有機半導体素子およびその製造方法
【課題】有機半導体素子およびその製造方法の提供。
【解決手段】基板と、ソース電極と、ドレイン電極と、前記ソース電極と前記ドレイン電極とを連結する有機半導体層と、前記有機半導体層に電界を印加するためのゲート電極と、前記有機半導体層とゲート電極間に配置されるゲート絶縁膜とを備え、前記ゲート絶縁膜がハイパーブランチポリマーを成分として含有することを特徴とする有機半導体素子及びその製造方法。
【解決手段】基板と、ソース電極と、ドレイン電極と、前記ソース電極と前記ドレイン電極とを連結する有機半導体層と、前記有機半導体層に電界を印加するためのゲート電極と、前記有機半導体層とゲート電極間に配置されるゲート絶縁膜とを備え、前記ゲート絶縁膜がハイパーブランチポリマーを成分として含有することを特徴とする有機半導体素子及びその製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハイパーブランチポリマーをゲート絶縁膜に用いた有機半導体素子と、その製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、情報が電子化されて提供される機会が増え、薄くて軽い、手軽に持ち運びが可能なモバイル用表示媒体として、電子ペーパーやデジタルペーパー等のフレキシブル電子デバイスの実現への期待が高まり、フレキシブル基板や有機半導体材料の開発及び有機デバイスの作成法などの研究が盛んに行われている。
しかし、有機トランジスタ（ＯＦＥＴ）のゲート絶縁膜は、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）やポリスチレン（ＰＳ）、またパターニングが可能な感光性樹脂としてポリビニルフェノール、ポリビニルアルコール類、耐熱性の熱硬化性樹脂としてポリイミド類、気相成膜できるパリレン誘導体などが報告されているが（特許文献１、非特許文献１及び２参照）、それぞれ溶媒選択性やパターニングが困難であったり、透明でないといった、課題があった。
特に溶媒選択性は、塗布によりゲート絶縁膜を作製する上で重要な課題となっている。
【０００３】
ゲート絶縁膜と接触する有機半導体層には、ペンタセン等の低極性有機材料が用いられており、ゲート絶縁膜を形成するために塗布される有機溶剤によって、有機半導体層中の有機材料が溶け出してしまうことがある。
このことから、有機半導体層中の有機材料の溶出を抑制できるような溶媒選択性に優れた、つまり幅広い有機溶剤に溶解可能な有機材料が求められていた。
また、前記感光性樹脂を用いる場合、光硬化の際に光重合開始剤を添加剤として使用する。この添加剤は、不純物となり、ゲート絶縁膜の絶縁特性を損なう原因となっていた。
これらのことから、光重合開始剤を使用しなくとも光照射により硬化可能である絶縁特性に優れた有機材料が求められていた。
【０００４】
ハイパーブランチポリマーはデンドリマーと共にデンドリティック（樹枝状）ポリマーとして分類され、従来の高分子は一般的に紐状の形状であるのに対し、これらのデンドリティックポリマーは積極的に分枝を導入している点でその特異な構造を有し、特に末端基数の多さがデンドリティックポリマーの最も顕著な特徴である。このような末端基数の多いデンドリティックポリマーは、末端基の種類によって分子間相互作用が大きく左右されるので、ガラス転移温度や溶解性、薄膜形成性などが大きく変化し、一般の線状高分子にはない特徴を有する。
【０００５】
ハイパーブランチポリマーのデンドリマーに対する利点は、その合成の簡便さが挙げられ、特に工業的生産においては有利である。一般にデンドリマーが保護−脱保護を繰り返し合成されるのに対し、ハイパーブランチポリマーは１分子中に２種類の置換基を合計３個以上もつ、いわゆるＡＢX型モノマーの１段階重合により合成することができる。
【０００６】
ハイパーブランチポリマーの例として、ジチオカルバメート基を有するスチレン化合物の光重合によるハイパーブランチポリマー（非特許文献３、４，５参照。）や、ジチオカルバメート基を有するアクリル化合物の光重合によるジチオカルバメート基を有するハイパーブランチポリマー（非特許文献６、７，８参照。）、及びジチオカルバメート基が還元されたハイパーブランチポリマー（特許文献２参照）が報告されている。
【特許文献１】特開２００７−５６９８号公報
【特許文献２】国際公開ＷＯ２００６／０９３０５０号パンフレット
【非特許文献１】ＡＰＰＬＩＥＤ ＰＨＹＳＩＣＳ ＬＥＴＴＥＲＳ ８９， １８２１０８ （２００６）
【非特許文献２】ＡＰＰＬＩＥＤ ＰＨＹＳＩＣＳ ＬＥＴＴＥＲＳ ８７， １８２１０９ （２００５）
【非特許文献３】Ｋｏｊｉ Ｉｓｈｉｚｕ， Ａｋｉｈｉｄｅ Ｍｏｒｉ， Ｍａｃｒｏｍｏｌ． Ｒａｐｉｄ Ｃｏｍｍｕｎ． ２１，６６５−６６８（２０００）
【非特許文献４】Ｋｏｊｉ Ｉｓｈｉｚｕ， Ａｋｉｈｉｄｅ Ｍｏｒｉ， Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ ５０，９０６−９１０（２００１）
【非特許文献５】Ｋｏｊｉ Ｉｓｈｉｚｕ， Ｙｏｓｈｉｈｉｒｏ Ｏｈｔａ， Ｓｕｓｕｍｕ Ｋａｗａｕｃｈｉ， Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ Ｖｏｌ．３５， Ｎｏ．９， ３７８１−３７８４（２００２）
【非特許文献６】Ｋｏｊｉ Ｉｓｈｉｚｕ， Ｔａｋｅｓｈｉ Ｓｈｉｂｕｙａ， Ａｋｉｈｉｄｅ Ｍｏｒｉ， Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ ５１，４２４−４２８（２００２）
【非特許文献７】Ｋｏｊｉ Ｉｓｈｉｚｕ， Ｔａｋｅｓｈｉ Ｓｈｉｂｕｙａ， Ｓｕｓｕｍｕ Ｋａｗａｕｃｈｉ， Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ Ｖｏｌ．３６， Ｎｏ．１０， ３５０５−３５１０（２００２）
【非特許文献８】Ｋｏｊｉ Ｉｓｈｉｚｕ， Ｔａｋｅｓｈｉ Ｓｈｉｂｕｙａ， Ｊａｅｂｕｍ Ｐａｒｋ， Ｓａｔｏｓｈｉ Ｕｃｈｉｄａ， Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ ５３，２５９−２６５（２００４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、有機材料を塗布することにより作製できる優れた電気特性を有するゲート絶縁膜及びゲート絶縁膜の表面処理層を有する有機半導体素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意検討した結果、ハイパーブランチポリマーをゲート絶縁膜及びゲート絶縁膜の表面処理層に用いた有機半導体素子を作成し、本素子が高いキャリア移動度を有することを見出した。
また、ジチオカーバメート基を有するハイパーブランチの薄膜へフォトマスクを用いてＵＶ照射することによりパターニングができ、パターン化したゲート絶縁膜及びゲート絶縁膜の表面処理層を有する有機半導体素子が作成可能であることを見出し、本発明を完成した。
【０００９】
即ち、本発明は、第１観点として、基板と、ソース電極と、ドレイン電極と、前記ソース電極と前記ドレイン電極とを連結する有機半導体層と、前記有機半導体層に電界を印加するためのゲート電極と、前記有機半導体層とゲート電極間に配置されるゲート絶縁膜とを備え、前記ゲート絶縁膜がハイパーブランチポリマーを成分として含有することを特徴とする有機半導体素子、
第２観点として、基板と、ソース電極と、ドレイン電極と、前記ソース電極と前記ドレイン電極とを連結する有機半導体層と、前記有機半導体層に電界を印加するためのゲート電極と、前記有機半導体層とゲート電極間に配置されるゲート絶縁膜と、前記有機半導体層と接するゲート絶縁膜の表面に配置される表面処理層とを備え、前記表面処理層がハイパーブランチポリマーを成分として含有することを特徴とする有機半導体素子、
第３観点として、前記有機半導体層が、π共役系化合物であることを特徴とする第１又は第２観点記載の有機半導体素子、
第４観点として、前記ハイパーブランチポリマーが、式（１）で表される第１又は第２観点記載の有機半導体素子、
【化１】
（式中、Ｒ1は水素原子又はメチル基を表し、Ａ1は式（２）又は式（３）：
【化２】
（式中Ａ2はエーテル結合又はエステル結合を含んでいてもよい炭素原子数１〜３０の直
鎖状、分岐状又は環状のアルキレン基を表し、Ｘ1、Ｘ2、Ｘ3及びＸ4は、それぞれ、水素原子、炭素原子数１〜２０のアルキル基、炭素原子数１〜２０のアルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、ヒドロキシル基、アミノ基、カルボキシル基又はシアノ基を表す。）を表し、ｎは繰り返し単位構造の数であって２〜１０００００の整数を表す。）で表される構造を有するハイパーブランチポリマー、
第５観点として、前記ハイパーブランチポリマーのＡ1が式（４）で表される第４観点
記載の有機半導体素子、
【化３】
第６観点として、前記ハイパーブランチポリマーのＡ1が式（５）で表される第４観点
記載の有機半導体素子、
【化４】
（式中、ｍは２〜１０の整数を表す。）
第７観点として、前記ハイパーブランチポリマーの分子末端が、チオール基、ヒドロキシル基、アミノ基、カルボキシル基、水素原子もしくは式（６）で表されるジチオカーバメート基であるか、または水素原子と式（６）で表されるジチオカーバメート基との混在状態にある、第４観点に記載の有機半導体素子、
【化５】
（Ｒ2及びＲ3は、それぞれ、炭素原子数１〜５のアルキル基、炭素原子数１〜５のヒドロキシアルキル基または炭素原子数７〜１２のアリールアルキル基を表すか、または、Ｒ2
とＲ3は互いに結合し、窒素原子と共に環を形成していてもよい。）
第８観点として、前記ハイパーブランチポリマーのゲル浸透クロマトグラフィーによるポリスチレン換算で測定される重量平均分子量が５００〜５００００００である、第４観点に記載の有機半導体素子、
第９観点として、前記ゲート絶縁膜が、式（６）で表されるジチオカーバメート基を分子末端に有し、かつ重量平均分子量が５００〜２０００００であるハイパーブランチポリマーより形成されてなるものであることを特徴とする第１観点記載の有機半導体素子、
第１０観点として、前記ゲート絶縁膜が、式（６）で表されるジチオカーバメート基を分子末端に有し、かつ重量平均分子量が５００〜２０００００であるハイパーブランチポリマーを光重合して形成されてなる硬化膜からなることを特徴とする第１観点記載の有機半導体素子、
第１１観点として、前記表面処理層が、式（６）で表されるジチオカーバメート基を分子末端に有し、かつ重量平均分子量が５００〜２０００００であるハイパーブランチポリマーをより形成されてなるものであることを特徴とする第２観点記載の有機半導体素子、
第１２観点として、前記表面処理層が、式（６）で表されるジチオカーバメート基を分子末端に有し、かつ重量平均分子量が５００〜２０００００であるハイパーブランチポリマーを光重合して形成されてなる硬化物からなることを特徴とする第２観点記載の有機半導体素子、
【００１０】
第１３観点として、
（ａ−１）：基板上に形成されたゲート電極、
（ａ−２）：前記（ａ−１）のゲート電極上に形成されたゲート絶縁膜、
（ａ−３）：前記（ａ−２）のゲート絶縁膜上に形成されたソース電極及びドレイン電極、
（ａ−４）：前記（ａ−３）のソース電極及びドレイン電極の間隔を埋めるように前記ゲート絶縁膜上に形成された有機半導体層、
を具備した有機半導体素子（ボトムゲート・ボトムコンタクト型）であって、
前記ゲート絶縁膜が、ハイパーブランチポリマーを成分として含有することを特徴とす
る第１観点記載の有機半導体素子、
第１４観点として、
（ｂ−１）：基板上に形成されたゲート電極、
（ｂ−２）：前記（ｂ−１）のゲート電極上に形成されたゲート絶縁膜、
（ｂ−３）：前記（ｂ−２）のゲート絶縁膜上に形成された有機半導体層、
（ｂ−４）：前記（ｂ−３）の有機半導体層上に形成されたソース電極及びドレイン電極、
を具備した有機半導体素子（ボトムゲート・トップコンタクト型）であって、
前記ゲート絶縁膜が、ハイパーブランチポリマーを成分として含有することを特徴とする第１観点記載の有機半導体素子、
第１５観点として、
（ｃ−１）：基板上に形成されたソース電極及びドレイン電極、
（ｃ−２）：前記（ｃ−１）のソース電極及びドレイン電極の間隔を埋めると共に、それらの上面を覆うように形成された有機半導体層、
（ｃ−３）：前記（ｃ−２）の有機半導体層上に形成されたゲート絶縁膜、
（ｃ−４）：前記（ｃ−３）のゲート絶縁膜上に形成されたゲート電極、
を具備した有機半導体素子（トップゲート・ボトムコンタクト型）であって、
前記ゲート絶縁膜が、ハイパーブランチポリマーを成分として含有することを特徴とする第１観点記載の有機半導体素子、
第１６観点として、
（工程ａ−１）：基板上にゲート電極を形成する工程、
（工程ａ−２）：前記（工程ａ−１）で形成されたゲート電極上に、ハイパーブランチポリマーを含む溶液を塗布、乾燥してゲート絶縁膜を形成する工程、
（工程ａ−３）：前記（工程ａ−２）で形成されたゲート絶縁膜上に、ソース電極及びドレイン電極を互いに離間して形成する工程、
（工程ａ−４）：前記（工程ａ−３）で形成されたソース電極及びドレイン電極の間隔を埋めるように前記ゲート絶縁膜上に有機半導体層を形成する工程、
を含むことを特徴とする第１３観点に記載の有機半導体素子（ボトムゲート・ボトムコンタクト型）の製造方法、
第１７観点として、
前記（工程ａ−２）において、ハイパーブランチポリマーを含む溶液をゲート電極上に塗布、乾燥した後、光重合させてゲート絶縁膜を形成することを特徴とする第１６観点に記載の有機半導体素子（ボトムゲート・ボトムコンタクト型）の製造方法、
第１８観点として、
（工程ｂ−１）：基板上にゲート電極を形成する工程、
（工程ｂ−２）：前記（工程ｂ−１）で形成されたゲート電極上に、ハイパーブランチポリマーを含む溶液を塗布、乾燥してゲート絶縁膜を形成する工程、
（工程ｂ−３）：前記（工程ｂ−２）で形成されたゲート絶縁膜上に、有機半導体層を形成する工程、
（工程ｂ−４）：前記（工程ｂ−３）で形成された有機半導体層上に、ソース電極及びドレイン電極を互いに離間して形成する工程、
を含むことを特徴とする第１４観点に記載の有機半導体素子（ボトムゲート・トップコンタクト型）の製造方法、
第１９観点として、
前記（工程ｂ−２）において、ハイパーブランチポリマーを含む溶液をゲート電極上に塗布、乾燥した後、光重合させてゲート絶縁膜を形成することを特徴とする第１８観点に記載の有機半導体素子（ボトムゲート・トップコンタクト型）の製造方法、
第２０観点として、
（工程ｃ−１）：基板上にソース電極及びドレイン電極を互いに離間して形成する工程、（工程ｃ−２）：前記（工程ｃ−１）で形成されたソース電極及びドレイン電極の間隔を
埋めると共に、それらの上面を覆うように前記基板、該ソース電極及び該ドレイン電極上に有機半導体層を形成する工程、
（工程ｃ−３）：前記（工程ｃ−２）で形成された有機半導体層上に、ハイパーブランチポリマーを含む溶液を塗布、乾燥してゲート絶縁膜を形成する工程、
（工程ｃ−４）：前記（工程ｃ−３）で形成されたゲート絶縁膜上にゲート電極を形成する工程、
を含むことを特徴とする第１５観点に記載の有機半導体素子（トップゲート・ボトムコンタクト型）の製造方法、
第２１観点として、
前記（工程ｃ−３）において、ハイパーブランチポリマーを含む溶液を有機半導体層上に塗布、乾燥した後、光重合させてゲート絶縁膜を形成することを特徴とする第２０観点に記載の有機半導体素子（トップゲート・ボトムコンタクト型）の製造方法、
第２２観点として、
（ａ−１）：基板上に形成されたゲート電極、
（ａ−２）：前記（ａ−１）のゲート電極上に形成されたゲート絶縁膜、
（ａ−３）：前記（ａ−２）のゲート絶縁膜上に形成された表面処理層、
（ａ−４）：前記（ａ−３）の表面処理層上に形成されたソース電極及びドレイン電極、（ａ−５）：前記（ａ−２）のソース電極及びドレイン電極の間隔を埋めるように前記表面処理層上に形成された有機半導体層、
を具備した有機半導体素子（ボトムゲート・ボトムコンタクト型）であって、
前記表面処理層が、ハイパーブランチポリマーを成分として含有することを特徴とする第２観点記載の有機半導体素子、
第２３観点として、
（ｂ−１）：基板上に形成されたゲート電極、
（ｂ−２）：前記（ｂ−１）のゲート電極上に形成されたゲート絶縁膜、
（ｂ−３）：前記（ｂ−２）のゲート絶縁膜上に形成された表面処理層、
（ｂ−４）：前記（ｂ−３）の表面処理層上に形成された有機半導体層、
（ｂ−５）：前記（ｂ−４）の表面処理層層上に形成されたソース電極及びドレイン電極、
を具備した有機半導体素子（ボトムゲート・トップコンタクト型）であって、
前記表面処理層が、ハイパーブランチポリマーを成分として含有することを特徴とする第２観点記載の有機半導体素子、
第２４観点として、
（ｃ−１）：基板上に形成されたソース電極及びドレイン電極、
（ｃ−２）：前記（ｃ−１）のソース電極及びドレイン電極の間隔を埋めると共に、それらの上面を覆うように形成された有機半導体層、
（ｃ−３）：前記（ｃ−２）の有機半導体層上に形成された表面処理層、
（ｃ−４）：前記（ｃ−３）の表面処理層層上に形成されたゲート絶縁膜、
（ｃ−５）：前記（ｃ−４）のゲート絶縁膜上に形成されたゲート電極、
を具備した有機半導体素子（トップゲート・ボトムコンタクト型）であって、
前記表面処理層が、ハイパーブランチポリマーを成分として含有することを特徴とする第２観点記載の有機半導体素子、
【００１１】
第２５観点として、
（工程ａ−１）：基板上にゲート電極を形成する工程、
（工程ａ−２）：前記（工程ａ−１）で形成されたゲート電極上に、ゲート絶縁膜を形成する工程、
（工程ａ−３）：前記（工程ａ−２）で形成されたゲート絶縁膜の表面に、ハイパーブランチポリマーを含む溶液を塗布、乾燥して表面処理層を形成する工程、
（工程ａ−４）：前記（工程ａ−３）で形成されたゲート絶縁膜上に、ソース電極及びド
レイン電極を互いに離間して形成する工程、
（工程ａ−５）：前記（工程ａ−４）で形成されたソース電極及びドレイン電極の間隔を埋めるように前記ゲート絶縁膜上に有機半導体層を形成する工程、
を含むことを特徴とする第２２観点に記載の有機半導体素子（ボトムゲート・ボトムコンタクト型）の製造方法、
第２６観点として、
前記（工程ａ−３）において、ハイパーブランチポリマーを含む溶液をゲート絶縁膜の表面に塗布、乾燥した後、光重合させて表面処理層を形成することを特徴とする第２５観点に記載の有機半導体素子（ボトムゲート・ボトムコンタクト型）の製造方法、
第２７観点として、
（工程ｂ−１）：基板上にゲート電極を形成する工程、
（工程ｂ−２）：前記（工程ｂ−１）で形成されたゲート電極上にゲート絶縁膜を形成する工程、
（工程ｂ−３）：前記（工程ｂ−２）で形成されたゲート絶縁膜の表面に、ハイパーブランチポリマーを含む溶液を塗布、乾燥して表面処理層を形成する工程、
（工程ｂ−４）：前記（工程ｂ−３）で形成されたゲート絶縁膜上に、有機半導体層を形成する工程、
（工程ｂ−５）：前記（工程ｂ−４）で形成された有機半導体層上に、ソース電極及びドレイン電極を互いに離間して形成する工程、
を含むことを特徴とする第２３観点に記載の有機半導体素子（ボトムゲート・トップコンタクト型）の製造方法、
第２８観点として、
前記（工程ｂ−３）において、ハイパーブランチポリマーを含む溶液をゲート絶縁膜の表面に塗布、乾燥した後、光重合させて表面処理層を形成することを特徴とする第２７観点に記載の有機半導体素子（ボトムゲート・トップコンタクト型）の製造方法、
第２９観点として、
（工程ｃ−１）：基板上にソース電極及びドレイン電極を互いに離間して形成する工程、（工程ｃ−２）：前記（工程ｃ−１）で形成されたソース電極及びドレイン電極の間隔を埋めると共に、それらの上面を覆うように前記基板、該ソース電極及び該ドレイン電極上に有機半導体層を形成する工程、
（工程ｃ−３）：前記（工程ｃ−２）で形成された有機半導体層の表面に、ハイパーブランチポリマーを含む溶液を塗布、乾燥して表面処理層を形成する工程、
（工程ｃ−４）：前記（工程ｃ−３）で形成された表面処理層上にゲート絶縁膜を形成する工程、
（工程ｃ−５）：前記（工程ｃ−４）で形成されたゲート絶縁膜上にゲート電極を形成する工程、
を含むことを特徴とする第２４観点に記載の有機半導体素子（トップゲート・ボトムコンタクト型）の製造方法、
第３０観点として、
前記（工程ｃ−３）において、ハイパーブランチポリマーを含む溶液を有機半導体層の表面に塗布、乾燥した後、光重合させて表面処理層を形成することを特徴とする第２９観点に記載の有機半導体素子（トップゲート・ボトムコンタクト型）の製造方法、
第３１観点として、第１又は第２観点記載の有機半導体素子が複数配置されたディスプレイパネル、
である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のハイパーブランチポリマーをゲート絶縁膜及びゲート絶縁膜の表面処理層に用いた有機半導体素子（以下、有機ＦＥＴと略称する場合がある。）は、トップコンタクト型有機ＦＥＴだけでなく、ボトムコンタクト型有機ＦＥＴの作成が可能となるだけでなく
、有機半導体層がｎ型でもｐ型でも動作させることができ、幅広い分野での産業応用が可能となる。
例えば、トップゲート・ボトムコンタクト型有機ＦＥＴをインクジェット法を用いて作製する場合、微細化するためには図１に示すような構造になる。
一つのトップゲート・ボトムコンタクト型有機ＦＥＴを作製するため、疎水性処理したゲート長になるバンクと、溶液の広がりを防ぐバンクが必要になる。疎水性処理したバンクをゲート絶縁膜として利用することも可能だが、長方形に保持しておかないと、インクジェットで塗布した金属コロイドで作製する電極がうまくできない。そこで、基板側から順にインクジェット塗布することになる。そのため、活性層(有機半導体層)を溶かすことがないポリマー絶縁膜が求められる。
【００１３】
ボトムゲート・ボトムコンタクト型有機ＦＥＴの場合、微細化するためには、ソース−ドレイン電極をフォトリソ法を用いて作製する必要があるが、これまでのポリマー絶縁膜は、パターン化して不溶化することが困難であり、光重合開始剤入りPVAやフォトレジス
トに用いられるPVP等しかない。光重合開始剤は、絶縁膜表面に存在するトラップに非常
に敏感であり、有機半導体層にペンタセンを用いた有機ＦＥＴで1桁も移動度が低下する
ことを覚悟しなければならない。
しかし、本発明のハイパーブランチポリマーをゲート絶縁膜及びゲート絶縁膜の表面処理層に用いた有機ＦＥＴでは、有機半導体層がｎ型でもｐ型でも非常によい特性を発現できることが分かり、光活性なジチオカーバメート基を利用してパターンをとりながら光重合固定化が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明の有機半導体素子は、ハイパーブランチポリマーを成分として含有するゲート絶縁膜及びゲート絶縁膜の表面処理層に係わる。ここで、ゲート絶縁膜及びゲート絶縁膜の表面処理層に用いるハイパーブランチポリマーとしては、例えば、式（１）で示すものが挙げられる。
【化６】
式（１）において、Ｒ1は水素原子又はメチル基を表す。ｎは繰り返し単位構造の数で
あって２〜１００，０００の整数を表す。また、Ａ1は式（２）又は式（３）で表される
構造を表す。
【化７】
式（２）及び式（３）中、Ａ2はエーテル結合又はエステル結合を含んでいてもよい炭
素原子数１〜３０の直鎖状、分岐状又は環状のアルキレン基を表し、Ｘ1、Ｘ2、Ｘ3及び
Ｘ4は、それぞれ、水素原子、炭素原子数１〜２０のアルキル基、炭素原子数１〜２０の
アルコキシ基、ハロゲン基、ニトロ基、ヒドロキシル基、アミノ基、カルボキシル基又はシアノ基を表す。
【００１５】
アルキレン基の具体例としては、メチレン、エチレン、ノルマルプロピレン、ノルマルブチレン、ノルマルヘキシレン等の直鎖状アルキレン、イソプロピレン、イソブチレン、２−メチルプロピレン等の分岐状アルキレンが挙げられる。また環状アルキレンとしては、炭素数３〜３０の単環式、多環式、架橋環式の環状構造の脂環式脂肪族基が挙げられる。具体的には、炭素数４以上のモノシクロ、ビシクロ、トリシクロ、テトラシクロ、ペンタシクロ構造等を有する基を挙げることができる。例えば、下記に脂環式脂肪族基のうち、脂環式部分の構造例（ａ）〜（ｓ）を示す。
【化８】
【００１６】
炭素原子数１〜２０のアルキル基としては、メチル基、エチル基、イソプロピル基、シクロヘキシル基及びノルマルペンチル基等が挙げられる。炭素原子数１〜２０のアルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、イソプロポキシ基、シクロヘキシルオキシ基及びノルマルペンチルオキシ基等が挙げられる。
ハロゲン原子としてはフッ素原子、塩素原子、臭素原子及びヨウ素原子が挙げられる。
Ｘ1、Ｘ2、Ｘ3及びＸ4としては、水素原子又は炭素原子数１〜２０のアルキル基が好ましい。
また、式（１）のＡ1としては、式（４）又は式（５）で表される構造であることが好
ましい。
【化９】
【化１０】
式（５）中、ｍは２〜１０の整数を表し、ｍとしては２又は３が好ましい。
【００１７】
ハイパーブランチポリマーにおける分子末端としては、チオール基、ヒドロキシル基、アミノ基、カルボキシル基、水素原子、式（６）で表されるジチオカーバメート基、または水素原子と式（６）で表されるジチオカーバメート基の混在状態が挙げられ、水素原子、式（６）で表されるジチオカーバメート基、または水素原子と式（６）で表されるジチオカーバメート基の混在状態が好ましい。
【化１１】
式（６）中、Ｒ2及びＲ3は、それぞれ、炭素原子数１ないし５のアルキル基、炭素原子数１ないし５のヒドロキシアルキル基又は炭素原子数７ないし１２のアリールアルキル基を表すか、または、Ｒ2とＲ3は互いに結合し、窒素原子と共に環を形成していてもよい。
【００１８】
炭素原子数１ないし５のアルキル基としては、メチル基、エチル基、イソプロピル基、ｔ−ブチル基、シクロペンチル基及びノルマルペンチル基等が挙げられる。炭素原子数１ないし５のヒドロキシアルキル基としては、ヒドロキシメチル基、ヒドロキシエチル基及びヒドロキシプロピル基等が挙げられる。炭素原子数７ないし１２のアリールアルキル基としては、ベンジル基及びフェネチル基等が挙げられる。
【００１９】
Ｒ2とＲ3が互いに結合し窒素原子と共に形成する環としては四ないし八員環が挙げられる。そして、環としてメチレン基を四ないし六個含む環が挙げられる。また、環としては酸素原子又は硫黄原子と、四ないし六個のメチレン基を含む環が挙げられる。Ｒ2とＲ3が互いに結合し窒素原子と共に形成する環の具体例としては、ピペリジン環、ピロリジン環、モルホリン環、チオモルホリン環及びホモピペリジン環等が挙げられる。
【００２０】
本発明のゲート絶縁膜及びゲート絶縁膜の表面処理層に用いるハイパーブランチポリマーは、ゲル浸透クロマトグラフィーによるポリスチレン換算で測定される重量平均分子量Ｍｗが５００〜５００００００であり、又は１０００〜１００００００であり、又は２０
００〜５０００００であり、又は３０００〜１０００００である。また、分散度Ｍｗ（重量平均分子量）／Ｍｎ（数平均分子量）としては１．０〜７．０であり、又は１．１〜６．０であり、又は１．２〜５．０である。
【００２１】
分子末端にジチオカーバメート基を有するハイパーブランチポリマーは、ジチオカーバメート基を有するスチレン化合物の光重合による合成方法（Ｋｏｊｉ Ｉｓｈｉｚｕ， Ａｋｉｈｉｄｅ Ｍｏｒｉ， Ｍａｃｒｏｍｏｌ． Ｒａｐｉｄ Ｃｏｍｍｕｎ． ２１，６６
５−６６８（２０００）、Ｋｏｊｉ Ｉｓｈｉｚｕ， Ａｋｉｈｉｄｅ Ｍｏｒｉ， Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ ５０，９０６−９１０（２００１）、Ｋｏｊｉ
Ｉｓｈｉｚｕ， Ｙｏｓｈｉｈｉｒｏ Ｏｈｔａ， Ｓｕｓｕｍｕ Ｋａｗａｕｃｈｉ， Ｍ
ａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ Ｖｏｌ．３５， Ｎｏ．９， ３７８１−３７８４（２００
２））や、ジチオカルバメート基を有するアクリル化合物の光重合による合成方法（Ｋｏｊｉ Ｉｓｈｉｚｕ， Ｔａｋｅｓｈｉ Ｓｈｉｂｕｙａ， Ａｋｉｈｉｄｅ Ｍｏｒｉ， Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ ５１，４２４−４２８（２００２）、Ｋｏｊｉ Ｉｓｈｉｚｕ， Ｔａｋｅｓｈｉ Ｓｈｉｂｕｙａ， Ｓｕｓｕｍｕ Ｋａｗａｕｃｈｉ
， Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ Ｖｏｌ．３６， Ｎｏ．１０， ３５０５−３５１０（２００２）、Ｋｏｊｉ Ｉｓｈｉｚｕ， Ｔａｋｅｓｈｉ Ｓｈｉｂｕｙａ， Ｊａｅｂｕｍ
Ｐａｒｋ， Ｓａｔｏｓｈｉ Ｕｃｈｉｄａ， Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎ
ａｌ ５３，２５９−２６５（２００４））によって合成できる。
【００２２】
例えば、式（７）（式中、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3及びＡ1は、前記と同様である。）で表されるジチオカルバメート化合物をリビングラジカル重合することによりジチオカルバメート基を分子末端に有するハイパーブランチポリマーを得ることができる。ジチオカルバメート基を分子末端に有するハイパーブランチポリマーは次のようにして生成すると考えられる。すなわち、式（７）の化合物への光照射等によってＡ1−Ｓ結合が開裂してラジカル種
（式（８））が発生する。次に、（８）のラジカル種が式（７）の化合物と反応して式（９）の化合物を生成する。さらに、式（９）においてＣ−Ｓ結合又はＡ1−Ｓ結合が開裂
してラジカル種を発生し、それが式（７）の化合物と反応することによって、式（１０）又は式（１１）の化合物を与える。なお、式（１０）及び式（１１）中、ＤＣはジチオカルバメート基（−ＳＣ（＝Ｓ）Ｎ（Ｒ2）Ｒ3）を表す。そして、式（１０）及び式（１１）の化合物から同様の反応が繰り返されることによって、ジチオカルバメート基を分子末端に有するハイパーブランチポリマーが生成すると考えられる。
【化１２】
【００２３】
ハイパーブランチポリマーを用いて絶縁膜及びゲート絶縁膜の表面処理層を形成する方法としては、ハイパーブランチポリマーの溶液を用いて薄膜が形成できるスピンコート法、ブレードコート法、ディップコート法、ロールコート法、バーコート法、ダイコート法、インクジェット法、印刷法（凸版、凹版、平板、スクリーン印刷等）等があり、膜厚としては一般に１μｍ以下、特に１０ｎｍ〜５００ｎｍが好ましい。
【００２４】
ハイパーブランチポリマー薄膜へ光照射することによる硬化膜（ハイパーブランチポリマーが、光重合して巨大なマトリックス状の高分子の膜を形成したもの。）の作成方法としては、ハイパーブランチポリマーを基板上にコートし、溶媒をプリベークにより除いた後、低圧水銀ランプ、高圧水銀ランプ、超高圧水銀ランプ及びキセノンランプ等の紫外線照射ランプを照射することにより作成できる。
【００２５】
本発明の有機半導体層に用いられる、π共役化合物としては、ポリアセチレン、ポリジアセチレン、ポリアセン、ポリフェニレンビニレン等の共役炭化水素ポリマー、およびこれらの共役炭化水素ポリマーのオリゴマーを含む誘導体、ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリピロール、ポリフラン、ポリピリジン、ポリチエニレンビニレン等の共役複素環式
ポリマー、およびこれらの共役複素環式ポリマーのオリゴマーを含む誘導体、テトラセン、クリセン、ペンタセン、ピレン、ペリレン、コロネン等の縮合芳香族炭化水素、およびこれらの誘導体、銅フタロシアニン、ルテニウムビスフタロシアニン等のフタロシアニンの金属錯体、白金ポルフィリン等のポルフィリンの金属錯体、また、フラーレンやカーボンナノチューブが挙げられる。
【００２６】
有機半導体層を形成する方法としては、蒸着により形成する方法や、上記有機半導体材料を溶媒に溶解して、有機半導体溶液を作製し、該有機半導体溶液を塗布して形成する方法が挙げられる。中でも、塗布によって形成する方法が、生産性に優れるため、好ましく、塗布方法として、スピンコート法、印刷法、インクジェット法を用いることが特に好ましい。
また、目的とする有機半導体の前駆体の層を形成し、その後に加熱等の処理を行うことによって、該前駆体層を、目的とする有機半導体層に変換し、有機半導体層を形成してもよい。
【００２７】
電極には、Ａｕ、Ｐｔ、Ａｇ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｉｎ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ａｓ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｍｏ、Ｗ、Ｍｇ、Ｚｎ等の金属、Ｍｇ／Ｃｕ、Ｍｇ／Ａｇ、Ｍｇ／Ａｌ、Ｍｇ／Ｉｎ等の合金、ＳｎＯ2、ＩｎＯ2、ＺｎＯ、ＩｎＯ2・ＳｎＯ2（ＩＴＯ）、Ｓｂ2Ｏ5・ＳｎＯ2（ＡＴＯ）等の金属酸化物、導電性ポリアニリン、導電性ポリピロール、導電性
ポリチオフェン等の導電性高分子等が挙げられる。
【００２８】
電極の形成方法としては、真空蒸着法、スパッタ法、塗布法、インクジェット法、印刷法、ゾルゲル法等が挙げることができ、更にそのパターニング方法としては、フォトリソグラフィー法、インクジェット法、スクリーン印刷、オフセット印刷、凸版印刷等の印刷法、マイクロコンタクトプリンティング法、及びこれらの手法を複数組み合わせた方法が挙げることができる。中でも、上記導電性材料を溶媒に溶解した導電性材料溶液を用いて、印刷法又はインクジェット法により電極を形成する方法が、生産性に優れており、好ましい。
【００２９】
有機ＦＥＴの代表的な構造を示す。
ボトムゲート・ボトムコンタクト型有機ＦＥＴは、例えば、図２に示すように、基板１上にゲート電極２が設けられ、この上にゲート絶縁膜３が設けられ、ゲート絶縁膜３の上に有機半導体層４が設けられている。この有機半導体層４に接するように、ソース電極５とドレイン電極６がゲート絶縁膜３上に設けられている。
ボトムゲート・トップコンタクト型有機ＦＥＴは、例えば、図３に示すように、ゲート絶縁膜３上の有機半導体層４上にソース電極５とドレイン電極６が設けられている点がボトムゲート・ボトムコンタクト型有機ＦＥＴと異なるが、その他は同様の構成である。
トップゲート・ボトムコンタクト型有機ＦＥＴは、例えば、図４に示すように、基板１上にソース電極５とドレイン電極６が設けられ、これら基板１、ソース電極５及びドレイン電極６の上に有機半導体層４が設けられ、その上にゲート絶縁体層３が設けられ、ゲート絶縁膜３上にゲート電極２が設けられている。
【実施例】
【００３０】
以下、本発明について実施例を挙げて詳述するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。
以下の実施例において、試料の物性測定には下記の装置を使用した。
液体クロマトグラフィー
装置：Ａｇｉｌｅｎｔ製 １１００Ｓｅｒｉｅｓ
カラム：Ｉｎｅｒｔｓｉｌ ＯＤＳ−２
カラム温度：４０℃
溶媒：アセトニトリル／水＝６０／４０(体積比)
検出器：ＲＩ
ゲル浸透クロマトグラフィー
装置：（株）島津製作所製 ＳＣＬ−１０ＡＶＰ
カラム：Ｓｈｏｄｅｘ ＫＦ−８０４Ｌ＋ＫＦ−８０３Ｌ
カラム温度：４０℃
溶媒：テトラヒドロフラン
検出器：ＲＩ
1Ｈ−ＮＭＲスペクトル
装置：日本電子データム（株）製 ＪＮＭ−ＬＡ４００
溶媒：ＣＤＣｌ3
内部標準：テトラメチルシラン
元素分析（炭素、水素、窒素）
装置：パーキンエルマー製 ＰＥ２４００ＩＩ
燃焼管温度：９７５℃
元素分析（硫黄）
装置：サーモフィニガン製 Ｆｌａｓｈ ＥＡ１１１２
燃焼管温度：１０００℃
熱重量分析
装置：セイコー電子工業（株）製 ＴＧ／ＤＴＡ３２０
昇温速度：１０℃／分
空気量：３００ｍｌ／分
ＡＦＭ測定
装置：Ｖｅｅｃｏ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ製 Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ ３１００
プローブ材質：単結晶シリコン
測定モード：タッピングモード
【００３１】
参考例１
＜Ｎ、Ｎ−ジエチルジチオカルバミルメチルスチレンの合成＞
【化１３】
２Ｌの反応フラスコに、クロロメチルスチレン［セイミケミカル（株）製、ＣＭＳ−１４（商品名）］１２０ｇ、Ｎ、Ｎ−ジエチルジチオカルバミド酸ナトリウム３水和物［関東化学（株）製］１８１ｇ、アセトン１４００ｇを仕込み、撹拌下、４０℃で１時間反応させた。反応後、析出した塩化ナトリウムを濾過して除き、その後エバポレーターで反応溶液からアセトンを留去させ、反応粗粉末を得た。この反応粗粉末をトルエンに再溶解させ、トルエン／水系で分液後、−２０℃の冷凍庫内でトルエン相から目的物を再結晶させた。再結晶物を濾過、真空乾燥して、白色粉末の目的物２０６ｇ（収率９７％）を得た。液体クロマトグラフィーによる純度（面積百分率値）は１００％であった。ＤＳＣ測定で融点は５６℃であった。
【００３２】
参考例２
＜ＨＰＳの製造：ジチオカルバメート基を分子末端に有するスチレン系ハイパーブランチポリマーの合成＞
【化１４】
３００ｍＬの反応フラスコに、Ｎ、Ｎ−ジエチルジチオカルバミルメチルスチレン１０８ｇ、トルエン７２ｇを仕込み、撹拌して淡黄色透明溶液を調製した後、反応系内を窒素置換した。この溶液の真ん中から１００Ｗの高圧水銀灯[セン特殊光源（株）製、ＨＬ−
１００]を点灯させ、内部照射による光重合反応を、撹拌下、室温で１２時間行なった。
次にこの反応液をメタノール３０００ｇに添加してポリマーを高粘度な塊状状態で再沈した後、上澄み液をデカンテーションで除いた。さらにこのポリマーをテトラヒドロフラン３００ｇに再溶解した後、この溶液をメタノール３０００ｇに添加してポリマーをスラリー状態で再沈した。このスラリーを濾過し、真空乾燥して、白色粉末の目的物（ＨＰＳ）４８ｇを得た。ゲル浸透クロマトグラフィーによるポリスチレン換算で測定される重量平均分子量Ｍｗは１９，０００、分散度Ｍｗ／Ｍｎは３．９８であった。
【００３３】
参考例３
＜ＨＰＳ−Ｈの製造：ジチオカルバメート基の還元除去＞
【化１５】
３００ｍＬの反応フラスコに、参考例２で得たジチオカルバメート基を分子末端に有するハイパーブランチポリマー（ＨＰＳ）１４ｇ、水素化トリブチルスズ[アルドリッチ社
製]２８ｇ、トルエン１４０ｇを仕込み、撹拌して無色透明溶液を調製した後、反応系内
を窒素置換した。この溶液の真ん中から１００Ｗの高圧水銀灯[セン特殊光源（株）製、
ＨＬ−１００]を点灯させ、内部照射による反応を、撹拌下、室温で１５分間行なった。
次にこの反応液にトルエン５００ｇを添加して希釈し、この希釈液をメタノール３６００ｇに添加して、ハイパーブランチポリマーをスラリー状態で再沈した。このスラリーを濾過し、真空乾燥して、白色粉末のジチオカルバメート基が水素に置換されたハイパーブランチポリマー５．３ｇを得た。ゲル浸透クロマトグラフィーによるポリスチレン換算で測定される重量平均分子量Ｍｗは３６，０００、分散度Ｍｗ／Ｍｎは５．０５であった。
【００３４】
参考例４
＜Ｎ、Ｎ−ジエチルジチオカルバミルエチルメタクリレートの合成＞
【化１６】
２Ｌの反応フラスコに、クロロエチルメタクリレート［ランカスター社製］１００ｇ、Ｎ、Ｎ−ジエチルジチオカルバミド酸ナトリウム３水和物［関東化学（株）製］１７８ｇ、アセトン１１００ｇを仕込み、撹拌下、４０℃で１４時間反応させた。反応後、析出した塩化ナトリウムを濾過して除き、その後エバポレーターで反応溶液からアセトンを留去させ、反応粗粉末を得た。この反応粗粉末を１，２−ジクロロエタンに再溶解させ、１，２−ジクロロエタン／水系で分液後、１，２−ジクロロエタン相から１，２−ジクロロエタンを留去させて黄色液体の目的物１７１ｇ（収率９７％）を得た。液体クロマトグラフィーによる純度（面積百分率値）は９６％であった。
【００３５】
参考例５
＜ＨＰＥＭＡの製造：ジチオカルバメート基を分子末端に有するアクリル系ハイパーブランチポリマーの合成＞
【化１７】
３００ｍＬの反応フラスコに、Ｎ、Ｎ−ジエチルジチオカルバミルエチルメタクリレート９０ｇ、トルエン９０ｇを仕込み、撹拌して淡黄色透明溶液を調製した後、反応系内を窒素置換した。この溶液の真ん中から１００Ｗの高圧水銀灯[セン特殊光源（株）製、Ｈ
Ｌ−１００]を点灯させ、内部照射による光重合反応を、撹拌下、室温で５時間行った。
次にこの反応液をメタノール３０００ｇに添加してポリマーを高粘度な塊状状態で再沈した後、上澄み液をデカンテーションで除いた。さらにこのポリマーをテトラヒドロフラン４００ｇに再溶解した後、この溶液をメタノール５０００ｇに添加してポリマーをスラリー状態で再沈した。このスラリーを濾過し、真空乾燥して、白色粉末の目的物（ＨＰＥＭＡ）４４ｇを得た。ゲル浸透クロマトグラフィーによるポリスチレン換算で測定される重量平均分子量Ｍｗは３４，９００、分散度Ｍｗ／Ｍｎは２．６５であった。
【００３６】
参考例６
＜ＨＰＥＭＡ−Ｈの製造：ジチオカルバメート基の還元除去＞
【化１８】
３００ｍＬの反応フラスコに、参考例５で得たジチオカルバメート基を分子末端に有するハイパーブランチポリマー（ＨＰＥＭＡ）１５ｇ、水素化トリブチルスズ[アルドリッ
チ製]３０ｇ、テトラヒドロフラン１３５ｇを仕込み、撹拌して淡黄色透明溶液を調製し
た後、反応系内を窒素置換した。この溶液の真ん中から１００Ｗの高圧水銀灯[セン特殊
光源（株）製、ＨＬ−１００]を点灯させ、内部照射による反応を、撹拌下、室温で１時
間行なった。次にこの反応液をヘキサン２０００ｇに添加して、ハイパーブランチポリマーをスラリー状態で再沈した。このスラリーを濾過し、真空乾燥して、白色粉末の目的物（ＨＰＥＭＡ−Ｈ）５．７ｇを得た。ゲル浸透クロマトグラフィーによるポリスチレン換算で測定される重量平均分子量Ｍｗは２５，０００、分散度Ｍｗ／Ｍｎは１．８１であった。
【００３７】
実施例１（ハイパーブランチポリマーを表面処理層に用いた有機ＦＥＴ特性の評価）
図５に本実施例における有機ＦＥＴの構造を示す。
まず、３００ｎｍの熱酸化膜付きｎ++ヘビードープシリコン基板に、ハイパーブランチポリマー３０ｍｇ／トルエン（１ｍＬ）溶液を３０００ｒｐｍで３０秒間スピンコートし、１５０℃のホットプレート上で１時間乾燥した。この条件で作製したハイパーブランチポリマーの膜厚は、平均５０ｎｍである。次に、ハイパーブランチポリマーを成膜したｎ++ヘビードープシリコン基板を真空蒸着装置にセットし、１０-4Ｐａ台まで真空引きし、抵抗加熱法によりペンタセンまたはフラーレンを活性層(有機半導体層)として５０ｎｍ真空蒸着した。その後、チャネル長（Ｌ）５０μｍ、チャネル幅（Ｗ）２ｍｍとなるように設計した厚さ１００μｍのステンレス製シャドウマスクを通して、金を５０ｎｍ真空蒸着し有機ＦＥＴを作製した。得られた有機ＦＥＴ素子を、測定用チャンバーに導入し、１０-3Ｐａの真空に保ち、タングステン製プローブでコンタクトをとり、半導体パラメーターアナライザ（Ａｇｉｌｅｎｔ Ｂ１５００Ａ）を用いて、電圧を印加し電界効果移動度を測定した。
【００３８】
ａ）ペンタセンを活性層(有機半導体層)とした有機ＦＥＴの特性を以下に示す。
（１−１）参考例２で合成したＨＰＳ（ゲル浸透クロマトグラフィーによるポリスチレン換算で測定される、重量平均分子量Ｍｗは１９，０００、分散度Ｍｗ／Ｍｎは３．９８であった。）をハイパーブランチポリマーとして用いた有機ＦＥＴ特性は、移動度が０．４２ｃｍ2／Ｖ・ｓｅｃ、ＯＮ／ＯＦＦ比が１０7だった。
（１−２）参考例３で合成したＨＰＳ−Ｈ（ゲル浸透クロマトグラフィーによるポリスチレン換算で測定される、重量平均分子量Ｍｗは３６，０００、分散度Ｍｗ／Ｍｎは５．０５であった。）をハイパーブランチポリマーとして用いた有機ＦＥＴ特性は、移動度が０．８４ｃｍ2／Ｖ・ｓｅｃ、ＯＮ／ＯＦＦ比が１０6だった。
（１−３）参考例５で合成したＨＰＥＭＡ（ゲル浸透クロマトグラフィーによるポリスチレン換算で測定される、重量平均分子量Ｍｗは３４，９００、分散度Ｍｗ／Ｍｎは２．６
５であった。）をハイパーブランチポリマーとして用いた有機ＦＥＴ特性は、移動度が０．２１ｃｍ2／Ｖ・ｓｅｃ、ＯＮ／ＯＦＦ比が１０6だった。
（１−４）参考例６で合成したＨＰＥＭＡ−Ｈ（ゲル浸透クロマトグラフィーによるポリスチレン換算で測定される、重量平均分子量Ｍｗは２５，０００、分散度Ｍｗ／Ｍｎは１．８１であった。）をハイパーブランチポリマーとして用いた、有機ＦＥＴ特性は、移動度が０．２４ｃｍ2／Ｖ・ｓｅｃ、ＯＮ／ＯＦＦ比が１０4だった。
表面処理層を用いないペンタセンを用いた有機ＦＥＴの特性は、０．２４ｃｍ2／Ｖ・ｓ
ｅｃ、ＯＮ／ＯＦＦ比が１０6であり、ＨＰＳ及び、ＨＰＳ−Ｈでは、良い特性を得るこ
とができ、ＨＰＥＭＡおよびＨＰＥＭＡ−Ｈでは、未処理基板と比べても遜色ない特性を得た。
【００３９】
ｂ）フラーレンを活性層(有機半導体層)とした有機ＦＥＴの特性を以下に示す。
（１−５）参考例２で合成したＨＰＳ（ゲル浸透クロマトグラフィーによるポリスチレン換算で測定される、重量平均分子量Ｍｗは１９，０００、分散度Ｍｗ／Ｍｎは３．９８であった。）をハイパーブランチポリマーとして用いた有機ＦＥＴ特性は、移動度が０．０２６ｃｍ2／Ｖ・ｓｅｃ、ＯＮ／ＯＦＦ比が１０6だった。
（１−６）参考例３で合成したＨＰＳ−Ｈ（ゲル浸透クロマトグラフィーによるポリスチレン換算で測定される、重量平均分子量Ｍｗは３６，０００、分散度Ｍｗ／Ｍｎは５．０５であった。）をハイパーブランチポリマーとして用いた有機ＦＥＴ特性は、移動度が０．０６９ｃｍ2／Ｖ・ｓｅｃ、ＯＮ／ＯＦＦ比が１０6だった。
（１−７）参考例５で合成した合成したＨＰＥＭＡ（ゲル浸透クロマトグラフィーによるポリスチレン換算で測定される、重量平均分子量Ｍｗは３４，９００、分散度Ｍｗ／Ｍｎは２．６５であった。）をハイパーブランチポリマーとして用いた有機ＦＥＴ特性は、移動度が０．０３８ｃｍ2／Ｖ・ｓｅｃ、ＯＮ／ＯＦＦ比が１０4だった。
（１−８）参考例６で合成した合成したＨＰＥＭＡ−Ｈ（ゲル浸透クロマトグラフィーによるポリスチレン換算で測定される、重量平均分子量Ｍｗは２５，０００、分散度Ｍｗ／Ｍｎは１．８１であった。）をハイパーブランチポリマーとして用いた有機ＦＥＴ特性は、移動度が０．０１０ｃｍ2／Ｖ・ｓｅｃ、ＯＮ／ＯＦＦ比が１０4だった。
【００４０】
表面処理層を用いないフラーレンを用いた有機ＦＥＴの特性は観察されず、ハイパーブランチポリマーが表面処理層として非常に有効であることが明らかになった。また、一般的にｎ型有機ＦＥＴの表面処理層として用いられるポリメタクリル酸メチル表面処理層を有する有機ＦＥＴの特性は、０．０８７ｃｍ2／Ｖ・ｓｅｃ、ＯＮ／ＯＦＦ比が１０6であり、ＨＰＳでは、良い特性を得ることができ、ＨＰＳ−Ｈ、ＨＰＥＭＡおよびＨＰＥＭＡ−Ｈでは、性能は劣るものの、現在選択肢の少ないｎ型有機ＦＥＴ用ゲート絶縁膜表面処理剤として利用できることが分かった。
【００４１】
実施例２（ハイパーブランチポリマーのゲート絶縁膜特性）
図６に本実施例における絶縁特性評価デバイス構造を示す。
インジウム−スズ酸化物透明電極（以下ＩＴＯ電極）基板上に、ハイパーブランチポリマー３００ｍｇ／トルエン（１ｍｌ）溶液を３０００ｒｐｍで３０秒間スピンコートし、１５０℃のホットプレート上で１時間乾燥した。この条件で作製したハイパーブランチポリマーの膜厚は、平均２μｍである。次に、ハイパーブランチポリマーを成膜した基板を真空蒸着装置にセットし、１０-4Ｐａ台まで真空引きし、抵抗加熱法により直径１ｍｍの円形状となるように設計したステンレス製シャドウマスクを通して、金上部電極を作製した。素子を、測定用チャンバーに導入し、１０-3Ｐａの真空に保ち、タングステン製プローブでコンタクトをとり、半導体パラメーターアナライザ（Ａｇｉｌｅｎｔ Ｂ１５００Ａ）を用いて、電圧を印加しハイパーブランチポリマー絶縁膜の漏れ電流（リーク電流）特性を測定した。Ａｇｉｌｅｎｔ Ｂ１５００Ａの電流測定限界は、１０-11Ａであり、
１００Ｖの電圧印加時にリーク電流が１０-11Ａ台であれば、ゲート絶縁膜に利用できる
と判断し、「○」とし、それ以上のリーク電流が観察された絶縁膜を「×」と評価する。
【表１】
この絶縁性の評価により、ＨＰＳ、ＨＰＳ−Ｈ、ＨＰＥＭＡ−Ｈは優れた絶縁特性を有し、有機ＦＥＴのゲート絶縁膜として使用できることが分かる。
【００４２】
実施例３（ハイパーブランチポリマーをゲート絶縁膜に有する有機ＦＥＴの評価）
図７に本実施例におけるトランジスタ構造を示す。
ゲート電極としてインジウム−スズ酸化物透明電極やアルミニウムが成膜されたガラスまたはプラスチックなどからなる支持基板に、ゲート電極をして必要となる部分にフォトレジストなどを塗布し、エッチングすることでゲート電極をした。この時、この後作製するソース−ドレイン電極と、一部または全部とゲート電極がオーバーラップするように作製する（例えば、図８の２本の点線で示される範囲（２箇所）の一部又は全部で重なるように作製する。）。もしくは、金を代表とするリフトオフが可能な金属においては、フォトレジストとリフトオフ法を用いてゲート電極を作製してもよい。こうして作製したゲート電極上に、ハイパーブランチポリマー３００ｍｇ／トルエン（１ｍＬ）溶液を３０００ｒｐｍで３０秒間スピンコートし、１５０℃のホットプレート上で１時間乾燥した。この条件で作製したハイパーブランチポリマーの膜厚は、平均２μｍである。次に、ハイパーブランチポリマーを成膜した基板を真空蒸着装置にセットし、１０-4Ｐａ台まで真空引きし、抵抗加熱法によりペンタセンを活性層(有機半導体層)として５０ｎｍ真空蒸着した。その後、チャネル長（Ｌ）５０μｍ、チャネル幅（Ｗ）２ｍｍとなるように設計した厚さ１００μｍのステンレス製シャドウマスクを通して、金を５０ｎｍ真空蒸着し有機ＦＥＴを作製した。得られた有機ＦＥＴ素子を、測定用チャンバーに導入し、１０-3Ｐａの真空に保ち、タングステン製プローブでコンタクトをとり、半導体パラメーターアナライザ（Ａｇｉｌｅｎｔ Ｂ１５００Ａ）を用いて、電圧を印加し電界効果移動度を測定した。
【００４３】
ａ）ペンタセンを活性層(有機半導体層)とした有機ＦＥＴの特性を以下に示す。
（３−１）参考例２で合成したＨＰＳ（ゲル浸透クロマトグラフィーによるポリスチレン換算で測定される、重量平均分子量Ｍｗは１９，０００、分散度Ｍｗ／Ｍｎは３．９８であった。）をハイパーブランチポリマーとして用いた有機ＦＥＴ特性は、移動度が０．１０ｃｍ2／Ｖ・ｓｅｃ、ＯＮ／ＯＦＦ比が１０5だった。
（３−２）参考例３で合成したＨＰＳ−Ｈ（ゲル浸透クロマトグラフィーによるポリスチレン換算で測定される、重量平均分子量Ｍｗは３６，０００、分散度Ｍｗ／Ｍｎは５．０５であった。）をハイパーブランチポリマーとして用いた有機ＦＥＴ特性は、移動度が０．０３２ｃｍ2／Ｖ・ｓｅｃ、ＯＮ／ＯＦＦ比が１０4だった。
【００４４】
実施例４（ハイパーブランチポリマーゲート絶縁膜の光パターン化）
ハイパーブランチポリマーなどポリマーを用いたゲート絶縁膜は、光や熱などによって、必要なところだけにパターンでき、その上に塗布法で活性層(有機半導体層)を成膜するためには、固定化（不溶化）することが望ましい。そこで、光を用いたパターン化と固定化を行った。基板には、実施例３で作製したＩＴＯ電極基板を用いた。不活性ガスである窒素雰囲気に保ったグローブボックス内で、ＩＴＯ電極基板上に、ＨＰＳ（ゲル浸透クロ
マトグラフィーによるポリスチレン換算で測定される、重量平均分子量Ｍｗは１９，０００、分散度Ｍｗ／Ｍｎは３．９８であった。）２００ｍｇ／トルエン（１ｍＬ）溶液を３０００ｒｐｍで３０秒間スピンコートし、１００℃のホットプレート上で１時間乾燥した。この条件で作製したハイパーブランチポリマーの膜厚は、平均１μｍである。次に、直径が１ｍｍ、０．４ｍｍ、０．２ｍｍの円形の穴が開いたステンレス製のマスクを通して、３００Ｗの高圧水銀灯を２０分間照射し、必要な部分に光を照射し、光固層重合を利用することにより、固化した。この基板を、アセトンとトルエンでそれぞれ十分にすすぐことにより、パターンが形成されていることを顕微鏡で確認した。図９に顕微鏡写真を示す。光を照射した部分のＨＰＳが残り、光が当たっていない部分のＨＰＳは除去されパターン化されていることが確認された。また、触針法により測定した膜厚は、実施例において光重合前で１．２μｍ、光重合後有機溶剤で十分にすすいだあとで、１．０μｍであり、膜の損失もなくパターン化できた。光に活性なＤＣ基を有するハイパーブランチポリマーを用いることによって、光重合開始剤など有機ＦＥＴに取ってキャリアトラップとなり、性能を劣化させうる試薬を含まないパターン化されたゲート絶縁膜を得ることができた。
さらに、このようにして不溶化したゲート絶縁膜上に、フォトレジストを塗布し、２５μｍの櫛形電極用パターンを転写し（図１０）、リフトオフ法によってボトムコンタクト用電極を作製したところ、電極の剥離もなくハイパーブランチポリマーでパターン化されたゲート絶縁膜上にボトムコンタクト用ソース−ドレイン金電極を作製できる（図１１：黒く見えるところには、ＨＰＳが確実に残っている。）。この特性は、フォトレジストに用いられるポリビニルフェノール類に限られていたが、これまで実施例で示した有機ＦＥＴ用ゲート絶縁膜として優れた特性を示すＤＣ基を有するハイパーブランチポリマーを用いても実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】インクジェット法を用いて作製されるトップゲート・ボトムコンタクト型有機ＦＥＴの構造（断面図）を示す概略図である。
【図２】ボトムゲート・ボトムコンタクト型有機ＦＥＴの構造（断面図）を示す概略図である。
【図３】ボトムゲート・トップコンタクト型有機ＦＥＴの構造（断面図）を示す概略図である。
【図４】トップゲート・ボトムコンタクト型有機ＦＥＴの構造（断面図）を示す概略図である。
【図５】実施例１における有機ＦＥＴの構造（断面図）を示す概略図である。
【図６】実施例２における絶縁特性評価デバイス構造（断面図）を示す概略図である。
【図７】実施例３におけるトランジスタ構造（断面図）を示す概略図である。
【図８】実施例３のトランジスタ構造におけるソース−ドレイン電極とゲート電極の関係を示す図である。
【図９】実施例４におけるハイパーブランチポリマーゲート絶縁膜の光パターン化を示す顕微鏡写真である。
【図１０】ハイパーブランチポリマーゲート絶縁膜上に、フォトレジストを塗布し、２５μｍの櫛形電極用パターンを転写した際の顕微鏡写真である。
【図１１】ハイパーブランチポリマーでパターン化されたゲート絶縁膜上にボトムコンタクト用ソース−ドレイン金電極を作製した際の顕微鏡写真である。
【符号の説明】
【００４６】
ａ：インクジェットで成膜した親水性溶液から作製した電極(金属コロイドやＰＥＤＴ／
ＰＳＳ)
ｂ：トップゲートコンタクト
ｃ：トップゲート絶縁膜
ｄ：バンク(溶液の広がりを制限する)
ｅ：疎水性処理(ゲート長になる)
ｆ：インクジェットで成膜した有機活性層(有機半導体層)
ｇ：基板(ガラスやプラスチック)
１：基板
２：ゲート電極
３：ゲート絶縁膜
４：有機半導体層
５：ソース電極
６：ドレイン電極
７：金ドレイン電極
８：金ソース電極
９：活性層(有機半導体層)
１０：ハイパーブランチポリマー表面処理膜
１１：熱酸化膜（ゲート絶縁膜）
１２：ヘビードープシリコン基板
１３：直径１ｍｍ金電極
１４：ハイパーブランチポリマー膜
１５：ＩＴＯ電極
１６：ガラス基板
１７：ハイパーブランチポリマーゲート絶縁膜
１８：ゲート電極
１９：支持基板
２０：２５μｍの隙間
２１：５０μｍの金が蒸着されるところ
２２：２５μｍの隙間（チャネル）
２３：５０μｍの金
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハイパーブランチポリマーをゲート絶縁膜に用いた有機半導体素子と、その製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、情報が電子化されて提供される機会が増え、薄くて軽い、手軽に持ち運びが可能なモバイル用表示媒体として、電子ペーパーやデジタルペーパー等のフレキシブル電子デバイスの実現への期待が高まり、フレキシブル基板や有機半導体材料の開発及び有機デバイスの作成法などの研究が盛んに行われている。
しかし、有機トランジスタ（ＯＦＥＴ）のゲート絶縁膜は、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）やポリスチレン（ＰＳ）、またパターニングが可能な感光性樹脂としてポリビニルフェノール、ポリビニルアルコール類、耐熱性の熱硬化性樹脂としてポリイミド類、気相成膜できるパリレン誘導体などが報告されているが（特許文献１、非特許文献１及び２参照）、それぞれ溶媒選択性やパターニングが困難であったり、透明でないといった、課題があった。
特に溶媒選択性は、塗布によりゲート絶縁膜を作製する上で重要な課題となっている。
【０００３】
ゲート絶縁膜と接触する有機半導体層には、ペンタセン等の低極性有機材料が用いられており、ゲート絶縁膜を形成するために塗布される有機溶剤によって、有機半導体層中の有機材料が溶け出してしまうことがある。
このことから、有機半導体層中の有機材料の溶出を抑制できるような溶媒選択性に優れた、つまり幅広い有機溶剤に溶解可能な有機材料が求められていた。
また、前記感光性樹脂を用いる場合、光硬化の際に光重合開始剤を添加剤として使用する。この添加剤は、不純物となり、ゲート絶縁膜の絶縁特性を損なう原因となっていた。
これらのことから、光重合開始剤を使用しなくとも光照射により硬化可能である絶縁特性に優れた有機材料が求められていた。
【０００４】
ハイパーブランチポリマーはデンドリマーと共にデンドリティック（樹枝状）ポリマーとして分類され、従来の高分子は一般的に紐状の形状であるのに対し、これらのデンドリティックポリマーは積極的に分枝を導入している点でその特異な構造を有し、特に末端基数の多さがデンドリティックポリマーの最も顕著な特徴である。このような末端基数の多いデンドリティックポリマーは、末端基の種類によって分子間相互作用が大きく左右されるので、ガラス転移温度や溶解性、薄膜形成性などが大きく変化し、一般の線状高分子にはない特徴を有する。
【０００５】
ハイパーブランチポリマーのデンドリマーに対する利点は、その合成の簡便さが挙げられ、特に工業的生産においては有利である。一般にデンドリマーが保護−脱保護を繰り返し合成されるのに対し、ハイパーブランチポリマーは１分子中に２種類の置換基を合計３個以上もつ、いわゆるＡＢX型モノマーの１段階重合により合成することができる。
【０００６】
ハイパーブランチポリマーの例として、ジチオカルバメート基を有するスチレン化合物の光重合によるハイパーブランチポリマー（非特許文献３、４，５参照。）や、ジチオカルバメート基を有するアクリル化合物の光重合によるジチオカルバメート基を有するハイパーブランチポリマー（非特許文献６、７，８参照。）、及びジチオカルバメート基が還元されたハイパーブランチポリマー（特許文献２参照）が報告されている。
【特許文献１】特開２００７−５６９８号公報
【特許文献２】国際公開ＷＯ２００６／０９３０５０号パンフレット
【非特許文献１】ＡＰＰＬＩＥＤ ＰＨＹＳＩＣＳ ＬＥＴＴＥＲＳ ８９， １８２１０８ （２００６）
【非特許文献２】ＡＰＰＬＩＥＤ ＰＨＹＳＩＣＳ ＬＥＴＴＥＲＳ ８７， １８２１０９ （２００５）
【非特許文献３】Ｋｏｊｉ Ｉｓｈｉｚｕ， Ａｋｉｈｉｄｅ Ｍｏｒｉ， Ｍａｃｒｏｍｏｌ． Ｒａｐｉｄ Ｃｏｍｍｕｎ． ２１，６６５−６６８（２０００）
【非特許文献４】Ｋｏｊｉ Ｉｓｈｉｚｕ， Ａｋｉｈｉｄｅ Ｍｏｒｉ， Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ ５０，９０６−９１０（２００１）
【非特許文献５】Ｋｏｊｉ Ｉｓｈｉｚｕ， Ｙｏｓｈｉｈｉｒｏ Ｏｈｔａ， Ｓｕｓｕｍｕ Ｋａｗａｕｃｈｉ， Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ Ｖｏｌ．３５， Ｎｏ．９， ３７８１−３７８４（２００２）
【非特許文献６】Ｋｏｊｉ Ｉｓｈｉｚｕ， Ｔａｋｅｓｈｉ Ｓｈｉｂｕｙａ， Ａｋｉｈｉｄｅ Ｍｏｒｉ， Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ ５１，４２４−４２８（２００２）
【非特許文献７】Ｋｏｊｉ Ｉｓｈｉｚｕ， Ｔａｋｅｓｈｉ Ｓｈｉｂｕｙａ， Ｓｕｓｕｍｕ Ｋａｗａｕｃｈｉ， Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ Ｖｏｌ．３６， Ｎｏ．１０， ３５０５−３５１０（２００２）
【非特許文献８】Ｋｏｊｉ Ｉｓｈｉｚｕ， Ｔａｋｅｓｈｉ Ｓｈｉｂｕｙａ， Ｊａｅｂｕｍ Ｐａｒｋ， Ｓａｔｏｓｈｉ Ｕｃｈｉｄａ， Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ ５３，２５９−２６５（２００４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、有機材料を塗布することにより作製できる優れた電気特性を有するゲート絶縁膜及びゲート絶縁膜の表面処理層を有する有機半導体素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意検討した結果、ハイパーブランチポリマーをゲート絶縁膜及びゲート絶縁膜の表面処理層に用いた有機半導体素子を作成し、本素子が高いキャリア移動度を有することを見出した。
また、ジチオカーバメート基を有するハイパーブランチの薄膜へフォトマスクを用いてＵＶ照射することによりパターニングができ、パターン化したゲート絶縁膜及びゲート絶縁膜の表面処理層を有する有機半導体素子が作成可能であることを見出し、本発明を完成した。
【０００９】
即ち、本発明は、第１観点として、基板と、ソース電極と、ドレイン電極と、前記ソース電極と前記ドレイン電極とを連結する有機半導体層と、前記有機半導体層に電界を印加するためのゲート電極と、前記有機半導体層とゲート電極間に配置されるゲート絶縁膜とを備え、前記ゲート絶縁膜がハイパーブランチポリマーを成分として含有することを特徴とする有機半導体素子、
第２観点として、基板と、ソース電極と、ドレイン電極と、前記ソース電極と前記ドレイン電極とを連結する有機半導体層と、前記有機半導体層に電界を印加するためのゲート電極と、前記有機半導体層とゲート電極間に配置されるゲート絶縁膜と、前記有機半導体層と接するゲート絶縁膜の表面に配置される表面処理層とを備え、前記表面処理層がハイパーブランチポリマーを成分として含有することを特徴とする有機半導体素子、
第３観点として、前記有機半導体層が、π共役系化合物であることを特徴とする第１又は第２観点記載の有機半導体素子、
第４観点として、前記ハイパーブランチポリマーが、式（１）で表される第１又は第２観点記載の有機半導体素子、
【化１】
（式中、Ｒ1は水素原子又はメチル基を表し、Ａ1は式（２）又は式（３）：
【化２】
（式中Ａ2はエーテル結合又はエステル結合を含んでいてもよい炭素原子数１〜３０の直
鎖状、分岐状又は環状のアルキレン基を表し、Ｘ1、Ｘ2、Ｘ3及びＸ4は、それぞれ、水素原子、炭素原子数１〜２０のアルキル基、炭素原子数１〜２０のアルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、ヒドロキシル基、アミノ基、カルボキシル基又はシアノ基を表す。）を表し、ｎは繰り返し単位構造の数であって２〜１０００００の整数を表す。）で表される構造を有するハイパーブランチポリマー、
第５観点として、前記ハイパーブランチポリマーのＡ1が式（４）で表される第４観点
記載の有機半導体素子、
【化３】
第６観点として、前記ハイパーブランチポリマーのＡ1が式（５）で表される第４観点
記載の有機半導体素子、
【化４】
（式中、ｍは２〜１０の整数を表す。）
第７観点として、前記ハイパーブランチポリマーの分子末端が、チオール基、ヒドロキシル基、アミノ基、カルボキシル基、水素原子もしくは式（６）で表されるジチオカーバメート基であるか、または水素原子と式（６）で表されるジチオカーバメート基との混在状態にある、第４観点に記載の有機半導体素子、
【化５】
（Ｒ2及びＲ3は、それぞれ、炭素原子数１〜５のアルキル基、炭素原子数１〜５のヒドロキシアルキル基または炭素原子数７〜１２のアリールアルキル基を表すか、または、Ｒ2
とＲ3は互いに結合し、窒素原子と共に環を形成していてもよい。）
第８観点として、前記ハイパーブランチポリマーのゲル浸透クロマトグラフィーによるポリスチレン換算で測定される重量平均分子量が５００〜５００００００である、第４観点に記載の有機半導体素子、
第９観点として、前記ゲート絶縁膜が、式（６）で表されるジチオカーバメート基を分子末端に有し、かつ重量平均分子量が５００〜２０００００であるハイパーブランチポリマーより形成されてなるものであることを特徴とする第１観点記載の有機半導体素子、
第１０観点として、前記ゲート絶縁膜が、式（６）で表されるジチオカーバメート基を分子末端に有し、かつ重量平均分子量が５００〜２０００００であるハイパーブランチポリマーを光重合して形成されてなる硬化膜からなることを特徴とする第１観点記載の有機半導体素子、
第１１観点として、前記表面処理層が、式（６）で表されるジチオカーバメート基を分子末端に有し、かつ重量平均分子量が５００〜２０００００であるハイパーブランチポリマーをより形成されてなるものであることを特徴とする第２観点記載の有機半導体素子、
第１２観点として、前記表面処理層が、式（６）で表されるジチオカーバメート基を分子末端に有し、かつ重量平均分子量が５００〜２０００００であるハイパーブランチポリマーを光重合して形成されてなる硬化物からなることを特徴とする第２観点記載の有機半導体素子、
【００１０】
第１３観点として、
（ａ−１）：基板上に形成されたゲート電極、
（ａ−２）：前記（ａ−１）のゲート電極上に形成されたゲート絶縁膜、
（ａ−３）：前記（ａ−２）のゲート絶縁膜上に形成されたソース電極及びドレイン電極、
（ａ−４）：前記（ａ−３）のソース電極及びドレイン電極の間隔を埋めるように前記ゲート絶縁膜上に形成された有機半導体層、
を具備した有機半導体素子（ボトムゲート・ボトムコンタクト型）であって、
前記ゲート絶縁膜が、ハイパーブランチポリマーを成分として含有することを特徴とす
る第１観点記載の有機半導体素子、
第１４観点として、
（ｂ−１）：基板上に形成されたゲート電極、
（ｂ−２）：前記（ｂ−１）のゲート電極上に形成されたゲート絶縁膜、
（ｂ−３）：前記（ｂ−２）のゲート絶縁膜上に形成された有機半導体層、
（ｂ−４）：前記（ｂ−３）の有機半導体層上に形成されたソース電極及びドレイン電極、
を具備した有機半導体素子（ボトムゲート・トップコンタクト型）であって、
前記ゲート絶縁膜が、ハイパーブランチポリマーを成分として含有することを特徴とする第１観点記載の有機半導体素子、
第１５観点として、
（ｃ−１）：基板上に形成されたソース電極及びドレイン電極、
（ｃ−２）：前記（ｃ−１）のソース電極及びドレイン電極の間隔を埋めると共に、それらの上面を覆うように形成された有機半導体層、
（ｃ−３）：前記（ｃ−２）の有機半導体層上に形成されたゲート絶縁膜、
（ｃ−４）：前記（ｃ−３）のゲート絶縁膜上に形成されたゲート電極、
を具備した有機半導体素子（トップゲート・ボトムコンタクト型）であって、
前記ゲート絶縁膜が、ハイパーブランチポリマーを成分として含有することを特徴とする第１観点記載の有機半導体素子、
第１６観点として、
（工程ａ−１）：基板上にゲート電極を形成する工程、
（工程ａ−２）：前記（工程ａ−１）で形成されたゲート電極上に、ハイパーブランチポリマーを含む溶液を塗布、乾燥してゲート絶縁膜を形成する工程、
（工程ａ−３）：前記（工程ａ−２）で形成されたゲート絶縁膜上に、ソース電極及びドレイン電極を互いに離間して形成する工程、
（工程ａ−４）：前記（工程ａ−３）で形成されたソース電極及びドレイン電極の間隔を埋めるように前記ゲート絶縁膜上に有機半導体層を形成する工程、
を含むことを特徴とする第１３観点に記載の有機半導体素子（ボトムゲート・ボトムコンタクト型）の製造方法、
第１７観点として、
前記（工程ａ−２）において、ハイパーブランチポリマーを含む溶液をゲート電極上に塗布、乾燥した後、光重合させてゲート絶縁膜を形成することを特徴とする第１６観点に記載の有機半導体素子（ボトムゲート・ボトムコンタクト型）の製造方法、
第１８観点として、
（工程ｂ−１）：基板上にゲート電極を形成する工程、
（工程ｂ−２）：前記（工程ｂ−１）で形成されたゲート電極上に、ハイパーブランチポリマーを含む溶液を塗布、乾燥してゲート絶縁膜を形成する工程、
（工程ｂ−３）：前記（工程ｂ−２）で形成されたゲート絶縁膜上に、有機半導体層を形成する工程、
（工程ｂ−４）：前記（工程ｂ−３）で形成された有機半導体層上に、ソース電極及びドレイン電極を互いに離間して形成する工程、
を含むことを特徴とする第１４観点に記載の有機半導体素子（ボトムゲート・トップコンタクト型）の製造方法、
第１９観点として、
前記（工程ｂ−２）において、ハイパーブランチポリマーを含む溶液をゲート電極上に塗布、乾燥した後、光重合させてゲート絶縁膜を形成することを特徴とする第１８観点に記載の有機半導体素子（ボトムゲート・トップコンタクト型）の製造方法、
第２０観点として、
（工程ｃ−１）：基板上にソース電極及びドレイン電極を互いに離間して形成する工程、（工程ｃ−２）：前記（工程ｃ−１）で形成されたソース電極及びドレイン電極の間隔を
埋めると共に、それらの上面を覆うように前記基板、該ソース電極及び該ドレイン電極上に有機半導体層を形成する工程、
（工程ｃ−３）：前記（工程ｃ−２）で形成された有機半導体層上に、ハイパーブランチポリマーを含む溶液を塗布、乾燥してゲート絶縁膜を形成する工程、
（工程ｃ−４）：前記（工程ｃ−３）で形成されたゲート絶縁膜上にゲート電極を形成する工程、
を含むことを特徴とする第１５観点に記載の有機半導体素子（トップゲート・ボトムコンタクト型）の製造方法、
第２１観点として、
前記（工程ｃ−３）において、ハイパーブランチポリマーを含む溶液を有機半導体層上に塗布、乾燥した後、光重合させてゲート絶縁膜を形成することを特徴とする第２０観点に記載の有機半導体素子（トップゲート・ボトムコンタクト型）の製造方法、
第２２観点として、
（ａ−１）：基板上に形成されたゲート電極、
（ａ−２）：前記（ａ−１）のゲート電極上に形成されたゲート絶縁膜、
（ａ−３）：前記（ａ−２）のゲート絶縁膜上に形成された表面処理層、
（ａ−４）：前記（ａ−３）の表面処理層上に形成されたソース電極及びドレイン電極、（ａ−５）：前記（ａ−２）のソース電極及びドレイン電極の間隔を埋めるように前記表面処理層上に形成された有機半導体層、
を具備した有機半導体素子（ボトムゲート・ボトムコンタクト型）であって、
前記表面処理層が、ハイパーブランチポリマーを成分として含有することを特徴とする第２観点記載の有機半導体素子、
第２３観点として、
（ｂ−１）：基板上に形成されたゲート電極、
（ｂ−２）：前記（ｂ−１）のゲート電極上に形成されたゲート絶縁膜、
（ｂ−３）：前記（ｂ−２）のゲート絶縁膜上に形成された表面処理層、
（ｂ−４）：前記（ｂ−３）の表面処理層上に形成された有機半導体層、
（ｂ−５）：前記（ｂ−４）の表面処理層層上に形成されたソース電極及びドレイン電極、
を具備した有機半導体素子（ボトムゲート・トップコンタクト型）であって、
前記表面処理層が、ハイパーブランチポリマーを成分として含有することを特徴とする第２観点記載の有機半導体素子、
第２４観点として、
（ｃ−１）：基板上に形成されたソース電極及びドレイン電極、
（ｃ−２）：前記（ｃ−１）のソース電極及びドレイン電極の間隔を埋めると共に、それらの上面を覆うように形成された有機半導体層、
（ｃ−３）：前記（ｃ−２）の有機半導体層上に形成された表面処理層、
（ｃ−４）：前記（ｃ−３）の表面処理層層上に形成されたゲート絶縁膜、
（ｃ−５）：前記（ｃ−４）のゲート絶縁膜上に形成されたゲート電極、
を具備した有機半導体素子（トップゲート・ボトムコンタクト型）であって、
前記表面処理層が、ハイパーブランチポリマーを成分として含有することを特徴とする第２観点記載の有機半導体素子、
【００１１】
第２５観点として、
（工程ａ−１）：基板上にゲート電極を形成する工程、
（工程ａ−２）：前記（工程ａ−１）で形成されたゲート電極上に、ゲート絶縁膜を形成する工程、
（工程ａ−３）：前記（工程ａ−２）で形成されたゲート絶縁膜の表面に、ハイパーブランチポリマーを含む溶液を塗布、乾燥して表面処理層を形成する工程、
（工程ａ−４）：前記（工程ａ−３）で形成されたゲート絶縁膜上に、ソース電極及びド
レイン電極を互いに離間して形成する工程、
（工程ａ−５）：前記（工程ａ−４）で形成されたソース電極及びドレイン電極の間隔を埋めるように前記ゲート絶縁膜上に有機半導体層を形成する工程、
を含むことを特徴とする第２２観点に記載の有機半導体素子（ボトムゲート・ボトムコンタクト型）の製造方法、
第２６観点として、
前記（工程ａ−３）において、ハイパーブランチポリマーを含む溶液をゲート絶縁膜の表面に塗布、乾燥した後、光重合させて表面処理層を形成することを特徴とする第２５観点に記載の有機半導体素子（ボトムゲート・ボトムコンタクト型）の製造方法、
第２７観点として、
（工程ｂ−１）：基板上にゲート電極を形成する工程、
（工程ｂ−２）：前記（工程ｂ−１）で形成されたゲート電極上にゲート絶縁膜を形成する工程、
（工程ｂ−３）：前記（工程ｂ−２）で形成されたゲート絶縁膜の表面に、ハイパーブランチポリマーを含む溶液を塗布、乾燥して表面処理層を形成する工程、
（工程ｂ−４）：前記（工程ｂ−３）で形成されたゲート絶縁膜上に、有機半導体層を形成する工程、
（工程ｂ−５）：前記（工程ｂ−４）で形成された有機半導体層上に、ソース電極及びドレイン電極を互いに離間して形成する工程、
を含むことを特徴とする第２３観点に記載の有機半導体素子（ボトムゲート・トップコンタクト型）の製造方法、
第２８観点として、
前記（工程ｂ−３）において、ハイパーブランチポリマーを含む溶液をゲート絶縁膜の表面に塗布、乾燥した後、光重合させて表面処理層を形成することを特徴とする第２７観点に記載の有機半導体素子（ボトムゲート・トップコンタクト型）の製造方法、
第２９観点として、
（工程ｃ−１）：基板上にソース電極及びドレイン電極を互いに離間して形成する工程、（工程ｃ−２）：前記（工程ｃ−１）で形成されたソース電極及びドレイン電極の間隔を埋めると共に、それらの上面を覆うように前記基板、該ソース電極及び該ドレイン電極上に有機半導体層を形成する工程、
（工程ｃ−３）：前記（工程ｃ−２）で形成された有機半導体層の表面に、ハイパーブランチポリマーを含む溶液を塗布、乾燥して表面処理層を形成する工程、
（工程ｃ−４）：前記（工程ｃ−３）で形成された表面処理層上にゲート絶縁膜を形成する工程、
（工程ｃ−５）：前記（工程ｃ−４）で形成されたゲート絶縁膜上にゲート電極を形成する工程、
を含むことを特徴とする第２４観点に記載の有機半導体素子（トップゲート・ボトムコンタクト型）の製造方法、
第３０観点として、
前記（工程ｃ−３）において、ハイパーブランチポリマーを含む溶液を有機半導体層の表面に塗布、乾燥した後、光重合させて表面処理層を形成することを特徴とする第２９観点に記載の有機半導体素子（トップゲート・ボトムコンタクト型）の製造方法、
第３１観点として、第１又は第２観点記載の有機半導体素子が複数配置されたディスプレイパネル、
である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明のハイパーブランチポリマーをゲート絶縁膜及びゲート絶縁膜の表面処理層に用いた有機半導体素子（以下、有機ＦＥＴと略称する場合がある。）は、トップコンタクト型有機ＦＥＴだけでなく、ボトムコンタクト型有機ＦＥＴの作成が可能となるだけでなく
、有機半導体層がｎ型でもｐ型でも動作させることができ、幅広い分野での産業応用が可能となる。
例えば、トップゲート・ボトムコンタクト型有機ＦＥＴをインクジェット法を用いて作製する場合、微細化するためには図１に示すような構造になる。
一つのトップゲート・ボトムコンタクト型有機ＦＥＴを作製するため、疎水性処理したゲート長になるバンクと、溶液の広がりを防ぐバンクが必要になる。疎水性処理したバンクをゲート絶縁膜として利用することも可能だが、長方形に保持しておかないと、インクジェットで塗布した金属コロイドで作製する電極がうまくできない。そこで、基板側から順にインクジェット塗布することになる。そのため、活性層(有機半導体層)を溶かすことがないポリマー絶縁膜が求められる。
【００１３】
ボトムゲート・ボトムコンタクト型有機ＦＥＴの場合、微細化するためには、ソース−ドレイン電極をフォトリソ法を用いて作製する必要があるが、これまでのポリマー絶縁膜は、パターン化して不溶化することが困難であり、光重合開始剤入りPVAやフォトレジス
トに用いられるPVP等しかない。光重合開始剤は、絶縁膜表面に存在するトラップに非常
に敏感であり、有機半導体層にペンタセンを用いた有機ＦＥＴで1桁も移動度が低下する
ことを覚悟しなければならない。
しかし、本発明のハイパーブランチポリマーをゲート絶縁膜及びゲート絶縁膜の表面処理層に用いた有機ＦＥＴでは、有機半導体層がｎ型でもｐ型でも非常によい特性を発現できることが分かり、光活性なジチオカーバメート基を利用してパターンをとりながら光重合固定化が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明の有機半導体素子は、ハイパーブランチポリマーを成分として含有するゲート絶縁膜及びゲート絶縁膜の表面処理層に係わる。ここで、ゲート絶縁膜及びゲート絶縁膜の表面処理層に用いるハイパーブランチポリマーとしては、例えば、式（１）で示すものが挙げられる。
【化６】
式（１）において、Ｒ1は水素原子又はメチル基を表す。ｎは繰り返し単位構造の数で
あって２〜１００，０００の整数を表す。また、Ａ1は式（２）又は式（３）で表される
構造を表す。
【化７】
式（２）及び式（３）中、Ａ2はエーテル結合又はエステル結合を含んでいてもよい炭
素原子数１〜３０の直鎖状、分岐状又は環状のアルキレン基を表し、Ｘ1、Ｘ2、Ｘ3及び
Ｘ4は、それぞれ、水素原子、炭素原子数１〜２０のアルキル基、炭素原子数１〜２０の
アルコキシ基、ハロゲン基、ニトロ基、ヒドロキシル基、アミノ基、カルボキシル基又はシアノ基を表す。
【００１５】
アルキレン基の具体例としては、メチレン、エチレン、ノルマルプロピレン、ノルマルブチレン、ノルマルヘキシレン等の直鎖状アルキレン、イソプロピレン、イソブチレン、２−メチルプロピレン等の分岐状アルキレンが挙げられる。また環状アルキレンとしては、炭素数３〜３０の単環式、多環式、架橋環式の環状構造の脂環式脂肪族基が挙げられる。具体的には、炭素数４以上のモノシクロ、ビシクロ、トリシクロ、テトラシクロ、ペンタシクロ構造等を有する基を挙げることができる。例えば、下記に脂環式脂肪族基のうち、脂環式部分の構造例（ａ）〜（ｓ）を示す。
【化８】
【００１６】
炭素原子数１〜２０のアルキル基としては、メチル基、エチル基、イソプロピル基、シクロヘキシル基及びノルマルペンチル基等が挙げられる。炭素原子数１〜２０のアルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、イソプロポキシ基、シクロヘキシルオキシ基及びノルマルペンチルオキシ基等が挙げられる。
ハロゲン原子としてはフッ素原子、塩素原子、臭素原子及びヨウ素原子が挙げられる。
Ｘ1、Ｘ2、Ｘ3及びＸ4としては、水素原子又は炭素原子数１〜２０のアルキル基が好ましい。
また、式（１）のＡ1としては、式（４）又は式（５）で表される構造であることが好
ましい。
【化９】
【化１０】
式（５）中、ｍは２〜１０の整数を表し、ｍとしては２又は３が好ましい。
【００１７】
ハイパーブランチポリマーにおける分子末端としては、チオール基、ヒドロキシル基、アミノ基、カルボキシル基、水素原子、式（６）で表されるジチオカーバメート基、または水素原子と式（６）で表されるジチオカーバメート基の混在状態が挙げられ、水素原子、式（６）で表されるジチオカーバメート基、または水素原子と式（６）で表されるジチオカーバメート基の混在状態が好ましい。
【化１１】
式（６）中、Ｒ2及びＲ3は、それぞれ、炭素原子数１ないし５のアルキル基、炭素原子数１ないし５のヒドロキシアルキル基又は炭素原子数７ないし１２のアリールアルキル基を表すか、または、Ｒ2とＲ3は互いに結合し、窒素原子と共に環を形成していてもよい。
【００１８】
炭素原子数１ないし５のアルキル基としては、メチル基、エチル基、イソプロピル基、ｔ−ブチル基、シクロペンチル基及びノルマルペンチル基等が挙げられる。炭素原子数１ないし５のヒドロキシアルキル基としては、ヒドロキシメチル基、ヒドロキシエチル基及びヒドロキシプロピル基等が挙げられる。炭素原子数７ないし１２のアリールアルキル基としては、ベンジル基及びフェネチル基等が挙げられる。
【００１９】
Ｒ2とＲ3が互いに結合し窒素原子と共に形成する環としては四ないし八員環が挙げられる。そして、環としてメチレン基を四ないし六個含む環が挙げられる。また、環としては酸素原子又は硫黄原子と、四ないし六個のメチレン基を含む環が挙げられる。Ｒ2とＲ3が互いに結合し窒素原子と共に形成する環の具体例としては、ピペリジン環、ピロリジン環、モルホリン環、チオモルホリン環及びホモピペリジン環等が挙げられる。
【００２０】
本発明のゲート絶縁膜及びゲート絶縁膜の表面処理層に用いるハイパーブランチポリマーは、ゲル浸透クロマトグラフィーによるポリスチレン換算で測定される重量平均分子量Ｍｗが５００〜５００００００であり、又は１０００〜１００００００であり、又は２０
００〜５０００００であり、又は３０００〜１０００００である。また、分散度Ｍｗ（重量平均分子量）／Ｍｎ（数平均分子量）としては１．０〜７．０であり、又は１．１〜６．０であり、又は１．２〜５．０である。
【００２１】
分子末端にジチオカーバメート基を有するハイパーブランチポリマーは、ジチオカーバメート基を有するスチレン化合物の光重合による合成方法（Ｋｏｊｉ Ｉｓｈｉｚｕ， Ａｋｉｈｉｄｅ Ｍｏｒｉ， Ｍａｃｒｏｍｏｌ． Ｒａｐｉｄ Ｃｏｍｍｕｎ． ２１，６６
５−６６８（２０００）、Ｋｏｊｉ Ｉｓｈｉｚｕ， Ａｋｉｈｉｄｅ Ｍｏｒｉ， Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ ５０，９０６−９１０（２００１）、Ｋｏｊｉ
Ｉｓｈｉｚｕ， Ｙｏｓｈｉｈｉｒｏ Ｏｈｔａ， Ｓｕｓｕｍｕ Ｋａｗａｕｃｈｉ， Ｍ
ａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ Ｖｏｌ．３５， Ｎｏ．９， ３７８１−３７８４（２００
２））や、ジチオカルバメート基を有するアクリル化合物の光重合による合成方法（Ｋｏｊｉ Ｉｓｈｉｚｕ， Ｔａｋｅｓｈｉ Ｓｈｉｂｕｙａ， Ａｋｉｈｉｄｅ Ｍｏｒｉ， Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ ５１，４２４−４２８（２００２）、Ｋｏｊｉ Ｉｓｈｉｚｕ， Ｔａｋｅｓｈｉ Ｓｈｉｂｕｙａ， Ｓｕｓｕｍｕ Ｋａｗａｕｃｈｉ
， Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ Ｖｏｌ．３６， Ｎｏ．１０， ３５０５−３５１０（２００２）、Ｋｏｊｉ Ｉｓｈｉｚｕ， Ｔａｋｅｓｈｉ Ｓｈｉｂｕｙａ， Ｊａｅｂｕｍ
Ｐａｒｋ， Ｓａｔｏｓｈｉ Ｕｃｈｉｄａ， Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎ
ａｌ ５３，２５９−２６５（２００４））によって合成できる。
【００２２】
例えば、式（７）（式中、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3及びＡ1は、前記と同様である。）で表されるジチオカルバメート化合物をリビングラジカル重合することによりジチオカルバメート基を分子末端に有するハイパーブランチポリマーを得ることができる。ジチオカルバメート基を分子末端に有するハイパーブランチポリマーは次のようにして生成すると考えられる。すなわち、式（７）の化合物への光照射等によってＡ1−Ｓ結合が開裂してラジカル種
（式（８））が発生する。次に、（８）のラジカル種が式（７）の化合物と反応して式（９）の化合物を生成する。さらに、式（９）においてＣ−Ｓ結合又はＡ1−Ｓ結合が開裂
してラジカル種を発生し、それが式（７）の化合物と反応することによって、式（１０）又は式（１１）の化合物を与える。なお、式（１０）及び式（１１）中、ＤＣはジチオカルバメート基（−ＳＣ（＝Ｓ）Ｎ（Ｒ2）Ｒ3）を表す。そして、式（１０）及び式（１１）の化合物から同様の反応が繰り返されることによって、ジチオカルバメート基を分子末端に有するハイパーブランチポリマーが生成すると考えられる。
【化１２】
【００２３】
ハイパーブランチポリマーを用いて絶縁膜及びゲート絶縁膜の表面処理層を形成する方法としては、ハイパーブランチポリマーの溶液を用いて薄膜が形成できるスピンコート法、ブレードコート法、ディップコート法、ロールコート法、バーコート法、ダイコート法、インクジェット法、印刷法（凸版、凹版、平板、スクリーン印刷等）等があり、膜厚としては一般に１μｍ以下、特に１０ｎｍ〜５００ｎｍが好ましい。
【００２４】
ハイパーブランチポリマー薄膜へ光照射することによる硬化膜（ハイパーブランチポリマーが、光重合して巨大なマトリックス状の高分子の膜を形成したもの。）の作成方法としては、ハイパーブランチポリマーを基板上にコートし、溶媒をプリベークにより除いた後、低圧水銀ランプ、高圧水銀ランプ、超高圧水銀ランプ及びキセノンランプ等の紫外線照射ランプを照射することにより作成できる。
【００２５】
本発明の有機半導体層に用いられる、π共役化合物としては、ポリアセチレン、ポリジアセチレン、ポリアセン、ポリフェニレンビニレン等の共役炭化水素ポリマー、およびこれらの共役炭化水素ポリマーのオリゴマーを含む誘導体、ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリピロール、ポリフラン、ポリピリジン、ポリチエニレンビニレン等の共役複素環式
ポリマー、およびこれらの共役複素環式ポリマーのオリゴマーを含む誘導体、テトラセン、クリセン、ペンタセン、ピレン、ペリレン、コロネン等の縮合芳香族炭化水素、およびこれらの誘導体、銅フタロシアニン、ルテニウムビスフタロシアニン等のフタロシアニンの金属錯体、白金ポルフィリン等のポルフィリンの金属錯体、また、フラーレンやカーボンナノチューブが挙げられる。
【００２６】
有機半導体層を形成する方法としては、蒸着により形成する方法や、上記有機半導体材料を溶媒に溶解して、有機半導体溶液を作製し、該有機半導体溶液を塗布して形成する方法が挙げられる。中でも、塗布によって形成する方法が、生産性に優れるため、好ましく、塗布方法として、スピンコート法、印刷法、インクジェット法を用いることが特に好ましい。
また、目的とする有機半導体の前駆体の層を形成し、その後に加熱等の処理を行うことによって、該前駆体層を、目的とする有機半導体層に変換し、有機半導体層を形成してもよい。
【００２７】
電極には、Ａｕ、Ｐｔ、Ａｇ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｉｎ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ａｓ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｍｏ、Ｗ、Ｍｇ、Ｚｎ等の金属、Ｍｇ／Ｃｕ、Ｍｇ／Ａｇ、Ｍｇ／Ａｌ、Ｍｇ／Ｉｎ等の合金、ＳｎＯ2、ＩｎＯ2、ＺｎＯ、ＩｎＯ2・ＳｎＯ2（ＩＴＯ）、Ｓｂ2Ｏ5・ＳｎＯ2（ＡＴＯ）等の金属酸化物、導電性ポリアニリン、導電性ポリピロール、導電性
ポリチオフェン等の導電性高分子等が挙げられる。
【００２８】
電極の形成方法としては、真空蒸着法、スパッタ法、塗布法、インクジェット法、印刷法、ゾルゲル法等が挙げることができ、更にそのパターニング方法としては、フォトリソグラフィー法、インクジェット法、スクリーン印刷、オフセット印刷、凸版印刷等の印刷法、マイクロコンタクトプリンティング法、及びこれらの手法を複数組み合わせた方法が挙げることができる。中でも、上記導電性材料を溶媒に溶解した導電性材料溶液を用いて、印刷法又はインクジェット法により電極を形成する方法が、生産性に優れており、好ましい。
【００２９】
有機ＦＥＴの代表的な構造を示す。
ボトムゲート・ボトムコンタクト型有機ＦＥＴは、例えば、図２に示すように、基板１上にゲート電極２が設けられ、この上にゲート絶縁膜３が設けられ、ゲート絶縁膜３の上に有機半導体層４が設けられている。この有機半導体層４に接するように、ソース電極５とドレイン電極６がゲート絶縁膜３上に設けられている。
ボトムゲート・トップコンタクト型有機ＦＥＴは、例えば、図３に示すように、ゲート絶縁膜３上の有機半導体層４上にソース電極５とドレイン電極６が設けられている点がボトムゲート・ボトムコンタクト型有機ＦＥＴと異なるが、その他は同様の構成である。
トップゲート・ボトムコンタクト型有機ＦＥＴは、例えば、図４に示すように、基板１上にソース電極５とドレイン電極６が設けられ、これら基板１、ソース電極５及びドレイン電極６の上に有機半導体層４が設けられ、その上にゲート絶縁体層３が設けられ、ゲート絶縁膜３上にゲート電極２が設けられている。
【実施例】
【００３０】
以下、本発明について実施例を挙げて詳述するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。
以下の実施例において、試料の物性測定には下記の装置を使用した。
液体クロマトグラフィー
装置：Ａｇｉｌｅｎｔ製 １１００Ｓｅｒｉｅｓ
カラム：Ｉｎｅｒｔｓｉｌ ＯＤＳ−２
カラム温度：４０℃
溶媒：アセトニトリル／水＝６０／４０(体積比)
検出器：ＲＩ
ゲル浸透クロマトグラフィー
装置：（株）島津製作所製 ＳＣＬ−１０ＡＶＰ
カラム：Ｓｈｏｄｅｘ ＫＦ−８０４Ｌ＋ＫＦ−８０３Ｌ
カラム温度：４０℃
溶媒：テトラヒドロフラン
検出器：ＲＩ
1Ｈ−ＮＭＲスペクトル
装置：日本電子データム（株）製 ＪＮＭ−ＬＡ４００
溶媒：ＣＤＣｌ3
内部標準：テトラメチルシラン
元素分析（炭素、水素、窒素）
装置：パーキンエルマー製 ＰＥ２４００ＩＩ
燃焼管温度：９７５℃
元素分析（硫黄）
装置：サーモフィニガン製 Ｆｌａｓｈ ＥＡ１１１２
燃焼管温度：１０００℃
熱重量分析
装置：セイコー電子工業（株）製 ＴＧ／ＤＴＡ３２０
昇温速度：１０℃／分
空気量：３００ｍｌ／分
ＡＦＭ測定
装置：Ｖｅｅｃｏ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ製 Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ ３１００
プローブ材質：単結晶シリコン
測定モード：タッピングモード
【００３１】
参考例１
＜Ｎ、Ｎ−ジエチルジチオカルバミルメチルスチレンの合成＞
【化１３】
２Ｌの反応フラスコに、クロロメチルスチレン［セイミケミカル（株）製、ＣＭＳ−１４（商品名）］１２０ｇ、Ｎ、Ｎ−ジエチルジチオカルバミド酸ナトリウム３水和物［関東化学（株）製］１８１ｇ、アセトン１４００ｇを仕込み、撹拌下、４０℃で１時間反応させた。反応後、析出した塩化ナトリウムを濾過して除き、その後エバポレーターで反応溶液からアセトンを留去させ、反応粗粉末を得た。この反応粗粉末をトルエンに再溶解させ、トルエン／水系で分液後、−２０℃の冷凍庫内でトルエン相から目的物を再結晶させた。再結晶物を濾過、真空乾燥して、白色粉末の目的物２０６ｇ（収率９７％）を得た。液体クロマトグラフィーによる純度（面積百分率値）は１００％であった。ＤＳＣ測定で融点は５６℃であった。
【００３２】
参考例２
＜ＨＰＳの製造：ジチオカルバメート基を分子末端に有するスチレン系ハイパーブランチポリマーの合成＞
【化１４】
３００ｍＬの反応フラスコに、Ｎ、Ｎ−ジエチルジチオカルバミルメチルスチレン１０８ｇ、トルエン７２ｇを仕込み、撹拌して淡黄色透明溶液を調製した後、反応系内を窒素置換した。この溶液の真ん中から１００Ｗの高圧水銀灯[セン特殊光源（株）製、ＨＬ−
１００]を点灯させ、内部照射による光重合反応を、撹拌下、室温で１２時間行なった。
次にこの反応液をメタノール３０００ｇに添加してポリマーを高粘度な塊状状態で再沈した後、上澄み液をデカンテーションで除いた。さらにこのポリマーをテトラヒドロフラン３００ｇに再溶解した後、この溶液をメタノール３０００ｇに添加してポリマーをスラリー状態で再沈した。このスラリーを濾過し、真空乾燥して、白色粉末の目的物（ＨＰＳ）４８ｇを得た。ゲル浸透クロマトグラフィーによるポリスチレン換算で測定される重量平均分子量Ｍｗは１９，０００、分散度Ｍｗ／Ｍｎは３．９８であった。
【００３３】
参考例３
＜ＨＰＳ−Ｈの製造：ジチオカルバメート基の還元除去＞
【化１５】
３００ｍＬの反応フラスコに、参考例２で得たジチオカルバメート基を分子末端に有するハイパーブランチポリマー（ＨＰＳ）１４ｇ、水素化トリブチルスズ[アルドリッチ社
製]２８ｇ、トルエン１４０ｇを仕込み、撹拌して無色透明溶液を調製した後、反応系内
を窒素置換した。この溶液の真ん中から１００Ｗの高圧水銀灯[セン特殊光源（株）製、
ＨＬ−１００]を点灯させ、内部照射による反応を、撹拌下、室温で１５分間行なった。
次にこの反応液にトルエン５００ｇを添加して希釈し、この希釈液をメタノール３６００ｇに添加して、ハイパーブランチポリマーをスラリー状態で再沈した。このスラリーを濾過し、真空乾燥して、白色粉末のジチオカルバメート基が水素に置換されたハイパーブランチポリマー５．３ｇを得た。ゲル浸透クロマトグラフィーによるポリスチレン換算で測定される重量平均分子量Ｍｗは３６，０００、分散度Ｍｗ／Ｍｎは５．０５であった。
【００３４】
参考例４
＜Ｎ、Ｎ−ジエチルジチオカルバミルエチルメタクリレートの合成＞
【化１６】
２Ｌの反応フラスコに、クロロエチルメタクリレート［ランカスター社製］１００ｇ、Ｎ、Ｎ−ジエチルジチオカルバミド酸ナトリウム３水和物［関東化学（株）製］１７８ｇ、アセトン１１００ｇを仕込み、撹拌下、４０℃で１４時間反応させた。反応後、析出した塩化ナトリウムを濾過して除き、その後エバポレーターで反応溶液からアセトンを留去させ、反応粗粉末を得た。この反応粗粉末を１，２−ジクロロエタンに再溶解させ、１，２−ジクロロエタン／水系で分液後、１，２−ジクロロエタン相から１，２−ジクロロエタンを留去させて黄色液体の目的物１７１ｇ（収率９７％）を得た。液体クロマトグラフィーによる純度（面積百分率値）は９６％であった。
【００３５】
参考例５
＜ＨＰＥＭＡの製造：ジチオカルバメート基を分子末端に有するアクリル系ハイパーブランチポリマーの合成＞
【化１７】
３００ｍＬの反応フラスコに、Ｎ、Ｎ−ジエチルジチオカルバミルエチルメタクリレート９０ｇ、トルエン９０ｇを仕込み、撹拌して淡黄色透明溶液を調製した後、反応系内を窒素置換した。この溶液の真ん中から１００Ｗの高圧水銀灯[セン特殊光源（株）製、Ｈ
Ｌ−１００]を点灯させ、内部照射による光重合反応を、撹拌下、室温で５時間行った。
次にこの反応液をメタノール３０００ｇに添加してポリマーを高粘度な塊状状態で再沈した後、上澄み液をデカンテーションで除いた。さらにこのポリマーをテトラヒドロフラン４００ｇに再溶解した後、この溶液をメタノール５０００ｇに添加してポリマーをスラリー状態で再沈した。このスラリーを濾過し、真空乾燥して、白色粉末の目的物（ＨＰＥＭＡ）４４ｇを得た。ゲル浸透クロマトグラフィーによるポリスチレン換算で測定される重量平均分子量Ｍｗは３４，９００、分散度Ｍｗ／Ｍｎは２．６５であった。
【００３６】
参考例６
＜ＨＰＥＭＡ−Ｈの製造：ジチオカルバメート基の還元除去＞
【化１８】
３００ｍＬの反応フラスコに、参考例５で得たジチオカルバメート基を分子末端に有するハイパーブランチポリマー（ＨＰＥＭＡ）１５ｇ、水素化トリブチルスズ[アルドリッ
チ製]３０ｇ、テトラヒドロフラン１３５ｇを仕込み、撹拌して淡黄色透明溶液を調製し
た後、反応系内を窒素置換した。この溶液の真ん中から１００Ｗの高圧水銀灯[セン特殊
光源（株）製、ＨＬ−１００]を点灯させ、内部照射による反応を、撹拌下、室温で１時
間行なった。次にこの反応液をヘキサン２０００ｇに添加して、ハイパーブランチポリマーをスラリー状態で再沈した。このスラリーを濾過し、真空乾燥して、白色粉末の目的物（ＨＰＥＭＡ−Ｈ）５．７ｇを得た。ゲル浸透クロマトグラフィーによるポリスチレン換算で測定される重量平均分子量Ｍｗは２５，０００、分散度Ｍｗ／Ｍｎは１．８１であった。
【００３７】
実施例１（ハイパーブランチポリマーを表面処理層に用いた有機ＦＥＴ特性の評価）
図５に本実施例における有機ＦＥＴの構造を示す。
まず、３００ｎｍの熱酸化膜付きｎ++ヘビードープシリコン基板に、ハイパーブランチポリマー３０ｍｇ／トルエン（１ｍＬ）溶液を３０００ｒｐｍで３０秒間スピンコートし、１５０℃のホットプレート上で１時間乾燥した。この条件で作製したハイパーブランチポリマーの膜厚は、平均５０ｎｍである。次に、ハイパーブランチポリマーを成膜したｎ++ヘビードープシリコン基板を真空蒸着装置にセットし、１０-4Ｐａ台まで真空引きし、抵抗加熱法によりペンタセンまたはフラーレンを活性層(有機半導体層)として５０ｎｍ真空蒸着した。その後、チャネル長（Ｌ）５０μｍ、チャネル幅（Ｗ）２ｍｍとなるように設計した厚さ１００μｍのステンレス製シャドウマスクを通して、金を５０ｎｍ真空蒸着し有機ＦＥＴを作製した。得られた有機ＦＥＴ素子を、測定用チャンバーに導入し、１０-3Ｐａの真空に保ち、タングステン製プローブでコンタクトをとり、半導体パラメーターアナライザ（Ａｇｉｌｅｎｔ Ｂ１５００Ａ）を用いて、電圧を印加し電界効果移動度を測定した。
【００３８】
ａ）ペンタセンを活性層(有機半導体層)とした有機ＦＥＴの特性を以下に示す。
（１−１）参考例２で合成したＨＰＳ（ゲル浸透クロマトグラフィーによるポリスチレン換算で測定される、重量平均分子量Ｍｗは１９，０００、分散度Ｍｗ／Ｍｎは３．９８であった。）をハイパーブランチポリマーとして用いた有機ＦＥＴ特性は、移動度が０．４２ｃｍ2／Ｖ・ｓｅｃ、ＯＮ／ＯＦＦ比が１０7だった。
（１−２）参考例３で合成したＨＰＳ−Ｈ（ゲル浸透クロマトグラフィーによるポリスチレン換算で測定される、重量平均分子量Ｍｗは３６，０００、分散度Ｍｗ／Ｍｎは５．０５であった。）をハイパーブランチポリマーとして用いた有機ＦＥＴ特性は、移動度が０．８４ｃｍ2／Ｖ・ｓｅｃ、ＯＮ／ＯＦＦ比が１０6だった。
（１−３）参考例５で合成したＨＰＥＭＡ（ゲル浸透クロマトグラフィーによるポリスチレン換算で測定される、重量平均分子量Ｍｗは３４，９００、分散度Ｍｗ／Ｍｎは２．６
５であった。）をハイパーブランチポリマーとして用いた有機ＦＥＴ特性は、移動度が０．２１ｃｍ2／Ｖ・ｓｅｃ、ＯＮ／ＯＦＦ比が１０6だった。
（１−４）参考例６で合成したＨＰＥＭＡ−Ｈ（ゲル浸透クロマトグラフィーによるポリスチレン換算で測定される、重量平均分子量Ｍｗは２５，０００、分散度Ｍｗ／Ｍｎは１．８１であった。）をハイパーブランチポリマーとして用いた、有機ＦＥＴ特性は、移動度が０．２４ｃｍ2／Ｖ・ｓｅｃ、ＯＮ／ＯＦＦ比が１０4だった。
表面処理層を用いないペンタセンを用いた有機ＦＥＴの特性は、０．２４ｃｍ2／Ｖ・ｓ
ｅｃ、ＯＮ／ＯＦＦ比が１０6であり、ＨＰＳ及び、ＨＰＳ−Ｈでは、良い特性を得るこ
とができ、ＨＰＥＭＡおよびＨＰＥＭＡ−Ｈでは、未処理基板と比べても遜色ない特性を得た。
【００３９】
ｂ）フラーレンを活性層(有機半導体層)とした有機ＦＥＴの特性を以下に示す。
（１−５）参考例２で合成したＨＰＳ（ゲル浸透クロマトグラフィーによるポリスチレン換算で測定される、重量平均分子量Ｍｗは１９，０００、分散度Ｍｗ／Ｍｎは３．９８であった。）をハイパーブランチポリマーとして用いた有機ＦＥＴ特性は、移動度が０．０２６ｃｍ2／Ｖ・ｓｅｃ、ＯＮ／ＯＦＦ比が１０6だった。
（１−６）参考例３で合成したＨＰＳ−Ｈ（ゲル浸透クロマトグラフィーによるポリスチレン換算で測定される、重量平均分子量Ｍｗは３６，０００、分散度Ｍｗ／Ｍｎは５．０５であった。）をハイパーブランチポリマーとして用いた有機ＦＥＴ特性は、移動度が０．０６９ｃｍ2／Ｖ・ｓｅｃ、ＯＮ／ＯＦＦ比が１０6だった。
（１−７）参考例５で合成した合成したＨＰＥＭＡ（ゲル浸透クロマトグラフィーによるポリスチレン換算で測定される、重量平均分子量Ｍｗは３４，９００、分散度Ｍｗ／Ｍｎは２．６５であった。）をハイパーブランチポリマーとして用いた有機ＦＥＴ特性は、移動度が０．０３８ｃｍ2／Ｖ・ｓｅｃ、ＯＮ／ＯＦＦ比が１０4だった。
（１−８）参考例６で合成した合成したＨＰＥＭＡ−Ｈ（ゲル浸透クロマトグラフィーによるポリスチレン換算で測定される、重量平均分子量Ｍｗは２５，０００、分散度Ｍｗ／Ｍｎは１．８１であった。）をハイパーブランチポリマーとして用いた有機ＦＥＴ特性は、移動度が０．０１０ｃｍ2／Ｖ・ｓｅｃ、ＯＮ／ＯＦＦ比が１０4だった。
【００４０】
表面処理層を用いないフラーレンを用いた有機ＦＥＴの特性は観察されず、ハイパーブランチポリマーが表面処理層として非常に有効であることが明らかになった。また、一般的にｎ型有機ＦＥＴの表面処理層として用いられるポリメタクリル酸メチル表面処理層を有する有機ＦＥＴの特性は、０．０８７ｃｍ2／Ｖ・ｓｅｃ、ＯＮ／ＯＦＦ比が１０6であり、ＨＰＳでは、良い特性を得ることができ、ＨＰＳ−Ｈ、ＨＰＥＭＡおよびＨＰＥＭＡ−Ｈでは、性能は劣るものの、現在選択肢の少ないｎ型有機ＦＥＴ用ゲート絶縁膜表面処理剤として利用できることが分かった。
【００４１】
実施例２（ハイパーブランチポリマーのゲート絶縁膜特性）
図６に本実施例における絶縁特性評価デバイス構造を示す。
インジウム−スズ酸化物透明電極（以下ＩＴＯ電極）基板上に、ハイパーブランチポリマー３００ｍｇ／トルエン（１ｍｌ）溶液を３０００ｒｐｍで３０秒間スピンコートし、１５０℃のホットプレート上で１時間乾燥した。この条件で作製したハイパーブランチポリマーの膜厚は、平均２μｍである。次に、ハイパーブランチポリマーを成膜した基板を真空蒸着装置にセットし、１０-4Ｐａ台まで真空引きし、抵抗加熱法により直径１ｍｍの円形状となるように設計したステンレス製シャドウマスクを通して、金上部電極を作製した。素子を、測定用チャンバーに導入し、１０-3Ｐａの真空に保ち、タングステン製プローブでコンタクトをとり、半導体パラメーターアナライザ（Ａｇｉｌｅｎｔ Ｂ１５００Ａ）を用いて、電圧を印加しハイパーブランチポリマー絶縁膜の漏れ電流（リーク電流）特性を測定した。Ａｇｉｌｅｎｔ Ｂ１５００Ａの電流測定限界は、１０-11Ａであり、
１００Ｖの電圧印加時にリーク電流が１０-11Ａ台であれば、ゲート絶縁膜に利用できる
と判断し、「○」とし、それ以上のリーク電流が観察された絶縁膜を「×」と評価する。
【表１】
この絶縁性の評価により、ＨＰＳ、ＨＰＳ−Ｈ、ＨＰＥＭＡ−Ｈは優れた絶縁特性を有し、有機ＦＥＴのゲート絶縁膜として使用できることが分かる。
【００４２】
実施例３（ハイパーブランチポリマーをゲート絶縁膜に有する有機ＦＥＴの評価）
図７に本実施例におけるトランジスタ構造を示す。
ゲート電極としてインジウム−スズ酸化物透明電極やアルミニウムが成膜されたガラスまたはプラスチックなどからなる支持基板に、ゲート電極をして必要となる部分にフォトレジストなどを塗布し、エッチングすることでゲート電極をした。この時、この後作製するソース−ドレイン電極と、一部または全部とゲート電極がオーバーラップするように作製する（例えば、図８の２本の点線で示される範囲（２箇所）の一部又は全部で重なるように作製する。）。もしくは、金を代表とするリフトオフが可能な金属においては、フォトレジストとリフトオフ法を用いてゲート電極を作製してもよい。こうして作製したゲート電極上に、ハイパーブランチポリマー３００ｍｇ／トルエン（１ｍＬ）溶液を３０００ｒｐｍで３０秒間スピンコートし、１５０℃のホットプレート上で１時間乾燥した。この条件で作製したハイパーブランチポリマーの膜厚は、平均２μｍである。次に、ハイパーブランチポリマーを成膜した基板を真空蒸着装置にセットし、１０-4Ｐａ台まで真空引きし、抵抗加熱法によりペンタセンを活性層(有機半導体層)として５０ｎｍ真空蒸着した。その後、チャネル長（Ｌ）５０μｍ、チャネル幅（Ｗ）２ｍｍとなるように設計した厚さ１００μｍのステンレス製シャドウマスクを通して、金を５０ｎｍ真空蒸着し有機ＦＥＴを作製した。得られた有機ＦＥＴ素子を、測定用チャンバーに導入し、１０-3Ｐａの真空に保ち、タングステン製プローブでコンタクトをとり、半導体パラメーターアナライザ（Ａｇｉｌｅｎｔ Ｂ１５００Ａ）を用いて、電圧を印加し電界効果移動度を測定した。
【００４３】
ａ）ペンタセンを活性層(有機半導体層)とした有機ＦＥＴの特性を以下に示す。
（３−１）参考例２で合成したＨＰＳ（ゲル浸透クロマトグラフィーによるポリスチレン換算で測定される、重量平均分子量Ｍｗは１９，０００、分散度Ｍｗ／Ｍｎは３．９８であった。）をハイパーブランチポリマーとして用いた有機ＦＥＴ特性は、移動度が０．１０ｃｍ2／Ｖ・ｓｅｃ、ＯＮ／ＯＦＦ比が１０5だった。
（３−２）参考例３で合成したＨＰＳ−Ｈ（ゲル浸透クロマトグラフィーによるポリスチレン換算で測定される、重量平均分子量Ｍｗは３６，０００、分散度Ｍｗ／Ｍｎは５．０５であった。）をハイパーブランチポリマーとして用いた有機ＦＥＴ特性は、移動度が０．０３２ｃｍ2／Ｖ・ｓｅｃ、ＯＮ／ＯＦＦ比が１０4だった。
【００４４】
実施例４（ハイパーブランチポリマーゲート絶縁膜の光パターン化）
ハイパーブランチポリマーなどポリマーを用いたゲート絶縁膜は、光や熱などによって、必要なところだけにパターンでき、その上に塗布法で活性層(有機半導体層)を成膜するためには、固定化（不溶化）することが望ましい。そこで、光を用いたパターン化と固定化を行った。基板には、実施例３で作製したＩＴＯ電極基板を用いた。不活性ガスである窒素雰囲気に保ったグローブボックス内で、ＩＴＯ電極基板上に、ＨＰＳ（ゲル浸透クロ
マトグラフィーによるポリスチレン換算で測定される、重量平均分子量Ｍｗは１９，０００、分散度Ｍｗ／Ｍｎは３．９８であった。）２００ｍｇ／トルエン（１ｍＬ）溶液を３０００ｒｐｍで３０秒間スピンコートし、１００℃のホットプレート上で１時間乾燥した。この条件で作製したハイパーブランチポリマーの膜厚は、平均１μｍである。次に、直径が１ｍｍ、０．４ｍｍ、０．２ｍｍの円形の穴が開いたステンレス製のマスクを通して、３００Ｗの高圧水銀灯を２０分間照射し、必要な部分に光を照射し、光固層重合を利用することにより、固化した。この基板を、アセトンとトルエンでそれぞれ十分にすすぐことにより、パターンが形成されていることを顕微鏡で確認した。図９に顕微鏡写真を示す。光を照射した部分のＨＰＳが残り、光が当たっていない部分のＨＰＳは除去されパターン化されていることが確認された。また、触針法により測定した膜厚は、実施例において光重合前で１．２μｍ、光重合後有機溶剤で十分にすすいだあとで、１．０μｍであり、膜の損失もなくパターン化できた。光に活性なＤＣ基を有するハイパーブランチポリマーを用いることによって、光重合開始剤など有機ＦＥＴに取ってキャリアトラップとなり、性能を劣化させうる試薬を含まないパターン化されたゲート絶縁膜を得ることができた。
さらに、このようにして不溶化したゲート絶縁膜上に、フォトレジストを塗布し、２５μｍの櫛形電極用パターンを転写し（図１０）、リフトオフ法によってボトムコンタクト用電極を作製したところ、電極の剥離もなくハイパーブランチポリマーでパターン化されたゲート絶縁膜上にボトムコンタクト用ソース−ドレイン金電極を作製できる（図１１：黒く見えるところには、ＨＰＳが確実に残っている。）。この特性は、フォトレジストに用いられるポリビニルフェノール類に限られていたが、これまで実施例で示した有機ＦＥＴ用ゲート絶縁膜として優れた特性を示すＤＣ基を有するハイパーブランチポリマーを用いても実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】インクジェット法を用いて作製されるトップゲート・ボトムコンタクト型有機ＦＥＴの構造（断面図）を示す概略図である。
【図２】ボトムゲート・ボトムコンタクト型有機ＦＥＴの構造（断面図）を示す概略図である。
【図３】ボトムゲート・トップコンタクト型有機ＦＥＴの構造（断面図）を示す概略図である。
【図４】トップゲート・ボトムコンタクト型有機ＦＥＴの構造（断面図）を示す概略図である。
【図５】実施例１における有機ＦＥＴの構造（断面図）を示す概略図である。
【図６】実施例２における絶縁特性評価デバイス構造（断面図）を示す概略図である。
【図７】実施例３におけるトランジスタ構造（断面図）を示す概略図である。
【図８】実施例３のトランジスタ構造におけるソース−ドレイン電極とゲート電極の関係を示す図である。
【図９】実施例４におけるハイパーブランチポリマーゲート絶縁膜の光パターン化を示す顕微鏡写真である。
【図１０】ハイパーブランチポリマーゲート絶縁膜上に、フォトレジストを塗布し、２５μｍの櫛形電極用パターンを転写した際の顕微鏡写真である。
【図１１】ハイパーブランチポリマーでパターン化されたゲート絶縁膜上にボトムコンタクト用ソース−ドレイン金電極を作製した際の顕微鏡写真である。
【符号の説明】
【００４６】
ａ：インクジェットで成膜した親水性溶液から作製した電極(金属コロイドやＰＥＤＴ／
ＰＳＳ)
ｂ：トップゲートコンタクト
ｃ：トップゲート絶縁膜
ｄ：バンク(溶液の広がりを制限する)
ｅ：疎水性処理(ゲート長になる)
ｆ：インクジェットで成膜した有機活性層(有機半導体層)
ｇ：基板(ガラスやプラスチック)
１：基板
２：ゲート電極
３：ゲート絶縁膜
４：有機半導体層
５：ソース電極
６：ドレイン電極
７：金ドレイン電極
８：金ソース電極
９：活性層(有機半導体層)
１０：ハイパーブランチポリマー表面処理膜
１１：熱酸化膜（ゲート絶縁膜）
１２：ヘビードープシリコン基板
１３：直径１ｍｍ金電極
１４：ハイパーブランチポリマー膜
１５：ＩＴＯ電極
１６：ガラス基板
１７：ハイパーブランチポリマーゲート絶縁膜
１８：ゲート電極
１９：支持基板
２０：２５μｍの隙間
２１：５０μｍの金が蒸着されるところ
２２：２５μｍの隙間（チャネル）
２３：５０μｍの金
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、ソース電極と、ドレイン電極と、前記ソース電極と前記ドレイン電極とを連結する有機半導体層と、前記有機半導体層に電界を印加するためのゲート電極と、前記有機半導体層とゲート電極間に配置されるゲート絶縁膜とを備え、前記ゲート絶縁膜がハイパーブランチポリマーを成分として含有することを特徴とする有機半導体素子。
【請求項２】
基板と、ソース電極と、ドレイン電極と、前記ソース電極と前記ドレイン電極とを連結する有機半導体層と、前記有機半導体層に電界を印加するためのゲート電極と、前記有機半導体層とゲート電極間に配置されるゲート絶縁膜と、前記有機半導体層と接するゲート絶縁膜の表面に配置される表面処理層とを備え、前記表面処理層がハイパーブランチポリマーを成分として含有することを特徴とする有機半導体素子。
【請求項３】
前記有機半導体層が、π共役系化合物であることを特徴とする請求項１又は２記載の有機半導体素子。
【請求項４】
前記ハイパーブランチポリマーが、式（１）で表される請求項１又は２記載の有機半導体素子。
【化１】
（式中、Ｒ1は水素原子又はメチル基を表し、Ａ1は式（２）又は式（３）：
【化２】
（式中Ａ2はエーテル結合又はエステル結合を含んでいてもよい炭素原子数１〜３０の直
鎖状、分岐状又は環状のアルキレン基を表し、Ｘ1、Ｘ2、Ｘ3及びＸ4は、それぞれ、水素
原子、炭素原子数１〜２０のアルキル基、炭素原子数１〜２０のアルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、ヒドロキシル基、アミノ基、カルボキシル基又はシアノ基を表す。）を表し、ｎは繰り返し単位構造の数であって２〜１０００００の整数を表す。）で表される構造を有するハイパーブランチポリマー。
【請求項５】
前記ハイパーブランチポリマーのＡ1が式（４）で表される請求項４記載の有機半導体素
子。
【化３】
【請求項６】
前記ハイパーブランチポリマーのＡ1が式（５）で表される請求項４記載の有機半導体素
子。
【化４】
（式中、ｍは２〜１０の整数を表す）
【請求項７】
前記ハイパーブランチポリマーの分子末端が、チオール基、ヒドロキシル基、アミノ基、カルボキシル基、水素原子もしくは式（６）で表されるジチオカーバメート基であるか、または水素原子と式（６）で表されるジチオカーバメート基との混在状態にある、請求項４に記載の有機半導体素子。
【化５】
（Ｒ2及びＲ3は、それぞれ、炭素原子数１〜５のアルキル基、炭素原子数１〜５のヒドロキシアルキル基または炭素原子数７〜１２のアリールアルキル基を表すか、または、Ｒ2
とＲ3は互いに結合し、窒素原子と共に環を形成していてもよい。）
【請求項８】
前記ハイパーブランチポリマーのゲル浸透クロマトグラフィーによるポリスチレン換算で測定される重量平均分子量が５００〜５００００００である、請求項４に記載の有機半導体素子。
【請求項９】
前記ゲート絶縁膜が、式（６）で表されるジチオカーバメート基を分子末端に有し、かつ重量平均分子量が５００〜２０００００であるハイパーブランチポリマーより形成されてなるものであることを特徴とする請求項１記載の有機半導体素子。
【請求項１０】
前記ゲート絶縁膜が、式（６）で表されるジチオカーバメート基を分子末端に有し、かつ重量平均分子量が５００〜２０００００であるハイパーブランチポリマーを光重合して形成されてなる硬化膜からなることを特徴とする請求項１記載の有機半導体素子。
【請求項１１】
前記表面処理層が、式（６）で表されるジチオカーバメート基を分子末端に有し、かつ重量平均分子量が５００〜２０００００であるハイパーブランチポリマーをより形成されてなるものであることを特徴とする請求項２記載の有機半導体素子。
【請求項１２】
前記表面処理層が、式（６）で表されるジチオカーバメート基を分子末端に有し、かつ重量平均分子量が５００〜２０００００であるハイパーブランチポリマーを光重合して形成されてなる硬化物からなることを特徴とする請求項２記載の有機半導体素子。
【請求項１３】
（ａ−１）：基板上に形成されたゲート電極、
（ａ−２）：前記（ａ−１）のゲート電極上に形成されたゲート絶縁膜、
（ａ−３）：前記（ａ−２）のゲート絶縁膜上に形成されたソース電極及びドレイン電極、
（ａ−４）：前記（ａ−３）のソース電極及びドレイン電極の間隔を埋めるように前記ゲート絶縁膜上に形成された有機半導体層、
を具備した有機半導体素子（ボトムゲート・ボトムコンタクト型）であって、
前記ゲート絶縁膜が、ハイパーブランチポリマーを成分として含有することを特徴とする請求項１記載の有機半導体素子。
【請求項１４】
（ｂ−１）：基板上に形成されたゲート電極、
（ｂ−２）：前記（ｂ−１）のゲート電極上に形成されたゲート絶縁膜、
（ｂ−３）：前記（ｂ−２）のゲート絶縁膜上に形成された有機半導体層、
（ｂ−４）：前記（ｂ−３）の有機半導体層上に形成されたソース電極及びドレイン電極、
を具備した有機半導体素子（ボトムゲート・トップコンタクト型）であって、
前記ゲート絶縁膜が、ハイパーブランチポリマーを成分として含有することを特徴とする請求項１記載の有機半導体素子。
【請求項１５】
（ｃ−１）：基板上に形成されたソース電極及びドレイン電極、
（ｃ−２）：前記（ｃ−１）のソース電極及びドレイン電極の間隔を埋めると共に、それらの上面を覆うように形成された有機半導体層、
（ｃ−３）：前記（ｃ−２）の有機半導体層上に形成されたゲート絶縁膜、
（ｃ−４）：前記（ｃ−３）のゲート絶縁膜上に形成されたゲート電極、
を具備した有機半導体素子（トップゲート・ボトムコンタクト型）であって、
前記ゲート絶縁膜が、ハイパーブランチポリマーを成分として含有することを特徴とする請求項１記載の有機半導体素子。
【請求項１６】
（工程ａ−１）：基板上にゲート電極を形成する工程、
（工程ａ−２）：前記（工程ａ−１）で形成されたゲート電極上に、ハイパーブランチポリマーを含む溶液を塗布、乾燥してゲート絶縁膜を形成する工程、
（工程ａ−３）：前記（工程ａ−２）で形成されたゲート絶縁膜上に、ソース電極及びドレイン電極を互いに離間して形成する工程、
（工程ａ−４）：前記（工程ａ−３）で形成されたソース電極及びドレイン電極の間隔を埋めるように前記ゲート絶縁膜上に有機半導体層を形成する工程、
を含むことを特徴とする請求項１３に記載の有機半導体素子（ボトムゲート・ボトムコンタクト型）の製造方法。
【請求項１７】
前記（工程ａ−２）において、ハイパーブランチポリマーを含む溶液をゲート電極上に塗布、乾燥した後、光重合させてゲート絶縁膜を形成することを特徴とする請求項１６に記載の有機半導体素子（ボトムゲート・ボトムコンタクト型）の製造方法。
【請求項１８】
（工程ｂ−１）：基板上にゲート電極を形成する工程、
（工程ｂ−２）：前記（工程ｂ−１）で形成されたゲート電極上に、ハイパーブランチポリマーを含む溶液を塗布、乾燥してゲート絶縁膜を形成する工程、
（工程ｂ−３）：前記（工程ｂ−２）で形成されたゲート絶縁膜上に、有機半導体層を形成する工程、
（工程ｂ−４）：前記（工程ｂ−３）で形成された有機半導体層上に、ソース電極及びドレイン電極を互いに離間して形成する工程、
を含むことを特徴とする請求項１４に記載の有機半導体素子（ボトムゲート・トップコンタクト型）の製造方法。
【請求項１９】
前記（工程ｂ−２）において、ハイパーブランチポリマーを含む溶液をゲート電極上に塗布、乾燥した後、光重合させてゲート絶縁膜を形成することを特徴とする請求項１８に記載の有機半導体素子（ボトムゲート・トップコンタクト型）の製造方法。
【請求項２０】
（工程ｃ−１）：基板上にソース電極及びドレイン電極を互いに離間して形成する工程、（工程ｃ−２）：前記（工程ｃ−１）で形成されたソース電極及びドレイン電極の間隔を埋めると共に、それらの上面を覆うように前記基板、該ソース電極及び該ドレイン電極上に有機半導体層を形成する工程、
（工程ｃ−３）：前記（工程ｃ−２）で形成された有機半導体層上に、ハイパーブランチポリマーを含む溶液を塗布、乾燥してゲート絶縁膜を形成する工程、
（工程ｃ−４）：前記（工程ｃ−３）で形成されたゲート絶縁膜上にゲート電極を形成する工程、
を含むことを特徴とする請求項１５に記載の有機半導体素子（トップゲート・ボトムコンタクト型）の製造方法。
【請求項２１】
前記（工程ｃ−３）において、ハイパーブランチポリマーを含む溶液を有機半導体層上に塗布、乾燥した後、光重合させてゲート絶縁膜を形成することを特徴とする請求項２０に記載の有機半導体素子（トップゲート・ボトムコンタクト型）の製造方法。
【請求項２２】
（ａ−１）：基板上に形成されたゲート電極、
（ａ−２）：前記（ａ−１）のゲート電極上に形成されたゲート絶縁膜、
（ａ−３）：前記（ａ−２）のゲート絶縁膜上に形成された表面処理層、
（ａ−４）：前記（ａ−３）の表面処理層上に形成されたソース電極及びドレイン電極、（ａ−５）：前記（ａ−２）のソース電極及びドレイン電極の間隔を埋めるように前記表面処理層上に形成された有機半導体層、
を具備した有機半導体素子（ボトムゲート・ボトムコンタクト型）であって、
前記表面処理層が、ハイパーブランチポリマーを成分として含有することを特徴とする請求項２記載の有機半導体素子。
【請求項２３】
（ｂ−１）：基板上に形成されたゲート電極、
（ｂ−２）：前記（ｂ−１）のゲート電極上に形成されたゲート絶縁膜、
（ｂ−３）：前記（ｂ−２）のゲート絶縁膜上に形成された表面処理層、
（ｂ−４）：前記（ｂ−３）の表面処理層上に形成された有機半導体層、
（ｂ−５）：前記（ｂ−４）の表面処理層層上に形成されたソース電極及びドレイン電極、
を具備した有機半導体素子（ボトムゲート・トップコンタクト型）であって、
前記表面処理層が、ハイパーブランチポリマーを成分として含有することを特徴とする請求項２記載の有機半導体素子。
【請求項２４】
（ｃ−１）：基板上に形成されたソース電極及びドレイン電極、
（ｃ−２）：前記（ｃ−１）のソース電極及びドレイン電極の間隔を埋めると共に、それらの上面を覆うように形成された有機半導体層、
（ｃ−３）：前記（ｃ−２）の有機半導体層上に形成された表面処理層、
（ｃ−４）：前記（ｃ−３）の表面処理層層上に形成されたゲート絶縁膜、
（ｃ−５）：前記（ｃ−４）のゲート絶縁膜上に形成されたゲート電極、
を具備した有機半導体素子（トップゲート・ボトムコンタクト型）であって、
前記表面処理層が、ハイパーブランチポリマーを成分として含有することを特徴とする請求項２記載の有機半導体素子。
【請求項２５】
（工程ａ−１）：基板上にゲート電極を形成する工程、
（工程ａ−２）：前記（工程ａ−１）で形成されたゲート電極上に、ゲート絶縁膜を形成する工程、
（工程ａ−３）：前記（工程ａ−２）で形成されたゲート絶縁膜の表面に、ハイパーブランチポリマーを含む溶液を塗布、乾燥して表面処理層を形成する工程、
（工程ａ−４）：前記（工程ａ−３）で形成されたゲート絶縁膜上に、ソース電極及びドレイン電極を互いに離間して形成する工程、
（工程ａ−５）：前記（工程ａ−４）で形成されたソース電極及びドレイン電極の間隔を埋めるように前記ゲート絶縁膜上に有機半導体層を形成する工程、
を含むことを特徴とする請求項２２に記載の有機半導体素子（ボトムゲート・ボトムコンタクト型）の製造方法。
【請求項２６】
前記（工程ａ−３）において、ハイパーブランチポリマーを含む溶液をゲート絶縁膜の表面に塗布、乾燥した後、光重合させて表面処理層を形成することを特徴とする請求項２５に記載の有機半導体素子（ボトムゲート・ボトムコンタクト型）の製造方法。
【請求項２７】
（工程ｂ−１）：基板上にゲート電極を形成する工程、
（工程ｂ−２）：前記（工程ｂ−１）で形成されたゲート電極上にゲート絶縁膜を形成する工程、
（工程ｂ−３）：前記（工程ｂ−２）で形成されたゲート絶縁膜の表面に、ハイパーブランチポリマーを含む溶液を塗布、乾燥して表面処理層を形成する工程、
（工程ｂ−４）：前記（工程ｂ−３）で形成されたゲート絶縁膜上に、有機半導体層を形成する工程、
（工程ｂ−５）：前記（工程ｂ−４）で形成された有機半導体層上に、ソース電極及びドレイン電極を互いに離間して形成する工程、
を含むことを特徴とする請求項２３に記載の有機半導体素子（ボトムゲート・トップコンタクト型）の製造方法。
【請求項２８】
前記（工程ｂ−３）において、ハイパーブランチポリマーを含む溶液をゲート絶縁膜の表面に塗布、乾燥した後、光重合させて表面処理層を形成することを特徴とする請求項２７に記載の有機半導体素子（ボトムゲート・トップコンタクト型）の製造方法。
【請求項２９】
（工程ｃ−１）：基板上にソース電極及びドレイン電極を互いに離間して形成する工程、（工程ｃ−２）：前記（工程ｃ−１）で形成されたソース電極及びドレイン電極の間隔を埋めると共に、それらの上面を覆うように前記基板、該ソース電極及び該ドレイン電極上に有機半導体層を形成する工程、
（工程ｃ−３）：前記（工程ｃ−２）で形成された有機半導体層の表面に、ハイパーブランチポリマーを含む溶液を塗布、乾燥して表面処理層を形成する工程、
（工程ｃ−４）：前記（工程ｃ−３）で形成された表面処理層上にゲート絶縁膜を形成する工程、
（工程ｃ−５）：前記（工程ｃ−４）で形成されたゲート絶縁膜上にゲート電極を形成する工程、
を含むことを特徴とする請求項２４に記載の有機半導体素子（トップゲート・ボトムコンタクト型）の製造方法。
【請求項３０】
前記（工程ｃ−３）において、ハイパーブランチポリマーを含む溶液を有機半導体層の表面に塗布、乾燥した後、光重合させて表面処理層を形成することを特徴とする請求項２９に記載の有機半導体素子（トップゲート・ボトムコンタクト型）の製造方法。
【請求項３１】
請求項１又は２記載の有機半導体素子が複数配置されたディスプレイパネル。
【請求項１】
基板と、ソース電極と、ドレイン電極と、前記ソース電極と前記ドレイン電極とを連結する有機半導体層と、前記有機半導体層に電界を印加するためのゲート電極と、前記有機半導体層とゲート電極間に配置されるゲート絶縁膜とを備え、前記ゲート絶縁膜がハイパーブランチポリマーを成分として含有することを特徴とする有機半導体素子。
【請求項２】
基板と、ソース電極と、ドレイン電極と、前記ソース電極と前記ドレイン電極とを連結する有機半導体層と、前記有機半導体層に電界を印加するためのゲート電極と、前記有機半導体層とゲート電極間に配置されるゲート絶縁膜と、前記有機半導体層と接するゲート絶縁膜の表面に配置される表面処理層とを備え、前記表面処理層がハイパーブランチポリマーを成分として含有することを特徴とする有機半導体素子。
【請求項３】
前記有機半導体層が、π共役系化合物であることを特徴とする請求項１又は２記載の有機半導体素子。
【請求項４】
前記ハイパーブランチポリマーが、式（１）で表される請求項１又は２記載の有機半導体素子。
【化１】
（式中、Ｒ1は水素原子又はメチル基を表し、Ａ1は式（２）又は式（３）：
【化２】
（式中Ａ2はエーテル結合又はエステル結合を含んでいてもよい炭素原子数１〜３０の直
鎖状、分岐状又は環状のアルキレン基を表し、Ｘ1、Ｘ2、Ｘ3及びＸ4は、それぞれ、水素
原子、炭素原子数１〜２０のアルキル基、炭素原子数１〜２０のアルコキシ基、ハロゲン原子、ニトロ基、ヒドロキシル基、アミノ基、カルボキシル基又はシアノ基を表す。）を表し、ｎは繰り返し単位構造の数であって２〜１０００００の整数を表す。）で表される構造を有するハイパーブランチポリマー。
【請求項５】
前記ハイパーブランチポリマーのＡ1が式（４）で表される請求項４記載の有機半導体素
子。
【化３】
【請求項６】
前記ハイパーブランチポリマーのＡ1が式（５）で表される請求項４記載の有機半導体素
子。
【化４】
（式中、ｍは２〜１０の整数を表す）
【請求項７】
前記ハイパーブランチポリマーの分子末端が、チオール基、ヒドロキシル基、アミノ基、カルボキシル基、水素原子もしくは式（６）で表されるジチオカーバメート基であるか、または水素原子と式（６）で表されるジチオカーバメート基との混在状態にある、請求項４に記載の有機半導体素子。
【化５】
（Ｒ2及びＲ3は、それぞれ、炭素原子数１〜５のアルキル基、炭素原子数１〜５のヒドロキシアルキル基または炭素原子数７〜１２のアリールアルキル基を表すか、または、Ｒ2
とＲ3は互いに結合し、窒素原子と共に環を形成していてもよい。）
【請求項８】
前記ハイパーブランチポリマーのゲル浸透クロマトグラフィーによるポリスチレン換算で測定される重量平均分子量が５００〜５００００００である、請求項４に記載の有機半導体素子。
【請求項９】
前記ゲート絶縁膜が、式（６）で表されるジチオカーバメート基を分子末端に有し、かつ重量平均分子量が５００〜２０００００であるハイパーブランチポリマーより形成されてなるものであることを特徴とする請求項１記載の有機半導体素子。
【請求項１０】
前記ゲート絶縁膜が、式（６）で表されるジチオカーバメート基を分子末端に有し、かつ重量平均分子量が５００〜２０００００であるハイパーブランチポリマーを光重合して形成されてなる硬化膜からなることを特徴とする請求項１記載の有機半導体素子。
【請求項１１】
前記表面処理層が、式（６）で表されるジチオカーバメート基を分子末端に有し、かつ重量平均分子量が５００〜２０００００であるハイパーブランチポリマーをより形成されてなるものであることを特徴とする請求項２記載の有機半導体素子。
【請求項１２】
前記表面処理層が、式（６）で表されるジチオカーバメート基を分子末端に有し、かつ重量平均分子量が５００〜２０００００であるハイパーブランチポリマーを光重合して形成されてなる硬化物からなることを特徴とする請求項２記載の有機半導体素子。
【請求項１３】
（ａ−１）：基板上に形成されたゲート電極、
（ａ−２）：前記（ａ−１）のゲート電極上に形成されたゲート絶縁膜、
（ａ−３）：前記（ａ−２）のゲート絶縁膜上に形成されたソース電極及びドレイン電極、
（ａ−４）：前記（ａ−３）のソース電極及びドレイン電極の間隔を埋めるように前記ゲート絶縁膜上に形成された有機半導体層、
を具備した有機半導体素子（ボトムゲート・ボトムコンタクト型）であって、
前記ゲート絶縁膜が、ハイパーブランチポリマーを成分として含有することを特徴とする請求項１記載の有機半導体素子。
【請求項１４】
（ｂ−１）：基板上に形成されたゲート電極、
（ｂ−２）：前記（ｂ−１）のゲート電極上に形成されたゲート絶縁膜、
（ｂ−３）：前記（ｂ−２）のゲート絶縁膜上に形成された有機半導体層、
（ｂ−４）：前記（ｂ−３）の有機半導体層上に形成されたソース電極及びドレイン電極、
を具備した有機半導体素子（ボトムゲート・トップコンタクト型）であって、
前記ゲート絶縁膜が、ハイパーブランチポリマーを成分として含有することを特徴とする請求項１記載の有機半導体素子。
【請求項１５】
（ｃ−１）：基板上に形成されたソース電極及びドレイン電極、
（ｃ−２）：前記（ｃ−１）のソース電極及びドレイン電極の間隔を埋めると共に、それらの上面を覆うように形成された有機半導体層、
（ｃ−３）：前記（ｃ−２）の有機半導体層上に形成されたゲート絶縁膜、
（ｃ−４）：前記（ｃ−３）のゲート絶縁膜上に形成されたゲート電極、
を具備した有機半導体素子（トップゲート・ボトムコンタクト型）であって、
前記ゲート絶縁膜が、ハイパーブランチポリマーを成分として含有することを特徴とする請求項１記載の有機半導体素子。
【請求項１６】
（工程ａ−１）：基板上にゲート電極を形成する工程、
（工程ａ−２）：前記（工程ａ−１）で形成されたゲート電極上に、ハイパーブランチポリマーを含む溶液を塗布、乾燥してゲート絶縁膜を形成する工程、
（工程ａ−３）：前記（工程ａ−２）で形成されたゲート絶縁膜上に、ソース電極及びドレイン電極を互いに離間して形成する工程、
（工程ａ−４）：前記（工程ａ−３）で形成されたソース電極及びドレイン電極の間隔を埋めるように前記ゲート絶縁膜上に有機半導体層を形成する工程、
を含むことを特徴とする請求項１３に記載の有機半導体素子（ボトムゲート・ボトムコンタクト型）の製造方法。
【請求項１７】
前記（工程ａ−２）において、ハイパーブランチポリマーを含む溶液をゲート電極上に塗布、乾燥した後、光重合させてゲート絶縁膜を形成することを特徴とする請求項１６に記載の有機半導体素子（ボトムゲート・ボトムコンタクト型）の製造方法。
【請求項１８】
（工程ｂ−１）：基板上にゲート電極を形成する工程、
（工程ｂ−２）：前記（工程ｂ−１）で形成されたゲート電極上に、ハイパーブランチポリマーを含む溶液を塗布、乾燥してゲート絶縁膜を形成する工程、
（工程ｂ−３）：前記（工程ｂ−２）で形成されたゲート絶縁膜上に、有機半導体層を形成する工程、
（工程ｂ−４）：前記（工程ｂ−３）で形成された有機半導体層上に、ソース電極及びドレイン電極を互いに離間して形成する工程、
を含むことを特徴とする請求項１４に記載の有機半導体素子（ボトムゲート・トップコンタクト型）の製造方法。
【請求項１９】
前記（工程ｂ−２）において、ハイパーブランチポリマーを含む溶液をゲート電極上に塗布、乾燥した後、光重合させてゲート絶縁膜を形成することを特徴とする請求項１８に記載の有機半導体素子（ボトムゲート・トップコンタクト型）の製造方法。
【請求項２０】
（工程ｃ−１）：基板上にソース電極及びドレイン電極を互いに離間して形成する工程、（工程ｃ−２）：前記（工程ｃ−１）で形成されたソース電極及びドレイン電極の間隔を埋めると共に、それらの上面を覆うように前記基板、該ソース電極及び該ドレイン電極上に有機半導体層を形成する工程、
（工程ｃ−３）：前記（工程ｃ−２）で形成された有機半導体層上に、ハイパーブランチポリマーを含む溶液を塗布、乾燥してゲート絶縁膜を形成する工程、
（工程ｃ−４）：前記（工程ｃ−３）で形成されたゲート絶縁膜上にゲート電極を形成する工程、
を含むことを特徴とする請求項１５に記載の有機半導体素子（トップゲート・ボトムコンタクト型）の製造方法。
【請求項２１】
前記（工程ｃ−３）において、ハイパーブランチポリマーを含む溶液を有機半導体層上に塗布、乾燥した後、光重合させてゲート絶縁膜を形成することを特徴とする請求項２０に記載の有機半導体素子（トップゲート・ボトムコンタクト型）の製造方法。
【請求項２２】
（ａ−１）：基板上に形成されたゲート電極、
（ａ−２）：前記（ａ−１）のゲート電極上に形成されたゲート絶縁膜、
（ａ−３）：前記（ａ−２）のゲート絶縁膜上に形成された表面処理層、
（ａ−４）：前記（ａ−３）の表面処理層上に形成されたソース電極及びドレイン電極、（ａ−５）：前記（ａ−２）のソース電極及びドレイン電極の間隔を埋めるように前記表面処理層上に形成された有機半導体層、
を具備した有機半導体素子（ボトムゲート・ボトムコンタクト型）であって、
前記表面処理層が、ハイパーブランチポリマーを成分として含有することを特徴とする請求項２記載の有機半導体素子。
【請求項２３】
（ｂ−１）：基板上に形成されたゲート電極、
（ｂ−２）：前記（ｂ−１）のゲート電極上に形成されたゲート絶縁膜、
（ｂ−３）：前記（ｂ−２）のゲート絶縁膜上に形成された表面処理層、
（ｂ−４）：前記（ｂ−３）の表面処理層上に形成された有機半導体層、
（ｂ−５）：前記（ｂ−４）の表面処理層層上に形成されたソース電極及びドレイン電極、
を具備した有機半導体素子（ボトムゲート・トップコンタクト型）であって、
前記表面処理層が、ハイパーブランチポリマーを成分として含有することを特徴とする請求項２記載の有機半導体素子。
【請求項２４】
（ｃ−１）：基板上に形成されたソース電極及びドレイン電極、
（ｃ−２）：前記（ｃ−１）のソース電極及びドレイン電極の間隔を埋めると共に、それらの上面を覆うように形成された有機半導体層、
（ｃ−３）：前記（ｃ−２）の有機半導体層上に形成された表面処理層、
（ｃ−４）：前記（ｃ−３）の表面処理層層上に形成されたゲート絶縁膜、
（ｃ−５）：前記（ｃ−４）のゲート絶縁膜上に形成されたゲート電極、
を具備した有機半導体素子（トップゲート・ボトムコンタクト型）であって、
前記表面処理層が、ハイパーブランチポリマーを成分として含有することを特徴とする請求項２記載の有機半導体素子。
【請求項２５】
（工程ａ−１）：基板上にゲート電極を形成する工程、
（工程ａ−２）：前記（工程ａ−１）で形成されたゲート電極上に、ゲート絶縁膜を形成する工程、
（工程ａ−３）：前記（工程ａ−２）で形成されたゲート絶縁膜の表面に、ハイパーブランチポリマーを含む溶液を塗布、乾燥して表面処理層を形成する工程、
（工程ａ−４）：前記（工程ａ−３）で形成されたゲート絶縁膜上に、ソース電極及びドレイン電極を互いに離間して形成する工程、
（工程ａ−５）：前記（工程ａ−４）で形成されたソース電極及びドレイン電極の間隔を埋めるように前記ゲート絶縁膜上に有機半導体層を形成する工程、
を含むことを特徴とする請求項２２に記載の有機半導体素子（ボトムゲート・ボトムコンタクト型）の製造方法。
【請求項２６】
前記（工程ａ−３）において、ハイパーブランチポリマーを含む溶液をゲート絶縁膜の表面に塗布、乾燥した後、光重合させて表面処理層を形成することを特徴とする請求項２５に記載の有機半導体素子（ボトムゲート・ボトムコンタクト型）の製造方法。
【請求項２７】
（工程ｂ−１）：基板上にゲート電極を形成する工程、
（工程ｂ−２）：前記（工程ｂ−１）で形成されたゲート電極上にゲート絶縁膜を形成する工程、
（工程ｂ−３）：前記（工程ｂ−２）で形成されたゲート絶縁膜の表面に、ハイパーブランチポリマーを含む溶液を塗布、乾燥して表面処理層を形成する工程、
（工程ｂ−４）：前記（工程ｂ−３）で形成されたゲート絶縁膜上に、有機半導体層を形成する工程、
（工程ｂ−５）：前記（工程ｂ−４）で形成された有機半導体層上に、ソース電極及びドレイン電極を互いに離間して形成する工程、
を含むことを特徴とする請求項２３に記載の有機半導体素子（ボトムゲート・トップコンタクト型）の製造方法。
【請求項２８】
前記（工程ｂ−３）において、ハイパーブランチポリマーを含む溶液をゲート絶縁膜の表面に塗布、乾燥した後、光重合させて表面処理層を形成することを特徴とする請求項２７に記載の有機半導体素子（ボトムゲート・トップコンタクト型）の製造方法。
【請求項２９】
（工程ｃ−１）：基板上にソース電極及びドレイン電極を互いに離間して形成する工程、（工程ｃ−２）：前記（工程ｃ−１）で形成されたソース電極及びドレイン電極の間隔を埋めると共に、それらの上面を覆うように前記基板、該ソース電極及び該ドレイン電極上に有機半導体層を形成する工程、
（工程ｃ−３）：前記（工程ｃ−２）で形成された有機半導体層の表面に、ハイパーブランチポリマーを含む溶液を塗布、乾燥して表面処理層を形成する工程、
（工程ｃ−４）：前記（工程ｃ−３）で形成された表面処理層上にゲート絶縁膜を形成する工程、
（工程ｃ−５）：前記（工程ｃ−４）で形成されたゲート絶縁膜上にゲート電極を形成する工程、
を含むことを特徴とする請求項２４に記載の有機半導体素子（トップゲート・ボトムコンタクト型）の製造方法。
【請求項３０】
前記（工程ｃ−３）において、ハイパーブランチポリマーを含む溶液を有機半導体層の表面に塗布、乾燥した後、光重合させて表面処理層を形成することを特徴とする請求項２９に記載の有機半導体素子（トップゲート・ボトムコンタクト型）の製造方法。
【請求項３１】
請求項１又は２記載の有機半導体素子が複数配置されたディスプレイパネル。
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図１】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図１】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００８−２４４０２２（Ｐ２００８−２４４０２２Ａ）
【公開日】平成２０年１０月９日（２００８．１０．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−８０３６１（Ｐ２００７−８０３６１）
【出願日】平成１９年３月２６日（２００７．３．２６）
【出願人】（５０４１４５３４２）国立大学法人九州大学 (960)
【出願人】（０００００３９８６）日産化学工業株式会社 (510)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１０月９日（２００８．１０．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年３月２６日（２００７．３．２６）
【出願人】（５０４１４５３４２）国立大学法人九州大学 (960)
【出願人】（０００００３９８６）日産化学工業株式会社 (510)
【Ｆターム（参考）】
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