compound film the wet process is preferable.
  • An inorganic oxide film and an organic oxide film can be stacked and used together. The thickness of these insulating films is generally 50 nm to 3 / im, preferably 100 nm to l ⁇ m.
  • the support is composed of glass or a flexible resin sheet.
  • a plastic film can be used as the sheet.
  • the plastic film include, for example, polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), polyethersulfone (PES), polyetherimide, polyetheretherketone, polyphenolate ketone, polyarylate, polyimide, polycarbonate (PC).
  • films composed of cellulose triacetate (TAC), cellulose acetate propionate (CAP), and the like are examples of the weight can be reduced as compared with the case of using a glass substrate, the portability can be improved, and the resistance to impact can be improved.
  • FIG. 2 shows a configuration example of the organic thin film transistor according to the present invention.
  • FIG. (B) includes a metal or fine metal particle that is patterned on the glass support 6 by vapor deposition of gold or the like using a mask, or patterned by sputter deposition and photolithography.
  • the layer containing the metal fine particles may be heated and pressed to be fused, but the source electrode 2 and the drain electrode 3 are formed by any method, and the organic semiconductor is formed thereon.
  • FIGS. 3A and 3C show other examples of the structure of the top gate type organic thin film transistor.
  • Fig. 10 (f) after forming the gate electrode 4 on the support 6, the gate insulating layer 5 is formed, the organic semiconductor material layer 1 is formed on the gate insulating layer 5, and then the above-described deposition or A source electrode 2 and a drain electrode 3 are formed by a method using metal fine particles to form a bottom gate type organic TFT.
  • the above-described deposition or A source electrode 2 and a drain electrode 3 are formed by a method using metal fine particles to form a bottom gate type organic TFT.
  • other configuration examples are shown in (d) and (e).
  • Fig. 3 is an example of a schematic equivalent circuit diagram of a TFT sheet.
  • the TFT sheet 10 has a number of organic TFTs 11 arranged in a matrix. 7 is a gate bus line of each organic TF T11, and 8 is a source bus line of each organic TFT11.
  • An output element 12 is connected to the source electrode of each organic TFT 11, and this output 12 is, for example, a liquid crystal, an electrophoretic element or the like, and constitutes a pixel in the display device.
  • the pixel electrode may be used as an input electrode of the photosensor.
  • the output element is shown as an equivalent circuit composed of a liquid crystal force resistor and a capacitor. 13 is a storage capacitor, 14 is a vertical drive circuit, and 15 is a horizontal drive circuit.
  • an organic semiconductor layer was formed using Compound Example ⁇ 1> as a semiconductor material.
  • DSC measurement results of this semiconductor material show an exotherm with a peak at 41.9 ° C and an endotherm with a peak at 85.1 ° C. Based on the above criteria, the exothermic point was 31.9 ° C and the endothermic point was 79.6 ° C.
  • a closed-form solution of the semiconductor material compound example ⁇ 1> was prepared, and the dissolved oxygen in the solution was removed by publishing with nitrogen gas, and the above was performed in a nitrogen gas atmosphere of 1.013 ⁇ 10 2 kPa.
  • the surface of the thermal oxide film (silicon oxide film) was applied using an applicator. After drying at room temperature, heat treatment was performed in an N gas atmosphere at 50 ° C. for 30 minutes. At this time, the thickness of the semiconductor layer was 20 nm.
  • This transistor performed well as a p-channel enhancement type TFT.
  • An organic thin film transistor was produced in the same manner as in Example 1 except that the heat treatment after drying was not performed.
  • the mobility was measured in the same manner to be 0.60006 cm 2 / V's.
  • Example 1 the semiconductor material was changed to Compound Example ⁇ 9>, and an organic thin film transistor was similarly produced. However, the heat treatment was performed at 93 ° C. for 30 minutes in a nitrogen gas atmosphere of 1.013 ⁇ 10 2 kPa after drying at room temperature.
  • the semiconductor material of Compound Example ⁇ 9> an exothermic peak was observed at 70.2 ° C and an endothermic peak was observed at 106.6 ° C.
  • the exothermic point was 59.2 ° C and the endothermic point was 102.
  • the temperature was 7 ° C (DSC6220 manufactured by SSI Nano Technology Co., Ltd. was used as the differential running scintillation analyzer (DSC)).
  • the fabricated transistor operated as a p-channel enhancement type TFT as well as in Example 1, and the mobility in the saturation region was 0.15 cm 2 / V • s.
  • Example 2 an organic thin film transistor was produced in the same manner except that the heat treatment after drying was not performed.
  • the mobility of the saturation region of the manufactured transistor was measured and found to be 0.002 cm 2 / V ′s.
  • a thin-film transistor described in J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 3378-3379 was synthesized and used as a semiconductor material to produce a thin film transistor in the same manner as in Example 1.
  • the exothermic point and endothermic point of the synthesized polymer were measured in the same manner using the above apparatus, they were 70 ° C and 126 ° C, respectively.
  • a closed-form solution was prepared and published with nitrogen gas to remove dissolved oxygen in the solution, and an applicator was used on the surface of the gate insulating film subjected to the surface treatment in a nitrogen gas atmosphere. And applied. After drying at room temperature, heat treatment was performed at 80 ° C. for 30 minutes in a nitrogen gas atmosphere of 1.013 ⁇ 10 2 kPa. At this time, the thickness of the semiconductor layer was 20 nm.
  • This transistor operated well as a p-channel enhancement type FET, and the mobility in the saturation region was 0.02 cm 2 / V's.
  • An organic thin film transistor was produced in the same manner as in Example 3, except that no heat treatment was performed. When the mobility of the saturation region of the fabricated transistor was measured, it was 0.008 cm 2 / V's.
  • the organic semiconductor layer formed by coating is used, ON / OFF of the current in which the carrier mobility of the organic semiconductor layer is high and the current value in the switching ON state is low. It is possible to provide a method for producing an organic thin film transistor with excellent semiconductor performance and good value.

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Abstract

　塗布により単純なプロセスでポリマー支持体などのフレキシブルベース等の上に連続して有機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、かつ形成された有機半導体層のキャリア移動度が高く、半導体性能に優れた有機薄膜トランジスタを得ることの出来る有機薄膜トランジスタの製造方法を提供することにある。支持体上に、ゲート電極、ゲート絶縁層、有機半導体層、ソース電極及びドレイン電極を順次形成して、有機薄膜トランジスタを製造する有機薄膜トランジスタの製造方法において、前記有機半導体層が、示差走査熱分析において発熱点および吸熱点を有する有機半導体材料を含有する有機半導体層であって、前記有機半導体層を形成した後に、有機半導体層に、前記発熱点以上、前記吸熱点未満の温度での熱処理工程を有する有機薄膜トランジスタの製造方法。

Description

明 細 書
有機薄膜トランジスタの製造方法
技術分野
[0001] 本発明は、有機薄膜トランジスタの製造方法に関するものであり、特に溶解性有機 半導体材料を用いて製造した有機薄膜トランジスタの製造方法に関する。 背景技術
[0002] 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レ、る。有機薄膜 トランジスタ (TFT)はプラスチック支持体を用レ、、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
[0003] 特に、有機薄膜トランジスタとして、溶解性有機半導体材料を用いて製造したトラン ジスタ、例えばオールポリマー型有機 TFT技術力、例えば、特許文献 1 (国際公開 0 1/47043号パンフレット）、また特許文献 2 (特開 2000— 307172号公報）に開示 されている。
[0004] これらによれば、溶解性有機半導体材料を用いて、インクジェットや塗布による簡易 プロセスでトランジスタの製造が可能であるが、これらにより製造したトランジスタは、 低コストで製造が可能というメリットがある反面、導電性ポリマー自身の抵抗率が高ぐ TFTのキャリア移動度が充分でないために、得られる有機 TFTは、ゲート電圧が高 レ、、スイッチング〇N状態での電流値が低レ、、電流の〇NZ〇FF値が低いなどの問 題を抱えている。
特許文献 1：国際公開 01/47043号パンフレット
特許文献 2：特開 2000— 307172号公報
発明の開示
[0005] 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、塗布により単純な プロセスでポリマー支持体などのフレキシブルベース等の上に連続して有機 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、かつ形成された有機 半導体層のキャリア移動度が高ぐ半導体性能に優れた有機薄膜トランジスタを得る ことの出来る有機薄膜トランジスタの製造方法を提供することにある。
[0006] 本発明の上記目的は、以下の手段により達成されるものである。
[0007] (構成 1)支持体上に、ゲート電極、ゲート絶縁層、有機半導体層、ソース電極及び ドレイン電極を順次形成して、有機薄膜トランジスタを製造する有機薄膜トランジスタ の製造方法において、前記有機半導体層が、示差走查熱分析において発熱点およ び吸熱点を有する有機半導体材料を含有する有機半導体層であって、前記有機半 導体層を形成した後に、有機半導体層に、前記発熱点以上、前記吸熱点未満の温 度での熱処理を有する有機薄膜トランジスタの製造方法。
[0008] (構成 2)前記有機半導体層が、有機半導体材料を含む溶液または分散液から形 成されることを特徴とする構成 1に記載の有機薄膜トランジスタの製造方法。
[0009] (構成 3)前記有機半導体材料が π共役系化合物であることを特徴とする構成 1ま たは 2に記載の有機薄膜トランジスタの製造方法。
[0010] (構成 4)前記有機半導体材料の重量平均分子量が、 5000以下であることを特徴と する構成 1〜3のいずれ力 1項に記載の有機薄膜トランジスタの製造方法。
[0011] (構成 5)前記ソース電極または前記ドレイン電極が形成された後に、有機半導体層 に熱処理が施されることを特徴とする構成 1〜4のいずれ力 1項に記載の有機薄膜ト ランジスタの製造方法。
図面の簡単な説明
[0012] [図 1]示差走査熱分析 (DSC)の一例を示す図である。
[図 2]本発明に係る有機 TFTの構成例を示す図である。
[図 3]本発明の有機 TFTの概略等価回路図の 1例である。
発明を実施するための最良の形態
[0013] 次に本発明を実施するための最良の形態について説明するが、本発明はこれによ り限定されるものではない。
[0014] 本発明においては、構成:!〜 5のいずれか 1項に規定される有機薄膜トランジスタの 製造方法を使用することにより、キャリア移動度が高ぐ良好な ON/OFF特性を示 す等、優れたトランジスタ特性を示しながら、且つ、高耐久性である有機薄膜トランジ スタ (TFT)を得ることが出来る。本発明により作製した有機薄膜トランジスタまたは電 界効果トランジスタを用いて作製されたスイッチング素子は良好なスイッチング特性を 示す。
[0015] 有機半導体材料としてペンタセン等、特に蒸着形成されたペンタセン等は、これま で良好な TFT特性を示すことが報告されている。有機半導体層として特に蒸着形成 されたペンタセン等を用いたものは、有機半導体層中において、分子間で πスタック を形成しながら、分子が規則正しく配列していることが知られている。し力、しながら、 Ρ ΗΤ等のポリチォフェンでは、ポリマーであるがため、有機半導体層（膜）は、これを溶 解した溶液の適用により（すなわち塗布により）形成されるため、分子間の規則的な 配列は部分的にしか形成されない。すなわち、特に前記特許文献 1 , 2等に記載の ポリチォフェンを使用した場合は、大きなポリマー分子であるが故に、 πスタックが更 に部分的にしか形成されず、 πスタックに関われない部分は、配向性の乱れた部分 として、数多く存在し、十分なキャリア移動度や ONZOFF特性が得られないのだと 推定される。
[0016] 半導体材料膜においては、結晶化領域が大きいほど、また結晶化領域の比率が高 レ、ほど、キャリア移動度は向上する。従って、ポリマー分子量が大きくなると、ランダム 領域が多くなり特性が低下するのが一般的である。
[0017] 本発明者等は、上記の問題を検討した結果、先に出願の特願 2004— 172317号
(2004年 6月 10日出願）において、溶解性部位 (置換基を持つチォフェン環部位）と πスタック形成部位（無置換チォフェン環の連続した部位）とを備え、分子量がある特 定の範囲（これは、繰り返し単位の数をある特定の範囲になるように調整することと同 義である）に調整されたチォフェンオリゴマーを分子設計し、前記オリゴマーを用いる ことで、キャリア移動度の向上や、〇NZ〇FF特性を向上させることが可能となり、こ れら塗布により形成した有機半導体層の性能の向上が得られることを見いだした。こ れは πスタック形成部位による分子配列の規則正しさが増加するためと思われる。
[0018] し力、しながら、これらのチォフェンオリゴマー等、有機半導体材料を単に溶媒に溶 解-塗布して形成する方法で作製した有機半導体膜の特性はしばしばバラツキを有 すると同時に、予期した性能が得られないことが判ってきた。
[0019] 本発明者等は、更にこれらの問題を種々検討の結果、前記、構成 1〜5に記載の 有機薄膜トランジスタの製造方法により、前記のバラツキがないだけでなぐ更に特性 の向上した有機薄膜トランジスタが得られることを見いだした。
[0020] 以下、本発明に係る各構成要素の詳細について、順次説明する。
[0021] 構成 1によれば、有機半導体層に含有される有機半導体材料が、示差走査熱分析
(DSC)測定において発熱点及び吸熱点を有するものであり、かつ有機半導体層を 、有機半導体材料の前記発熱点以上、前記吸熱点未満の温度での熱処理工程を 有する製造方法を使用することにより前記の特性に優れた有機薄膜トランジスタが得 られる。
[0022] 本発明は、特に塗布形成された有機半導体層をもつ、有機薄膜トランジスタの場合 に特に有効である。
[0023] 一般に前記チォフェンオリゴマー等の場合、例えば、半導体材料を溶解できる溶媒 、例えばクロ口ホルム等の溶媒にこれを溶解させ、基板上に塗布し乾燥させ有機半 導体層を形成させる。これにより、前記の通りに、 πスタック形成部位によるある程度 の規則正しい分子配列により移動度が高まると推定されるが、これらチォフェンオリゴ マーの多くは、示差走査熱分析（DSC)において、発熱ピークおよび吸熱ピークを示 す。
[0024] チォフェンオリゴマー、例えば化合物例〈1〉の場合の例を、図 1に示した。この例は
、昇温速度 10度/分で測定したものである。示差走査熱分析装置 (DSC)はエスェ スアイ'ナノテクノロジ一社製 DSC6220を使用した。
[0025] 測定値自体は、幾分その昇温条件等によって変化するが、例えば標準条件として
、本発明においては、前記の昇温速度 10度/分で測定したものをその発熱点、吸 熱点とする。
[0026] 図 1において、発熱ピークは、半導体材料の放熱に対応するものであり、例えば分 子そのもの或いは分子間の相互作用の結果、より安定な形態に移行することで過剰 なエネルギーを放出するものと考えられ、一般には、結晶化或いは結晶構造の変化 や、何らかの構造化（ πスタックの増大等）が起こる温度と考えられる。
[0027] 又、吸熱ピークは、構造化された配列が熱により崩壊するプロセス、例えば結晶の 融解 (融点）等の場合に対応する温度であり、融解熱等が必要である。 [0028] 従って、本発明によるキャリア移動度の向上は、有機半導体層において、有機半導 体材料を、熱による構造化の起こる温度以上で熱処理することで、有機半導体層の 構造化領域を増加させ、また、構造化領域の数を増やす効果によるものと考えられる
[0029] DSC測定において、発熱点は、加熱時のベースラインの直線部から、発熱ピーク の直線部と、ベースラインとの交点に対応する温度をその発熱開始温度と定義する。 図 1において、 31. 9°Cが発熱点となる。従って、立ち上がりが曲線の場合には、その 変曲点における接線とベースラインとの交点となる。
[0030] 又、吸熱点についても、加熱時のベースラインからの立ち上がりの直線部分とベー スラインとの交点に対応する温度（吸熱開始温度）と定義する。図 1において、 85. 1 °Cが吸熱点となる。
[0031] 有機半導体材料中においてこれらの示差走查熱分析により発熱点（発熱ピーク）、 吸熱点（吸熱ピーク）を有する化合物は、ポリマー、オリゴマー等、また低分子化合物 にも見られるものであり、このような発熱点、吸熱点をもつ化合物であれば、本発明を 適用できる。例えば、前記のペンタセン等の誘導体をもちいて溶解 '塗布によって半 導体膜を得ようとするとき有用な方法である。この方法により、前記の有機半導体材 料の構造ィ匕或いは結晶化という観点からみて、単に塗布による形成では達成できな レ、、キャリア移動度の向上に寄与する結晶化領域の大きさ（サイズ)の向上、または、 結晶化領域の数の増加等が達成できるものと考えられ、キャリア移動度に関連するこ れらの特性を大きく変化させることが出来、より高いキャリア移動度をもつ半導体膜を 得ることが出来る。
[0032] 本発明の上記熱処理は、物質の結晶化、配列変化等の構造化が起こるものと考え られ、前記の有機半導体材料の前記発熱点以上の温度における変化もその材料の 種類によって温度時間等は様々である。
[0033] 一般には、固体膜中での配列変化であり、示差走査熱分析 (DSC)測定において 前記発熱点以上、前記吸熱点未満の一定の温度において、 10秒から 1週間の熱処 理が行われることである。
[0034] 本発明において、一定の温度とは、例えば、冷却、加温等に任せるのではなぐ前 記の構造化を積極的に促進するために、前記構造化の起こる温度に一定の時間維 持し、確実にこれを行うものである。
[0035] 従って、本発明においては、有機半導体材料を含有する有機半導体層を、示差走 查熱分析 (DSC)測定にぉレ、て測定される有機半導体材料の前記発熱点以上、前 記吸熱点未満の温度において一定時間熱処理することに特徴がある。
[0036] 例えば前記チオフヱンオリゴマーの場合、発熱点 31. 9。C、吸熱点 79. 6°Cであり、 この範囲の温度において、一定時間熱処理を行うことが本発明の効果をもたらす。
[0037] 又、本発明のバリエーションの 1つとして、前記の示差走查熱分析 (DSC)測定にお ける前記発熱点以上、前記吸熱点未満の一定の温度での熱処理に先立って、一旦 前記吸熱点以上の温度において熱処理する方法も挙げられる。即ち、前記吸熱点 以上の温度において熱処理した後、冷却する過程において、発熱点以上、吸熱点 未満の一定の温度で前記一定時間処理する方法をとつてもよい。
[0038] おそらぐ有機半導体材料を、一旦、吸熱点以上の温度すなわち熱溶融、或いは 融解温度以上にすることでランダムな分子配列をもつ構造 (アモルファス）とすること 力 これを冷却し、これに再度前記の発熱点以上、前記吸熱点未満の一定の温度で の熱処理を施したとき、結晶化、配列変化等の構造化を層中で均一に起こさせる上 で好ましい場合があるものと考えられる。
[0039] 勿論、一旦溶解して塗布形成された後、一旦状態を均一化するために、吸熱点（融 解点）以上に加熱してから後、これを発熱点未満までこれを再度冷却し、再度加温し て、有機半導体材料膜を前記一定時間、上記有機半導体材料の発熱点以上、吸熱 点未満の温度範囲に維持する等の方法でもよい。
[0040] これらの最適条件は化合物によっても異なり、要は結晶化 (或いは結晶構造変化） 温度、即ち有機半導体材料の発熱点以上、吸熱点未満の温度で一定時間維持する ことが重要である。
[0041] 又、本発明におレ、て、これらの熱処理は、窒素ガス、アルゴン、ヘリウム等の不活性 ガス中で行うことが有機半導体材料の変質や分解を抑えるために好ましぐ又、圧力 としては任意である力 大気圧近傍、例えば 70〜： 130kPaの範囲が好ましい。
[0042] 前記有機半導体材料を溶媒に溶解し、その溶液を塗布により基板上に形成して本 発明に係わる有機半導体層は形成されるが、必ずしも完全に溶解していなくともよく 、分散状態の液でもよぐ要は塗布後に、膜形成するときに、均一な膜を形成できれ ばよレ、。均一な厚みの膜を形成することにより、その後の熱処理時において分子の 再配列や、微結晶からなる領域間の融合等が起こり、有機半導体材料の構造化領 域を増加させ、また、構造化領域の数を増やし、キャリア移動度の大きい有機半導体 層が同様に得られる。
[0043] 本発明に係わる有機半導体材料は π共役系化合物であり、 π共役系化合物とは、 分子内に π共役系を有し、分子間で πスタックを形成しながら、分子が規則正しく配 列することのできる化合物である。
[0044] 従って、前記チォフェンオリゴマーのみでなぐポリマー、また低分子化合物等でも 、 π共役系を有し、分子間で πスタックを形成し配列する化合物であり、前記示差走 查熱分析によって発熱点、吸熱点を示す化合物であれば、本発明を適用できる。
[0045] 低分子量化合物としては、代表的には、ペンタセン等の化合物があり、特に例えば 、 WO03/16599号、 WO03/28125号、 USP6, 690, 029号、特開 2004— 10 7216号等 ίこ記載の置換基をちつたペンタセン類、 US2003— 136964号等【こ記載 のペンタセンプレカーサ類があり、本発明に用いることができる。分子量が 5000以下 のものが好ましい。
[0046] また、前記分子量以下である低分子の有機半導体材料としては、分子構造中にへ テロ環を 2つ以上含む化合物が好ましぐ特に前記へテロ環がチォフェン環であるィ匕 合物が好ましレ、ィ匕合物として挙げられる。該チォフェン環はアルキル基などの置換基 を有していても、また無置換のものでもよいが、分子内に置換基を有するチォフェン 環をが含まれることが好ましく、置換基を有するチォフェン環と無置換のチォフェン環 の両者が含まれることがより好ましい。更に、前記チォフェン環が 2つ以上に連結して レ、ることが好ましく、連結するチォフェン環の数は 2〜： 10が好ましレ、。
[0047] また、ポリフエ二レンビニレン、ポリピロール、ポリチォフェンなどのポリマー等も前記 吸熱点、発熱点を有するものは本発明に用いることができる。ポリマーの場合におい ても重量平均分子としては、 5000以下のものが好ましレ、。代表的には、 JACS 200 4, 126, 3378等に記載されるチオフエンポリマー等が挙げられる。 [0048] また、本発明において、平均分子量 5000以下の分子量を有するオリゴマーは有機 半導体材料として好ましい化合物である。本発明において特に好ましく用いることの できるオリゴマーとしてはチォフェンオリゴマーが挙げられる。
[0049] 本発明において好ましく用いられるチォフェンオリゴマーとしては、置換基を有する チオフヱン環繰り返し単位と、無置換のチオフヱン環繰り返し単位力 各々少なくとも 2つ以上連続している部分構造を有するチォフェンオリゴマーを含み、且つ、該チォ フェンオリゴマーに含まれるチォフェン環の環数が 8〜20の範囲が好ましい。
[0050] 本発明においては、本発明者等による特願 2004— 172317号（2004年 6月 10日 出願）に記載のチォフェンオリゴマーが好ましく用いられる。好ましいチォフェンオリゴ マーとしては下記一般式（1)で表される部分構造を有するものある。
[0051] [化 1]
—般式 w
Figure imgf000010_0001
[0052] 式中、 Rは置換基を表す。
[0053] 《一般式（1)で表されるチォフェンオリゴマー》
本発明に用いられる一般式（1)で表されるチォフェンオリゴマーについて説明する
[0054] 一般式（1)において、 Rで表される置換基としては、例えば、アルキル基（例えば、 メチノレ基、ェチル基、プロピル基、イソプロピル基、 tert—ブチル基、ペンチル基、へ キシル基、ォクチル基、ドデシル基、トリデシノレ基、テトラデシノレ基、ペンタデシル基 等）、シクロアルキル基（例えば、シクロペンチル基、シクロへキシノレ基等）、アルケニ ル基（例えば、ビュル基、ァリル基等）、アルキニル基（例えば、ェチニル基、プロパル ギル基等）、ァリール基（例えば、フエニル基、 p—クロ口フエ二ル基、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、ァズレニル基、ァセナフテュル基、フル ォレニル基、フエナントリル基、インデニル基、ピレニル基、ビフヱ二リル基等）、芳香 族複素環基（例えば、フリル基、チェニル基、ピリジル基、ピリダジノレ基、ピリミジノレ基 、ビラジル基、トリアジル基、イミダゾリル基、ピラゾリル基、チアゾリル基、ベンゾイミダ ゾリル基、ベンゾォキサゾリル基、キナゾリル基、フタラジル基等）、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、ォキサゾリジル基等）、アルコキシル 基（例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロピルォキシ基、ペンチルォキシ基、へキシル ォキシ基、ォクチルォキシ基、ドデシノレォキシ基等）、シクロアルコキシノレ基（例えば、 シクロペンチルォキシ基、シクロへキシルォキシ基等）、ァリールォキシ基（例えば、フ ヱノキシ基、ナフチルォキシ基等）、アルキルチオ基 (例えば、メチルチオ基、ェチル チォ基、プロピルチオ基、ペンチルチオ基、へキシルチオ基、ォクチルチオ基、ドデ シルチオ基等）、シクロアルキルチオ基（例えば、シクロペンチルチオ基、シクロへキ シノレチォ基等）、ァリールチオ基 (例えば、フヱニルチオ基、ナフチルチオ基等）、ァ ルコキシカルボニル基（例えば、メチルォキシカルボニル基、ェチルォキシカルボ二 ル基、ブチルォキシカルボニル基、ォクチルォキシカルボニル基、ドデシルォキシ力 ルボニル基等）、ァリールォキシカルボニル基（例えば、フエニルォキシカルボニル基 、ナフチルォキシカルボニル基等）、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、 へキシルアミノスルホニル基、シクロへキシルアミノスルホニル基、ォクチルアミノスル ホニル基、ドデシルアミノスルホニル基、フエニルアミノスルホニル基、ナフチルァミノ スルホニル基、 2—ピリジルアミノスルホニル基等）、ァシル基（例えば、ァセチル基、 ェチルカルボニル基、プロピルカルボニル基、ペンチルカルボニル基、シクロへキシ ルカルボニル基、ォクチルカルボニル基、 2—ェチルへキシルカルボニル基、ドデシ ルカルボニル基、フエニルカルボニル基、ナフチルカルボニル基、ピリジルカルボ二 ル基等）、ァシルォキシ基（例えば、ァセチルォキシ基、ェチルカルボニルォキシ基、 ブチルカルボニルォキシ基、ォクチルカルボニルォキシ基、ドデシルカルボ二ルォキ シ基、フエ二ルカルボニルォキシ基等）、アミド基（例えば、メチルカルボニルァミノ基 、ェチルカルボニルァミノ基、ジメチルカルボニルァミノ基、プロピルカルボニルァミノ 基、ペンチルカルボニルァミノ基、シクロへキシルカルボニルァミノ基、 2 _ェチルへ キシルカルボニルァミノ基、ォクチルカルボニルァミノ基、ドデシルカルボニルァミノ基 、フエニルカルボニルァミノ基、ナフチルカルボニルァミノ基等）、力ルバモイル基（例 えば、ァミノカルボニル基、メチルァミノカルボニル基、ジメチルァミノカルボニル基、 プロピルアミノカルボニル基、ペンチルァミノカルボニル基、シクロへキシルァミノカル ボニル基、ォクチルァミノカルボニル基、 2—ェチルへキシルァミノカルボニル基、ド デシルァミノカルボニル基、フエニルァミノカルボニル基、ナフチルァミノカルボニル 基、 2 _ピリジノレアミノカルボニル基等）、ウレイド基（例えば、メチノレウレイド基、ェチ ルゥレイド基、ペンチルゥレイド基、シクロへキシルウレイド基、ォクチルゥレイド基、ド デシルゥレイド基、フヱニルウレイド基、ナフチルウレイド基、 2 _ピリジルアミノウレイド 基等）、スルフィエル基（例えば、メチルスルフィエル基、ェチルスルフィニル基、ブチ ノレスルフィエル基、シクロへキシルスルフィエル基、 2 _ェチルへキシルスルフィエル 基、ドデシルスルフィニル基、フエ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等）、アルキルスルホニル基（例えば、メチルスルホニル基、ェ チルスルホニル基、ブチルスルホニル基、シクロへキシルスルホニル基、 2—ェチノレ へキシルスルホニル基、ドデシルスルホニル基等）、ァリールスルホニル基（例えば、 フエニルスルホニル基、ナフチルスルホニル基、 2—ピリジルスルホニル基等）、ァミノ 基（例えば、アミノ基、ェチルアミノ基、ジメチルァミノ基、ブチルァミノ基、シクロペン チノレアミノ基、 2—ェチルへキシルァミノ基、ドデシルァミノ基、ァニリノ基、ナフチルァ ミノ基、 2—ピリジノレアミノ基等）、ハロゲン原子 (例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素 原子等）、フッ化炭化水素基（例えば、フルォロメチル基、トリフルォロメチル基、ペン タフルォロェチル基、ペンタフルオロフヱニル基等）、シァノ基、シリル基（例えば、トリ メチルシリル基、トリイソプロビルシリル基、トリフエニノレシリル基、フエ二ルジェチルシリ ル基等）等が挙げられる。
[0055] 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、複数が互いに結 合して環を形成してレ、てもよレ、。
[0056] 中でも好ましい置換基は、アルキル基であり、更に好ましくは、炭素原子数が 2〜2
0のアルキル基であり、特に好ましくは、炭素原子数 4〜 12のアルキル基である。
[0057] 《チォフェンオリゴマーの末端基》
本発明に用いられるチォフェンオリゴマーの末端基について説明する。
[0058] 本発明に用いられるチォフェンオリゴマーの末端基は、チェ二ル基をもたないこと が好ましぐまた、前記末端基として好ましい基としては、ァリール基 (例えば、フエ二 ル基、 p—クロロフヱニル基、メシチル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基、アントリ ノレ基、ァズレニル基、ァセナフテニル基、フルォレニル基、フエナントリル基、インデニ ル基、ピレニル基、ビフヱ二リル基等）、アルキル基（例えば、メチノレ基、ェチル基、プ 口ピル基、イソプロピル基、 tert_ブチル基、ペンチル基、へキシル基、ォクチル基、 ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基等）、ハロゲン原子（例え ば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子等)等が挙げられる。
[0059] 《チォフェンオリゴマーの繰り返し単位の立体構造的特性》
本発明に用いられるチォフェンオリゴマーは、構造中に、 Head_to _Head構造 を持たないことが好ましぐそれに加えて、更に好ましくは、前記構造中に、 Head-t o _Tail構造、または、 Tail_to _Tail構造を有することが好ましい。
[0060] 本発明に係る Head_to_Head構造、 Head_to _Tail構造、 Tail_to _Tail構 造については、例えば、『π電子系有機固体』（1998年、学会出版センター発行、 日 本ィ匕学界編） 27〜32頁、 Adv. Mater. 1998, 10, No. 2, 93〜： 116頁等により参 照出来るが、ここで、具体的に各々の構造的特徴を下記に示す。
[0061] [化 2]
Head— to- Head構
Figure imgf000013_0001
[0062] [化 3]
Head— to— TaH構
Figure imgf000013_0002
[0063] [化 4] Taii-to-TaiI«
Figure imgf000014_0001
[0064] 以下、本発明に用いられるこれらチォフェンオリゴマーの具体例を示すが、本発明 はこれらに限定されない。
[0065] [化 5]
[9^>] [9900]
Figure imgf000015_0001
608ZZO/SOOidf/X3d 9LLt90/900l ΟΛ\
[ΐ' [ 9οο]
Figure imgf000016_0001
608ZZO/SOOZdf/13d 9£^90/900Z ΟΛ\
Figure imgf000017_0001
[0068] [化 8]
Figure imgf000018_0001
[0069] これらのチォフェンオリゴマーの合成法については本発明者等による前記特願 20
04— 172317号（2004年 6月 10曰出願） tこ開示されてレヽる。
[0070] 《有機薄膜トランジスタ、電界効果トランジスタ及びスィッチング素子》
本発明の有機膜トランジスタ、電界効果トランジスタ及びそれらを用いるスィッチン グ素子について説明する。ここで、スイッチング素子は、その使用形態により、有機 T FT素子といわれることもあり、また、電界効果トランジスタ素子と呼ばれることがある。
[0071] 本発明の有機 TFT材料は、有機 TFTや電界効果トランジスタのチャネル層に用い られることにより、良好に駆動するスイッチング素子（トランジスタ装置ともいう）を提供 すること力 Sできる。有機 TFT (有機薄膜トランジスタ）は、支持体上に、チャネルとして 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、支持体上にまずゲート電極を 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。
[0072] 本発明に係るチオフヱンオリゴマーを有機 TFTまたは電界効果トランジスタを用い たスイッチング素子のチャネル (チャネル層ともいう）に設置するには、真空蒸着により 基板上に設置することもできるが、適切な溶剤に溶解し必要に応じ添加剤を加えて 調製した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、アブレーシヨン 法等によって基板上に設置するのが好ましい。
[0073] この場合、本発明の有機半導体材料を溶解する溶剤は、該有機半導体材料を溶 解して適切な濃度の溶液が調製できるものであれば格別の制限はないが、例えば前 記チォフェンオリゴマーの場合、具体的にはジェチルエーテルゃジイソプロピルエー テル等の鎖状エーテル系溶媒、テトラヒドロフランやジォキサンなどの環状エーテル 系溶媒、アセトンゃメチルェチルケトン等のケトン系溶媒、クロ口ホルムや 1 , 2—ジク ロロエタン等のハロゲン化アルキル系溶媒、トルエン、 o—ジクロ口ベンゼン、ニトロべ ンゼン、 m—タレゾール等の芳香族系溶媒、 N—メチルピロリドン、 2硫化炭素等を挙 げること力 Sできる。
[0074] 塗布により形成された有機半導体層に前記の熱処理を行うことで有機薄膜トランジ スタの特性を前記のように向上させることが出来る力 S、有機半導体層への熱処理はソ ース電極またはドレイン電極が形成された後に施されることが好ましい。ゲート電圧の ON/OFFによって、ソース電極、ドレイン電極間に形成された有機半導体チャネル にキャリアにより電流が流れるため、ソース、ドレイン電極それぞれが有機半導体チヤ ネルと接触する界面における電極自体の、また有機半導体材料の構造化配列は重 要であり、前記の熱処理は、ソース電極、ドレイン電極が形成された後に施されること が好ましい。
[0075] 本発明において、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力 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、ァノレミニゥム、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、グラフアイト、グラッシ一カーボン、銀ペーストおよびカーボンペース ト、リチウム、ベリリウム、ナトリウム、マグネシウム、カリウム、カルシウム、スカンジウム、 チタン、マンガン、ジルコニウム、ガリウム、ニオブ、ナトリウム、ナトリウム一カリウム合 金、マグネシウム、リチウム、ァノレミニゥム、マグネシウム Z銅混合物、マグネシウム Z 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 Zインジウム混合物、ァ ノレミニゥム/酸化アルミニウム混合物、リチウム zアルミニウム混合物等が用いられる 力 特に、白金、金、銀、銅、アルミニウム、インジウム、 ITOおよび炭素等が好ましい
[0076] 電極の形成方法としては、上記を原料として蒸着やスパッタリング等の方法を用い て形成した導電性薄膜を、公知のフォトリソグラフ法やリフトオフ法を用いて電極形成 する方法、アルミニウムや銅などの金属箔上に熱転写、インクジェット等によるレジスト を用いてエッチングする方法等がある。
[0077] 電極の形成方法としては、また導電性微粒子分散液、また、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ヨンなど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。
[0078] 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 性ポリア二リン、導電性ポリピロール、導電性ポリチォフェン、ポリエチレンジォキシチ オフヱンとポリスチレンスルホン酸の錯体なども好適に用いられる。中でも半導体層と の接触面において電気抵抗が少ないものが好ましい。
[0079] 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 ノレ、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 二ゥム、イリジウム、ァノレミニゥム、ノレテニゥム、ゲノレマニウム、モリブデン、タングステン 、亜鉛等を用いることができる力 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 レ、。
[0080] このような金属微粒子分散物の作製方法として、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、液相で金属ィ 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— 352 55、同 2000— 124157、同 2000— 123634など (こ記載されたガス中蒸発法 (こより 製造された金属微粒子分散物である。
[0081] 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。
[0082] 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ぐこれをバタ 一二ングして押圧、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ォ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。
[0083] 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 一を用いることが好ましぐ例えば導電性ポリア二リン、導電性ポリピロール、導電性 ポリチォフェン、ポリエチレンジォキシチォ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。
[0084] 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。
[0085] 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 3寺に、概ね、 l ~50000Pa,さらに 1000〜10000Pa程度の押圧を力、け、融着を 促進してもよい。 [0086] 上記金属微粒子分散物を用いて電極様にパターユ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 ェゾ方式、バブルジェット (登録商標)方式等のオンデマンド型ゃ静電吸引方式など の連続噴射型のインクジェット法等公知の方法を使用することができる。
[0087] 加熱また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。
[0088] 本発明に係わる有機半導体材料層の熱処理は、これらソース、ドレイン電極の形成 後に、行うことは好ましい態様の 1つである。これにより本発明に係わる有機半導体材 料を含有する層の πスタック等による分子の配列と、前記有機半導体材料含有層と ソース電極、またはドレイン電極間の界面においてキャリア移動に好適な界面構造が 形成されると考えられる。
[0089] 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 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ぐその膜厚は、 半導体材料により異なる力 S、一般に l m以下、特に 10〜300nmが好ましい。
[0090] 本発明においては、有機半導体層に、たとえば、アクリル酸、ァセトアミド、ジメチル アミノ基、シァノ基、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、テトラシァノエチレンおよびテトラシァ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ァクセプターとなる材料や、たとえばアミノ基、トリフエ二 ル基、アルキル基、水酸基、アルコキシ基、フエニル基などの官能基を有する材料、 フエ二レンジァ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、置換べンゾ アントラセン類、ピレン、置換ピレン、力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。
[0091] 前記ドーピングとは電子授与性分子（ァクセクタ一）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ァクセプター、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。 [0092] 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力 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、酸化ケィ素、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、タンタノレ酸ストロンチウムビスマス、タンタノレ 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 いのは酸化ケィ素、酸化アルミニウム、酸化タンタル、酸化チタンである。窒化ケィ素 、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。
[0093] 上記皮膜の形成方法としては、真空蒸着法、分子線ェ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ユング による方法など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。
[0094] 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 応じて界面活性剤などの分散補助剤を用いて分散した液を塗布、乾燥する方法や、 酸化物前駆体、例えば、アルコキシド体の溶液を塗布、乾燥する、いわゆるゾルゲル 法が用いられる。これらのうち好ましいのは、大気圧プラズマ法とゾルゲル法である。
[0095] 大気圧下でのプラズマ製膜処理による絶縁膜の形成方法は、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号公報、同 11一 133205号公報、特 開 2000— 121804号公報、同 2000— 147209号公報、同 2000— 185362号公報 等に記載されている（以下、大気圧プラズマ法とも称する）。これによつて高機能性の 薄膜を、生産性高く形成することができる。
[0096] 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、ポリアタリレート、 光ラジカル重合系、光力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、ポリビニノレフエノーノレ、ポリビュルアルコール、ノボラック樹 脂、およびシァノエチルプルラン等を用いることもできる。有機化合物皮膜の形成法 としては、前記ウ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〜3 /i m、好ましくは 100nm〜l μ mである。
[0097] 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、ポリフエユレ ンスノレフイド、ポリアリレート、ポリイミド、ボリカーボネート（PC)、セルローストリァセテ 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。
[0098] 図 2に本発明に係る有機薄膜トランジスタの構成例を示す。
[0099] 同図（b)は、ガラス支持体 6上に、マスクを用い金等を蒸着することによりパターン 形成するか、或いはスパッタ成膜とフォトリソ法によりパターン形成するカ または金 属微粒子を含む層のパターンを形成した後、次に金属微粒子を含む層を加熱加圧 して融着させてもよいが、任意の方法によりソース電極 2、ドレイン電極 3を形成し、そ の上に有機半導体材料層 1を形成し、用いた有機半導体材料の DSC測定により得 られる発熱点以上、吸熱点以下の温度で、一定時間加熱加圧して半導体層 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 TF Tを形成したものである。
[0100] 同図（a)、 (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。
[0101] また、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、次いで前述した蒸着や金属微粒子を用い た方法によりソース電極 2、ドレイン電極 3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（d)、 （e)に示す。
[0102] 図 3は、 TFTシートの概略等価回路図の 1例である。 [0103] 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 TF T11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、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力 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。
実施例
[0104] 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。
[0105] 実施例 1
比抵抗 0. 02 Ω ' cmの n型 Siウェハーに厚さ 200nmの熱酸化膜を形成し、ォクタ デシノレとリクロロシランのトノレェン溶液（2質量0 /0)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い、ゲート絶縁膜とした。
[0106] 次に、半導体材料として化合物例〈1〉を用いて有機半導体層を形成した。この半導 体材料の DSC測定結果は図 1の通り、 41. 9°Cをピークとする発熱と、 85. 1°Cをピ ークとする吸熱を示す。前記の基準より発熱点は 31. 9°C、吸熱点は 79. 6°Cであつ た。
[0107] 半導体材料化合物例〈1〉のクロ口ホルム溶液を調製し、窒素ガスでパブリングする ことで、溶液中の溶存酸素を除去し、 1. 013 X 102kPaの窒素ガス雰囲気下で前記 熱酸化膜 (酸化珪素被膜)の表面にアプリケーターを用いて塗布した。室温で乾燥さ せた後、 Nガス雰囲気中で 50°C、 30分間の熱処理を施した。このとき半導体層の膜 厚は 20nmであった。
[0108] 更に、この膜の表面にマスクを用いて金を蒸着し、ソース電極及びドレイン電極を 形成した。
[0109] 以上によりチャネル長 L= 30 μ m、チャネル幅 W= 1mmの有機薄膜トランジスタを 作製した。このトランジスタは、 pチャネルェンノヽンスメント型 TFTとして良好に動作し た。得られた有機薄膜トランジスタについて、 I V特性の飽和領域からキャリア移動 度を求めたところ、 0. 08cm2/V' sであった。
[0110] 比較例 1
実施例 1にて、乾燥後の熱処理を行わなかった以外は同様にして有機薄膜トランジ スタを作製した。
[0111] 同様にして移動度を測定したところ 0. 0006cm2/V' sであった。
[0112] 実施例 2
実施例 1において、半導体材料を化合物例〈9〉に変更し、同様に有機薄膜トランジ スタを作製した。但し、熱処理は、室温で乾燥の後、 1. 013 X 102kPaの窒素ガス雰 囲気下で 93°C、 30分間施した。尚、化合物例〈9〉の半導体材料は発熱ピークが 70 . 2°Cに、又吸熱ピークが 106. 6°Cに観察され、前記の発熱点は 59. 2°C、吸熱点 は 102. 7°Cであった（示差走查熱分析装置（DSC)はエスエスアイ'ナノテクノロジー 社製 DSC6220を使用した。）。作製したトランジスタは、 pチャネルエンハンスメント 型 TFTとして実施例 1と同様に良好に動作し、飽和領域の移動度は、 0. 15cm2/V •sであった。
[0113] 比較例 2
実施例 2にて、乾燥後の熱処理を行わなかったほかは同様にして有機薄膜トランジ スタを作製した。作製したトランジスタについて飽和領域の移動度を測定したが、 0. 002cm2/V' sであった。
[0114] 実施例 3
J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 3378— 3379に記載されたチオフエンポリマ 一を合成し、半導体材料として用いて実施例 1と同様に薄膜トランジスタを作製した。 尚、合成したポリマーの発熱点、吸熱点を前記装置を用いて同様に測定したところ、 それぞれ 70°C、 126°Cであった。
[0115] クロ口ホルム溶液を調製し、窒素ガスでパブリングすることで、溶液中の溶存酸素を 除去し、窒素ガス雰囲気中で前記表面処理を行ったゲート絶縁膜の表面にアプリケ ータを用いて塗布した。室温で乾燥させた後、 1. 013 X 102kPaの窒素ガス雰囲気 下で 80°C、 30分間の熱処理を施した。このとき半導体層の膜厚は 20nmであった。
[0116] 更に実施例 1同様にこの膜の表面にマスクを用いて金を蒸着し、ソース電極および ドレイン電極を形成し、チャネル長 L= 30 /i m、チャネル幅 W= lmmの有機薄膜トラ ンジスタを作製した。このトランジスタは pチャネルェンノヽンスメント型 FETとして良好 に動作し、飽和領域の移動度は 0. 02cm2/V' sであった。
[0117] 比較例 3
実施例 3と同様に、但し熱処理を行わずに有機薄膜トランジスタを作製した。作製し たトランジスタについて飽和領域の移動度を測定したところ 0. 008cm2/V' sであつ た。
[0118] 以上のように、有機薄膜トランジスタは、本発明の有機半導体層への熱処理により、 キャリア移動度が大きく向上することが判る。
産業上の利用可能性
[0119] 本発明により、塗布により形成された有機半導体層を用いたにも拘わらず、有機半 導体層のキャリア移動度が高ぐかつスイッチング ON状態での電流値が低ぐ電流 の ON/OFF値が良好な半導体性能に優れた有機薄膜トランジスタの製造方法を 提供すること力 Sできる。

Claims

請求の範囲
[1] 支持体上に、ゲート電極、ゲート絶縁層、有機半導体層、ソース電極及びドレイン 電極を順次形成して、有機薄膜トランジスタを製造する有機薄膜トランジスタの製造 方法において、前記有機半導体層が、示差走查熱分析において発熱点および吸熱 点を有する有機半導体材料を含有する有機半導体層であって、前記有機半導体層 を形成した後に、有機半導体層に、前記発熱点以上、前記吸熱点未満の温度での 熱処理工程を有することを特徴とする有機薄膜トランジスタの製造方法。
[2] 前記有機半導体層が、有機半導体材料を含む溶液または分散液から形成されるこ 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。
[3] 前記有機半導体材料が π共役系化合物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。
[4] 前記有機半導体材料の重量平均分子量が、 5000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。
[5] 前記ソース電極または前記ドレイン電極が形成された後に、有機半導体層に熱処 理が施され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。
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