JP2009087996A - 有機半導体素子、有機半導体素子の製造方法、有機トランジスタアレイ、およびディスプレイ - Google Patents

Abstract

【課題】各有機半導体トランジスタが性能に優れ、かつ、バラツキが少なく、さらに、高効率で製造可能な有機半導体素子を提供する。
【解決手段】基板１と、上記基板上に形成されたソース電極２およびドレイン電極３と、少なくとも上記ソース電極およびドレイン電極が対向されてなるチャネル領域上が開口部となるように形成された絶縁性隔壁部４と、上記絶縁性隔壁部の開口部内であり、かつ、上記ソース電極および上記ドレイン電極上に形成された有機半導体層５と、上記有機半導体層上に形成され、絶縁性樹脂材料からなるゲート絶縁層６と、上記ゲート絶縁層上に形成されたゲート電極７と、を有する有機半導体素子１０であって、上記ソース電極およびドレイン電極の形状が、上記チャネル領域を形成するチャネル部と、上記チャネル部に連結し、上記絶縁性隔壁部の開口部外へ接続されるように形成されたガイド部とを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、有機半導体トランジスタが用いられた有機半導体素子およびその製造方法、有機トランジスタアレイ、さらにディスプレイに関するものである。

ＴＦＴに代表される半導体トランジスタは、近年、ディスプレイ装置の発展に伴ってその用途を拡大する傾向にある。このような半導体トランジスタは、半導体材料を介して電極が接続されていることにより、スイッチング素子としての機能を果たすものである。

従来、上記半導体トランジスタに用いられる半導体材料としては、シリコン（Ｓｉ）やガリウム砒素（ＧａＡｓ）やインジウムガリウム砒素（ＩｎＧａＡｓ）などの無機半導体材料が用いられてきた。近年、普及が拡大している液晶表示素子のディスプレイ用ＴＦＴアレイ基板にもこのような無機半導体材料を用いた半導体トランジスタが用いられている。

一方で、上記半導体材料としては、有機化合物からなる有機半導体材料も知られている。有機半導体材料は、上記無機半導体材料に比べて安価に大面積化が可能であり、フレキシブルなプラスチック基板上に形成でき、さらに機械的衝撃に対して安定であるという利点を有することから、電子ペーパー代表されるフレキシブルディスプレイ等の次世代ディスプレイ装置への応用などを想定した研究が活発に行われている。

近年の薄型ディスプレイ装置の急速な普及や大型化に伴って、有機半導体材料を用いた有機半導体素子には、工業的生産工程において高生産性で量産可能であることが求められているところ、有機半導体材料を用いた有機半導体トランジスタは、従来の無機半導体材料が用いられたものと比較して高生産性で製造可能な方法がまだ確立されていない状況にある。これは、多くの有機半導体材料に共通する特性に起因している。すなわち、有機半導体材料は、加熱状態で成膜されることにより優れた半導体特性を発現するという性質を有している。このため、上記有機半導体材料を用いた半導体トランジスタを製造するに際しては、通常、上記有機半導体材料からなる層を形成した後、これをパターニングする方法を用いることが必要とされている。
しかしながら、上記有機半導体材料は有機溶媒との作用によってその機能が容易に損なわれてしまうという性質も有しているため、上記パターニングの方法として半導体トランジスタを製造する際に用いられているようなフォトリソグラフィー法を用いると、フォトレジストを上記有機半導体材料からなる層の上に塗工した際に有機半導体材料が溶解してしまい、製造されるトランジスタの性能が損なわれてしまうという問題点がある。
このようなことから、有機半導体材料を用いて有機半導体素子を製造する際には、単に、従来の無機半導体材料を用いた半導体トランジスタを製造する際に用いられた方法を転用することができず、未だ高生産性で量産可能な方法が確立されていない状況にある。

このような状況において、特許文献１には、有機半導体材料からなる層の上に上記有機半導体材料を溶解しない水系の溶媒に親水性樹脂を含有させた塗工液を塗工することにより、上記有機半導体材料からなる層の上に親水性樹脂からなる保護層を形成し、当該保護層上にフォトレジストを塗工することで、上記有機半導体材料を溶解させること無く、性能の優れたトランジスタを形成する方法が開示されている。このような方法は上記保護層の存在により、上記有機半導体材料を上記フォトレジストを塗工する際に用いられる有機溶媒の浸食から保護できる点において有用である。しかしながら、従来の無機半導体材料を用いた半導体トランジスタを製造する場合と比較して、保護層を形成する工程が増えるため、やはり工業的な実用性に欠けるという問題点があった。

このような問題点に対し、特許文献２には開口部を有する隔壁部を用い、上記開口部内に有機半導体が用いられたトランジスタを作製する方法が開示されている。このような方法によれば、例えば、インクジェット法により上記開口部内に有機半導体材料等を選択的に吐出することによって、有機半導体トランジスタを作成することができることから、簡易な工程で有機半導体素子を作製することができるという利点がある。

特開２００６−５８４９７号公報 特開２００６−１８９７８０号公報

上述したように、開口部を有する隔壁部を利用して有機半導体トランジスタを作製する方法は、簡易な工程で有機半導体素子を作成することができるという利点を有するものであるが、本発明者らが鋭意検討した結果、このような方法によって有機半導体素子を作製すると、各開口部に形成された有機半導体トランジスタの性能にバラツキが生じやすいことが判明した。より具体的には、このような方法で作製された有機半導体素子は、各開口部内に形成された有機半導体層の厚みが、開口部の壁面近傍では厚くなり、開口部の中央付近では薄くなるというバラツキを有するものになりやすいことが明らかになった。このため、各開口部に作製された有機半導体トランジスタのＯＦＦ電流値、閾値電圧にバラつきが生じてしまうという欠点があった。したがって、上述したような方法では、簡易な工程で有機半導体素子を作製することができるものの、トランジスタ特性に優れた有機半導体素子を作製することは困難であることが明らかとなった。

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、複数の有機半導体トランジスタを備えた有機半導体素子であって、各有機半導体トランジスタが性能に優れており、かつ、各有機半導体トランジスタ間において性能のバラツキが少なく、さらに、簡易にかつ高効率で製造可能な有機半導体素子を提供することを主目的とするものである。

上記課題を解決するために本発明は、基板と、上記基板上に形成されたソース電極およびドレイン電極と、上記ソース電極および上記ドレイン電極上に形成され、絶縁性材料からなり、少なくとも上記ソース電極およびドレイン電極が対向されてなるチャネル領域上が開口部となるように形成された絶縁性隔壁部と、上記絶縁性隔壁部の開口部内であり、かつ上記ソース電極および上記ドレイン電極上に形成された有機半導体層と、上記有機半導体層上に形成され、絶縁性樹脂材料からなるゲート絶縁層と、上記ゲート絶縁層上に形成されたゲート電極と、を有する有機半導体素子であって、上記ソース電極およびドレイン電極の形状が、上記チャネル領域を形成するチャネル部と、上記チャネル部に連結し、上記絶縁性隔壁部の開口部外へ接続されるように形成されたガイド部とを有するものであり、かつ、上記チャネル部の長さよりも、上記ガイド部の線幅が短いことを特徴とする、有機半導体素子を提供する。

本発明によれば、上記ソース電極およびドレイン電極の形状が、上記チャネル領域を形成するチャネル部と、上記チャネル部に連結し、上記絶縁性隔壁部の開口部外へ接続されるように形成されたガイド部とを有するものであり、かつ、上記チャネル部の長さよりも、上記ガイド部の線幅が短いことにより、仮に上記開口部内において有機半導体層の厚みにバラツキが生じたとしても、そのバラツキの影響が上記チャネル領域に及ぶこと抑制することができる結果、各開口部に形成された有機半導体トランジスタのＯＦＦ電流値、閾値電圧のバラツキを軽減することができる。
また、本発明によれば、上記チャネル領域上が開口部となるように上記絶縁性隔壁部が形成されていることから、例えば、本発明の有機半導体素子を製造する工程において、生産性の高いインクジェット法を用い、上記絶縁性隔壁部の開口部内に選択的に有機半導体層およびゲート絶縁層を形成することが可能となる。
このようなことから、本発明によれば複数の有機半導体トランジスタを備えた有機半導体素子であって、各有機半導体トランジスタが性能に優れており、かつ、各有機半導体トランジスタ間において性能のバラツキが少なく、さらに、簡易にかつ高効率で製造可能な有機半導体素子を得ることができる。

本発明においては、上記ガイド部の線幅が、上記チャネル部の長さの１％〜３０％の範囲内であることが好ましい。これにより、本発明の有機半導体トランジスタのＯＦＦ電流値、閾値電圧のバラツキを軽減することができるからである。

また、本発明においては上記有機半導体層と上記チャネル領域とが重なる範囲内において、上記有機半導体層の厚みのバラツキが３０％以内であることが好ましい。これにより、本発明の有機半導体トランジスタのＯＦＦ電流値、閾値電圧のバラツキを軽減することができるからである。

さらに本発明においては、上記絶縁性隔壁部が撥液性を有することが好ましい。上記絶縁性隔壁部が撥液性を有することにより、例えば、上記有機半導体層または上記ゲート絶縁層をインクジェット法によって形成する際に、仮にインクが上記絶縁性隔壁部の開口部から多少ずれた位置に滴下された場合であっても、撥液性の作用により当該インクを上記絶縁性隔壁部の内側へ導入することできるため、インクジェット法を用いることによって生じる欠陥を少なくできる等の利点を有するからである。

本発明は、基板を用い、上記基板上にチャネル領域を形成するチャネル部と、上記チャネル部に連結するように形成され、上記チャネル部の長さよりも線幅が狭いガイド部とを有する形状のソース電極およびドレイン電極を形成するソース・ドレイン電極形成工程と、上記ソース電極および上記ドレイン電極上に、少なくとも上記チャネル領域上が開口部となり、かつ、上記ガイド部上に重なるように、絶縁性材料からなる絶縁性隔壁部を形成する絶縁性隔壁部形成工程と、上記絶縁性隔壁部の開口部内であり、かつ、上記ソース電極および上記ドレイン電極上に、有機半導体材料からなる有機半導体層を形成する有機半導体層形成工程と、上記有機半導体層形成工程において形成された上記有機半導体層上に、絶縁性樹脂材料からなるゲート絶縁層を形成するゲート絶縁層形成工程と、上記ゲート絶縁層形成工程により形成された上記ゲート絶縁層上にゲート電極を形成するゲート電極形成工程と、を有することを特徴とする有機半導体素子の製造方法を提供する。

本発明によれば上記ソース・ドレイン電極形成工程によって形成されるソース電極およびドレイン電極の形状が、チャネル領域を形成するチャネル部と、上記チャネル部に連結するように形成され、上記チャネル部の長さよりも線幅が狭いガイド部とを有するものであり、上記絶縁性隔壁部形成工程が少なくとも上記チャネル領域上が開口部となり、かつ、上記ガイド部上に重なるように、絶縁性材料からなる絶縁性隔壁部を形成するものであることにより、仮に上記有機半導体層形成工程において上記開口部内に形成される有機半導体層の厚みにバラツキが生じたとしても、そのバラツキの影響が上記チャネル領域に及ぶこと抑制することができる結果、各開口部に形成された有機半導体トランジスタのＯＦＦ電流値、閾値電圧のバラツキの小さい有機半導体素子を作製することができる。
また、本発明によれば、上記有機半導体層形成工程が、上記絶縁性隔壁部形成工程において形成された絶縁性隔壁部の開口部内に有機半導体層を形成するものであることにより、例えば、インクジェット法等を用いた連続プロセスにより、上記有機半導体層形成工程を実施することが可能になる。
さらに本発明によれば、上記絶縁性隔壁部形成工程により形成される絶縁性隔壁部は絶縁性材料からなるものであるため、上記絶縁性隔壁部は上記ゲート電極と、上記ソース電極および上記ドレイン電極との間を絶縁する層間絶縁機能を備えるものとなる。このため、本発明においては、別に層間絶縁膜を形成する工程を実施することが不要になる。
このようなことから、本発明によれば複数の有機半導体トランジスタを備えた有機半導体素子であって、各有機半導体トランジスタが性能に優れており、かつ、各有機半導体トランジスタ間において性能のバラツキが少なく、さらに、簡易にかつ高効率で製造可能な有機半導体素子を製造することができる。

本発明においては、上記有機半導体層形成工程が、インクジェット法を用いて上記有機半導体層を形成するものであることが好ましい。これにより、上記有機半導体層形成工程において、上記有機半導体層を高効率で形成することができる結果、本発明によって、さらに高効率で有機半導体素子を製造することが可能になるからである。

また本発明は、上記本発明に係る有機半導体素子が用いられ、上記基板上に有機半導体トランジスタが複数個形成されていることを特徴とする、有機トランジスタアレイを提供する。本発明によれば、上記本発明に係る有機半導体素子が用いられていることから、オンオフ比に優れる有機トランジスタアレイを得ることができる。

さらに本発明は、上記本発明に係る有機トランジスタアレイが用いられたことを特徴とするディスプレイを提供する。本発明によれば、上記本発明に係る有機トランジスタアレイが用いられていることにより、表示性能に優れたディスプレイを得ることができる。

本発明の有機半導体素子は、各有機半導体トランジスタが性能に優れ、かつ、各有機半導体トランジスタ間において性能のバラツキが少なく、さらに、簡易にかつ高効率で製造することができるという効果を奏する。

本発明は、有機半導体素子、有機半導体素子の製造方法、有機トランジスタアレイ、およびディスプレイに関するものである。
以下、本発明の有機半導体素子、有機半導体素子の製造方法、有機トランジスタアレイ、およびディスプレイについて順に説明する。

なお、本発明においては「有機半導体トランジスタ」とは、ソース電極、ドレイン電極、有機半導体層、ゲート絶縁層、および、ゲート電極を合わせたものを指すものとする。

Ａ．有機半導体素子
最初に、本発明の有機半導体素子について説明する。本発明の有機半導体素子は、基板と、上記基板上に形成されたソース電極およびドレイン電極と、上記ソース電極および上記ドレイン電極上に形成され、絶縁性材料からなり、少なくとも上記ソース電極およびドレイン電極が対向されてなるチャネル領域上が開口部となるように形成された絶縁性隔壁部と、上記絶縁性隔壁部の開口部内であり、かつ、上記ソース電極および上記ドレイン電極上に形成された有機半導体層と、上記有機半導体層上に形成され、絶縁性樹脂材料からなるゲート絶縁層と、上記ゲート絶縁層上に形成されたゲート電極と、を有するものであって、上記ソース電極およびドレイン電極の形状が、上記チャネル領域を形成するチャネル部と、上記チャネル部に連結し、上記絶縁性隔壁部の開口部外へ接続されるように形成されたガイド部とを有するものであり、かつ、上記チャネル部の長さよりも、上記ガイド部の線幅が短いことを特徴とするものである。

このような本発明の有機半導体素子について図を参照しながら説明する。図１は本発明の有機半導体素子の一例を示す概略図である。図１に例示するように、本発明の有機半導体素子１０は、基板１と、上記基板１上に形成されたソース電極２およびドレイン電極３と、上記ソース電極２および上記ドレイン電極３上に形成され、開口部を備える絶縁性隔壁部４と、上記絶縁性隔壁部４の開口部内であり、かつ、上記ソース電極２および上記ドレイン電極３上に形成された有機半導体層５と、上記有機半導体層５上に形成され、絶縁性樹脂材料からなるゲート絶縁層６と、上記ゲート絶縁層６上に形成されたゲート電極７と、を有するものである。また、図４に例示するように、本発明の有機半導体素子１０は、通常、基板１上に複数の有機半導体トランジスタが形成された構成を有するものになるが、このような場合、上記絶縁性隔壁部４は、上記ゲート電極７と、データライン（図示は省略）と、を絶縁する層間絶縁層としての機能を有するように形成されていることが好ましいものである。

また、図２は本発明の有機半導体素子を、図１におけるＺ方向から正視した際の概略図である。図２に例示するように、本発明の有機半導体素子１０は、少なくとも上記ソース電極２およびドレイン電極３が対向されてなるチャネル領域上に上記絶縁性隔壁部４の開口部が形成されており、上記ソース電極２およびドレイン電極３の形状が、上記チャネル領域を形成するチャネル部（２ａ，３ａ）と、上記チャネル部（２ａ，３ａ）に連結し、上記絶縁性隔壁部４の開口部外へ接続されるように形成されたガイド部（２ｂ，３ｂ）とを有するものであり、かつ、上記チャネル部（２ａ，３ａ）の長さＬよりも、上記ガイド部（２ｂ，３ｂ）の線幅Ｍが短いことを特徴とするものである。
なお、図２においては、有機基半導体層、ゲート絶縁層およびゲート電極の図示は省略した。

本発明によれば、上記ソース電極およびドレイン電極の形状が、上記チャネル領域を形成するチャネル部と、上記チャネル部に連結し、上記絶縁性隔壁部の開口部外へ接続されるように形成されたガイド部とを有するものであり、かつ、上記チャネル部の長さよりも、上記ガイド部の線幅が短いことにより、仮に上記開口部内において有機半導体層の厚みにバラツキが生じたとしても、そのバラツキの影響が上記チャネル領域に及ぶこと抑制することができる結果、各開口部に形成された有機半導体トランジスタのＯＦＦ電流、閾値電圧のバラツキを少なくすることができる。
また、本発明によれば、上記チャネル領域上が開口部となるように上記絶縁性隔壁部が形成されていることから、例えば、本発明の有機半導体素子を製造する工程において、生産性の高いインクジェット法を用い、上記絶縁性隔壁部の開口部内に選択的に有機半導体層およびゲート絶縁層を形成することが可能となる。
このようなことから、本発明によれば複数の有機半導体トランジスタを備えた有機半導体素子であって、各有機半導体トランジスタが性能に優れており、かつ、各有機半導体トランジスタ間において性能のバラツキが少なく、さらに、簡易にかつ高効率で製造可能な有機半導体素子を得ることができる。

本発明の有機半導体素子は、少なくとも上記基板、ソース電極、ドレイン電極、絶縁性隔壁部、有機半導体層、ゲート絶縁層、および、ゲート電極を有するものである。
以下、本発明の有機半導体素子に用いられる各構成について順に説明する。

１．絶縁性隔壁部
まず、本発明に用いられる絶縁性隔壁部について説明する。本発明に用いられる絶縁性隔壁部は、絶縁性材料からなり、少なくとも後述するソース電極およびドレイン電極が対向されてなるチャネル領域上が開口部となるように形成されたものである。本発明の有機半導体素子は、このような絶縁性隔壁部を備えることにより高効率で製造することが可能となるのである。
以下、このような絶縁性隔壁部について詳細に説明する。

本発明の有機半導体素子に絶縁性隔壁部が形成されている態様としては、少なくとも後述するソース電極およびドレイン電極が対向されてなるチャネル領域上が開口部となるように形成されている態様であれば特に限定されるものではない。ここで、上記「チャネル領域」とは、後述するソース電極およびドレイン電極のチャネル部によって挟まれた領域のみを意味するものであるが、本発明において「チャネル領域上が開口部となるように形成されている」とは、上記チャネル領域を構成するソース電極およびドレイン電極のチャネル部のすべてが開口部内に収納されるように形成されていることを意味するものである。
したがって、本発明においてはソース電極およびドレイン電極のチャネル部と、絶縁性隔壁部の開口部の壁面とが重ならないように配置されることになるが、このときソース電極およびドレイン電極のチャネル部と上記開口部の内壁面との距離は、少なくとも１μｍ以上であることが好ましく、なかでも５μｍ以上であることが好ましく、さらには５μｍ〜１０００μｍの範囲内であることが好ましい。

本発明において上記絶縁性隔壁部が形成されている態様としては、本発明の有機半導体素子の用途等に応じて適宜決定されるものであり、特に限定されるものではない。このような態様としては、隣接する有機半導体トランジスタにおける絶縁性隔壁部同士が一体に形成された態様であってもよく、あるいは、別個に形成されたものであってもよい。これらの態様で形成された絶縁性隔壁部の一例を図３に示す。図３（ａ）に例示するように本発明の有機半導体素子１０における有機絶縁性隔壁部４は、隣接する有機半導体トランジスタにおける絶縁性隔壁部４’同士が一体に形成された態様であってもよく、あるいは、図３（ｂ）に例示するように別個に形成されたものであってもよい。本発明においてはこれらのいずれの態様であっても好適に用いることができる。

ここで、本発明の有機半導体素子が、基材上に複数の有機半導体トランジスタを備える構成を有する場合は、上記絶縁性隔壁部が層間絶縁層としての機能を備えるように形成されていることが好ましい。なお、本発明において「層間絶縁層としての機能」とは、開口部外の領域においてソース電極に接続されるデータラインと、ゲート電極とを絶縁する機能を意味するものである。

本発明に用いられる絶縁性隔壁部の高さは、本発明の有機半導体素子の用途等に応じて、任意に調整すればよいが、通常、０．０１μｍ〜５μｍの範囲内であることが好ましく、なかでも０．１μｍ〜３μｍの範囲内であることが好ましく、さらに０．５μｍ〜２μｍの範囲内であることが好ましい。絶縁性隔壁部の高さが上記範囲よりも高いと、絶縁性隔壁部の開口部内に有機半導体層やゲート絶縁層を作製した際に、開口部の壁面近傍と中央近傍とで厚みの差が大きくなりやすいため、トランジスタ性能が低下してしまう虞が大きいからである。また、上記範囲よりも低いと開口部内に有機半導体層やゲート絶縁層を形成することが困難になる可能性があるからである。

本発明における絶縁性隔壁部に用いられる絶縁性材料としては、本発明の有機半導体素子において後述するゲート電極と、ソース電極およびドレイン電極とを所望の程度に絶縁できる絶縁性を備えるものであれば特に限定されるものではなく、絶縁性隔壁部の高さ等に応じて任意の材料を適宜選択して用いることができる。なかでも本発明に用いられる絶縁性材料は、絶縁破壊強さが２００Ｖ／μｍ〜３００Ｖ／μｍの範囲内であるものが好ましく、特に２５０Ｖ／μｍ〜３００Ｖ／μｍの範囲内であるものが好ましい。

ここで、上記絶縁破壊強さは次のような方法によって求めた値を用いるものとする。
１）まず、評価対象となる絶縁性材料を電極でサンドイッチした構造の素子を作製する。
２）次に、上部電極-下部電極間に０〜３００Ｖの電圧Ｖを印加し、上部電極-下部電極間を流れる電流値Ｉを計測する。
３）得られた電流値Ｉのデータを元に、横軸を電界強度Ｅ(印加電圧Ｖを絶縁層の膜厚ｄで割ったもの)、縦軸を絶縁層の抵抗値Ｒ(印加電圧を電流値で割ったもの)としてプロットする。そのグラフを元に急激に抵抗値Ｒが低下する電界強度の値Ｅ_０を絶縁破壊強さとする。

また、本発明に用いられる絶縁性材料は、体積固有抵抗値が１×１０^１５Ω・ｃｍ以上であるものが好ましく、なかでも１×１０^１７Ω・ｃｍ以上であるものが好ましい。
ここで、上記体積固有抵抗値は、ＪＩＳ Ｋ ６９１１に準じて測定した値を示すものとする。

また、本発明に用いられる絶縁性材料は、上記絶縁性および体積固有抵抗値を備えるもののなかでも光硬化型樹脂を用いることが好ましい。光硬化型樹脂を用いることにより、本発明の有機半導体素子を製造する工程において、上記絶縁性隔壁部をフォトリソグラフィー法によって形成することが可能となるため、微細にパターニングされた絶縁性隔壁部を形成することが容易になるからである。

このような絶縁性材料としては、例えば、アクリル系樹脂、フェノール系樹脂、フッ素系樹脂、エポキシ系樹脂、カルド系樹脂、ビニル系樹脂、イミド系樹脂、ノボラック系樹脂等を挙げることができる。なかでも本発明においては、アクリル系樹脂、フッ素系樹脂、または、カルド系樹脂が好適に用いられる。

また、本発明に用いられる絶縁性隔壁部は撥液性を有することが好ましい。上記絶縁性隔壁部が撥液性を有することにより、例えば、上記有機半導体層または上記ゲート絶縁層をインクジェット法によって形成する際に、仮にインクが上記絶縁性隔壁部から多少ずれた位置に滴下された場合であっても、撥液性の作用により当該インクを上記絶縁性隔壁部の内側へ導入することでき、インクジェット法を用いることによって生じる欠陥を少なくできる等の利点を有するからである。
ここで、上記「撥液性」とは、本発明の有機半導体素子を製造する際に、上記絶縁性隔壁部の開口部内に塗工される塗工液に対する撥液性を意味するものである。

上記撥液性の程度としては、本発明の有機半導体素子を製造する際に、上記絶縁性隔壁部内に塗工される塗工液の表面張力等に応じて適宜調整すればよいが、なかでも本発明においては、蒸留水に対する接触角が８０°以上であることが好ましい。
ここで、上記接触角は、例えば、協和界面科学社製：Ｄｒｏｐ Ｍａｓｔｅｒ ７００を用いて測定することができる。

本発明に用いられる絶縁性隔壁部が撥液性を備える態様としては、絶縁性隔壁部の表面が所望の撥液性を発現できる態様であれば特に限定されるものではない。このような態様としては、例えば、上記絶縁性材料として撥液性を有する材料が用いられた態様と、上記絶縁性材料として撥液性を有さない樹脂材料が用いられ、当該樹脂材料を用いて絶縁性隔壁部を形成した後、絶縁性隔壁部の表面が撥液化処理されることにより撥液性が付与された態様とを挙げることができる。本発明においては上記のいずれの態様で撥液性が付与された絶縁性隔壁部であっても好適に用いることができる。

ここで、上記撥液性を有する絶縁性材料としては、例えば、フッ素系樹脂、アクリル系樹脂、および、カルド系樹脂を挙げることができる。

また、上記撥液化処理としては、例えば、フッ素化合物を導入ガスとしたプラズマ照射をする方法が用いることができる。上記導入ガスに用いられるフッ素化合物としては、例えば、ＣＦ_４、ＳＦ_６、ＣＨＦ_３、Ｃ_２Ｆ_６、Ｃ_３Ｈ_８、Ｃ_５Ｆ_８等を挙げることができる。

上記プラズマ照射を照射する方法としては、上記絶縁性隔壁部の撥液性を向上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、減圧下でプラズマ照射してもよく、または、大気圧下でプラズマ照射してもよい。

なお、このようなプラズマ照射による撥液化処理を用いる場合、本発明に用いられる絶縁性隔壁部は表面にフッ素が存在することになるが、このようなフッ素の存在は、Ｘ線光電子分光分析装置（ＸＰＳ：ＥＳＣＡＬＡＢ ２２０ｉ−ＸＬ）による分析により確認することができる。

２．ソース電極・ドレイン電極
次に、本発明に用いられるソース電極・ドレイン電極について説明する。本発明に用いられるソース電極およびドレイン電極は、後述する基板上に形成されるものであり、その形状が、上記チャネル領域を形成するチャネル部と、上記チャネル部に連結し、上記絶縁性隔壁部の開口部外へ接続されるように形成されたガイド部とを有し、かつ、上記チャネル部の長さよりも、上記ガイド部の線幅が短いことを特徴とするものである。

ここで、本発明におけるソース電極およびドレイン電極が備えるチャネル部およびガイド部についてより詳細に説明する。上記チャネル部は、ソース電極およびドレイン電極が対向配置されることによりチャネル領域を形成する部位である。換言すると、ソース電極およびドレイン電極において、両者が対向配置されている部位が本発明でいうチャネル部ということになる。
一方、上記ガイド部は、上記チャネル部に連結するように形成されるものであり、ガイド部自体はチャネル領域を構成しないものである。また、本発明においては上記チャネル部のすべてが絶縁性隔壁部の開口部内に収納されるように形成されることから、上記ガイド部は上記開口部内において上記チャネル部と連結するように形成されていることになる。

以下、このような形状を有するソース電極およびドレイン電極について説明する。

本発明に用いられるソース電極およびドレイン電極の形状としては、少なくとも上述したチャネル部とガイド部とを有するものであれば特に限定されるものではなく、具体的な形状は、本発明の有機半導体素子の用途等に応じて任意に決定すればよいものである。

上記ガイド部としては、上記チャネル部に連結され、絶縁性隔壁部の開口部外へ接続されるように形成されたものであれば特に限定されるものではない。また、本発明におけるガイド部はその線幅が、上記チャネル部の長さよりも短いことを特徴とするものであるが、具体的な線幅としては特に限定されるものではなく、本発明の有機半導体素子の用途等に応じて適宜決定すればよいものである。なかでも本発明においては、上記チャネル部の長さをＬ、ガイド部の線幅をＭとした場合に、Ｍ／Ｌで表わされる両者の比率が０．０１〜０．３の範囲内であることが好ましく、０．０１〜０．２の範囲内であることがより好ましく、０．０１〜０．１の範囲内であることがさらに好ましい。上記比率がこのような範囲内であることにより、本発明の有機半導体素子に形成された各有機半導体トランジスタのＯＦＦ電流値をより低いものにすることができるとともに、各有機半導体トランジスタ間のＯＦＦ電流値のバラツキを低減することができるからである。

また、上記ガイド部は有機半導体層やゲート絶縁層の厚みのばらつきが大きい、開口部の壁面付近にも必ず形成されるものであるため、このような厚みのばらつきの影響を軽減するため、上記ガイド部の線幅は狭いほど好ましいものである。具体的には上記ガイド部の線幅が１μｍ〜５０μｍの範囲内であることが好ましく、１μｍ〜３０μｍの範囲内であることがより好ましく、１μｍ〜１０μｍの範囲内であることがさらに好ましい。

なお、上述したようにガイド部が上記有機半導体層やゲート絶縁層の厚みの影響を受けるのは、上記絶縁性隔壁部の開口部の壁面近傍であるため、ガイド部が厚みのバラツキの影響を受けることを防止するには、上記開口部の壁面部と上記ガイド部とが交差する部位の幅をより狭くすることが直接的である。したがって、本発明においては上記開口部の壁面部と上記ガイド部とが交差する部位の幅が１μｍ〜５０μｍの範囲内であることが好ましく、１μｍ〜３０μｍの範囲内であることがより好ましく、１μｍ〜１０μｍの範囲内であることがさらに好ましい。

本発明に用いられるソース電極およびドレイン電極は、通常、金属材料から構成されるものであるが、上記金属材料としては所望の導電性を有するものであれば特に限定されるものではない。このような金属材料としては、例えば、Ａｌ、Ｃｒ、Ａｕ、Ａｇ、Ｔａ、Ｃｕ、Ｃ、Ｐｔ、Ｔｉ、Ｎｂ、Ｍｏ、ＩＺＯ、ＩＴＯを挙げることができる。また、本発明に用いられるソースおよびドレイン電極に用いられる材料としては、例えば、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ等の導電性高分子材料も用いることができる。

３．有機半導体層
次に、本発明に用いられる有機半導体層について説明する。本発明に用いられる有機半導体層は、上述した絶縁性隔壁部の開口部内であり、かつ、上記するソース電極およびドレイン電極上に形成されるものである。また、本発明に用いられる有機半導体層は有機半導体材料からなるものである。
以下、本発明に用いられる有機半導体層について説明する。

本発明に用いられる上記有機半導体材料としては、本発明の有機半導体素子の用途等に応じて、所望の半導体特性を備える有機半導体層を形成できる材料であれば特に限定されるものではなく、一般的に有機半導体トランジスタに用いられる有機半導体材料を用いることができる。このような有機半導体材料としては、例えば、π電子共役系の芳香族化合物、鎖式化合物、有機顔料、有機ケイ素化合物等を挙げることができる。より具体的には、ペンタセン等の低分子系有機半導体材料、および、ポリピロール、ポリ（Ｎ−置換ピロール）、ポリ（３−置換ピロール）、ポリ（３，４−二置換ピロール）等のポリピロール類、ポリチオフェン、ポリ（３−置換チオフェン）、ポリ（３，４−二置換チオフェン）、ポリベンゾチオフェン等のポリチオフェン類、ポリイソチアナフテン等のポリイソチアナフテン類、ポリチェニレンビニレン等のポリチェニレンビニレン類、ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）等のポリ（ｐ−フェニレンビニレン）類、ポリアニリン、ポリ（Ｎ−置換アニリン）等のポリアニリン類、ポリアセチレン等のポリアセチレン類、ポリジアセチレン、ポリアズレン等のポリアズレン類等の高分子系有機半導体材料を挙げることができる。なかでも本発明においては、ペンタセンまたはポリチオフェン類を好適に用いることができる。

また、本発明に用いられる有機半導体層の厚みについては、上記有機半導体材料の種類等に応じて所望の半導体特性を備える有機半導体層を形成できる範囲であれば特に限定されない。なかでも本発明においては１０００ｎｍ以下であることが好ましく、なかでも1ｎｍ〜３００ｎｍの範囲内であることが好ましく、特に１ｎｍ〜１００ｎｍの範囲内であることが好ましい。
ここで、上記有機半導体層の厚みは、本発明における有機半導体層のうち最も厚みが厚い部分の厚みを意味するものとする。

また、本発明においては上記有機半導体層と上記チャネル領域とが重なる範囲内において、上記有機半導体層の厚みのバラツキが３０％以内であることが好ましく、なかでも１％〜２０％の範囲内であることが好ましく、特に１％〜１０％の範囲内であることが好ましい。これにより、本発明の有機半導体素子における各有機半導体トランジスタのＯＦＦ電流値、閾値電圧のバラツキを軽減することができるからである。

なお、本発明において有機半導体層が形成されている態様としては、上述した絶縁性隔壁部の開口部内に配置されているソース電極およびドレイン電極の表面を覆うように形成されている態様であれば特に限定されるものではない。

４．ゲート絶縁層
次に、本発明に用いられるゲート絶縁層について説明する。本発明に用いられるゲート絶縁層は、上述した有機半導体層上に積層されるように形成されるものであり、絶縁性樹脂材料からなるものである。
以下、本発明に用いられるゲート絶縁層について詳細に説明する。

本発明においてゲート絶縁層が形成されている態様としては、上述した絶縁性隔壁部の開口部内であって、かつ、上述した有機半導体層上に積層されるように形成されている態様であれば特に限定されるものではない。なかでも本発明においては、ゲート絶縁層の上面が、上述した絶縁性隔壁部の上面と同等の高さになるように形成されていることが好ましい。ゲート絶縁層がこのように形成されていることにより、本発明の有機半導体素子を製造する際に、ゲート絶縁層上に後述するゲート電極を形成することが容易になるからである。

本発明に用いられるゲート絶縁層の厚みは、ゲート絶縁層を構成する絶縁性樹脂材料の種類等に応じて、ゲート絶縁層に所望の絶縁性を付与できる範囲内であれば特に限定されるものではない。なかでも本発明においては０．０１μｍ〜５μｍの範囲内であることが好ましく、特に０．０１μｍ〜３μｍの範囲内であることが好ましく、さらに０．０１μｍ〜１μｍの範囲内であることが好ましい。

また、ゲート絶縁層を構成する絶縁性樹脂材料としては、ゲート絶縁層に所望の絶縁性を付与することができ、かつ、本発明の有機半導体素子を製造する工程において、上述した有機半導体層上にゲート絶縁層を形成する際に、上記有機半導体層の性能を損なわないものであれば特に限定されるものではない。このような絶縁性樹脂材料としては、例えば、アクリル系樹脂、フェノール系樹脂、フッ素系樹脂、エポキシ系樹脂、カルド系樹脂、ビニル系樹脂、イミド系樹脂、ノボラック系樹脂等を挙げることができる。

５．ゲート電極
次に、本発明に用いられるゲート電極について説明する。本発明に用いられるゲート電極は、上記ゲート絶縁層上に形成されるものである。

本発明に用いられるゲート電極は、通常、導電性材料からなるものである。このような導電性材料としては、例えば、Ａｌ、Ｃｒ、Ａｕ、Ａｇ、Ｔａ、Ｃｕ、Ｃ、Ｐｔ、および、Ｔｉ等の金属や、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ等の導電性高分子材料等を挙げることができる。

また、本発明に用いられるゲート電極は、上記ゲート絶縁層上に所定のパターン状に形成されるものであるが、上記ゲート電極のパターンとしては特に限定されるものではなく、本発明の有機半導体素子の用途等に応じて任意のパターンを選択して用いることができる。
なかでも、本発明においては上記ゲート電極が上記絶縁性隔壁部の開口部を覆うように形成されていることが好ましい。これにより上記ゲート電極の線幅を、上記有機半導体層の面積よりも大きいものとすることができるため、各有機半導体トランジスタのＯＦＦ電流をより低い値にすることができるからである。

６．基板
次に、本発明に用いられる基板について説明する。本発明に用いられる基板は上記有機半導体トランジスタを支持するものである。

本発明に用いられる基板としては、本発明の有機半導体素子の用途等に応じて任意の機能を有する基板を用いることができる。このような基板としては、ガラス基板等の可撓性を有さないリジット基板であってもよく、または、プラスチック樹脂からなるフィルム等の可撓性を有するフレキシブル基板であってもよい。本発明においては、このようなリジット基板およびフレキシブル基板のいずれであっても好適に用いられるが、なかでもフレキシブル基板を用いることが好ましい。フレキシブル基板を用いることにより、本発明の有機半導体素子をＲｏｌｌ ｔｏ Ｒｏｌｌプロセスにより製造することが可能になるため、本発明の有機半導体素子をより生産性の高いものにすることができるからである。

ここで、上記プラスチック樹脂としては、例えば、ＰＥＴ、ＰＥＮ、ＰＥＳ、ＰＩ、ＰＥＥＫ、ＰＣ、ＰＰＳおよびＰＥＩ等を挙げることができる。

また、本発明に用いられる基板は単一層からなるものであってもよく、または、複数の層が積層された構成を有するものであってもよい。上記複数の層が積層された構成を有する基板としては、例えば、上記プラスチック樹脂からなる基材上に、金属材料からなるバリア層が積層された構成を有するものを例示することができる。ここで、上記プラスチック樹脂からなる基板は、本発明の有機半導体素子を可撓性を有するフレキシブルなものにできるという利点を有する反面、上記ソース電極およびドレイン電極を形成する際に表面に損傷を受けやすいという欠点を有することが指摘されている。しかしながら、上記バリア層が積層された基板を用いることにより、上記プラスチック樹脂からなる基材を用いる場合であっても、上記のような欠点を解消することができるという利点がある。

本発明に用いられる基板の厚みは、通常、１ｍｍ以下であることが好ましく、なかでも５０μｍ〜７００μｍの範囲内であることが好ましい。
ここで、本発明に用いられる基板が複数の層が積層された構成を有するものである場合、上記厚みは、各層の厚みの総和を意味するものとする。

７．その他の構成
本発明の有機半導体素子は、上記以外の他の構成を有するものであってもよい。本発明に用いられる他の構成としては、本発明の有機半導体素子の用途等に応じて、本発明の有機半導体素子に所望の機能を付加できるものであれば特に限定されるものではない。なかでも本発明に好適に用いられる上記他の構成としては、例えば、上記ゲート電極上に形成され、空気中に存在する水分や酸素の作用により上記有機半導体層が劣化することを防止するパッシベーション層を挙げることができる。
以下、このようなパッシベーション層について説明する。

本発明に用いられるパッシベーション層を構成する材料としては、空気中の水分や酸素を透過しにくく、上記有機半導体層の劣化を所望の程度に防止できるものであれば特に限定されるものではない。このような材料としては、例えば、ＰＶＡ、ＰＶＡ等の水溶性樹脂や、フッ素系樹脂等を挙げることができる。

本発明の有機半導体素子に上記パッシベーション層が形成されている態様としては、パッシベーション層を構成する材料や、本発明の有機半導体素子の用途等に応じて、上記有機半導体層が劣化することを所望の程度に防止できる態様であれば特に限定されるものではない。なかでも本発明においては、少なくとも上記絶縁性隔壁部の開口部の上面を覆うように形成されていることが好ましい。

また、本発明に用いられるパッシベーションの厚みは、パッシベーション層を構成する材料等に依存して決定されるものであるが、通常、０．１μｍ〜１００μｍの範囲内であることが好ましく、なかでも５μｍ〜１００μｍの範囲内であることが好ましく、さらに１０μｍ〜１００μｍの範囲内であることが好ましい。

８．有機半導体素子の用途
本発明の有機半導体素子の用途としては、例えば、ＴＦＴ方式を用いるディスプレイ装置のＴＦＴアレイ基板として用いることができる。このようなディスプレイ装置としては例えば、液晶ディスプレイ装置、電気泳動ディスプレイ装置、および、有機ＥＬディスプレイ装置等を挙げることができる。

９．有機半導体素子の製造方法
本発明の有機半導体素子の製造方法としては、上記構成を有する有機半導体素子を製造できる方法であれば特に限定されるものではない。このような方法としては、例えば、後述する「Ｂ：有機半導体素子の製造方法」の項において説明する方法を用いることができる。

Ｂ．有機半導体素子の製造方法
次に、本発明の有機半導体素子の製造方法について説明する。本発明の有機半導体素子の製造方法は、基板を用い、上記基板上にチャネル領域を形成するチャネル部と、上記チャネル部に連結するように形成されたガイド部とを有する形状のソース電極およびドレイン電極を形成するソース・ドレイン電極形成工程と、上記ソース電極および上記ドレイン電極上に、少なくとも上記チャネル領域上が開口部となり、かつ、上記ガイド部上に重なるように、絶縁性材料からなる絶縁性隔壁部を形成する絶縁性隔壁部形成工程と、上記絶縁性隔壁部の開口部内であり、かつ、上記ソース電極および上記ドレイン電極上に、有機半導体材料からなる有機半導体層を形成する有機半導体層形成工程と、上記有機半導体層形成工程において形成された上記有機半導体層上に、絶縁性樹脂材料からなるゲート絶縁層を形成するゲート絶縁層形成工程と、上記ゲート絶縁層形成工程により形成された上記ゲート絶縁層上にゲート電極を形成するゲート電極形成工程と、を有することを特徴とするものである。

このような本発明の有機半導体素子の製造方法について図を参照しながら説明する。図４〜図９は本発明の有機半導体素子の製造方法の一例を示す概略図である。なお、図４〜図９の各図における（ｂ）は、各図における（ａ）中のＸ−Ｘ’線野視断面図である。
図４〜図９に例示するように本発明の有機半導体素子の製造方法は、基板１を用い（図４）、上記基板１上にソース電極２およびドレイン電極３’を形成するソース・ドレイン電極形成工程と（図５）、上記ソース・ドレイン電極形成工程において形成された上記ソース電極２および上記ドレイン電極３’上に、開口部を有する絶縁性隔壁部４を形成する絶縁性隔壁部形成工程と（図６）、上記絶縁性隔壁部形成工程において形成された上記絶縁性隔壁部４の開口部内であり、かつ、上記ソース電極２および上記ドレイン電極３’上に、有機半導体材料からなる有機半導体層５を形成する有機半導体層形成工程と（図７）、上記有機半導体層形成工程において形成された上記有機半導体層５上に、絶縁性樹脂材料からなるゲート絶縁層６を形成するゲート絶縁層形成工程と（図８）、上記ゲート絶縁層形成工程により形成された上記ゲート絶縁層６上にゲート電極７を形成するゲート電極形成工程と（図９）、を有するものである。
なお、上記図４〜図９におけるドレイン電極３’は、画素電極と一体に形成されたものである。
このような例において、本発明の有機半導体素子の製造方法は、上記ソース・ドレイン電極形成工程が、上記基板上にチャネル領域を形成するチャネル部と、上記チャネル部に連結するように形成されたガイド部とを有する形状のソース電極およびドレイン電極を形成するものであり、上記絶縁性隔壁部形成工程が、上記ソース電極および上記ドレイン電極上に、少なくとも上記チャネル領域上が開口部となり、かつ、上記ガイド部上に重なるように、絶縁性材料からなる絶縁性隔壁部を形成するものであることを特徴とするものである。

本発明によれば上記ソース・ドレイン電極形成工程によって形成されるソース電極およびドレイン電極の形状が、チャネル領域を形成するチャネル部と、上記チャネル部に連結するように形成されたガイド部とを有するものであり、上記絶縁性隔壁部形成工程が少なくとも上記チャネル領域上が開口部となり、かつ、上記ガイド部上に重なるように、絶縁性材料からなる絶縁性隔壁部を形成するものであることにより、仮に上記有機半導体層形成工程において上記開口部内に形成される有機半導体層の厚みにバラツキが生じたとしても、そのバラツキの影響が上記チャネル領域に及ぶこと抑制することができる結果、各開口部に形成された有機半導体トランジスタのＯＦＦ電流、閾値電圧のバラツキが小さい有機半導体素子を作製することができる。
また、本発明によれば、上記有機半導体層形成工程が、上記絶縁性隔壁部形成工程において形成された絶縁性隔壁部の開口部内に有機半導体層を形成するものであることにより、例えば、インクジェット法等を用いた連続プロセスにより、上記有機半導体層形成工程を実施することが可能になる。
さらに本発明によれば、上記絶縁性隔壁部形成工程により形成される絶縁性隔壁部は絶縁性材料からなるものであるため、上記絶縁性隔壁部は上記ゲート電極と、上記ソース電極および上記ドレイン電極との間を絶縁する層間絶縁機能を備えるものとなる。このため、本発明においては、別に層間絶縁膜を形成する工程を実施することが不要になる。
このようなことから、本発明によれば複数の有機半導体トランジスタを備えた有機半導体素子であって、各有機半導体トランジスタが性能に優れており、かつ、各有機半導体トランジスタ間において性能のバラツキが少なく、さらに、簡易にかつ高効率で製造可能な有機半導体素子を製造することができる。

本発明の有機半導体素子の製造方法は、少なくとも、上記ソース・ドレイン電極形成工程、上記絶縁性隔壁部形成工程、上記有機半導体層形成工程、上記ゲート絶縁層形成工程、および、上記ゲート電極形成工程を有するものである。
以下、本発明の有機半導体素子の製造方法に用いられる各工程について順に説明する。

１．ソース・ドレイン電極形成工程
まず、本発明に用いられるソース・ドレイン電極形成工程について説明する。本工程は、基板を用い、上記基板上にチャネル領域を形成するチャネル部と、上記チャネル部に連結するように形成されたガイド部とを有する形状のソース電極およびドレイン電極を形成する工程である。

本工程において上記基板上にソース電極およびドレイン電極を形成する方法としては、上述したチャネル部とガイド部とを有する形状のソース電極およびドレイン電極を形成できる方法であれば特に限定されるものではない。このような方法としては、上記基板上にパターン状のソース電極およびドレイン電極を直接形成する方法（第１の方法）と、上記基板の全面に導電性薄膜層を形成した後、当該導電性薄膜層をパターン状にエッチングすることにより、ソース電極およびドレイン電極を形成する方法（第２の方法）とを挙げることができる。本工程においては、上記のいずれの方法であっても好適に用いることができるが、なかでも上記第２の方法を用いることが好ましい。このような方法を用いることにより、より高精細なパターン状のソース電極およびドレイン電極を形成することができるからである。

上記第２の方法において、上記導電性薄膜層をパターン状にエッチングする方法としては、上記導電性薄膜層を所望のパターンにエッチングできる方法であれば特に限定されるものではない。このようなエッチング方法としては、例えば、レジスト材料を用いたリソグラフィー法やレーザーアブレーション法等を挙げることができる。本工程においてはこれらのいずれの方法であっても好適に用いることができるが、なかでも上記レジスト材料を用いたリソグラフィー法が最も好適に用いられる。上記リソグラフィー法によれば高精細なパターン状のソース電極およびドレイン電極を容易に製造することができるからである。また、このような方法によれば本工程を連続プロセスとして実施することも可能になるからである。

上記レジスト材料としては、例えば、フォトレジスト、スクリーンレジスト、ＥＢレジスト等を用いることができる。

また、上記第２の方法において基板上に導電性薄膜層を形成する方法としては、厚みが均一な導電性薄膜層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く、真空蒸着法等の一般的に金属薄膜を形成する方法として公知の方法を用いることができる。
また、上記導電性薄膜層に用いられる材料としては、上記「Ａ．有機半導体素子」の項においてソース電極およびドレイン電極に用いられる金属材料として説明したものと同様であるため、ここでの説明は省略する。

また、本工程において形成されるドレイン電極は、後述する画素電極と一体に形成されたものであってもよい。

なお、本工程において形成されるソース電極およびドレイン電極の形状については、上記「Ａ．有機半導体素子」の項において説明したものと同様であるため、ここでの説明は省略する。

また、本工程に用いられる基板については、上記「Ａ．有機半導体素子」の項において説明したものと同様であるため、ここでの説明は省略する。

２．絶縁性隔壁部形成工程
次に、本発明に用いられる絶縁性隔壁部形成工程について説明する。本工程は上記ソース・ドレイン電極形成工程において形成された上記ソース電極および上記ドレイン電極上に、少なくとも上記ソース電極およびドレイン電極によって構成されるチャネル領域上が開口部となり、かつ、上記ガイド部上に重なるように、絶縁性材料からなる絶縁性隔壁部を形成する工程である。

本工程において上記絶縁性隔壁部を形成する方法としては、所定の位置の開口部を有する形状に絶縁性隔壁部を形成できる方法であれば特に限定されるものではない。このような方法しては、フォトリソグラフィー法、マイクロコンタクトプリンティング法、インクジェット法、および、スクリーン印刷、フレキソ印刷、グラビア印刷、グラビアオフセット印刷等の印刷法等を挙げることができる。なかでも本工程においてはフォトリソグラフィー法を用いることが好ましい。

また、本発明の有機半導体素子が基材上に複数の有機半導体素子を備える構成を有するものである場合は、本工程において形成される絶縁性隔壁部は層間絶縁層としての機能を奏し得るように形成されることが好ましい。

なお、本工程に用いられる上記絶縁性材料については、上記「Ａ．有機半導体素子」の項において説明したものと同様であるため、ここでの説明は省略する。

３．有機半導体層形成工程
次に、本発明に用いられる有機半導体層形成工程について説明する。本工程は、上記絶縁性隔壁部形成工程において形成された上記絶縁性隔壁部の開口内であり、かつ、上記ソース電極および上記ドレイン電極上に、有機半導体材料からなる有機半導体層を形成する工程である。

本工程において、上記有機半導体層を形成する方法としては、本工程に用いられる有機半導体材料の種類等に応じて、上記絶縁性隔壁部の開口部内に所望の厚みの有機半導体層を形成できる方法であれば特に限定されるものではない。このような方法としては、例えば、上記有機半導体材料が溶媒に可溶なものである場合は、当該有機半導体材料を溶媒に溶解して、有機半導体層形成用塗工液を調製した後、当該有機半導体層形成用塗工液を塗工する方法を挙げることができる。この場合の塗工方法としては、例えば、インクジェット法、スピンコート法、ダイコート法、ロールコート法、バーコート法、ＬＢ法、ディップコート法、スプレーコート法、ブレードコート法、スクリーン印刷、フレキソ印刷、グラビアオフセット印刷、およびキャスト法等を挙げることができる。一方、上記有機半導体材料が溶媒に不溶なものである場合は、例えば、真空蒸着法等のドライプロセスにより、有機半導体層を形成する方法を挙げることができる。なかでも本工程においては、上記有機半導体層形成用塗工液を塗工する方法を用いることが好ましく、特に上記インクジェット法により、上記絶縁性隔壁部の開口部内のみに上記有機半導体層形成用塗工液を吐出する方法を用いることが最も好ましい。これにより、本工程において上記有機半導体層を高効率で形成することができる結果、さらに高効率で有機半導体素子を製造することが可能になるからである。

本工程に用いられる有機半導体材料としては、本発明により製造される有機半導体素子の用途等に応じて、本工程により形成される有機半導体層に所望の半導体特性を付与できるものであれば特に限定されるものではない。このような有機半導体材料としては、上記「Ａ．有機半導体素子」の項において説明したものと同様であるため、ここでの説明は省略する。

４．ゲート絶縁層形成工程
次に、本発明に用いられるゲート絶縁層形成工程について説明する。本工程は、上記有機半導体層形成工程において形成された上記有機半導体層上に、絶縁性樹脂材料からなるゲート絶縁層を形成する工程である。

本工程において上記ゲート絶縁層を形成する方法としては、上記有機半導体層上に所望の絶縁性を備えるゲート絶縁層を形成できる方法であれば特に限定されるものではない。このような方法としては、ゲート絶縁層を構成する絶縁性樹脂材料を溶媒に溶解したゲート絶縁層形成用塗工液を塗工する方法と（第１の方法）、ゲート絶縁層を構成する絶縁性樹脂材料を溶融させたゲート絶縁層形成用組成物を上記有機半導体層上に塗工する方法と（第２の方法）、ゲート絶縁層を構成する絶縁性樹脂材料のモノマー化合物を溶媒に溶解したゲート絶縁層形成用層形成用塗工液を上記有機半導体層上に塗工することにより、上記有機半導体層上にゲート絶縁層形成用層を形成した後、上記ゲート絶縁層形成用層中に含有される上記モノマー化合物を重合する方法と（第３の方法）、を挙げることができる。本工程においては上記のいずれの方法であっても好適に用いることができるが、なかでも上記第１の方法を用いることが好ましい。

上記第１の方法に用いられるゲート絶縁層形成用塗工液は、通常、上記有機半導体層を浸食しない溶媒が用いられたものが使用され、より具体的には、上記溶媒として水またはフッ素系溶媒が用いられたものが好適に用いられる。このような溶媒が用いられたゲート絶縁層形成用塗工液は、上記有機半導体層上に塗工された際に上記有機半導体層を浸食することが少ないからである。

上記フッ素溶媒としては、アルカン、アルケン等の炭化水素の水素原子が全てフッ素に置換された溶媒であるパーフルオロ系溶媒を用いることが好ましい。このようなパーフルオロ系溶媒としては、例えば、パーフルオロメチルシクロヘキサン、パーフルオロ‐１，３ージメチルシクロヘキサン、パーフルオロ−２−メチル−２−ペンテン、パーフルオロデカリン、１，１，１，２，２，３，３，４，４，５，５，６，６−トリデカフルオロ−８−ヨードオクタン、３，３，４，４，５，５，６，６，７，７，８，８，８−トリデカフルオロ−１−オクテン、３，３，４，４，５，５，６，６，７，７，８，８，８−トリデカフルオロ−１−オクタノール等を挙げることができる。

また、本工程に用いられるフッ素系溶媒は、単一のフッ素系溶媒からなるものであってもよく、複数のフッ素系溶媒が混合された混合溶媒であってもよい。

上記ゲート絶縁層形成用塗工液に用いられる絶縁性樹脂材料は、上記溶媒に所望の濃度で溶解可能なものであれば特に限定されるものではない。このような絶縁性樹脂材料としては、上記溶媒として水が用いられる場合には、ＰＶＡ、ＰＶＰ等が用いられる。また、上記溶媒として、フッ素系溶媒が用いられる場合には、フッ素系樹脂が用いられる。

上記第１の方法において、上記ゲート絶縁層形成用塗工液を塗工する方法としては、例えば、インクジェット法、スクリーン印刷法、パッド印刷法、フレキソ印刷法、マイクロコンタクトプリンティング法、グラビア印刷法、オフセット印刷法、および、グラビア・オフセット印刷法等を挙げることができる。なかでも本工程においては、上記インクジェット法、または、スクリーン印刷法を用い、上記絶縁性隔壁部の開口部内のみに上記ゲート絶縁層形成用塗工液を塗工する方法を好適に用いることができる。

５．ゲート電極形成工程
次に、本発明に用いられるゲート電極形成工程について説明する。本工程は、上記ゲート絶縁層形成工程により形成された上記ゲート絶縁層上にゲート電極を形成する工程である。

本工程においてゲート電極を形成する方法としては、所望のパターン状にゲート電極を形成できる方法であれば特に限定されるものではない。このような方法としては、例えば、Ａｇコロイド等の金属コロイドを含有するゲート電極形成用塗工液を用い、これをインクジェット法等により上記ゲート絶縁層上にパターン状に塗工する方法や、Ａｇペースト等の金属ペーストを用い、これをスクリーン印刷、フレキソ印刷、グラビアオフセット印刷、または、マイクロコンタクトプリンティング法等により上記ゲート絶縁層上にパターン状に塗工する方法等を挙げることができる。

６．その他の工程
本発明の有機半導体素子の製造方法は、上述した工程以外の他の工程を含むものであってもよい。このような他の工程としては、本発明により製造される有機半導体素子に所望の機能を付与できる工程であれば特に限定されるものではない。なかでも本発明に好適に用いられる上記他の工程としては、例えば、所定の位置に画素電極を形成する画素電極形成工程や、上記ゲート電極上にパッシベーション層を形成するパッシベーション層形成工程を例示することができる。

Ｄ．有機トランジスタアレイ
次に、本発明の有機トランジスタアレイについて説明する。上述したように本発明の有機トランジスタアレイは、上記本発明に係る有機半導体素子が用いられ、上記基板上に有機半導体トランジスタが複数個形成されていることを特徴とするものである。本発明の有機トランジスタアレイは、上記本発明に係る有機半導体素子が用いられていることから、オンオフ比に優れるという利点を有するものである。

本発明の有機トランジスタアレイは、上記本発明に係る有機半導体素子において基板上に複数個の有機半導体トランジスタが形成された構成を有するものである。本発明において上記有機半導体トランジスタが複数個形成される態様としては、本発明の有機トランジスタアレイの用途等に応じて適宜決定されることができるものであり、特に限定されるものではない。

なお、本発明の有機トランジスタアレイに用いられる有機半導体トランジスタについては、上記「Ａ．有機半導体素子」の項において説明したものと同様であるため、ここでの詳しい説明は省略する。

Ｅ．ディスプレイ
次に、本発明のディスプレイについて説明する。上述したように本発明のディスプレイは、上記本発明に係る有機トランジスタアレイが用いられたことを特徴とするものである。本発明のディスプレイは、上記本発明に係る有機トランジスタアレイが用いられていることにより、表示性能に優れるという利点を有するものである。

本発明のディスプレイとしては、上記本発明に係る有機トランジスタアレイが用いられ、画像表示に寄与する各画素が、上記有機トランジスタアレイが備える各有機半導体トランジスタによってスイッチングされる構成を有するものであれば特に限定されるものではない。このような構成を有するディスプレイとしては、例えば、液晶ディスプレイ装置、電気泳動ディスプレイ装置、および、有機ＥＬディスプレイ装置等を挙げることができる。なお、これらの例におけるディスプレイ装置については、従来のＴＦＴアレイに替えて、上記本発明の有機トランジスタアレイを用いること以外は一般的に公知のものと同様であるため、ここでの詳しい説明は省略する。

また、本発明に用いられる有機トランジスタアレイについては、上記「Ｄ．有機トランジスタアレイ」の項において説明したものと同様であるため、ここでの説明は省略する。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。

以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明する。

１．実施例１
本実施例においては、トップゲート型構造を有する多数（２０個）の有機半導体トランジスタを備える有機半導体素子を作製した。

（１）ソース・ドレイン電極形成工程
まず、スパッタリング法により全面にＩＴＯが２００ｎｍ成膜された大きさ１５０ｍｍ×１５０ｍｍ×０．７ｍｍのガラス基板を用意する。上記基板上にフォトレジスト（ポジ）をスピンコートした。このときのスピンコートは、１８００ｒｐｍで１０ｓｅｃ保持させた。その後、基板を１００℃、６０ｓｅｃ乾燥させた後、５０ｍＪ／ｃｍ^２でパターン露光した。次に、露光部分のレジスト現像を行い、その後、１２０℃のオーブンで３０ｍｉｎ乾燥させた。次にレジストのない部分のＩＴＯエッチングを行い、レジスト剥離を行い、図１０（ａ）に示すような形状を有するソース電極およびドレイン電極を形成した。

（２）絶縁性隔壁部形成工程
次に、上記基板上にアクリル系樹脂（ネガ）をスピンコートした。スピンコートは１４００ｒｐｍで２０ｓｅｃ保持させた。その後、１００℃で２ｍｉｎ乾燥させた後、５０ｍＪ／ｃｍ^２でパターン露光した。次いで、未露光部分のレジスト現像を行い、その後２００℃のオーブンで６０ｓｅｃ乾燥させることにより、図１０（ｂ）に示すような形状の絶縁性隔壁部を形成した。このとき形成された絶縁性隔壁部の高さは、１．５μｍであった。

（３）有機半導体層形成工程
有機半導体材料（ポリチオフェン）を固形分濃度０．２ｗｔ％でトリクロロベンゼン溶媒に溶解させた有機半導体層形成用塗工液を、インクジェット法により上記絶縁性隔壁部の開口部内にパターン塗布した。その後、Ｎ^２雰囲気下にてホットプレートで２００℃、１０ｍｉｎ乾燥させることにより、有機半導体層を形成した。形成された有機半導体層の平均膜厚は２０ｎｍであった。

（４）ゲート絶縁層形成工程
アクリル系のフォトレジスト（ネガ）をスピンコートした。このときのスピンコートは８００ｒｐｍで１０ｓｅｃ保持させた。その後、基板を１２０℃で２ｍｉｎ乾燥させた後、３５０ｍＪ／ｃｍ^２でパターン露光した。次に、未露光部分のレジスト現像を行い、その後２００℃のオーブンで３０ｍｉｎ乾燥させることにより、ゲート絶縁層を形成した。形成されたゲート絶縁層の膜厚は１μｍであった。

（５）ゲート電極形成工程
Ａｇナノコロイド溶液をインクジェット法により上記ゲート絶縁層および絶縁性隔壁部上にパターン塗布した。その後、ホットプレートにて１５０℃で１０ｍｉｎ乾燥させた。

（６）評価
作製した２０個すべての有機半導体トランジスタのトランジスタ特性を測定した結果、すべてのトランジスタがトランジスタ特性を示すことがわかった。このとき、有機半導体トランジスタのＯＮ電流は３×１０^−７Ａ〜５×１０^−７Ａ、ＯＦＦ電流は１×１０^−１２Ａ〜２×１０^−１２Ａ、閾値電圧は０Ｖ〜５Ｖの範囲内であり、比較的バラツキの小さなものであった。

２．実施例２
（１）ソース・ドレイン電極形成工程
実施例１と同様の方法により、図１１（ａ）に示すような形状のソース電極およびドレイン電極を形成した。

（２）絶縁性隔壁部形成工程
実施例１と同様の方法により、図１１（ｂ）に示すような形状の絶縁性隔壁部を形成した。形成された絶縁性隔壁部の高さは、１．５μｍであった。

（３）有機半導体層形成工程
実施例１と同様の方法により、絶縁性隔壁部の開口部内に有機半導体層を形成した。形成された有機半導体層の平均膜厚は２０ｎｍであった。

（４）ゲート絶縁層形成工程
実施例１と同様の方法によりゲート絶縁層を形成した。形成されたゲート絶縁層の膜厚は１μｍであった。

（５）ゲート電極形成工程
実施例１と同様の方法によりゲート電極を形成した。

（６）評価
作製した２０個すべての有機半導体トランジスタのトランジスタ特性を測定した結果、すべてのトランジスタがトランジスタ特性を示すことがわかった。このとき、有機半導体トランジスタのＯＮ電流は９×１０^−８Ａ〜５×１０^−７Ａ、ＯＦＦ電流は５×１０^−１２Ａ〜８×１０^−１１Ａ、閾値電圧は１０Ｖ〜４０Ｖの範囲内であり、バラツキの大きなものであった。

３．比較例
本比較例においては、トップゲート型構造を有する多数（２０個）の有機半導体トランジスタを備える有機半導体素子を作製した。

（１）ソース・ドレイン電極形成工程
実施例１と同様の方法により、図１２（ａ）に示すような形状のソース電極およびドレイン電極を形成した。

（２）絶縁性隔壁部形成工程
実施例１と同様の方法により、図１２（ｂ）に示すような形状の絶縁性隔壁部を形成した。形成された絶縁性隔壁部の高さは、１．５μｍであった。

（３）有機半導体層形成工程
実施例１と同様の方法により、絶縁性隔壁部の開口部内に有機半導体層を形成した。形成された有機半導体層の平均膜厚は２０ｎｍであった。

（４）ゲート絶縁層形成工程
実施例１と同様の方法によりゲート絶縁層を形成した。形成されたゲート絶縁層の膜厚は１μｍであった。

（５）ゲート電極形成工程
実施例１と同様の方法によりゲート電極を形成した。

（６）評価
作製した２０個すべての有機半導体トランジスタのトランジスタ特性を測定した結果、すべてのトランジスタがトランジスタ特性を示すことがわかった。このとき、有機半導体トランジスタのＯＮ電流は９×１０^−８Ａ〜５×１０^−７Ａ、ＯＦＦ電流は５×１０^−１２Ａ〜８×１０^−１１Ａ、閾値電圧は１０Ｖ〜４０Ｖの範囲内であり、バラツキの大きなものであった。

本発明の有機半導体素子の一例を示す概略図である。 本発明の有機半導体素子におけるソース電極およびドレイン電極の一例を示す概略図である。 本発明の有機半導体素子の他の例を示す概略図である。 本発明の有機半導体素子の製造方法について説明する概略図である。 本発明の有機半導体素子の製造方法におけるソース・ドレイン電極形成工程について説明する概略図である。 本発明の有機半導体素子の製造方法における絶縁性隔壁部形成工程について説明する概略図である。 本発明の有機半導体素子の製造方法における有機半導体層形成工程について説明する概略図である。 本発明の有機半導体素子の製造方法におけるゲート絶縁層形成工程について説明する概略図である。 本発明の有機半導体素子の製造方法におけるゲート電極形成工程について説明する概略図である。 本発明の有機半導体素子の製造過程の一例を示す概略図である。 本発明の有機半導体素子の製造過程の他の例を示す概略図である。 有機半導体素子の製造過程の一例を示す概略図である。

符号の説明

１ … 基板
２ … ソース電極
３，３’ … ドレイン電極
４ … 絶縁性隔壁部
５ … 有機半導体層
６ … ゲート絶縁層
７ … ゲート電極
１０ … 有機半導体素子

Claims (8)

1. 基板と、
   前記基板上に形成されたソース電極およびドレイン電極と、
   前記ソース電極および前記ドレイン電極上に形成され、絶縁性材料からなり、少なくとも前記ソース電極およびドレイン電極が対向されてなるチャネル領域上が開口部となるように形成された絶縁性隔壁部と、
   前記絶縁性隔壁部の開口部内であり、かつ、前記ソース電極および前記ドレイン電極上に形成された有機半導体層と、
   前記有機半導体層上に形成され、絶縁性樹脂材料からなるゲート絶縁層と、
   前記ゲート絶縁層上に形成されたゲート電極と、を有する有機半導体素子であって、
   前記ソース電極およびドレイン電極の形状が、前記チャネル領域を形成するチャネル部と、前記チャネル部に連結し、前記絶縁性隔壁部の開口部外へ接続されるように形成されたガイド部とを有するものであり、かつ、前記チャネル部の長さよりも、前記ガイド部の線幅が短いことを特徴とする、有機半導体素子。
2. 前記ガイド部の線幅が、前記チャネル部の長さの１％〜３０％の範囲内であることを特徴とする、請求項１に記載の有機半導体素子。
3. 前記有機半導体層と前記チャネル領域とが重なる範囲内において、前記有機半導体層の厚みのバラツキが３０％以内であることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の有機半導体素子。
4. 前記絶縁性隔壁部が撥液性を有することを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の有機半導体素子。
5. 基板を用い、前記基板上にチャネル領域を形成するチャネル部と、前記チャネル部に連結するように形成され、前記チャネル部の長さよりも線幅が狭いガイド部とを有する形状のソース電極およびドレイン電極を形成するソース・ドレイン電極形成工程と、
   前記ソース電極および前記ドレイン電極上に、少なくとも前記チャネル領域上が開口部となり、かつ、前記ガイド部上に重なるように、絶縁性材料からなる絶縁性隔壁部を形成する絶縁性隔壁部形成工程と、
   前記絶縁性隔壁部の開口部内であり、かつ、前記ソース電極および前記ドレイン電極上に、有機半導体材料からなる有機半導体層を形成する有機半導体層形成工程と、
   前記有機半導体層形成工程において形成された前記有機半導体層上に、絶縁性樹脂材料からなるゲート絶縁層を形成するゲート絶縁層形成工程と、
   前記ゲート絶縁層形成工程により形成された前記ゲート絶縁層上にゲート電極を形成するゲート電極形成工程と、を有することを特徴とする有機半導体素子の製造方法。
6. 前記有機半導体層形成工程が、インクジェット法を用いて前記有機半導体層を形成するものであることを特徴とする、請求項５に記載の有機半導体素子の製造方法。
7. 請求項１から請求項４までのいずれかの請求項に記載の有機半導体素子が用いられ、前記基板上に有機半導体トランジスタが複数個形成されていることを特徴とする、有機トランジスタアレイ。
8. 請求項７に記載の有機トランジスタアレイが用いられたことを特徴とする、ディスプレイ。

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