JP5875880B2

JP5875880B2 - Organic transistor

Info

Publication number: JP5875880B2
Application number: JP2012018237A
Authority: JP
Inventors: 沙織山崎; 陽一野々垣
Original assignee: Citizen Holdings Co Ltd; Citizen Watch Co Ltd
Current assignee: Citizen Holdings Co Ltd; Citizen Watch Co Ltd
Priority date: 2012-01-31
Filing date: 2012-01-31
Publication date: 2016-03-02
Anticipated expiration: 2032-01-31
Also published as: JP2013157525A

Description

本発明は有機トランジスタに係わり、より詳しくは、特性ばらつきの少ない有機トランジスタに関する。 The present invention relates to an organic transistor, and more particularly to an organic transistor with little characteristic variation.

近年、有機半導体をチャネル層に利用した有機電界効果トランジスタ（または有機トランジスタ。以下、有機トランジスタと称す。）が大変な注目を集めている。有機トランジスタは、シリコンなど無機半導体をチャネルとした従来型の電界効果トランジスタと比べると、低コストプロセスで、大面積で、機械的にフレキシブルであるという特徴を有する。 In recent years, organic field effect transistors (or organic transistors, hereinafter referred to as organic transistors) using an organic semiconductor as a channel layer have attracted a great deal of attention. Compared with a conventional field effect transistor using an inorganic semiconductor such as silicon as a channel, the organic transistor has a feature that it is a low-cost process, has a large area, and is mechanically flexible.

また、有機トランジスタに用いられる有機半導体膜の形成方法としては、蒸着による方法や、有機半導体物質を溶媒に溶かした有機半導体溶液を基板上に塗布し、且つ乾燥させることによって薄膜を得る方法等が知られている。有機半導体溶液を塗布して形成する方法は、蒸着による方法と比較して容易に製造できるという利点がある。このような有機半導体はスピンコーティング、露光、現像などの工程を経ず、簡単なインクジェット法で形成されることができる。また、有機半導体層の厚さを数十ｎｍ〜数百ｎｍとすることができる。しかしながら、インクジェット法により射出された有機半導体溶液は、塗布位置によって硬化時に蒸発速度が異なるため、膜厚が厚いところと薄いところが形成されてしまうという問題を生じる。 In addition, as a method for forming an organic semiconductor film used for an organic transistor, there are a method by vapor deposition, a method of obtaining a thin film by applying an organic semiconductor solution in which an organic semiconductor substance is dissolved in a solvent, and drying the substrate. Are known. The method of forming the organic semiconductor solution by coating has an advantage that it can be easily manufactured as compared with the method of vapor deposition. Such an organic semiconductor can be formed by a simple ink jet method without undergoing steps such as spin coating, exposure, and development. In addition, the thickness of the organic semiconductor layer can be several tens nm to several hundreds nm. However, the organic semiconductor solution ejected by the ink jet method has a problem that the evaporation rate varies depending on the application position, so that a thick portion and a thin portion are formed.

図５から図７を参照して、より詳細に有機半導体溶液乾燥時の問題点を説明する。
図５（ａ）は一般的な有機トランジスタを示した平面図である。なお、理解を容易にするため、本来破線で示すべき電極などを実線で示している部分がある。この点は、ほかの図においても同様である。
図５（ｂ）は図５（ａ）のＥ−Ｅ‘における概略断面図である。ここでは一例として、ボトムゲート・ボトムコンタクト構造の有機トランジスタを示す。図５に図示したように、ボトムゲート・ボトムコンタクト構造の有機トランジスタ１は、基板２上に、ゲート電極３、ゲート絶縁層４、ソース電極５及びドレイン電極６、有機半導体層７を有するものである。ソース電極５及びドレイン電極６のゲート電極３上の部分をハッチングで示し、その間に形成されるチャネル領域９を編みがけで示した。有機半導体層７は、ソース電極５及びドレイン電極６上に有機半導体溶液を塗布し、乾燥させ溶媒を除去することによって形成される。 With reference to FIG. 5 to FIG. 7, problems in drying the organic semiconductor solution will be described in more detail.
FIG. 5A is a plan view showing a general organic transistor. In order to facilitate understanding, there are portions that are indicated by solid lines, such as electrodes that should originally be indicated by broken lines. This is the same in other drawings.
FIG.5 (b) is a schematic sectional drawing in EE 'of Fig.5 (a). Here, an organic transistor having a bottom gate / bottom contact structure is shown as an example. As shown in FIG. 5, the organic transistor 1 having a bottom gate / bottom contact structure has a gate electrode 3, a gate insulating layer 4, a source electrode 5 and a drain electrode 6, and an organic semiconductor layer 7 on a substrate 2. is there. Portions of the source electrode 5 and the drain electrode 6 on the gate electrode 3 are indicated by hatching, and a channel region 9 formed therebetween is indicated by knitting. The organic semiconductor layer 7 is formed by applying an organic semiconductor solution on the source electrode 5 and the drain electrode 6 and drying to remove the solvent.

図６は、ソース電極５及びドレイン電極６上に有機半導体溶液を塗布した状態を図示している。ソース電極５及びドレイン電極６上に有機半導体溶液を滴下した場合、有機半導体溶液はソース電極５及びドレイン電極６の形状に沿って濡れ広がる。これは、ソース電極５またはドレイン電極６と、ゲート絶縁層表面の濡れ性が異なるためであり、有機半導体層は図６（ａ）または（ｂ）のような形状に形成される。図６（ａ）は、有機半導体層を必要最小限の位置に塗布した場合を示しており、図６（ｂ）は、有機半導体層を広域に塗布した場合を示している。また、インクジェット法によって形成された有機半導体層７は、図６（ａ）及び（ｂ）に示したように、縁部７１と、縁部７１に囲まれ縁部７１より高さが低い中心部７２とを含む。 FIG. 6 illustrates a state in which an organic semiconductor solution is applied on the source electrode 5 and the drain electrode 6. When the organic semiconductor solution is dropped on the source electrode 5 and the drain electrode 6, the organic semiconductor solution spreads along the shape of the source electrode 5 and the drain electrode 6. This is because the wettability of the surface of the gate insulating layer is different from that of the source electrode 5 or the drain electrode 6, and the organic semiconductor layer is formed in a shape as shown in FIG. 6 (a) or (b). FIG. 6A shows a case where the organic semiconductor layer is applied to the minimum necessary position, and FIG. 6B shows a case where the organic semiconductor layer is applied over a wide area. Further, as shown in FIGS. 6A and 6B, the organic semiconductor layer 7 formed by the ink jet method includes an edge portion 71 and a central portion surrounded by the edge portion 71 and having a lower height than the edge portion 71. 72.

図７は、図６（ａ）及び（ｂ）に示した縁部７１ができる理由を示した断面図である。図７（ａ）は基板２０上に有機半導体溶液７０をドロッピングした状態を示したものであり、図７（ｂ）は有機半導体溶液７０を乾燥させ溶媒除去によって有機半導体層を形成し
た状態を示す。図７（ａ）に図示するように、ドロッピング直後の有機半導体溶液７０は表面張力によって中心部が厚く縁部が薄い形態を有し、溶媒の蒸気密度は中心部７２が縁部７１に比べて高くなる。溶媒の乾燥速度は有機半導体溶液７０を囲んでいる蒸気密度に反比例するため、中心部７２より縁部７１で溶媒の乾燥が活発に起こる。有機半導体溶液７０中の有機半導体材料は、溶媒の乾燥が活発に起こる縁部に移動するようになり、これによって形成される有機半導体層は、図７（ｂ）に図示するように、縁部７１が中心部７２より高い状態となる。このような現象をコーヒーステイン現象という。 FIG. 7 is a cross-sectional view showing the reason why the edge portion 71 shown in FIGS. 6A and 6B is formed. FIG. 7A shows a state in which the organic semiconductor solution 70 is dropped on the substrate 20, and FIG. 7B shows a state in which the organic semiconductor layer is formed by drying the organic semiconductor solution 70 and removing the solvent. . As shown in FIG. 7A, the organic semiconductor solution 70 immediately after dropping has a form in which the central portion is thick and the edge portion is thin due to surface tension, and the vapor density of the solvent is higher in the central portion 72 than in the edge portion 71. Get higher. Since the drying speed of the solvent is inversely proportional to the density of the vapor surrounding the organic semiconductor solution 70, the solvent is actively dried from the center portion 72 to the edge portion 71. The organic semiconductor material in the organic semiconductor solution 70 moves to the edge where the solvent is actively dried, and the organic semiconductor layer formed thereby has an edge as shown in FIG. 71 becomes higher than the central portion 72. Such a phenomenon is called a coffee stain phenomenon.

ところが、一般にはソース−ドレイン間の有機半導体層は均一に存在していることが好ましいとされる。これは、ソース−ドレイン電極間で有機半導体層の厚さ偏差が発生すると、厚さ偏差によって有機トランジスタの電気的特性が不均一になるためである。特にチャネル領域と呼ばれる領域で有機半導体層の厚さ偏差が発生すると、有機トランジスタの電気的特性が均一に示されないという問題点が生じる。 However, it is generally preferred that the organic semiconductor layer between the source and drain is present uniformly. This is because when the thickness deviation of the organic semiconductor layer occurs between the source and drain electrodes, the electrical characteristics of the organic transistor become non-uniform due to the thickness deviation. In particular, when the thickness deviation of the organic semiconductor layer occurs in a region called a channel region, there arises a problem that the electrical characteristics of the organic transistor are not shown uniformly.

図６（ａ）及び（ｂ）に示したように、チャネル領域９とはソース電極５およびドレイン電極６の間に存在する有機半導体層であって、ゲート電圧によってキャリア密度が高められた領域である。図５（ａ）の場合、コーヒーステインの端部７１がチャネル領域９と重なっており有機トランジスタの電気的特性が均一に示されないという問題点が生じる。また、図６（ｂ）の場合は、コーヒーステインの端部７１がチャネル領域９と重なっていないが、有機半導体溶液を大量に必要とする点や、有機トランジスタをアレイまたはマトリクス状に並べた際に隣り合う有機トランジスタと有機半導体層が分離されず、有機トランジスタの電気的特性が劣化する点が問題となる。 As shown in FIGS. 6A and 6B, the channel region 9 is an organic semiconductor layer that exists between the source electrode 5 and the drain electrode 6 and has a carrier density increased by the gate voltage. is there. In the case of FIG. 5A, the coffee stain end 71 overlaps the channel region 9, which causes a problem that the electrical characteristics of the organic transistor are not shown uniformly. In the case of FIG. 6B, the end portion 71 of the coffee stain does not overlap the channel region 9, but a large amount of organic semiconductor solution is required, or when organic transistors are arranged in an array or a matrix. The organic transistor and the organic semiconductor layer adjacent to each other are not separated, and the electrical characteristics of the organic transistor deteriorate.

このような問題点を引き起こすコーヒーステイン現象の発生を抑えるために、インクジェット法で滴下位置の間隔を検討する技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。また、コーヒーステイン現象の膜厚が厚い部分がソース電極とドレイン電極との間の凹部に配置されるように、隔壁を設ける技術などが知られている（例えば、特許文献２参照。）。 In order to suppress the occurrence of the coffee stain phenomenon that causes such problems, a technique for examining the interval between the dropping positions by an ink jet method is known (for example, see Patent Document 1). In addition, a technique is known in which a partition is provided so that a portion where the thickness of the coffee stain phenomenon is large is disposed in a recess between the source electrode and the drain electrode (see, for example, Patent Document 2).

特開２０１０−１０２９６号公報（第７頁、図５）JP 2010-10296 A (page 7, FIG. 5) 特開２００７−８８４７１号公報（第１１−１２頁、図４）JP 2007-88471 A (pages 11-12, FIG. 4)

しかしながら、従来の技術では、滴下位置を精度良く制御する必要があったり、隔壁を設けるなど新たな工程が必要であったりと、必ずしも効率よく制御されているとはいえなかった。そこで、本発明は、有機トランジスタにおける有機半導体層の形成方法にインクジェット方法が適用された場合に、電気的特性が均一な有機トランジスタを容易に、かつ効率よく製造する方法を提供するものである。 However, in the prior art, it is not always possible to control the dropping position efficiently, such that it is necessary to control the dropping position with high accuracy or a new process such as providing a partition wall. Accordingly, the present invention provides a method for easily and efficiently manufacturing an organic transistor having uniform electrical characteristics when an inkjet method is applied to a method for forming an organic semiconductor layer in an organic transistor.

すなわち、本発明は、基板上にソース電極と、ドレイン電極と、有機半導体層とを有する有機トランジスタであって、ソース電極の長手方向、又はドレイン電極の長手方向であって、なおかつソース電極とドレイン電極との間に形成されるチャネル領域の外側領域に、ダミー膜を配置し、その有機半導体層は、ソース電極とドレイン電極との上、及びソース電極とドレイン電極との間に配置され、かつ、有機半導体層の端部が、ダミー膜の端部
と重なるように、ダミー膜の上にも有機半導体層が配置されていることを特徴とする。 That is, the present invention relates to an organic transistor having a source electrode, a drain electrode, and an organic semiconductor layer on a substrate, the longitudinal direction of the source electrode or the longitudinal direction of the drain electrode, and the source electrode and the drain A dummy film is disposed outside the channel region formed between the electrodes, and the organic semiconductor layer is disposed on the source electrode and the drain electrode and between the source electrode and the drain electrode; and The organic semiconductor layer is also disposed on the dummy film so that the end of the organic semiconductor layer overlaps the end of the dummy film.

さらに前記ダミー膜はソース電極あるいはドレイン電極と同じ材質であることが好ましい。 Further, the dummy film is preferably made of the same material as the source electrode or the drain electrode.

本発明によれば、ダミー膜によって、コーヒーステインの端部が有機トランジスタのチャネル領域を覆うことなく、均一な有機半導体膜を得ることができる。このためオンオフ比が改善され、閾値電圧が低い、有機トランジスタを提供することができる。また、有機トランジスタをアレイまたはマトリクス状に並べた際に、個々の有機トランジスタの特性ばらつきが少ない、有機トランジスタアレイまたは有機トランジスタマトリクスを提供することができる。 According to the present invention, a uniform organic semiconductor film can be obtained by the dummy film without the end portion of the coffee stain covering the channel region of the organic transistor. Therefore, an organic transistor with an improved on / off ratio and a low threshold voltage can be provided. In addition, it is possible to provide an organic transistor array or an organic transistor matrix in which variations in characteristics of individual organic transistors are small when organic transistors are arranged in an array or matrix.

本発明の有機トランジスタの構造は、ボトムゲート・ボトムコンタクト構造およびトップゲート構造の何れにおいても有効である。 The structure of the organic transistor of the present invention is effective in any of a bottom gate / bottom contact structure and a top gate structure.

更には、前記ダミー膜は製造の工程を簡略化できることより、ソース電極あるいはドレイン電極と同じ成分の部材とすることができる。 Furthermore, the dummy film can be a member having the same component as the source electrode or the drain electrode because the manufacturing process can be simplified.

（ａ）本発明第１の実施形態の有機トランジスタの平面図である。（ｂ）本発明第１の実施形態の有機トランジスタのＡ−Ａ‘における断面図である。(A) It is a top view of the organic transistor of the 1st Embodiment of this invention. (B) It is sectional drawing in A-A 'of the organic transistor of the 1st Embodiment of this invention. 本発明第２の実施形態の有機トランジスタの平面図である。It is a top view of the organic transistor of the 2nd Embodiment of this invention. 本発明第３の実施形態の有機トランジスタの平面図である。It is a top view of the organic transistor of the 3rd Embodiment of this invention. （ａ）本発明第４の実施形態の有機トランジスタの平面図である。（ｂ）本発明第４の実施形態の有機トランジスタのＤ−Ｄ‘における断面図である。(A) It is a top view of the organic transistor of the 4th Embodiment of this invention. (B) It is sectional drawing in D-D 'of the organic transistor of the 4th Embodiment of this invention. （ａ）一般的な有機トランジスタの平面図である。（ｂ）一般的な有機トランジスタの断面図である。(A) It is a top view of a common organic transistor. (B) It is sectional drawing of a common organic transistor. 従来の方法による有機半導体溶液を塗布した直後の有機トランジスタの平面図である。It is a top view of the organic transistor immediately after apply | coating the organic-semiconductor solution by the conventional method. （ａ）有機半導体溶液の乾燥時の問題を説明するための図である。（ｂ）有機半導体溶液の乾燥時の問題を説明するための図である。(A) It is a figure for demonstrating the problem at the time of drying of an organic-semiconductor solution. (B) It is a figure for demonstrating the problem at the time of drying of an organic-semiconductor solution.

以下、図面を参照して本発明をさらに詳しく説明する。最初にボトムゲート・ボトムコンタクト構造の有機トランジスタの製造方法について、再度図５を用いて説明する。図５（ｂ）に示すように、一般的な有機トランジスタは基板２とゲート電極３とゲート絶縁層４とソース電極５とドレイン電極６、及び有機半導体層７の積層構造となっている。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the drawings. First, a method for manufacturing an organic transistor having a bottom gate / bottom contact structure will be described with reference to FIG. 5 again. As shown in FIG. 5B, a general organic transistor has a laminated structure of a substrate 2, a gate electrode 3, a gate insulating layer 4, a source electrode 5, a drain electrode 6, and an organic semiconductor layer 7.

最初に、基板２にゲート電極３を形成する。基板２は、ガラス、シリコン、などの無機材料、あるいはポリカーボネート、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などの耐熱性高分子材料から構成することができる。 First, the gate electrode 3 is formed on the substrate 2. The substrate 2 can be made of an inorganic material such as glass or silicon, or a heat resistant polymer material such as polycarbonate, polyethylene naphthalate (PEN), polyimide (PI), or polyethylene terephthalate (PET).

ゲート電極３は、金属及び導電性有機材料の少なくとも一種を用いて形成すればよい。金属膜を形成する場合には、蒸着やスパッタリング等の既存の真空成膜法を用いればよく、マスク成膜法やフォトリソグラフ法等により電極形状の形成を行うことができる。このとき用いる電極形成用の材料としては、金、白金、クロム、パラジウム、アルミニウム、
インジウム、モリブデン、ニッケル等の金属、これら金属を用いた合金、ポリシリコン、アモルファスシリコン、錫酸化物、酸化インジウム、インジウム・錫酸化物（ＩＴＯ）、インジウム・亜鉛酸化物（ＩＺＯ）等の無機材料が挙げられる。また、これらの材料は２種以上を併用してもよい。 The gate electrode 3 may be formed using at least one of a metal and a conductive organic material. In the case of forming a metal film, an existing vacuum film formation method such as vapor deposition or sputtering may be used, and the electrode shape can be formed by a mask film formation method or a photolithographic method. As an electrode forming material used at this time, gold, platinum, chromium, palladium, aluminum,
Metals such as indium, molybdenum and nickel, alloys using these metals, polysilicon, amorphous silicon, tin oxide, indium oxide, indium / tin oxide (ITO), indium / zinc oxide (IZO) and other inorganic materials Is mentioned. Two or more of these materials may be used in combination.

また、導電性有機材料を用いて電極を形成する場合には、ポリアニリン、ポリチオフェン等の導電性インキを塗布して電極とすることができる。この場合の電極の形成は、有機材料を基材上に塗布、乾燥させることで行うことができるため、安価で簡便に行うことができる。塗布する方法としては、スピンコート法、キャスト法、引き上げ法、転写法、インクジェット法等が挙げられる。 In the case of forming an electrode using a conductive organic material, a conductive ink such as polyaniline or polythiophene can be applied to form an electrode. In this case, the electrode can be formed by applying an organic material on a substrate and drying it, so that it can be easily and inexpensively performed. Examples of the application method include a spin coating method, a casting method, a pulling method, a transfer method, and an ink jet method.

次いで、ゲート電極３を覆うようにしてゲート絶縁層４を形成する。ゲート絶縁層４は、ポリメチルシルセスキオキサン、ポリイミド、ポリビニルフェノール、ポリビニルアルコール、ポリメチルメタクリレートなどの溶液をスピンコートまたはフレキソ印刷法などで塗布した後、電子オーブンなど加熱硬化して形成する。また、ポリパラキシリレンなど、化学蒸着法によりゲート絶縁層を形成しても良い。 Next, a gate insulating layer 4 is formed so as to cover the gate electrode 3. The gate insulating layer 4 is formed by applying a solution of polymethylsilsesquioxane, polyimide, polyvinylphenol, polyvinyl alcohol, polymethyl methacrylate, or the like by spin coating or flexographic printing, and then heating and curing in an electronic oven or the like. Alternatively, the gate insulating layer may be formed by a chemical vapor deposition method such as polyparaxylylene.

次に、ゲート絶縁層４の上にソース電極５及びドレイン電極６を形成する。ソース電極５及びドレイン電極６は公知の電極であれば特に限定されずに用いることができるが、ほとんどの有機半導体が、電荷を輸送するキャリアがホールであるｐ型半導体であることから、半導体層とオーミック接触をとるために、仕事関数の大きい金属で形成されることが好ましい。具体的には、例えば、金、白金が挙げられる。ここでいう仕事関数とは、固体中の電子を外部に取り出すのに必要な電位差であり、真空準位とフェルミ準位のエネルギー差を電荷量で割った値として定義される。また、半導体層表面にドーパントを高密度にドープした場合は、金属／半導体間をキャリアがトンネルすることが可能となり、金属の材質によらなくなるため、ゲート電極で挙げた金属材料又は導電性有機材料も用いることができる。ソース電極５およびドレイン電極６の形状について、図５（ａ）では櫛型電極を示したが、櫛型電極に限定されるものではない。 Next, the source electrode 5 and the drain electrode 6 are formed on the gate insulating layer 4. The source electrode 5 and the drain electrode 6 can be used without particular limitation as long as they are known electrodes. However, since most organic semiconductors are p-type semiconductors in which carriers for transporting charges are holes, the semiconductor layer In order to make an ohmic contact, it is preferable that the metal is formed of a metal having a large work function. Specific examples include gold and platinum. The work function here is a potential difference necessary for taking out electrons in the solid to the outside, and is defined as a value obtained by dividing the energy difference between the vacuum level and the Fermi level by the amount of charge. In addition, when a dopant is densely doped on the surface of the semiconductor layer, carriers can tunnel between the metal and the semiconductor and do not depend on the metal material. Therefore, the metal material or the conductive organic material mentioned for the gate electrode Can also be used. As for the shapes of the source electrode 5 and the drain electrode 6, FIG. 5A shows a comb-shaped electrode, but the shape is not limited to the comb-shaped electrode.

次に有機半導体層７を形成する方法について説明する。有機半導体層７は、公知の有機半導体材料を用いて形成された層であればよく、この有機半導体材料としては、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、電荷移動錯体等の材料からなるのが好ましい。具体的な材料としては、ペンタセン、中心ベンゼン環の間にビシクロ環を導入したペンタセン誘導体、テトラセン、アントラセン、チオフェンオリゴマー誘導体、フェニレン誘導体、フタロシアニン誘導体、ポリアセチレン誘導体、ポリチオフェン誘導体、シアニン色素等が挙げられるが、これらの材料に限定されるものではない。 Next, a method for forming the organic semiconductor layer 7 will be described. The organic semiconductor layer 7 may be a layer formed using a known organic semiconductor material. Examples of the organic semiconductor material include π-electron conjugated aromatic compounds, chain compounds, organic pigments, organic silicon compounds, It is preferably made of a material such as a charge transfer complex. Specific materials include pentacene, a pentacene derivative having a bicyclo ring introduced between the central benzene rings, tetracene, anthracene, thiophene oligomer derivative, phenylene derivative, phthalocyanine derivative, polyacetylene derivative, polythiophene derivative, cyanine dye, and the like. However, the present invention is not limited to these materials.

（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態について、図１を用いて詳細に説明する。
図１（ａ）は本発明の第１の実施形態の有機トランジスタの平面図を示す。また、図１（ｂ）は図１（ａ）Ａ−Ａ‘における断面図を示している。図１（ｂ）に示すような、基板２、ゲート電極３、ゲート絶縁層４、およびソース電極５及びドレイン電極６の形成までの積層構造は、一般的な有機トランジスタの製造方法を採用することが出来る。なお、理解を容易にするため、本来破線で示すべき電極などを実線で示している部分がある。この点は、ほかの図においても同様である。 (First embodiment)
A first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG.
Fig.1 (a) shows the top view of the organic transistor of the 1st Embodiment of this invention. Moreover, FIG.1 (b) has shown sectional drawing in Fig.1 (a) AA '. As shown in FIG. 1B, a general organic transistor manufacturing method is adopted for the laminated structure up to the formation of the substrate 2, the gate electrode 3, the gate insulating layer 4, and the source electrode 5 and the drain electrode 6. I can do it. In order to facilitate understanding, there are portions that are indicated by solid lines, such as electrodes that should originally be indicated by broken lines. This is the same in other drawings.

図１（ａ）に示すように、ソース電極５の長手方向（図示横方向）、又はドレイン電極６の長手方向（図示横方向）であって、なおかつ、ソース電極５とドレイン電極６との間に形成されるチャネル領域の外側領域に、ソース電極５やドレイン電極６と同じ濡れ性の
特性を備えたダミー膜８を形成する。本実施形態では、ソース電極５の長手方向とドレイン電極６の長手方向の両方の位置にダミー膜８を形成した。ダミー膜８の材質は特に限定されず、金、白金、クロム、パラジウム、アルミニウム、インジウム、モリブデン、ニッケル等の金属、これら金属を用いた合金、ポリシリコン、アモルファスシリコン、錫酸化物、酸化インジウム、インジウム・錫酸化物（ＩＴＯ）、インジウム・亜鉛酸化物（ＩＺＯ）等の無機材料、さらにはポリメチルシルセスキオキサン、ポリイミド、ポリビニルフェノール、ポリビニルアルコール、ポリメチルメタクリレートなどの有機材料を用いることができる。 As shown in FIG. 1A, it is the longitudinal direction of the source electrode 5 (the lateral direction in the figure) or the longitudinal direction of the drain electrode 6 (the lateral direction in the figure), and between the source electrode 5 and the drain electrode 6. A dummy film 8 having the same wettability characteristics as the source electrode 5 and the drain electrode 6 is formed in the outer region of the channel region formed in the step. In the present embodiment, the dummy film 8 is formed in both the longitudinal direction of the source electrode 5 and the longitudinal direction of the drain electrode 6. The material of the dummy film 8 is not particularly limited, and metals such as gold, platinum, chromium, palladium, aluminum, indium, molybdenum, nickel, alloys using these metals, polysilicon, amorphous silicon, tin oxide, indium oxide, Use of inorganic materials such as indium / tin oxide (ITO) and indium / zinc oxide (IZO), as well as organic materials such as polymethylsilsesquioxane, polyimide, polyvinylphenol, polyvinyl alcohol, and polymethyl methacrylate. it can.

ダミー膜８の形成方法についても特に限定はされないが、電解重合法、キャスティング法、スピンコート法、浸漬コート法、スクリーン印刷法、マイクロモールド法、マイクロコンタクト法、ロール塗布法、インクジェット法、ＬＢ法等で形成することができる。また、用いる材料により真空蒸着法、ＣＶＤ法、電子ビーム蒸着法、抵抗加熱蒸着法、スパッタ法等も有効な形成方法である。また、これらはフォトリソグラフおよびエッチング処理により所望の形状にパターニングすることができる。その他、ソフトリソグラフ、インクジェット法も有効なパターニング方法である。 The method for forming the dummy film 8 is not particularly limited, but is an electropolymerization method, a casting method, a spin coating method, a dip coating method, a screen printing method, a micromold method, a micro contact method, a roll coating method, an ink jet method, and an LB method. Etc. can be formed. Depending on the material used, vacuum deposition, CVD, electron beam deposition, resistance heating deposition, sputtering, and the like are also effective formation methods. These can be patterned into a desired shape by photolithography and etching. In addition, soft lithography and ink jet methods are also effective patterning methods.

以上のようにダミー膜８の材質および形成方法は特に限定されないが、製造の工程を簡略化するためには、ソース電極５及びドレイン電極６と同じ材質とし、ソース電極５及びドレイン電極６と同工程で形成することが好ましい。 As described above, the material and formation method of the dummy film 8 are not particularly limited. However, in order to simplify the manufacturing process, the material is the same as that of the source electrode 5 and the drain electrode 6, and is the same as that of the source electrode 5 and the drain electrode 6. It is preferable to form by a process.

ソース電極５及びドレイン電極６、ダミー膜８を形成した上に、有機半導体溶液をインクジェット法により塗布する。ソース電極５及びドレイン電極６と、ゲート絶縁層表面の濡れ性が異なるため、有機半導体溶液は、ソース電極５及びドレイン電極６の形状に沿って濡れ広がる。また、ダミー膜８の濡れ性が、ソース電極５及びドレイン電極６と同等であるので、塗布された有機半導体溶液は、ダミー膜８の端部まで広がって、そこで留まる。その後、乾燥して溶媒を除去し、有機半導体層７を形成する。このように有機半導体層７は、図１（ａ）に示すようにソース電極５とドレイン電極６との上、及びソース電極５とドレイン電極６との間に配置され、なおかつ有機半導体層７の端部が、ダミー膜８の端部と重なるように、ダミー膜８の上にも有機半導体層７が配置されている状態となる。 After forming the source electrode 5, the drain electrode 6, and the dummy film 8, an organic semiconductor solution is applied by an inkjet method. Since the wettability of the surface of the gate insulating layer is different from that of the source electrode 5 and the drain electrode 6, the organic semiconductor solution spreads along the shape of the source electrode 5 and the drain electrode 6. Moreover, since the wettability of the dummy film 8 is equivalent to that of the source electrode 5 and the drain electrode 6, the applied organic semiconductor solution spreads to the end of the dummy film 8 and stays there. Thereafter, the solvent is removed by drying, and the organic semiconductor layer 7 is formed. Thus, the organic semiconductor layer 7 is disposed on the source electrode 5 and the drain electrode 6 and between the source electrode 5 and the drain electrode 6 as shown in FIG. The organic semiconductor layer 7 is also disposed on the dummy film 8 so that the end portion overlaps the end portion of the dummy film 8.

有機半導体溶液をインクジェット法により塗布した際、有機半導体溶液は、ダミー膜８の端部まで広がるため、有機半導体７における端部７１と中心部７２は図１（ａ）に示した配置となる。この構成により、インクジェット法を用いて塗布された有機半導体層７の端部７１は、ダミー膜８、ソース電極５及びドレイン電極６の、チャネル領域９と対向する側のそれぞれの電極端部に配置される。これにより、厚膜となっている有機半導体層７の端部７１が、有機トランジスタのチャネル領域９には含まれず、均一の膜厚に形成され、得られた有機トランジスタ１は、電気的特性が均一で良好となった。また、有機半導体溶液を要所にのみ塗布すればよいので、有機半導体溶液を大量に使う必要がなく、さらに、有機トランジスタをアレイまたはマトリクス状に並べた際に隣り合う有機トランジスタと有機半導体層が融合してしまい、有機トランジスタの電気的特性が劣化する等の問題は生じなかった。 When the organic semiconductor solution is applied by the ink jet method, the organic semiconductor solution spreads to the end portion of the dummy film 8, so that the end portion 71 and the center portion 72 in the organic semiconductor 7 are arranged as shown in FIG. With this configuration, the end portion 71 of the organic semiconductor layer 7 applied using the ink jet method is disposed at each electrode end portion of the dummy film 8, the source electrode 5, and the drain electrode 6 on the side facing the channel region 9. Is done. Thereby, the end portion 71 of the organic semiconductor layer 7 which is a thick film is not included in the channel region 9 of the organic transistor but is formed to have a uniform film thickness, and the obtained organic transistor 1 has electrical characteristics. It became uniform and good. In addition, since it is only necessary to apply the organic semiconductor solution to the main points, it is not necessary to use a large amount of the organic semiconductor solution. Further, when the organic transistors are arranged in an array or matrix, the adjacent organic transistors and organic semiconductor layers are separated from each other. There was no problem that the electrical characteristics of the organic transistor deteriorated due to the fusion.

なお、図１ではソース電極５及びドレイン電極６の櫛の数を、それぞれ３本ずつとしているが、実際の形態では、櫛の数は限定されず、何本でも構わない。 In FIG. 1, the number of combs of the source electrode 5 and the drain electrode 6 is three, but in an actual embodiment, the number of combs is not limited and may be any number.

（第２の実施形態）
次に、本発明の別の実施形態について図２を用いて説明する。図２は本発明の第２の実施形態の有機トランジスタの平面図を示す。先の形態と同じ構成のものには同じ符号を用いている。本実施形態が先の実施形態と異なるのは、ソース電極５、ドレイン電極６、及
びダミー膜８パターン形状の違いである。即ち、ソース電極５及びドレイン電極６が櫛型でなく、一対の対向電極となっている。この構成により、ダミー膜８の個数について、第１の実施形態では櫛の数（ソース電極が３本、ドレイン電極が３本の計６本）だけダミー膜８を形成したが、第２の実施形態ではソース電極１本、ドレイン電極１本の計２本の電極数に対応して、ダミー膜の数を２つとした。 (Second Embodiment)
Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a plan view of an organic transistor according to a second embodiment of the present invention. The same reference numerals are used for the same configuration as the previous embodiment. This embodiment is different from the previous embodiment in the pattern shape of the source electrode 5, the drain electrode 6, and the dummy film 8. That is, the source electrode 5 and the drain electrode 6 are not comb-shaped but a pair of counter electrodes. With this configuration, the number of dummy films 8 is equal to the number of combs in the first embodiment (the number of source electrodes is 3 and the number of drain electrodes is 6). In the embodiment, the number of dummy films is two corresponding to the total number of two electrodes, one source electrode and one drain electrode.

その後、先の実施形態と同じように有機半導体層７を形成する。本形態においても、形成された有機半導体層７の縁部７１が、チャネル領域９よりも外側に配置されるように、ダミー膜８を、ソース電極５、又はドレイン電極６の長手方向であり、なおかつソース電極５とドレイン電極６との間に形成されるチャネル領域の外側領域に形成した。本実施形態でも、ソース電極５の長手方向とドレイン電極６の長手方向の両方の位置にダミー膜８を形成した。有機半導体溶液をインクジェット法により塗布した際、有機半導体溶液は、ダミー膜８の端部まで広がるため、有機半導体７における端部７１と中心部７２は図２に示した配置となる。 Thereafter, the organic semiconductor layer 7 is formed as in the previous embodiment. Also in this embodiment, the dummy film 8 is in the longitudinal direction of the source electrode 5 or the drain electrode 6 so that the edge 71 of the formed organic semiconductor layer 7 is disposed outside the channel region 9. In addition, it was formed outside the channel region formed between the source electrode 5 and the drain electrode 6. Also in this embodiment, the dummy film 8 is formed at both positions in the longitudinal direction of the source electrode 5 and the longitudinal direction of the drain electrode 6. When the organic semiconductor solution is applied by the ink jet method, the organic semiconductor solution spreads to the end portion of the dummy film 8, so that the end portion 71 and the central portion 72 of the organic semiconductor 7 are arranged as shown in FIG.

有機半導体層は、ソース電極５とドレイン電極６との上、及びソース電極５とドレイン電極６との間に配置され、なおかつ有機半導体層７の端部が、ダミー膜８の端部と重なるように、ダミー膜８の上にも配置されている。よって、得られた有機半導体層７の縁部７１は、チャネル領域９の外側に配置され、チャネル領域９には均一の膜厚に形成された有機半導体層７が得られ、作成された有機トランジスタ１は、電気的特性が均一で良好であることが確認された。 The organic semiconductor layer is disposed on the source electrode 5 and the drain electrode 6 and between the source electrode 5 and the drain electrode 6, and the end of the organic semiconductor layer 7 overlaps the end of the dummy film 8. In addition, it is also disposed on the dummy film 8. Therefore, the edge portion 71 of the obtained organic semiconductor layer 7 is disposed outside the channel region 9, and the organic semiconductor layer 7 having a uniform film thickness is obtained in the channel region 9. No. 1 was confirmed to have good and uniform electrical characteristics.

（第３の実施形態）
次に、本発明の別の実施形態について図３を用いて説明する。図３は本発明の第３の実施形態の有機トランジスタの平面図を示す。先の形態と同じ構成のものには同じ符号を用いている。本実施形態が先の実施形態と異なるのは、ソース電極５、ドレイン電極６、及びダミー膜８パターン形状の違いである。即ち、先の第１の実施形態ではソース電極５及びドレイン電極６の櫛の数が同数であったが、本実施形態では、ソース電極５とドレイン電極６の櫛の数が同数ではない例を示している。図３に図示するように、本実施形態では、ソース電極５が２本、ドレイン電極６が１本の計３本であり、この電極の櫛の数に対応し、ダミー膜８はソース電極５における長手方向の位置のそれぞれに２個、ドレイン電極６における長手方向の位置に１個の計３個を形成した。 (Third embodiment)
Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a plan view of an organic transistor according to a third embodiment of the present invention. The same reference numerals are used for the same configuration as the previous embodiment. This embodiment is different from the previous embodiment in the pattern shape of the source electrode 5, the drain electrode 6, and the dummy film 8. That is, in the first embodiment, the number of combs of the source electrode 5 and the drain electrode 6 is the same, but in this embodiment, the number of combs of the source electrode 5 and the drain electrode 6 is not the same. Show. As shown in FIG. 3, in this embodiment, there are three source electrodes 5 and one drain electrode 6 in total, and the dummy film 8 corresponds to the number of combs of these electrodes. A total of three were formed, two at each of the positions in the longitudinal direction and one at the position in the longitudinal direction of the drain electrode 6.

その後、先の実施形態と同じように有機半導体層７を形成する。本形態においても、形成された有機半導体層７の縁部７１が、チャネル領域９よりも外側に配置されるように、ダミー膜８を、ソース電極５、又はドレイン電極６の長手方向であり、なおかつソース電極とドレイン電極との間に形成されるチャネル領域の外側領域に形成した。有機半導体溶液をインクジェット法により塗布した際、有機半導体溶液は、ダミー膜８の端部まで広がるため、有機半導体７における端部７１と中心部７２は図３に示した配置となる。 Thereafter, the organic semiconductor layer 7 is formed as in the previous embodiment. Also in this embodiment, the dummy film 8 is in the longitudinal direction of the source electrode 5 or the drain electrode 6 so that the edge 71 of the formed organic semiconductor layer 7 is disposed outside the channel region 9. In addition, it was formed outside the channel region formed between the source electrode and the drain electrode. When the organic semiconductor solution is applied by the ink jet method, the organic semiconductor solution spreads to the end portion of the dummy film 8, so that the end portion 71 and the center portion 72 in the organic semiconductor 7 are arranged as shown in FIG.

なお、図３ではソース電極５の櫛の数を２本、及びドレイン電極６の櫛の数を１本としているが、実際の形態では、櫛の数は限定されず、何本でも構わない。また、ソース電極５の櫛の数を常に少なく配置する必要もなく、ドレイン電極６の櫛の数が少なくても構わ
ない。 In FIG. 3, the number of combs of the source electrode 5 is two and the number of combs of the drain electrode 6 is one. However, in an actual embodiment, the number of combs is not limited and any number may be used. Further, the number of combs of the source electrode 5 need not always be small, and the number of combs of the drain electrode 6 may be small.

（第４の実施形態）
次に、本発明の別の実施形態について図４を用いて説明する。図４（ａ）は本発明の第１の実施形態の有機トランジスタの平面図を示す。また、図４（ｂ）は図４（ａ）Ｄ−Ｄ‘における断面図を示している。先の形態と同じ構成のものには同じ符号を用いている。本実施形態が先の実施形態と異なるのは、有機半導体溶液の塗布位置、つまり塗布パターンである。先の実施形態では、ボトムゲート・ボトムコンタクト構造の有機トランジスタの例を示したが、本実施形態では、トップゲート構造の有機トランジスタの実施例を示す。 (Fourth embodiment)
Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 4A is a plan view of the organic transistor according to the first embodiment of the present invention. FIG. 4B is a cross-sectional view taken along line DD ′ in FIG. The same reference numerals are used for the same configuration as the previous embodiment. This embodiment is different from the previous embodiment in the application position of the organic semiconductor solution, that is, the application pattern. In the previous embodiment, an example of an organic transistor having a bottom-gate / bottom-contact structure was shown, but in this embodiment, an example of an organic transistor having a top-gate structure is shown.

図４（ｂ）に示すように、トップゲート構造の有機トランジスタでは各層の形成順序が図１、図２、及び図３に示すようなボトムゲート・ボトムコンタクト構造の有機トランジスタと異なる。即ち、基板２上にソース電極５及びとレイン電極６を形成し、その上に有機半導体層７、ゲート絶縁層４、ゲート電極３を積層する。基板２上に、ソース電極５及びドレイン電極６を形成すると同時に、ダミー膜８も形成する。ソース電極５やドレイン電極６と同じ材料を用いるときは、同時に形成することが可能である。ダミー膜８は、先の実施形態と同様、ソース電極５、又はドレイン電極６の長手方向であり、なお且つソース電極５、及びドレイン電極６が対向していない領域に形成した。 As shown in FIG. 4B, the order of forming the layers in the organic transistor having the top gate structure is different from that in the bottom gate / bottom contact structure as shown in FIGS. That is, the source electrode 5 and the rain electrode 6 are formed on the substrate 2, and the organic semiconductor layer 7, the gate insulating layer 4, and the gate electrode 3 are stacked thereon. On the substrate 2, the source electrode 5 and the drain electrode 6 are formed, and at the same time, the dummy film 8 is also formed. When the same material as the source electrode 5 and the drain electrode 6 is used, it can be formed at the same time. As in the previous embodiment, the dummy film 8 is formed in the longitudinal direction of the source electrode 5 or the drain electrode 6 and in a region where the source electrode 5 and the drain electrode 6 do not face each other.

その後、先の実施形態と同じように有機半導体溶液を塗布する。ソース電極５及びドレイン電極６と、基板２の表面の濡れ性が異なるため、先の実施形態と同様に、有機半導体溶液は、ソース電極５及びドレイン電極６の形状に沿って、ダミー膜８の端部まで広がって、そこで留まる。有機半導体溶液をインクジェット法により塗布した際、有機半導体溶液は、ダミー膜８の端部まで広がるため、有機半導体７における端部７１と中心部７２は図４（ａ）に示した配置となる。その後、乾燥して溶媒を除去し、有機半導体層７を形成する。得られた有機半導体層７の縁部７１は、チャネル領域９の外側に配置され、チャネル領域９には均一の膜厚に形成された有機半導体層７が得られ、得られた有機トランジスタ１は、電気的特性が均一で良好であることが確認された。 Thereafter, an organic semiconductor solution is applied as in the previous embodiment. Since the wettability of the surface of the substrate 2 is different from that of the source electrode 5 and the drain electrode 6, the organic semiconductor solution is applied to the dummy film 8 along the shape of the source electrode 5 and the drain electrode 6 as in the previous embodiment. Spread to the edge and stay there. When the organic semiconductor solution is applied by the ink jet method, the organic semiconductor solution spreads to the end portion of the dummy film 8, so that the end portion 71 and the central portion 72 in the organic semiconductor 7 are arranged as shown in FIG. Thereafter, the solvent is removed by drying, and the organic semiconductor layer 7 is formed. The edge portion 71 of the obtained organic semiconductor layer 7 is disposed outside the channel region 9, and the organic semiconductor layer 7 having a uniform film thickness is obtained in the channel region 9. It was confirmed that the electrical characteristics were uniform and good.

つぎに、この有機半導体層７上にゲート電極３を形成する。ゲート電極３は、先に記述したような材料及び工程を用いて製造することができる。また、次いで、ゲート電極３を覆うようにしてゲート絶縁層４を形成する。ゲート絶縁層４も、前述したような材料及び工程を用いて製造することができる。 Next, the gate electrode 3 is formed on the organic semiconductor layer 7. The gate electrode 3 can be manufactured using materials and processes as described above. Next, a gate insulating layer 4 is formed so as to cover the gate electrode 3. The gate insulating layer 4 can also be manufactured using the materials and processes described above.

以上の実施形態では、ソース電極５の長手方向とドレイン電極６の長手方向の両方にダミー膜８を形成したが、ソース電極やドレイン電極の形状によっては、どちらか一方の長手方向にダミー膜を配置するだけでも、効果を得ることが可能である。 In the above embodiment, the dummy film 8 is formed in both the longitudinal direction of the source electrode 5 and the longitudinal direction of the drain electrode 6, but depending on the shape of the source electrode and the drain electrode, the dummy film is formed in either one of the longitudinal directions. It is possible to obtain an effect simply by arranging them.

以上、各実施形態で示したように、本発明によって製造された有機トランジスタは液晶表示装置、電子ペーパーなどのメモリー性表示装置、または有機電気発光装置等の表示装置等に使用されることができる。 As described above, as shown in each embodiment, the organic transistor manufactured according to the present invention can be used for a liquid crystal display device, a memory-type display device such as electronic paper, or a display device such as an organic electroluminescent device. .

１有機トランジスタ
２基板
３ゲート電極
４ゲート絶縁層
５ソース電極
６ドレイン電極
７有機半導体層
８ダミー膜
９チャネル領域
２０基板
７０有機半導体溶液
７１縁部
７２中心部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Organic transistor 2 Substrate 3 Gate electrode 4 Gate insulating layer 5 Source electrode 6 Drain electrode 7 Organic semiconductor layer 8 Dummy film 9 Channel region 20 Substrate 70 Organic semiconductor solution 71 Edge portion 72 Center portion

Claims

基板上にソース電極と、ドレイン電極と、有機半導体層とを有する有機トランジスタであって、
前記ソース電極の長手方向、又は前記ドレイン電極の長手方向であって、なおかつ前記ソース電極と前記ドレイン電極との間に形成されるチャネル領域の外側領域に、ダミー膜を配置し、
前記有機半導体層は、前記ソース電極と前記ドレイン電極との上、及び前記ソース電極と前記ドレイン電極との間に配置され、
かつ、前記有機半導体層の端部が、前記ダミー膜の端部と重なるように、該ダミー膜の上にも前記有機半導体層が配置されていることを特徴とする有機トランジスタ。 An organic transistor having a source electrode, a drain electrode, and an organic semiconductor layer on a substrate,
A dummy film is disposed in the longitudinal direction of the source electrode or the longitudinal direction of the drain electrode, and in the outer region of the channel region formed between the source electrode and the drain electrode,
The organic semiconductor layer is disposed on the source electrode and the drain electrode and between the source electrode and the drain electrode,
The organic transistor is characterized in that the organic semiconductor layer is also disposed on the dummy film so that the end of the organic semiconductor layer overlaps the end of the dummy film.

前記ダミー膜は、前記ソース電極又は前記ドレイン電極と同じ材質であることを特徴とする請求項１の有機トランジスタ。 2. The organic transistor according to claim 1, wherein the dummy film is made of the same material as the source electrode or the drain electrode.