ｐ型有機薄膜トランジスタ、ｐ型有機薄膜トランジスタの製造方法、および、塗布溶液
【課題】電荷注入効率の高いｐ型有機薄膜トランジスタ、および、金属酸化物を電荷注入層として用いても、金属酸化物が溶解することで電極剥離を起こすことのないｐ型有機薄膜トランジスタの製造方法、ならびに、この製造方法に用いる塗布溶液を提供する。
【解決手段】ｐ型有機薄膜トランジスタ１０Ａは、絶縁基板１１上に設けられたゲート電極１２と、ゲート電極１２を被覆して設けられたゲート絶縁層１３と、ゲート絶縁層１３上に設けられたソース電極１４ａおよびドレイン電極１４ｂと、ソース電極１４ａおよびドレイン電極１４ｂの表面に設けられた金属酸化物層１５と、ゲート絶縁層１３上、かつ金属酸化物層１５が形成されたソース電極１４ａとドレイン電極１４ｂとの間に設けられたｐ型有機半導体層１６と、を備えたことを特徴とする。
【解決手段】ｐ型有機薄膜トランジスタ１０Ａは、絶縁基板１１上に設けられたゲート電極１２と、ゲート電極１２を被覆して設けられたゲート絶縁層１３と、ゲート絶縁層１３上に設けられたソース電極１４ａおよびドレイン電極１４ｂと、ソース電極１４ａおよびドレイン電極１４ｂの表面に設けられた金属酸化物層１５と、ゲート絶縁層１３上、かつ金属酸化物層１５が形成されたソース電極１４ａとドレイン電極１４ｂとの間に設けられたｐ型有機半導体層１６と、を備えたことを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機薄膜トランジスタ、および、その製造方法、ならびに、その製造方法に用いる塗布溶液に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在半導体の主流はＳｉ系であるが、フレキシブル化、軽量化等の視点から有機半導体を用いたトランジスタ（有機ＴＦＴ）の研究が盛んになっている。一般に、有機半導体を用いる場合、溶液を用いた塗布成膜が可能となり、各種印刷法を使った大面積プロセスを適用することができ、大幅な低コスト化が可能となる。また、低温作製プロセスであるため、プラスチック等のフレキシブル基板を利用できるといった利点も挙げられる。
【０００３】
有機ＴＦＴの応用分野は広く、有機ＥＬディスプレイ、液晶、電子ペーパー等の表示デバイスをアクティブ駆動させる駆動素子として用いられ、また、ＲＦＩＤタグやセンサー等への応用も検討されている。しかしながら現状の有機ＴＦＴは、移動度、動作電圧、駆動安定性において実用的なレベルに到達していない。そのため、有機半導体のみならず、素子構成、作製プロセス等、様々な角度からの改良が急務となっている。
【０００４】
中でも有機半導体とソース電極界面の接触抵抗の問題は大きく、いかに効率良くソースから有機半導体層へ電荷注入できるかによってトランジスタ特性が大きく変化する。有機半導体とソース電極との接触抵抗は以下の２つの状態によって変化する。１つは、有機半導体と、ソース電極となる金属との物理的な接触状態であり、もう１つは、有機半導体のＨＯＭＯ（最高占有軌道）準位と、ソース電極となる金属の仕事関数とのエネルギー的な差で表される、電荷注入障壁の大きさである。
【０００５】
金属表面では有機半導体の結晶成長が阻害されやすいため、前記界面付近では結晶粒界ができやすい。この結晶粒界はソース電極と有機半導体との間の接触抵抗を増加させる。これを解決するため、ソース電極表面をチオール等の自己組織化単分子膜で表面処理し、界面付近における有機半導体の結晶成長を改善し結晶粒界を低減することで、有機半導体とソース電極との物理的な接触状態が改善され、電荷注入効率が向上することが分かっている（非特許文献１参照）。
【０００６】
また、ｐ型有機半導体のＨＯＭＯ準位は、概ね５．０〜５．５ｅＶ程度であることから、仕事関数が深い白金（仕事関数：５．４ｅＶ）をソース電極として用いることで電荷注入障壁が低減され、電荷注入効率が向上することも分かっている（非特許文献２参照）。さらに、仕事関数がより深い酸化モリブデン（仕事関数：５．６ｅＶ）等の金属酸化物を電荷注入層として補助的に用い、積層構造のソース電極とすることで電荷注入障壁が低滅され、トランジスタ特性が改善されることも分かっている（非特許文献３参照）。
【０００７】
特に、酸化モリブデン等の金属酸化物を電荷注入層として用いる手法は、金属酸化物が白金等の金属よりも深い仕事関数を有することから、電荷注入効率がより大きく改善されるため、非常に有効な手法である。このように金属酸化物の電荷注入層を用いる場合、図１０に示すように、絶縁基板１０１上に、ゲート電極１０２、ゲート絶縁層（ゲート絶縁膜）１０３、ソース・ドレイン電極１０４、金属酸化物層１０５、ｐ型有機半導体層１０６が形成された有機ＴＦＴ１００において、電荷注入層となる金属酸化物層１０５は、ソース・ドレイン電極１０４となる金属層１０４とゲート絶縁層１０３との中間に設けられ、ソース・ドレイン電極１０４をゲート絶縁層１０３上に固定する密着層としても機能する（非特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】IEEE ELECTRON DEVICE LETTERS, VOL. 22, NO. 12, DECEMBER 2001
【非特許文献２】APPLIED PHYSICS LETTERS 87, 193508 (2005)
【非特許文献３】APPLIED PHYSICS LETTERS 92, 013301 (2008)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、従来の有機ＴＦＴおよびその製造方法では、以下に示す問題がある。
通常、有機ＴＦＴをディスプレイ用駆動回路に用いる場合、有機ＴＦＴが高精細な画素内に配置されるため、フォトリソプロセスによって非常に微細なパターニングが行なわれる。しかし、図１０に示される構造のように金属酸化物を電荷注入層として用いた場合、金属酸化物が現像液やエッチング液に溶解し、電極剥離が起こってしまうため、ソース・ドレイン電極のパターニング工程で行なうフォトリソプロセスに対応できないという問題がある。
【００１０】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、電荷注入効率の高いｐ型有機薄膜トランジスタ、および、金属酸化物を電荷注入層として用いても、金属酸化物が溶解することで電極剥離を起こすことのないｐ型有機薄膜トランジスタの製造方法、ならびに、この製造方法に用いる塗布溶液を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者らは鋭意研究した結果、あらかじめソース・ドレイン電極をフォトリソグラフィによりパターニングし、その基板上に金属酸化物が溶解した溶液を塗布し、ソース・ドレイン電極上に電荷注入層となる金属酸化物層を形成する手法を見出すことで本発明を成すに至った。
【００１２】
すなわち、本発明に係るｐ型有機薄膜トランジスタは、絶縁基板上に設けられたゲート電極と、前記ゲート電極を被覆して設けられたゲート絶縁層と、前記ゲート絶縁層上に設けられたソース電極およびドレイン電極と、前記ソース電極およびドレイン電極の表面に設けられた金属酸化物層と、前記ゲート絶縁層上、かつ前記金属酸化物層が形成されたソース電極とドレイン電極との間に設けられたｐ型有機半導体層と、を備えたことを特徴とする。
【００１３】
このような構成によれば、ボトムゲート・ボトムコンタクト構造と呼ばれるｐ型有機薄膜トランジスタにおいて、ｐ型有機半導体層とソース・ドレイン電極界面に金属酸化物層が設けられているため、電荷注入障壁が低減され、電荷注入効率が向上する。
【００１４】
本発明に係るｐ型有機薄膜トランジスタは、絶縁基板上に設けられたソース電極およびドレイン電極と、前記ソース電極およびドレイン電極の表面に設けられた金属酸化物層と、前記絶縁基板上、かつ前記金属酸化物層が形成されたソース電極とドレイン電極との間、および、前記金属酸化物層上に設けられたｐ型有機半導体層と、前記ｐ型有機半導体層上に設けられたゲート絶縁層と、前記ゲート絶縁層上に設けられたゲート電極と、を備えたことを特徴とする。
【００１５】
このような構成によれば、トップゲート・ボトムコンタクト構造と呼ばれるｐ型有機薄膜トランジスタにおいて、ｐ型有機半導体層とソース・ドレイン電極界面に金属酸化物層が設けられているため、電荷注入障壁が低減され、電荷注入効率が向上する。
【００１６】
本発明に係るｐ型有機薄膜トランジスタは、前記金属酸化物層が、モリブデン酸化物、バナジウム酸化物、タングステン酸化物、レニウム酸化物のうちの少なくとも一種からなることを特徴とする。
【００１７】
これらの金属酸化物を用いることで、ソース電極から有機半導体層への電荷注入障壁が低減される。また、入手が容易であり、経済性が向上する。
【００１８】
本発明に係るｐ型有機薄膜トランジスタの製造方法は、絶縁基板上にゲート電極を設けるゲート電極形成工程と、前記ゲート電極を被覆してゲート絶縁層を設けるゲート絶縁層形成工程と、前記ゲート絶縁層上にソース電極およびドレイン電極を設けるソース・ドレイン電極形成工程と、前記ソース電極およびドレイン電極の表面に金属酸化物層を設ける金属酸化物層形成工程と、前記ゲート絶縁層上、かつ前記金属酸化物層が形成されたソース電極とドレイン電極との間に、ｐ型有機半導体層を設けるｐ型有機半導体層形成工程と、を含み、前記ゲート絶縁層の表面エネルギーが４０ｍＮ／ｍ以下であり、前記金属酸化物層形成工程は、金属酸化物を溶解した塗布溶液を塗布することにより、前記金属酸化物層を形成することを特徴とする。
【００１９】
このような製造方法によれば、ゲート絶縁層の表面エネルギーが４０ｍＮ／ｍ（＝ｍＪ／ｍ２）以下であるため、金属酸化物層形成工程において、塗布溶液を塗布した後に、塗布溶液がゲート絶縁層の表面に残存せず、ソース電極の表面およびドレイン電極の表面にのみ、金属酸化物層が形成される。
【００２０】
本発明に係るｐ型有機薄膜トランジスタの製造方法は、絶縁基板上にソース電極およびドレイン電極を設けるソース・ドレイン電極形成工程と、前記ソース電極およびドレイン電極の表面に金属酸化物層を設ける金属酸化物層形成工程と、前記絶縁基板上、かつ前記金属酸化物層が形成されたソース電極とドレイン電極との間、および、前記金属酸化物層上にｐ型有機半導体層を設けるｐ型有機半導体層形成工程と、前記ｐ型有機半導体層上にゲート絶縁層を設けるゲート絶縁層形成工程と、前記ゲート絶縁層上にゲート電極を設けるゲート電極形成工程と、を含み、前記絶縁基板の表面エネルギーが４０ｍＮ／ｍ以下であり、前記金属酸化物層形成工程は、金属酸化物を溶解した塗布溶液を塗布することにより、前記金属酸化物層を形成することを特徴とする。
【００２１】
このような製造方法によれば、絶縁基板の表面エネルギーが４０ｍＮ／ｍ以下であるため、金属酸化物層形成工程において、塗布溶液を塗布した後に、塗布溶液が絶縁基板の表面に残存せず、ソース電極の表面およびドレイン電極の表面にのみ、金属酸化物層が形成される。
【００２２】
本発明に係る塗布溶液は、前記記載の金属酸化物層形成工程で用いる塗布溶液であって、溶媒に金属酸化物を溶解したものであることを特徴とする。
【００２３】
このような構成によれば、溶媒に金属酸化物が溶解されていることで、前記金属酸化物層形成工程において金属酸化物層を形成するのに用いることができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明に係るｐ型有機薄膜トランジスタは、効率的な電荷注入により、低電圧でより多くの電流を流すことができる。また、高精細な画素内に配置することもでき、ディスプレイ用駆動回路等に用いることもできる。
本発明に係るｐ型有機薄膜トランジスタの製造方法は、高密度に集積化されたｐ型有機薄膜トランジスタにおいても、電荷注入層となる金属酸化物層をソース電極の表面およびドレイン電極の表面にのみ、容易かつ高品質に設けることが可能である。したがって、効率的な電荷注入により、低電圧でより多くの電流を流すことができるｐ型有機薄膜トランジスタを提供することができる。
本発明に係る塗布溶液は、これを用いることで容易かつ簡便に金属酸化物層を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明に係るｐ型有機薄膜トランジスタの第１の形態を模式的に示す断面図である。
【図２】本発明に係るｐ型有機薄膜トランジスタの第２の形態を模式的に示す断面図である。
【図３】本発明に係る第１の形態のｐ型有機薄膜トランジスタの製造方法の工程を示す模式図である。
【図４】本発明に係る第２の形態のｐ型有機薄膜トランジスタの製造方法の工程を示す模式図である。
【図５】実施例における、電荷注入層が形成された素子と、電荷注入層が形成されていない素子のトランジスタ特性を示すグラフである。
【図６】実施例における、電荷注入層が形成された素子と、電荷注入層が形成されていない素子のトランジスタ特性を示すグラフである。
【図７】実施例における、各素子の閾値電圧と電荷注入層の成膜時に用いた酸化モリブデン溶液の濃度との関係を示すグラフである。
【図８】実施例における、電荷注入層が形成された素子と、電荷注入層が形成されていない素子のトランジスタ特性を示すグラフである。
【図９】実施例における、電荷注入層が形成された素子と、電荷注入層が形成されていない素子のトランジスタ特性を示すグラフである。
【図１０】従来のｐ型有機薄膜トランジスタの形態を模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については、同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。
【００２７】
≪ｐ型有機薄膜トランジスタ≫
まず、ｐ型有機薄膜トランジスタ（以下、適宜、有機ＴＦＴという）について、図１、２を参照して説明する。
＜第１実施形態＞
本発明に係る有機ＴＦＴの第１の実施形態は、ボトムゲート・ボトムコンタクト構造と呼ばれる有機ＴＦＴに関するものである。
【００２８】
図１に示すように、有機ＴＦＴ１０Ａは、絶縁基板１１上に設けられたゲート電極１２と、ゲート電極１２を被覆して設けられたゲート絶縁層１３と、ゲート絶縁層１３上に設けられたソース電極１４ａおよびドレイン電極１４ｂ（以下、適宜、ソース・ドレイン電極１４という）と、ソース電極１４ａおよびドレイン電極１４ｂの表面に設けられた金属酸化物層１５と、ゲート絶縁層１３上、かつ金属酸化物層１５が形成されたソース電極１４ａとドレイン電極１４ｂとの間に設けられたｐ型有機半導体層（以下、適宜、半導体層という）１６と、を備える。
以下、各構成について説明する。
【００２９】
［絶縁基板］
絶縁基板１１は、有機ＴＦＴ１０Ａの土台となるものである。
絶縁基板１１の材料としては、例えば、石英、シリコン等のガラス基板、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ナイロン、ポリカーボネート等の公知のプラスチックフィルム等を用いることができる。また、表面が絶縁性処理されていれば、金属フォイル等も基板として用いることができる。
【００３０】
［ゲート電極］
ゲート電極１２は、絶縁基板１１上に積層されて設けられる。図１に示すように、ゲート電極１２は、ここでは絶縁基板１１の中央に設けられているが、絶縁基板１１全体に積層させてもよい。すなわち、ゲート電極１２は、絶縁基板１１上の少なくとも一部に設けられる。
【００３１】
ゲート電極１２の材料としては、例えば、Ａｌ、Ｃｒ、Ａｕ、Ｉｎ、Ｍｏ、低抵抗シリコン、酸化インジウム、酸化スズ、ＩＴＯ（酸化インジウムスズ）、ＭｏＷ、Ａｌ／Ｃｒ（左から順に積層）のような導電性金属や、導電性ポリアニリン、導電性ポリピロール、導電性ポリチオフェン、ポリエチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）、ポリスチレンスルホン酸（ＰＳＳ）等の多様な導電性ポリマーを用いることができる。ただし、絶縁基板１１との密着性、ゲート電極１２上に形成されるゲート絶縁層１３の平坦性、パターン化のための加工性、および後続工程時に使われる化学物質に対する耐性等を考慮して適切な物質を選択する必要がある。
【００３２】
［ゲート絶縁層］
ゲート絶縁層１３は、ゲート電極１２上に積層されて設けられる。なお、ゲート絶縁層１３はゲート電極１２上に設けるが、図１に示すように、ゲート電極１２が絶縁基板１１の中央に設けられている場合には、露出した絶縁基板１１上にもゲート絶縁層１３を設ける。有機ＴＦＴ１０Ａにおけるゲート絶縁層１３は、後記するように、所定の表面エネルギーを有している。
ゲート絶縁層１３の材料としては、例えば、ＳｉＯ２、Ｔi２Ｏ５、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ、Ａ１２Ｏ３等の絶縁性の金属酸化物の他、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリビニルフェノール（ＰＶＰ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、サイトップ（登録商標）、テフロン（登録商標）等の絶縁性高分子を用いることができる。また、シランカップリング剤や長差アルキルを有するリン酸系の自己組織化単分子膜もゲート絶縁層の材料として用いることができる。
【００３３】
［ソース電極およびドレイン電極］
ソース・ドレイン電極１４は、これら電極間に所定の間隔を空けて、ゲート絶縁層１３上に積層されて設けられる。
ソース・ドレイン電極１４の材料としては、例えば、金、銀、ニッケル等の金属コロイド粒子を分散させた溶液もしくは銀等の金属粒子を導電材料として用いたペーストが挙げられる。また、後記するように、スパッタ法や蒸着法を用いる場合には、アルミニウム、モリブデン、クロム、チタン、タンタル、ニッケル、銅、銀、金、白金、パラジウム等の金属材料や、ＩＴＯ等の透明導電膜材料を用いることができる。
【００３４】
［金属酸化物層］
金属酸化物層１５は、電荷注入層として設けられるものであり、ソース電極１４ａおよびドレイン電極１４ｂの表面に設けられる。なお、図中、紙面上の左右の両端は有機ＴＦＴ１０Ａの断面として、金属酸化物層１５の図示を省略している。
【００３５】
金属酸化物としては、モリブデン酸化物、バナジウム酸化物、タングステン酸化物、レニウム酸化物、および、これらの混合物を用いることができる。
モリブデン酸化物としては、例えばＭｏＯ３、バナジウム酸化物としては、例えばＶ２Ｏ５、タングステン酸化物としては、例えばＷＯ３、レニウム酸化物としては、例えばＲｅ２Ｏ７が挙げられる。
【００３６】
ただし、これらの物質の酸化数は僅かに減少していてもよい。金属酸化物を用いると、後記する製造工程において、金属酸化物の酸化数が全体で僅かに減少する。これにより、酸素が外れた部位に電子が結合して電子の授受が行われ、より電荷注入効率が高くなる。
なお、金属酸化物層１５には、有機化合物、高分子化合物等を含むことができる。また、金属酸化物層１５の膜厚は、特に限定されないが１０ｎｍ以下であることが好ましい。
【００３７】
ここで、電荷注入層として導電性高分子を溶液に溶解させて用いるものもあるが、導電性高分子溶液は粘度が高いため、後記する製造工程において、ゲート絶縁層１３上に残りやすく、これによりソース・ドレイン電極１４間がリークしてしまい、良好なトランジスタ特性が得られなくなる。トランジスタの微細化（高精細化）が進むと、導電性高分子溶液がソース・ドレイン電極１４間を跨いでゲート絶縁層１３上に残る確率が高くなり、ディスプレイ駆動回路に用いた場合、歩留まり低下を引きこす。この問題は、特にソース電極１４ａとドレイン電極１４ｂの間が１０μｍ以下になると、顕著になる。
【００３８】
［ｐ型有機半導体層］
半導体層１６は、ゲート絶縁層１３上、かつ金属酸化物層１５が形成されたソース電極１４ａとドレイン電極１４ｂの間、すなわち、ゲート絶縁層１３上のソース・ドレイン電極１４が形成されていない部位に積層されて設けられる。なお、図１に示すように、半導体層１６は、金属酸化物層１５が形成されたソース電極１４ａおよびドレイン電極１４ｂの上部の一部にまで設けられていてもよく、さらに図示しないが、ソース電極１４ａおよびドレイン電極１４ｂの上部全体にまで設けられていてもよい。
【００３９】
本発明を構成する電荷注入層は、金属酸化物層１５であることから、仕事関数が大きくｐ型有機半導体の接触抵抗を低減することに適しているため、本発明の有機ＴＦＴ１０Ａは、有機半導体層として、ｐ型有機半導体を用いることに適している。
【００４０】
半導体層１６の材料としては、例えば、ジナフトチエノチオフェン（ＤＮＴＴ）や、ペンタセン、ナフタセン、チフェンオリゴマー、ペリレン、α−セキシフェニル、および、その誘導体や、ナフタレン、アントラセン、ルブレン、および、その誘導体や、コロネン、および、その誘導体や、金属含有フタロシアニン、金属非含有のフタロシアニン、および、その誘導体等の低分子半導体を用いることができる。あるいは、poly(2,5-bis(3-alkylthiophene-2-yl)thieno[3,2-b]thiophene)（ＰＢＴＴＴ）や、チオフェンやフルオレンをベースとした、ポリアルキルチオフェン、ポリアルキルフルオレン、および、その誘導体等の高分子半導体を用いることができる。
【００４１】
また、半導体層１６の膜厚については特に制限はないが、得られるトランジスタ特性は、半導体層１６の膜厚に大きく左右される場合が多い。その最適膜厚は、有機半導体の材料により異なるが、一般に数ｎｍから１００ｎｍの範囲が好ましい。
【００４２】
以上説明した有機ＴＦＴ１０Ａにおいて、有機ＴＦＴ１０Ａを駆動する際には、ゲート電極１２に負電位（マイナス電位）、ソース電極１４ａに接地電位（０Ｖ、グランド）、ドレイン電極１４ｂに負電位を印加する。これにより、ソース電極１４ａから半導体層１６へ電荷が注入される。そして、本発明では、半導体層１６とソース・ドレイン電極１４の界面に金属酸化物層１５が設けられているため、ソース電極１４ａから半導体層１６へ、効率的に電荷が注入される。
【００４３】
＜第２実施形態＞
本発明に係る有機ＴＦＴの第２の実施形態は、トップゲート・ボトムコンタクト構造と呼ばれる有機ＴＦＴに関するものである。
【００４４】
図２に示すように、有機ＴＦＴ１０Ｂは、絶縁基板１１上に設けられたソース電極１４ａおよびドレイン電極１４ｂと、ソース電極１４ａおよびドレイン電極１４ｂの表面に設けられた金属酸化物層１５と、前記絶縁基板１１上、かつ金属酸化物層１５が形成されたソース電極１４ａとドレイン電極１４ｂとの間、および、金属酸化物層１５上に設けられたｐ型有機半導体層１６と、ｐ型有機半導体層１６上に設けられたゲート絶縁層１３と、ゲート絶縁層１３上に設けられたゲート電極１２と、を備える。
以下、各構成について説明する。
【００４５】
なお、絶縁基板１１、ソース電極１４ａ、ドレイン電極１４ｂ、半導体層１６、金属酸化物層１５等を構成する材料等については、前記第１実施形態における絶縁基板１１、ソース電極１４ａ、ドレイン電極１４ｂ、半導体層１６、金属酸化物層１５等と同様であるので、ここでは説明を省略する。
【００４６】
［絶縁基板］
絶縁基板１１は、有機ＴＦＴ１０Ｂの土台となるものである。有機ＴＦＴ１０Ｂにおける絶縁基板１１は、後記するように、所定の表面エネルギーを有している。
【００４７】
［ソース電極およびドレイン電極］
ソース・ドレイン電極１４は、これら電極間に所定の間隔を空けて、絶縁基板１１上に積層されて設けられる。
【００４８】
［金属酸化物層］
金属酸化物層１５は、電荷注入層として設けられるものであり、ソース電極１４ａおよびドレイン電極１４ｂの表面に設けられる。なお、図中、紙面上の左右の両端は有機ＴＦＴ１０Ｂの断面として、金属酸化物層１５の図示を省略している。
【００４９】
［ｐ型有機半導体層］
半導体層１６は、絶縁基板１１上、かつ金属酸化物層１５が形成されたソース電極１４ａとドレイン電極１４ｂの間、および、金属酸化物層１５上に設けられる。すなわち、絶縁基板１１上のソース・ドレイン電極１４が形成されていない部位、および、ソース・ドレイン電極１４に被覆された金属酸化物層１５上に積層されて設けられる。
【００５０】
［ゲート絶縁層］
ゲート絶縁層１３は、半導体層１６上に積層されて設けられる。
【００５１】
［ゲート電極］
ゲート電極１２は、ゲート絶縁層１３上に積層されて設けられる。図２に示すように、ゲート電極１２は、ここではゲート絶縁層１３の中央に設けられているが、ゲート絶縁層１３全体に積層させてもよい。すなわち、ゲート電極１２は、ゲート絶縁層１３上の少なくとも一部に設けられる。
【００５２】
以上説明した有機ＴＦＴ１０Ｂにおいて、有機ＴＦＴ１０Ｂを駆動する際には、ゲート電極１２に負電位（マイナス電位）、ソース電極１４ａに接地電位（０Ｖ、グランド）、ドレイン電極１４ｂに負電位を印加する。これにより、ソース電極１４ａから半導体層１６へ電荷が注入される。そして、本発明では、半導体層１６とソース・ドレイン電極１４の界面に金属酸化物層１５が設けられているため、ソース電極１４ａから半導体層１６へ、効率的に電荷が注入される。
【００５３】
≪ｐ型有機薄膜トランジスタの製造方法≫
次に、ｐ型有機薄膜トランジスタの製造方法について、図３、４を参照して説明する。
＜第１の製造方法＞
図３（ａ）〜（ｅ）に示すように、本発明に係る有機ＴＦＴの第１の製造方法は、前記第１実施形態に係る有機ＴＦＴ１０Ａの製造方法であり、ゲート電極形成工程（図３（ａ））と、ゲート絶縁層形成工程（図３（ｂ））と、ソース・ドレイン電極形成工程（図３（ｃ））と、金属酸化物層形成工程（図３（ｄ））と、ｐ型有機半導体層形成工程（以下、適宜、半導体層形成工程という）（図３（ｅ））と、を含む。
以下、各工程について説明する。
【００５４】
［ゲート電極形成工程］
図３（ａ）に示すように、ゲート電極形成工程は、絶縁基板１１上にゲート電極１２を設ける工程である。
ゲート電極１２は、真空蒸着法、電子ビーム蒸着法、ＲＦスパッタ法、印刷法等の周知の成膜方法により形成することができる。
【００５５】
［ゲート絶縁層形成工程］
図３（ｂ）に示すように、ゲート絶縁層形成工程は、ゲート電極１２を被覆してゲート絶縁層１３を設ける工程である。すなわち、ゲート絶縁層１３はゲート電極１２上に設けるが、図３に示すように、ゲート電極１２が絶縁基板１１の中央に設けられている場合には、露出した絶縁基板１１上にもゲート絶縁層１３を設ける。
ゲート絶縁層１３は、ゲート絶縁層１３の材料を用いて、スピンコート法、スパッタ法、ＣＶＤ法、印刷法等の周知の成膜方法により形成することができる。
【００５６】
ここで、後記するように、有機ＴＦＴ１０Ａの製造においては、金属酸化物層形成工程で溶媒に金属酸化物を溶解した塗布溶液を塗布することによって、ソース・ドレイン電極１４の表面にのみ金属酸化物層１５を形成する。そのため、塗布した溶液がゲート絶縁層１３の表面に残らないようにする必要があることから、ゲート絶縁層１３の表面エネルギーを４０ｍＮ／ｍ以下とする。表面エネルギーを４０ｍＮ／ｍ以下とすることで、ゲート絶縁層１３の表面に撥液性が付与され、塗布した溶液をはじき、ゲート絶縁層１３上に塗布溶液が残存しない。
また、ゲート絶縁層１３の表面エネルギーを４０ｍＮ／ｍ以下とすることで、ソース・ドレイン電極１４の表面エネルギーよりも小さくなり、塗布された溶液がソース・ドレイン電極１４上にのみ自己組織的に残り、金属酸化物層１５のパターニングプロセスを省略することができる。
なお、ゲート絶縁層１３は、表面に撥液性が付与されればよいが、基板作成プロセスで用いられる一般的な有機溶媒や水に対して、表面エネルギーが４０ｍＮ／ｍ以下であれば問題なく撥液性が付与されることから、本発明では、表面エネルギーを４０ｍＮ／ｍ以下とすることとした。
【００５７】
このような表面エネルギーとするには、ゲート絶縁層１３の材料として、例えばフッ素系の高分子材料等、表面エネルギーが４０ｍＮ／ｍ以下の材料を用いればよい。
あるいは、表面エネルギーが大きなゲート絶縁層１３を用いる場合、表面処理を施すことにより、表面エネルギーを４０ｍＮ／ｍ以下にする。具体的には、ゲート絶縁層１３が露出しているチャネル領域を、アルキル基やフッ素化アルキル基を有するシランカップリング剤やＨＭＤＳ（ヘキサメチルジシラザン）で表面処理することにより、表面に自己組織化単分子膜を形成して表面エネルギーを４０ｍＮ／ｍ以下とする。また、長差アルキル基を有するリン酸系の自己組織化単分子膜も用いることができる。なお、表面エネルギーの大きな絶縁膜の上に表面エネルギーの小さな絶縁膜、すなわち、表面エネルギーが４０ｍＮ／ｍ以下の絶縁膜を積層させた構造を用いることもできる。なお、表面エネルギーの下限値は特に限定されるものではなく、低いほうが好ましいが、ゲート絶縁層１３が接触するゲート電極１２、ソース・ドレイン電極１４や絶縁基板１１との密着性がある程度必要であるため、１０ｍＮ／ｍ以上とすればよい。また、表面エネルギーは、例えばZismanプロット法やOwens-Wendt法により測定することができる。
【００５８】
［ソース・ドレイン電極形成工程］
図３（ｃ）に示すように、ソース・ドレイン電極形成工程は、ゲート絶縁層１３上にソース電極１４ａおよびドレイン電極１４ｂを設ける工程である。
ソース・ドレイン電極１４は、例えば、フォトリソグラフィ法やディスペンサ法の他、スクリーン印刷法、インクジェット法、フレキソ印刷法、反転オフセット印刷法等の印刷法により形成することができる。
【００５９】
例えば、まず、金属や合金、透明導電膜材料を、全面にスパッタ法や蒸着法等によって成膜した後、レジスト材料を用い、フォトリソグラフィ法やスクリーン印刷法で所望のレジストパターンを形成する。その後、酸等のエッチング液でエッチングすることにより所望のパターンを形成することができる。また、金属や合金、透明導電膜材料を、マスクを用いてスパッタ法や蒸着法で直接所望のパターンを形成することもできる。
【００６０】
［金属酸化物層形成工程］
図３（ｄ）に示すように、金属酸化物層形成工程は、ソース電極１４ａおよびドレイン電極１４ｂの表面に金属酸化物層１５を設ける工程である。
金属酸化物層１５の形成は、金属酸化物を溶解した塗布溶液を塗布する工程と、塗布溶液をソース・ドレイン電極１４上に残す工程からなる。
金属酸化物層１５の形成について、スピンコート法を用いた場合について具体的に説明する。まず、ソース・ドレイン電極１４がパターンニングされた基板（ソース・ドレイン電極１４が形成された段階のもの）上、すなわち、ゲート絶縁層１３上、および、ソース・ドレイン電極１４上に溶液を塗布する。そして、ゲート絶縁層１３の表面エネルギーが４０ｍＮ／ｍ以下であるため、溶液を塗布した後、この基板を回転させることで、塗布した溶液をソース・ドレイン電極１４上にのみ残存させることができる。なお、より効率的にソース・ドレイン電極１４上にのみ溶液を残存させる観点から、前記基板の回転速度は１０００〜４０００ｒｐｍが好ましい。
【００６１】
また、スピンコート法以外の溶液の塗布方法として、スクリーン印刷、インクジェット印刷、グラビア印刷等の各種印刷法、キャスティング法等の塗布法を用いることができる。これらの方法では、ゲート絶縁層１３の表面エネルギーが４０ｍＮ／ｍ以下であるため、溶液を塗布した後、塗布後にゲート絶縁層１３の表面をブローするだけで余分な溶液を吹き飛ばすことができる。これにより、電荷注入層である金属酸化物層１５を、ソース・ドレイン電極１４上にのみ形成することができる。なお、塗布溶液については後記する。
【００６２】
このようにして金属酸化物を塗布成膜した後、ホットプレート上でアニール処理することで、溶媒を乾燥させ、ソース・ドレイン電極１４上に金属酸化物層１５を形成することができる。
【００６３】
［ｐ型有機半導体層形成工程］
図３（ｅ）に示すように、半導体層形成工程は、ゲート絶縁層１３上、かつ金属酸化物層１５が形成されたソース電極１４ａとドレイン電極１４ｂとの間に、半導体層１６を設ける工程である。なお、図３に示すように、半導体層１６は、金属酸化物層１５が形成されたソース電極１４ａおよびドレイン電極１４ｂの上部の一部にまで設けられていてもよく、さらに図示しないが、ソース電極１４ａおよびドレイン電極１４ｂの上部全体にまで設けられていてもよい。
半導体層１６の形成方法は、低分子系有機半導体の場合には、真空蒸着法等が一般的であり、高分子系有機半導体の場合には、スピンコート法、印刷法およびインクジェット法等が一般的であるが、低分子系有機半導体においても高分子系有機半導体と同様の作成方法を用いることができる材料もある。
【００６４】
＜第２の製造方法＞
図４（ａ）〜（ｅ）に示すように、本発明に係る有機ＴＦＴの製造方法の第２の製造方法は、前記第２実施形態に係る有機ＴＦＴ１０Ｂの製造方法であり、ソース・ドレイン電極形成工程（図４（ａ））と、金属酸化物層形成工程（図４（ｂ））と、ｐ型有機半導体層形成工程（以下、適宜、半導体層形成工程という）（図４（ｃ））と、ゲート絶縁層形成工程（図４（ｄ））と、ゲート電極形成工程（図４（ｅ））と、を含む。
以下、各工程について説明する。
【００６５】
［ソース、ドレイン電極形成工程］
図４（ａ）に示すように、ソース・ドレイン電極形成工程は、絶縁基板１１上にソース電極１４ａおよびドレイン電極１４ｂを設ける工程である。
ここで、後記するように、本発明の有機ＴＦＴ１０Ｂの製造においては、金属酸化物層形成工程で溶媒に金属酸化物を溶解した塗布溶液を塗布することによって、ソース・ドレイン電極１４の表面にのみ金属酸化物層１５を形成する。そのため、塗布した溶液が絶縁基板１１の表面に残らないようにする必要があることから、絶縁基板１１の表面エネルギーを４０ｍＮ／ｍ以下とする。表面エネルギーを４０ｍＮ／ｍ以下とすることで、絶縁基板１１の表面に撥液性が付与され、塗布した溶液をはじき、絶縁基板１１上に塗布溶液が残存しない。
また、絶縁基板１１の表面エネルギーを４０ｍＮ／ｍ以下とすることで、ソース・ドレイン電極１４の表面エネルギーよりも小さくなり、塗布された溶液がソース・ドレイン電極１４上にのみ自己組織的に残り、金属酸化物層１５のパターニングプロセスを省略することができる。
なお、絶縁基板１１は、表面に撥液性が付与されればよいが、基板作成プロセスで用いられる一般的な有機溶媒や水に対して、表面エネルギーが４０ｍＮ／ｍ以下であれば問題なく撥液性が付与されることから、本発明では、表面エネルギーを４０ｍＮ／ｍ以下とすることとした。
【００６６】
このような表面エネルギーとするには、絶縁基板１１の材料として、例えばフッ素系の高分子材料等、表面エネルギーが４０ｍＮ／ｍ以下の材料を用いればよい。
あるいは、表面エネルギーが大きな絶縁基板１１を用いる場合、表面処理を施すことにより、表面エネルギーを４０ｍＮ／ｍ以下にする。具体的には、絶縁基板１１が露出しているチャネル領域を、アルキル基やフッ素化アルキル基を有するシランカップリング剤やＨＭＤＳ（ヘキサメチルジシラザン）で表面処理することにより、表面に自己組織化単分子膜を形成して表面エネルギーを４０ｍＮ／ｍ以下とする。あるいは、表面エネルギーの小さな絶縁材料による表面コーティング処理、フッ素化プラズマ処理等を用いることでも表面エネルギーを４０ｍＮ／ｍ以下にすることができる。なお、表面エネルギーの下限値は特に限定されるものではなく、低いほうが好ましいが、絶縁基板１１が接触するソース・ドレイン電極１４との密着性がある程度必要であるため、１０ｍＮ／ｍ以上とすればよい。また、表面エネルギーは、例えばZismanプロット法やOwens-Wendt法により測定することができる。
その他、ソース・ドレイン電極１４の形成方法は、前記第１の製造方法と同様であるため、ここでは説明を省略する。
【００６７】
［金属酸化物層形成工程］
図４（ｂ）に示すように、金属酸化物層形成工程は、ソース電極１４ａおよびドレイン電極１４ｂの表面に金属酸化物層１５を設ける工程である。金属酸化物層１５の形成方法は、ソース・ドレイン電極１４がパターンニングされた基板（ソース・ドレイン電極１４が形成された段階のもの）上、すなわち、絶縁基板１１上、および、ソース・ドレイン電極１４上に溶液を塗布すること以外は、前記第１の製造方法と同様であるため、ここでは説明を省略する。
【００６８】
［ｐ型有機半導体層形成工程］
図４（ｃ）に示すように、半導体層形成工程は、絶縁基板１１上、かつ金属酸化物層１５が形成されたソース電極１４ａとドレイン電極１４ｂの間、および、金属酸化物層１５上に半導体層１６を設ける工程である。半導体層１６の形成方法は、前記第１の製造方法と同様であるため、ここでは説明を省略する。
【００６９】
［ゲート絶縁層形成工程］
図４（ｄ）に示すように、ゲート絶縁層形成工程は、半導体層１６上にゲート絶縁層１３を設ける工程である。ゲート絶縁層１３の形成方法は、前記第１の製造方法と同様であるため、ここでは説明を省略する。
【００７０】
［ゲート電極形成工程］
図４（ｅ）に示すように、ゲート電極形成工程は、ゲート絶縁層１３上にゲート電極１２を設ける工程である。ゲート電極１２の形成方法は、前記第１の製造方法と同様であるため、ここでは説明を省略する。
【００７１】
≪塗布溶液≫
次に、塗布溶液について説明する。
本発明に係る塗布溶液は、金属酸化物層形成工程（図３（ｄ）、図４（ｂ））で用いる塗布溶液であって、溶媒に金属酸化物を溶解したものである。
【００７２】
溶媒としては、純水もしくはエタノール等のアルコール、もしくはトルエン、ジクロロエタン等の有機溶媒を用いることができる。
金属酸化物としては、モリブデン酸化物、バナジウム酸化物、タングステン酸化物、レニウム酸化物、および、これらの混合物を用いることができる。モリブデン酸化物としては、例えばＭｏＯ３、バナジウム酸化物としては、例えばＶ２Ｏ５、タングステン酸化物としては、例えばＷＯ３、レニウム酸化物としては、例えばＲｅ２Ｏ７が挙げられる。
【００７３】
塗布溶液における金属酸化物の濃度は特に限定されないが、０．０１〜０．０５質量％であることが好ましい。この濃度範囲であれば、電荷注入障壁がより低減されるため、電荷注入効率がより高くなる。また、この塗布溶液は有機化合物、高分子化合物等を含むことができる。
【００７４】
以上、本発明に係る実施形態について説明したが、本発明は、前記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において適宜変更は可能である。
【００７５】
例えば、本発明の有機ＴＦＴは、必要に応じて封止層、遮光層等を設けることができる。
また、製造方法においても、各工程に悪影響を与えない範囲において、各工程の前後あるいは各工程の間に他の工程を含めてもよい。他の工程とは、例えば、絶縁基板を洗浄する洗浄工程や、ごみ等の不要物を除去する不要物除去工程等が挙げられる。
【実施例】
【００７６】
次に本発明の実施例について詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。ここでは、本発明に属さない構成についても適宜取り上げて、対比説明することとする。なお、本発明においては、ボトムゲート・ボトムコンタクト構造と呼ばれる有機ＴＦＴ１０Ａと、トップゲート・ボトムコンタクト構造と呼ばれる有機ＴＦＴ１０Ｂとは、その効果において差異はないため、本実施例では、代表して有機ＴＦＴ１０Ａについて実験を行った。
【００７７】
［第１実施例］
第１の実施例として、「J. AM. CHEM. SOC. VOL. 129, NO. 8, 2007 2224-2225」に記載の低分子半導体ＤＮＴＴを用いて、図１に示す構造の有機ＴＦＴを以下の手順で作製した。
【００７８】
（実施例１）
まず絶縁基板としてガラス基板を用い、この基板上にゲート電極となるＡｌを真空蒸着法で３０ｎｍの膜厚になるよう成膜した。
次に、ゲート絶縁層材料としてテフロンＡＦ１６００（三井・デュポンフルオロケミカル製）（表面エネルギー：１５．７ｍＮ／ｍ）をスピンコート法により成膜した後、９０℃で３０分、１２０℃で２時間の順に、ホットプレート上でベークし、膜厚１５０ｎｍのゲート絶縁層を形成した。
【００７９】
次に、ゲート絶縁層まで形成した基板の全面にＡｕを３０ｎｍの膜厚となるよう真空蒸着法で成膜した。そして、その基板上にレジストを塗布し、ソース・ドレイン電極のパターンを露光後、現像液でレジストを剥離した。その基板をＡｕのエッチング溶液に浸漬させソース・ドレイン電極のパターンにエッチングし、残っているレジストをアセトンに浸漬させ剥離した。次にイソプロピルアルコールで洗浄した後、窒素ブローでイソプロピルアルコールを乾燥させ、ソース・ドレイン電極が形成された基板を作製した。
【００８０】
次に、三酸化モリブデン（高純度化学）を純水に分散させ、８０℃に加熱した状態で３時間攪拌し、電荷注入層となる金属酸化物の塗布溶液の濃度を０．００１質量％に調整した。ソース・ドレイン電極まで形成した前記基板をスピンコーター（ミカサ製：１Ｈ−Ｄ７）にセットし、この基板上に前記酸化モリブデン水溶液を、０．２μｍのフィルターを通して滴下した後、基板を２０００ｒｐｍの回転数で３０秒間回転させた。この基板をホットプレートに移し、１２０℃の温度で３０分ベークすることで、電荷注入層となる金属酸化物層を形成した。そして、電荷注入層まで成膜した基板上に低分子半導体ＤＮＴＴを膜厚５０ｎｍとなるよう真空蒸着して半導体層を形成した。
【００８１】
（実施例２）
実施例１に準じた作製方法において、金属酸化物の濃度のみを変更し、三酸化モリブデン（高純度化学）が０．００５質量％となる塗布溶液を用いて電荷注入層を形成した有機ＴＦＴを作製した。
【００８２】
（実施例３）
実施例１に準じた作製方法において、金属酸化物の濃度のみを変更し、三酸化モリブデン（高純度化学）が０．０１質量％となる塗布溶液を用いて電荷注入層を形成した有機ＴＦＴを作製とした。
【００８３】
（実施例４）
実施例１に準じた作製方法において、金属酸化物の濃度のみを変更し、三酸化モリブデン（高純度化学）が０．０５質量％となる塗布溶液を用いて電荷注入層を形成した有機ＴＦＴを作製した。
【００８４】
（実施例５）
実施例１に準じた作製方法において、金属酸化物の濃度のみを変更し、三酸化モリブデン（高純度化学）が０．１質量％となる塗布溶液を用いて電荷注入層を形成した有機ＴＦＴを作製した。
【００８５】
（比較例１）
電荷注入層の効果を確認するため、実施例１と同様の素子構造において、電荷注入層を形成しないだけで他の作製プロセスは同一となる有機ＴＦＴを作製した。
【００８６】
前記実施例３の電荷注入層が形成された素子と、前記比較例１の電荷注入層が形成されていない素子のトランジスタ特性を図５、図６に示す。
図５に示されるように、電流値が１０−５Ａを超えるゲート電圧は、比較例１の素子が−２０Ｖ程度であるのに対して、実施例３の素子では−１５Ｖ程度であり、約５Ｖの低電圧化が達成されている。
ここで、トランジスタの動作電圧の指標となる閾値電圧は、図６にあるドレイン電流の１／２乗を取ったグラフの傾きから算出でき、傾きを取った直線を外挿した時に、横軸（ゲート電圧）と交わる点で与えられる。この方法で求められた閾値電圧は、比較例１の素子で−６．８Ｖ、電荷注入層が導入された実施例３の素子では−５．１Ｖであった。電荷注入層の効果により、実施例３の素子の閾値電圧が約半分にまで低電圧化されている。以上の結果からも分かるように、低分子半導体を用いた図１に示される有機ＴＦＴにおいて、酸化モリブデン溶液を用いた電荷注入層が効果的に機能していることが分かる。
【００８７】
また、実施例１〜５、比較例１の有機ＴＦＴについて、各素子の閾値電圧と電荷注入層の成膜時に用いた酸化モリブデン溶液の濃度との関係を図７に示す。図７に示されるように、酸化モリブデン溶液の濃度が上昇するにつれて閾値電圧は低下し、０．０１質量％以上で十分な特性改善効果が得られることが分かる。また、最適の溶液濃度を見積もると、０．０１〜０．０５質量％である。
【００８８】
［第２実施例］
第２の実施例として、「JOURNAL OF APPLIED PHYSICS 101, 054517 (2007) 054517-1-054517-5」に記載の高分子半導体ＰＢ１６ＴＴＴを用いて、図１に示す構造の有機ＴＦＴを以下の手順で作製した。
【００８９】
（実施例６）
実施例３と同様の作製方法で電荷注入層まで成膜した基板上に、トルエン溶液に０．３質量％の濃度で溶解させた高分子半導体ＰＢ１６ＴＴＴをスピンコート法により成膜した後、１５０℃で３０分、ホットプレート上でベークし、膜厚３０ｎｍの高分子半導体層を形成した。
【００９０】
（比較例２）
電荷注入層の効果を確認するため、実施例６と同様の素子構造において、電荷注入層を形成しないだけで他の作製プロセスは同一となる有機ＴＦＴを作製した。
【００９１】
実施例６の電荷注入層が形成された素子と、比較例２の電荷注入層が形成されていない素子のトランジスタ特性を図８、図９に示す。
図８に示されるように、電流値が１０−７Ａを超えるゲート電圧は、比較例２の素子が−１６Ｖ程度であるのに対して、実施例６の素子では−４Ｖ程度であり、約１２Ｖの低電圧化が達成されている。
また、図９から求めた閾値電圧は、比較例２の素子で−１．７Ｖ、電荷注入層が導入された実施例６の素子では−１．５Ｖであった。電荷注入層の効果により、実施例６の素子の閾値電圧が低電圧化されている。この結果からも分かるように高分子半導体を用いた有機ＴＦＴにおいても、酸化モリブデン溶液を用いた電荷注入層が効果的に機能していることが分かる。
【００９２】
以上のように、本発明に係る有機ＴＦＴの製造方法によれば、ソース・ドレイン電極の表面、すなわち、半導体層とソース・ドレイン電極の界面に金属酸化物層を形成することができ、これにより、従来にはない形態である本発明の有機ＴＦＴを作製することができる。そしてこの有機ＴＦＴは、金属酸化物層が電荷注入層としての効果を十分に発揮し、電荷注入効率に優れるものである。
【符号の説明】
【００９３】
１０Ａ、１０Ｂ ｐ型有機薄膜トランジスタ（有機ＴＦＴ）
１１ 絶縁基板
１２ ゲート電極
１３ ゲート絶縁層
１４ ソース・ドレイン電極
１４ａ ソース電極
１４ｂ ドレイン電極
１５ 金属酸化物層（電荷注入層）
１６ ｐ型有機半導体層（半導体層）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機薄膜トランジスタ、および、その製造方法、ならびに、その製造方法に用いる塗布溶液に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在半導体の主流はＳｉ系であるが、フレキシブル化、軽量化等の視点から有機半導体を用いたトランジスタ（有機ＴＦＴ）の研究が盛んになっている。一般に、有機半導体を用いる場合、溶液を用いた塗布成膜が可能となり、各種印刷法を使った大面積プロセスを適用することができ、大幅な低コスト化が可能となる。また、低温作製プロセスであるため、プラスチック等のフレキシブル基板を利用できるといった利点も挙げられる。
【０００３】
有機ＴＦＴの応用分野は広く、有機ＥＬディスプレイ、液晶、電子ペーパー等の表示デバイスをアクティブ駆動させる駆動素子として用いられ、また、ＲＦＩＤタグやセンサー等への応用も検討されている。しかしながら現状の有機ＴＦＴは、移動度、動作電圧、駆動安定性において実用的なレベルに到達していない。そのため、有機半導体のみならず、素子構成、作製プロセス等、様々な角度からの改良が急務となっている。
【０００４】
中でも有機半導体とソース電極界面の接触抵抗の問題は大きく、いかに効率良くソースから有機半導体層へ電荷注入できるかによってトランジスタ特性が大きく変化する。有機半導体とソース電極との接触抵抗は以下の２つの状態によって変化する。１つは、有機半導体と、ソース電極となる金属との物理的な接触状態であり、もう１つは、有機半導体のＨＯＭＯ（最高占有軌道）準位と、ソース電極となる金属の仕事関数とのエネルギー的な差で表される、電荷注入障壁の大きさである。
【０００５】
金属表面では有機半導体の結晶成長が阻害されやすいため、前記界面付近では結晶粒界ができやすい。この結晶粒界はソース電極と有機半導体との間の接触抵抗を増加させる。これを解決するため、ソース電極表面をチオール等の自己組織化単分子膜で表面処理し、界面付近における有機半導体の結晶成長を改善し結晶粒界を低減することで、有機半導体とソース電極との物理的な接触状態が改善され、電荷注入効率が向上することが分かっている（非特許文献１参照）。
【０００６】
また、ｐ型有機半導体のＨＯＭＯ準位は、概ね５．０〜５．５ｅＶ程度であることから、仕事関数が深い白金（仕事関数：５．４ｅＶ）をソース電極として用いることで電荷注入障壁が低減され、電荷注入効率が向上することも分かっている（非特許文献２参照）。さらに、仕事関数がより深い酸化モリブデン（仕事関数：５．６ｅＶ）等の金属酸化物を電荷注入層として補助的に用い、積層構造のソース電極とすることで電荷注入障壁が低滅され、トランジスタ特性が改善されることも分かっている（非特許文献３参照）。
【０００７】
特に、酸化モリブデン等の金属酸化物を電荷注入層として用いる手法は、金属酸化物が白金等の金属よりも深い仕事関数を有することから、電荷注入効率がより大きく改善されるため、非常に有効な手法である。このように金属酸化物の電荷注入層を用いる場合、図１０に示すように、絶縁基板１０１上に、ゲート電極１０２、ゲート絶縁層（ゲート絶縁膜）１０３、ソース・ドレイン電極１０４、金属酸化物層１０５、ｐ型有機半導体層１０６が形成された有機ＴＦＴ１００において、電荷注入層となる金属酸化物層１０５は、ソース・ドレイン電極１０４となる金属層１０４とゲート絶縁層１０３との中間に設けられ、ソース・ドレイン電極１０４をゲート絶縁層１０３上に固定する密着層としても機能する（非特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】IEEE ELECTRON DEVICE LETTERS, VOL. 22, NO. 12, DECEMBER 2001
【非特許文献２】APPLIED PHYSICS LETTERS 87, 193508 (2005)
【非特許文献３】APPLIED PHYSICS LETTERS 92, 013301 (2008)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、従来の有機ＴＦＴおよびその製造方法では、以下に示す問題がある。
通常、有機ＴＦＴをディスプレイ用駆動回路に用いる場合、有機ＴＦＴが高精細な画素内に配置されるため、フォトリソプロセスによって非常に微細なパターニングが行なわれる。しかし、図１０に示される構造のように金属酸化物を電荷注入層として用いた場合、金属酸化物が現像液やエッチング液に溶解し、電極剥離が起こってしまうため、ソース・ドレイン電極のパターニング工程で行なうフォトリソプロセスに対応できないという問題がある。
【００１０】
本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、電荷注入効率の高いｐ型有機薄膜トランジスタ、および、金属酸化物を電荷注入層として用いても、金属酸化物が溶解することで電極剥離を起こすことのないｐ型有機薄膜トランジスタの製造方法、ならびに、この製造方法に用いる塗布溶液を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者らは鋭意研究した結果、あらかじめソース・ドレイン電極をフォトリソグラフィによりパターニングし、その基板上に金属酸化物が溶解した溶液を塗布し、ソース・ドレイン電極上に電荷注入層となる金属酸化物層を形成する手法を見出すことで本発明を成すに至った。
【００１２】
すなわち、本発明に係るｐ型有機薄膜トランジスタは、絶縁基板上に設けられたゲート電極と、前記ゲート電極を被覆して設けられたゲート絶縁層と、前記ゲート絶縁層上に設けられたソース電極およびドレイン電極と、前記ソース電極およびドレイン電極の表面に設けられた金属酸化物層と、前記ゲート絶縁層上、かつ前記金属酸化物層が形成されたソース電極とドレイン電極との間に設けられたｐ型有機半導体層と、を備えたことを特徴とする。
【００１３】
このような構成によれば、ボトムゲート・ボトムコンタクト構造と呼ばれるｐ型有機薄膜トランジスタにおいて、ｐ型有機半導体層とソース・ドレイン電極界面に金属酸化物層が設けられているため、電荷注入障壁が低減され、電荷注入効率が向上する。
【００１４】
本発明に係るｐ型有機薄膜トランジスタは、絶縁基板上に設けられたソース電極およびドレイン電極と、前記ソース電極およびドレイン電極の表面に設けられた金属酸化物層と、前記絶縁基板上、かつ前記金属酸化物層が形成されたソース電極とドレイン電極との間、および、前記金属酸化物層上に設けられたｐ型有機半導体層と、前記ｐ型有機半導体層上に設けられたゲート絶縁層と、前記ゲート絶縁層上に設けられたゲート電極と、を備えたことを特徴とする。
【００１５】
このような構成によれば、トップゲート・ボトムコンタクト構造と呼ばれるｐ型有機薄膜トランジスタにおいて、ｐ型有機半導体層とソース・ドレイン電極界面に金属酸化物層が設けられているため、電荷注入障壁が低減され、電荷注入効率が向上する。
【００１６】
本発明に係るｐ型有機薄膜トランジスタは、前記金属酸化物層が、モリブデン酸化物、バナジウム酸化物、タングステン酸化物、レニウム酸化物のうちの少なくとも一種からなることを特徴とする。
【００１７】
これらの金属酸化物を用いることで、ソース電極から有機半導体層への電荷注入障壁が低減される。また、入手が容易であり、経済性が向上する。
【００１８】
本発明に係るｐ型有機薄膜トランジスタの製造方法は、絶縁基板上にゲート電極を設けるゲート電極形成工程と、前記ゲート電極を被覆してゲート絶縁層を設けるゲート絶縁層形成工程と、前記ゲート絶縁層上にソース電極およびドレイン電極を設けるソース・ドレイン電極形成工程と、前記ソース電極およびドレイン電極の表面に金属酸化物層を設ける金属酸化物層形成工程と、前記ゲート絶縁層上、かつ前記金属酸化物層が形成されたソース電極とドレイン電極との間に、ｐ型有機半導体層を設けるｐ型有機半導体層形成工程と、を含み、前記ゲート絶縁層の表面エネルギーが４０ｍＮ／ｍ以下であり、前記金属酸化物層形成工程は、金属酸化物を溶解した塗布溶液を塗布することにより、前記金属酸化物層を形成することを特徴とする。
【００１９】
このような製造方法によれば、ゲート絶縁層の表面エネルギーが４０ｍＮ／ｍ（＝ｍＪ／ｍ２）以下であるため、金属酸化物層形成工程において、塗布溶液を塗布した後に、塗布溶液がゲート絶縁層の表面に残存せず、ソース電極の表面およびドレイン電極の表面にのみ、金属酸化物層が形成される。
【００２０】
本発明に係るｐ型有機薄膜トランジスタの製造方法は、絶縁基板上にソース電極およびドレイン電極を設けるソース・ドレイン電極形成工程と、前記ソース電極およびドレイン電極の表面に金属酸化物層を設ける金属酸化物層形成工程と、前記絶縁基板上、かつ前記金属酸化物層が形成されたソース電極とドレイン電極との間、および、前記金属酸化物層上にｐ型有機半導体層を設けるｐ型有機半導体層形成工程と、前記ｐ型有機半導体層上にゲート絶縁層を設けるゲート絶縁層形成工程と、前記ゲート絶縁層上にゲート電極を設けるゲート電極形成工程と、を含み、前記絶縁基板の表面エネルギーが４０ｍＮ／ｍ以下であり、前記金属酸化物層形成工程は、金属酸化物を溶解した塗布溶液を塗布することにより、前記金属酸化物層を形成することを特徴とする。
【００２１】
このような製造方法によれば、絶縁基板の表面エネルギーが４０ｍＮ／ｍ以下であるため、金属酸化物層形成工程において、塗布溶液を塗布した後に、塗布溶液が絶縁基板の表面に残存せず、ソース電極の表面およびドレイン電極の表面にのみ、金属酸化物層が形成される。
【００２２】
本発明に係る塗布溶液は、前記記載の金属酸化物層形成工程で用いる塗布溶液であって、溶媒に金属酸化物を溶解したものであることを特徴とする。
【００２３】
このような構成によれば、溶媒に金属酸化物が溶解されていることで、前記金属酸化物層形成工程において金属酸化物層を形成するのに用いることができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明に係るｐ型有機薄膜トランジスタは、効率的な電荷注入により、低電圧でより多くの電流を流すことができる。また、高精細な画素内に配置することもでき、ディスプレイ用駆動回路等に用いることもできる。
本発明に係るｐ型有機薄膜トランジスタの製造方法は、高密度に集積化されたｐ型有機薄膜トランジスタにおいても、電荷注入層となる金属酸化物層をソース電極の表面およびドレイン電極の表面にのみ、容易かつ高品質に設けることが可能である。したがって、効率的な電荷注入により、低電圧でより多くの電流を流すことができるｐ型有機薄膜トランジスタを提供することができる。
本発明に係る塗布溶液は、これを用いることで容易かつ簡便に金属酸化物層を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明に係るｐ型有機薄膜トランジスタの第１の形態を模式的に示す断面図である。
【図２】本発明に係るｐ型有機薄膜トランジスタの第２の形態を模式的に示す断面図である。
【図３】本発明に係る第１の形態のｐ型有機薄膜トランジスタの製造方法の工程を示す模式図である。
【図４】本発明に係る第２の形態のｐ型有機薄膜トランジスタの製造方法の工程を示す模式図である。
【図５】実施例における、電荷注入層が形成された素子と、電荷注入層が形成されていない素子のトランジスタ特性を示すグラフである。
【図６】実施例における、電荷注入層が形成された素子と、電荷注入層が形成されていない素子のトランジスタ特性を示すグラフである。
【図７】実施例における、各素子の閾値電圧と電荷注入層の成膜時に用いた酸化モリブデン溶液の濃度との関係を示すグラフである。
【図８】実施例における、電荷注入層が形成された素子と、電荷注入層が形成されていない素子のトランジスタ特性を示すグラフである。
【図９】実施例における、電荷注入層が形成された素子と、電荷注入層が形成されていない素子のトランジスタ特性を示すグラフである。
【図１０】従来のｐ型有機薄膜トランジスタの形態を模式的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
なお、各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。さらに以下の説明において、同一の名称、符号については、同一もしくは同質の部材を示しており、詳細説明を適宜省略する。
【００２７】
≪ｐ型有機薄膜トランジスタ≫
まず、ｐ型有機薄膜トランジスタ（以下、適宜、有機ＴＦＴという）について、図１、２を参照して説明する。
＜第１実施形態＞
本発明に係る有機ＴＦＴの第１の実施形態は、ボトムゲート・ボトムコンタクト構造と呼ばれる有機ＴＦＴに関するものである。
【００２８】
図１に示すように、有機ＴＦＴ１０Ａは、絶縁基板１１上に設けられたゲート電極１２と、ゲート電極１２を被覆して設けられたゲート絶縁層１３と、ゲート絶縁層１３上に設けられたソース電極１４ａおよびドレイン電極１４ｂ（以下、適宜、ソース・ドレイン電極１４という）と、ソース電極１４ａおよびドレイン電極１４ｂの表面に設けられた金属酸化物層１５と、ゲート絶縁層１３上、かつ金属酸化物層１５が形成されたソース電極１４ａとドレイン電極１４ｂとの間に設けられたｐ型有機半導体層（以下、適宜、半導体層という）１６と、を備える。
以下、各構成について説明する。
【００２９】
［絶縁基板］
絶縁基板１１は、有機ＴＦＴ１０Ａの土台となるものである。
絶縁基板１１の材料としては、例えば、石英、シリコン等のガラス基板、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ナイロン、ポリカーボネート等の公知のプラスチックフィルム等を用いることができる。また、表面が絶縁性処理されていれば、金属フォイル等も基板として用いることができる。
【００３０】
［ゲート電極］
ゲート電極１２は、絶縁基板１１上に積層されて設けられる。図１に示すように、ゲート電極１２は、ここでは絶縁基板１１の中央に設けられているが、絶縁基板１１全体に積層させてもよい。すなわち、ゲート電極１２は、絶縁基板１１上の少なくとも一部に設けられる。
【００３１】
ゲート電極１２の材料としては、例えば、Ａｌ、Ｃｒ、Ａｕ、Ｉｎ、Ｍｏ、低抵抗シリコン、酸化インジウム、酸化スズ、ＩＴＯ（酸化インジウムスズ）、ＭｏＷ、Ａｌ／Ｃｒ（左から順に積層）のような導電性金属や、導電性ポリアニリン、導電性ポリピロール、導電性ポリチオフェン、ポリエチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）、ポリスチレンスルホン酸（ＰＳＳ）等の多様な導電性ポリマーを用いることができる。ただし、絶縁基板１１との密着性、ゲート電極１２上に形成されるゲート絶縁層１３の平坦性、パターン化のための加工性、および後続工程時に使われる化学物質に対する耐性等を考慮して適切な物質を選択する必要がある。
【００３２】
［ゲート絶縁層］
ゲート絶縁層１３は、ゲート電極１２上に積層されて設けられる。なお、ゲート絶縁層１３はゲート電極１２上に設けるが、図１に示すように、ゲート電極１２が絶縁基板１１の中央に設けられている場合には、露出した絶縁基板１１上にもゲート絶縁層１３を設ける。有機ＴＦＴ１０Ａにおけるゲート絶縁層１３は、後記するように、所定の表面エネルギーを有している。
ゲート絶縁層１３の材料としては、例えば、ＳｉＯ２、Ｔi２Ｏ５、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ、Ａ１２Ｏ３等の絶縁性の金属酸化物の他、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリビニルフェノール（ＰＶＰ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、サイトップ（登録商標）、テフロン（登録商標）等の絶縁性高分子を用いることができる。また、シランカップリング剤や長差アルキルを有するリン酸系の自己組織化単分子膜もゲート絶縁層の材料として用いることができる。
【００３３】
［ソース電極およびドレイン電極］
ソース・ドレイン電極１４は、これら電極間に所定の間隔を空けて、ゲート絶縁層１３上に積層されて設けられる。
ソース・ドレイン電極１４の材料としては、例えば、金、銀、ニッケル等の金属コロイド粒子を分散させた溶液もしくは銀等の金属粒子を導電材料として用いたペーストが挙げられる。また、後記するように、スパッタ法や蒸着法を用いる場合には、アルミニウム、モリブデン、クロム、チタン、タンタル、ニッケル、銅、銀、金、白金、パラジウム等の金属材料や、ＩＴＯ等の透明導電膜材料を用いることができる。
【００３４】
［金属酸化物層］
金属酸化物層１５は、電荷注入層として設けられるものであり、ソース電極１４ａおよびドレイン電極１４ｂの表面に設けられる。なお、図中、紙面上の左右の両端は有機ＴＦＴ１０Ａの断面として、金属酸化物層１５の図示を省略している。
【００３５】
金属酸化物としては、モリブデン酸化物、バナジウム酸化物、タングステン酸化物、レニウム酸化物、および、これらの混合物を用いることができる。
モリブデン酸化物としては、例えばＭｏＯ３、バナジウム酸化物としては、例えばＶ２Ｏ５、タングステン酸化物としては、例えばＷＯ３、レニウム酸化物としては、例えばＲｅ２Ｏ７が挙げられる。
【００３６】
ただし、これらの物質の酸化数は僅かに減少していてもよい。金属酸化物を用いると、後記する製造工程において、金属酸化物の酸化数が全体で僅かに減少する。これにより、酸素が外れた部位に電子が結合して電子の授受が行われ、より電荷注入効率が高くなる。
なお、金属酸化物層１５には、有機化合物、高分子化合物等を含むことができる。また、金属酸化物層１５の膜厚は、特に限定されないが１０ｎｍ以下であることが好ましい。
【００３７】
ここで、電荷注入層として導電性高分子を溶液に溶解させて用いるものもあるが、導電性高分子溶液は粘度が高いため、後記する製造工程において、ゲート絶縁層１３上に残りやすく、これによりソース・ドレイン電極１４間がリークしてしまい、良好なトランジスタ特性が得られなくなる。トランジスタの微細化（高精細化）が進むと、導電性高分子溶液がソース・ドレイン電極１４間を跨いでゲート絶縁層１３上に残る確率が高くなり、ディスプレイ駆動回路に用いた場合、歩留まり低下を引きこす。この問題は、特にソース電極１４ａとドレイン電極１４ｂの間が１０μｍ以下になると、顕著になる。
【００３８】
［ｐ型有機半導体層］
半導体層１６は、ゲート絶縁層１３上、かつ金属酸化物層１５が形成されたソース電極１４ａとドレイン電極１４ｂの間、すなわち、ゲート絶縁層１３上のソース・ドレイン電極１４が形成されていない部位に積層されて設けられる。なお、図１に示すように、半導体層１６は、金属酸化物層１５が形成されたソース電極１４ａおよびドレイン電極１４ｂの上部の一部にまで設けられていてもよく、さらに図示しないが、ソース電極１４ａおよびドレイン電極１４ｂの上部全体にまで設けられていてもよい。
【００３９】
本発明を構成する電荷注入層は、金属酸化物層１５であることから、仕事関数が大きくｐ型有機半導体の接触抵抗を低減することに適しているため、本発明の有機ＴＦＴ１０Ａは、有機半導体層として、ｐ型有機半導体を用いることに適している。
【００４０】
半導体層１６の材料としては、例えば、ジナフトチエノチオフェン（ＤＮＴＴ）や、ペンタセン、ナフタセン、チフェンオリゴマー、ペリレン、α−セキシフェニル、および、その誘導体や、ナフタレン、アントラセン、ルブレン、および、その誘導体や、コロネン、および、その誘導体や、金属含有フタロシアニン、金属非含有のフタロシアニン、および、その誘導体等の低分子半導体を用いることができる。あるいは、poly(2,5-bis(3-alkylthiophene-2-yl)thieno[3,2-b]thiophene)（ＰＢＴＴＴ）や、チオフェンやフルオレンをベースとした、ポリアルキルチオフェン、ポリアルキルフルオレン、および、その誘導体等の高分子半導体を用いることができる。
【００４１】
また、半導体層１６の膜厚については特に制限はないが、得られるトランジスタ特性は、半導体層１６の膜厚に大きく左右される場合が多い。その最適膜厚は、有機半導体の材料により異なるが、一般に数ｎｍから１００ｎｍの範囲が好ましい。
【００４２】
以上説明した有機ＴＦＴ１０Ａにおいて、有機ＴＦＴ１０Ａを駆動する際には、ゲート電極１２に負電位（マイナス電位）、ソース電極１４ａに接地電位（０Ｖ、グランド）、ドレイン電極１４ｂに負電位を印加する。これにより、ソース電極１４ａから半導体層１６へ電荷が注入される。そして、本発明では、半導体層１６とソース・ドレイン電極１４の界面に金属酸化物層１５が設けられているため、ソース電極１４ａから半導体層１６へ、効率的に電荷が注入される。
【００４３】
＜第２実施形態＞
本発明に係る有機ＴＦＴの第２の実施形態は、トップゲート・ボトムコンタクト構造と呼ばれる有機ＴＦＴに関するものである。
【００４４】
図２に示すように、有機ＴＦＴ１０Ｂは、絶縁基板１１上に設けられたソース電極１４ａおよびドレイン電極１４ｂと、ソース電極１４ａおよびドレイン電極１４ｂの表面に設けられた金属酸化物層１５と、前記絶縁基板１１上、かつ金属酸化物層１５が形成されたソース電極１４ａとドレイン電極１４ｂとの間、および、金属酸化物層１５上に設けられたｐ型有機半導体層１６と、ｐ型有機半導体層１６上に設けられたゲート絶縁層１３と、ゲート絶縁層１３上に設けられたゲート電極１２と、を備える。
以下、各構成について説明する。
【００４５】
なお、絶縁基板１１、ソース電極１４ａ、ドレイン電極１４ｂ、半導体層１６、金属酸化物層１５等を構成する材料等については、前記第１実施形態における絶縁基板１１、ソース電極１４ａ、ドレイン電極１４ｂ、半導体層１６、金属酸化物層１５等と同様であるので、ここでは説明を省略する。
【００４６】
［絶縁基板］
絶縁基板１１は、有機ＴＦＴ１０Ｂの土台となるものである。有機ＴＦＴ１０Ｂにおける絶縁基板１１は、後記するように、所定の表面エネルギーを有している。
【００４７】
［ソース電極およびドレイン電極］
ソース・ドレイン電極１４は、これら電極間に所定の間隔を空けて、絶縁基板１１上に積層されて設けられる。
【００４８】
［金属酸化物層］
金属酸化物層１５は、電荷注入層として設けられるものであり、ソース電極１４ａおよびドレイン電極１４ｂの表面に設けられる。なお、図中、紙面上の左右の両端は有機ＴＦＴ１０Ｂの断面として、金属酸化物層１５の図示を省略している。
【００４９】
［ｐ型有機半導体層］
半導体層１６は、絶縁基板１１上、かつ金属酸化物層１５が形成されたソース電極１４ａとドレイン電極１４ｂの間、および、金属酸化物層１５上に設けられる。すなわち、絶縁基板１１上のソース・ドレイン電極１４が形成されていない部位、および、ソース・ドレイン電極１４に被覆された金属酸化物層１５上に積層されて設けられる。
【００５０】
［ゲート絶縁層］
ゲート絶縁層１３は、半導体層１６上に積層されて設けられる。
【００５１】
［ゲート電極］
ゲート電極１２は、ゲート絶縁層１３上に積層されて設けられる。図２に示すように、ゲート電極１２は、ここではゲート絶縁層１３の中央に設けられているが、ゲート絶縁層１３全体に積層させてもよい。すなわち、ゲート電極１２は、ゲート絶縁層１３上の少なくとも一部に設けられる。
【００５２】
以上説明した有機ＴＦＴ１０Ｂにおいて、有機ＴＦＴ１０Ｂを駆動する際には、ゲート電極１２に負電位（マイナス電位）、ソース電極１４ａに接地電位（０Ｖ、グランド）、ドレイン電極１４ｂに負電位を印加する。これにより、ソース電極１４ａから半導体層１６へ電荷が注入される。そして、本発明では、半導体層１６とソース・ドレイン電極１４の界面に金属酸化物層１５が設けられているため、ソース電極１４ａから半導体層１６へ、効率的に電荷が注入される。
【００５３】
≪ｐ型有機薄膜トランジスタの製造方法≫
次に、ｐ型有機薄膜トランジスタの製造方法について、図３、４を参照して説明する。
＜第１の製造方法＞
図３（ａ）〜（ｅ）に示すように、本発明に係る有機ＴＦＴの第１の製造方法は、前記第１実施形態に係る有機ＴＦＴ１０Ａの製造方法であり、ゲート電極形成工程（図３（ａ））と、ゲート絶縁層形成工程（図３（ｂ））と、ソース・ドレイン電極形成工程（図３（ｃ））と、金属酸化物層形成工程（図３（ｄ））と、ｐ型有機半導体層形成工程（以下、適宜、半導体層形成工程という）（図３（ｅ））と、を含む。
以下、各工程について説明する。
【００５４】
［ゲート電極形成工程］
図３（ａ）に示すように、ゲート電極形成工程は、絶縁基板１１上にゲート電極１２を設ける工程である。
ゲート電極１２は、真空蒸着法、電子ビーム蒸着法、ＲＦスパッタ法、印刷法等の周知の成膜方法により形成することができる。
【００５５】
［ゲート絶縁層形成工程］
図３（ｂ）に示すように、ゲート絶縁層形成工程は、ゲート電極１２を被覆してゲート絶縁層１３を設ける工程である。すなわち、ゲート絶縁層１３はゲート電極１２上に設けるが、図３に示すように、ゲート電極１２が絶縁基板１１の中央に設けられている場合には、露出した絶縁基板１１上にもゲート絶縁層１３を設ける。
ゲート絶縁層１３は、ゲート絶縁層１３の材料を用いて、スピンコート法、スパッタ法、ＣＶＤ法、印刷法等の周知の成膜方法により形成することができる。
【００５６】
ここで、後記するように、有機ＴＦＴ１０Ａの製造においては、金属酸化物層形成工程で溶媒に金属酸化物を溶解した塗布溶液を塗布することによって、ソース・ドレイン電極１４の表面にのみ金属酸化物層１５を形成する。そのため、塗布した溶液がゲート絶縁層１３の表面に残らないようにする必要があることから、ゲート絶縁層１３の表面エネルギーを４０ｍＮ／ｍ以下とする。表面エネルギーを４０ｍＮ／ｍ以下とすることで、ゲート絶縁層１３の表面に撥液性が付与され、塗布した溶液をはじき、ゲート絶縁層１３上に塗布溶液が残存しない。
また、ゲート絶縁層１３の表面エネルギーを４０ｍＮ／ｍ以下とすることで、ソース・ドレイン電極１４の表面エネルギーよりも小さくなり、塗布された溶液がソース・ドレイン電極１４上にのみ自己組織的に残り、金属酸化物層１５のパターニングプロセスを省略することができる。
なお、ゲート絶縁層１３は、表面に撥液性が付与されればよいが、基板作成プロセスで用いられる一般的な有機溶媒や水に対して、表面エネルギーが４０ｍＮ／ｍ以下であれば問題なく撥液性が付与されることから、本発明では、表面エネルギーを４０ｍＮ／ｍ以下とすることとした。
【００５７】
このような表面エネルギーとするには、ゲート絶縁層１３の材料として、例えばフッ素系の高分子材料等、表面エネルギーが４０ｍＮ／ｍ以下の材料を用いればよい。
あるいは、表面エネルギーが大きなゲート絶縁層１３を用いる場合、表面処理を施すことにより、表面エネルギーを４０ｍＮ／ｍ以下にする。具体的には、ゲート絶縁層１３が露出しているチャネル領域を、アルキル基やフッ素化アルキル基を有するシランカップリング剤やＨＭＤＳ（ヘキサメチルジシラザン）で表面処理することにより、表面に自己組織化単分子膜を形成して表面エネルギーを４０ｍＮ／ｍ以下とする。また、長差アルキル基を有するリン酸系の自己組織化単分子膜も用いることができる。なお、表面エネルギーの大きな絶縁膜の上に表面エネルギーの小さな絶縁膜、すなわち、表面エネルギーが４０ｍＮ／ｍ以下の絶縁膜を積層させた構造を用いることもできる。なお、表面エネルギーの下限値は特に限定されるものではなく、低いほうが好ましいが、ゲート絶縁層１３が接触するゲート電極１２、ソース・ドレイン電極１４や絶縁基板１１との密着性がある程度必要であるため、１０ｍＮ／ｍ以上とすればよい。また、表面エネルギーは、例えばZismanプロット法やOwens-Wendt法により測定することができる。
【００５８】
［ソース・ドレイン電極形成工程］
図３（ｃ）に示すように、ソース・ドレイン電極形成工程は、ゲート絶縁層１３上にソース電極１４ａおよびドレイン電極１４ｂを設ける工程である。
ソース・ドレイン電極１４は、例えば、フォトリソグラフィ法やディスペンサ法の他、スクリーン印刷法、インクジェット法、フレキソ印刷法、反転オフセット印刷法等の印刷法により形成することができる。
【００５９】
例えば、まず、金属や合金、透明導電膜材料を、全面にスパッタ法や蒸着法等によって成膜した後、レジスト材料を用い、フォトリソグラフィ法やスクリーン印刷法で所望のレジストパターンを形成する。その後、酸等のエッチング液でエッチングすることにより所望のパターンを形成することができる。また、金属や合金、透明導電膜材料を、マスクを用いてスパッタ法や蒸着法で直接所望のパターンを形成することもできる。
【００６０】
［金属酸化物層形成工程］
図３（ｄ）に示すように、金属酸化物層形成工程は、ソース電極１４ａおよびドレイン電極１４ｂの表面に金属酸化物層１５を設ける工程である。
金属酸化物層１５の形成は、金属酸化物を溶解した塗布溶液を塗布する工程と、塗布溶液をソース・ドレイン電極１４上に残す工程からなる。
金属酸化物層１５の形成について、スピンコート法を用いた場合について具体的に説明する。まず、ソース・ドレイン電極１４がパターンニングされた基板（ソース・ドレイン電極１４が形成された段階のもの）上、すなわち、ゲート絶縁層１３上、および、ソース・ドレイン電極１４上に溶液を塗布する。そして、ゲート絶縁層１３の表面エネルギーが４０ｍＮ／ｍ以下であるため、溶液を塗布した後、この基板を回転させることで、塗布した溶液をソース・ドレイン電極１４上にのみ残存させることができる。なお、より効率的にソース・ドレイン電極１４上にのみ溶液を残存させる観点から、前記基板の回転速度は１０００〜４０００ｒｐｍが好ましい。
【００６１】
また、スピンコート法以外の溶液の塗布方法として、スクリーン印刷、インクジェット印刷、グラビア印刷等の各種印刷法、キャスティング法等の塗布法を用いることができる。これらの方法では、ゲート絶縁層１３の表面エネルギーが４０ｍＮ／ｍ以下であるため、溶液を塗布した後、塗布後にゲート絶縁層１３の表面をブローするだけで余分な溶液を吹き飛ばすことができる。これにより、電荷注入層である金属酸化物層１５を、ソース・ドレイン電極１４上にのみ形成することができる。なお、塗布溶液については後記する。
【００６２】
このようにして金属酸化物を塗布成膜した後、ホットプレート上でアニール処理することで、溶媒を乾燥させ、ソース・ドレイン電極１４上に金属酸化物層１５を形成することができる。
【００６３】
［ｐ型有機半導体層形成工程］
図３（ｅ）に示すように、半導体層形成工程は、ゲート絶縁層１３上、かつ金属酸化物層１５が形成されたソース電極１４ａとドレイン電極１４ｂとの間に、半導体層１６を設ける工程である。なお、図３に示すように、半導体層１６は、金属酸化物層１５が形成されたソース電極１４ａおよびドレイン電極１４ｂの上部の一部にまで設けられていてもよく、さらに図示しないが、ソース電極１４ａおよびドレイン電極１４ｂの上部全体にまで設けられていてもよい。
半導体層１６の形成方法は、低分子系有機半導体の場合には、真空蒸着法等が一般的であり、高分子系有機半導体の場合には、スピンコート法、印刷法およびインクジェット法等が一般的であるが、低分子系有機半導体においても高分子系有機半導体と同様の作成方法を用いることができる材料もある。
【００６４】
＜第２の製造方法＞
図４（ａ）〜（ｅ）に示すように、本発明に係る有機ＴＦＴの製造方法の第２の製造方法は、前記第２実施形態に係る有機ＴＦＴ１０Ｂの製造方法であり、ソース・ドレイン電極形成工程（図４（ａ））と、金属酸化物層形成工程（図４（ｂ））と、ｐ型有機半導体層形成工程（以下、適宜、半導体層形成工程という）（図４（ｃ））と、ゲート絶縁層形成工程（図４（ｄ））と、ゲート電極形成工程（図４（ｅ））と、を含む。
以下、各工程について説明する。
【００６５】
［ソース、ドレイン電極形成工程］
図４（ａ）に示すように、ソース・ドレイン電極形成工程は、絶縁基板１１上にソース電極１４ａおよびドレイン電極１４ｂを設ける工程である。
ここで、後記するように、本発明の有機ＴＦＴ１０Ｂの製造においては、金属酸化物層形成工程で溶媒に金属酸化物を溶解した塗布溶液を塗布することによって、ソース・ドレイン電極１４の表面にのみ金属酸化物層１５を形成する。そのため、塗布した溶液が絶縁基板１１の表面に残らないようにする必要があることから、絶縁基板１１の表面エネルギーを４０ｍＮ／ｍ以下とする。表面エネルギーを４０ｍＮ／ｍ以下とすることで、絶縁基板１１の表面に撥液性が付与され、塗布した溶液をはじき、絶縁基板１１上に塗布溶液が残存しない。
また、絶縁基板１１の表面エネルギーを４０ｍＮ／ｍ以下とすることで、ソース・ドレイン電極１４の表面エネルギーよりも小さくなり、塗布された溶液がソース・ドレイン電極１４上にのみ自己組織的に残り、金属酸化物層１５のパターニングプロセスを省略することができる。
なお、絶縁基板１１は、表面に撥液性が付与されればよいが、基板作成プロセスで用いられる一般的な有機溶媒や水に対して、表面エネルギーが４０ｍＮ／ｍ以下であれば問題なく撥液性が付与されることから、本発明では、表面エネルギーを４０ｍＮ／ｍ以下とすることとした。
【００６６】
このような表面エネルギーとするには、絶縁基板１１の材料として、例えばフッ素系の高分子材料等、表面エネルギーが４０ｍＮ／ｍ以下の材料を用いればよい。
あるいは、表面エネルギーが大きな絶縁基板１１を用いる場合、表面処理を施すことにより、表面エネルギーを４０ｍＮ／ｍ以下にする。具体的には、絶縁基板１１が露出しているチャネル領域を、アルキル基やフッ素化アルキル基を有するシランカップリング剤やＨＭＤＳ（ヘキサメチルジシラザン）で表面処理することにより、表面に自己組織化単分子膜を形成して表面エネルギーを４０ｍＮ／ｍ以下とする。あるいは、表面エネルギーの小さな絶縁材料による表面コーティング処理、フッ素化プラズマ処理等を用いることでも表面エネルギーを４０ｍＮ／ｍ以下にすることができる。なお、表面エネルギーの下限値は特に限定されるものではなく、低いほうが好ましいが、絶縁基板１１が接触するソース・ドレイン電極１４との密着性がある程度必要であるため、１０ｍＮ／ｍ以上とすればよい。また、表面エネルギーは、例えばZismanプロット法やOwens-Wendt法により測定することができる。
その他、ソース・ドレイン電極１４の形成方法は、前記第１の製造方法と同様であるため、ここでは説明を省略する。
【００６７】
［金属酸化物層形成工程］
図４（ｂ）に示すように、金属酸化物層形成工程は、ソース電極１４ａおよびドレイン電極１４ｂの表面に金属酸化物層１５を設ける工程である。金属酸化物層１５の形成方法は、ソース・ドレイン電極１４がパターンニングされた基板（ソース・ドレイン電極１４が形成された段階のもの）上、すなわち、絶縁基板１１上、および、ソース・ドレイン電極１４上に溶液を塗布すること以外は、前記第１の製造方法と同様であるため、ここでは説明を省略する。
【００６８】
［ｐ型有機半導体層形成工程］
図４（ｃ）に示すように、半導体層形成工程は、絶縁基板１１上、かつ金属酸化物層１５が形成されたソース電極１４ａとドレイン電極１４ｂの間、および、金属酸化物層１５上に半導体層１６を設ける工程である。半導体層１６の形成方法は、前記第１の製造方法と同様であるため、ここでは説明を省略する。
【００６９】
［ゲート絶縁層形成工程］
図４（ｄ）に示すように、ゲート絶縁層形成工程は、半導体層１６上にゲート絶縁層１３を設ける工程である。ゲート絶縁層１３の形成方法は、前記第１の製造方法と同様であるため、ここでは説明を省略する。
【００７０】
［ゲート電極形成工程］
図４（ｅ）に示すように、ゲート電極形成工程は、ゲート絶縁層１３上にゲート電極１２を設ける工程である。ゲート電極１２の形成方法は、前記第１の製造方法と同様であるため、ここでは説明を省略する。
【００７１】
≪塗布溶液≫
次に、塗布溶液について説明する。
本発明に係る塗布溶液は、金属酸化物層形成工程（図３（ｄ）、図４（ｂ））で用いる塗布溶液であって、溶媒に金属酸化物を溶解したものである。
【００７２】
溶媒としては、純水もしくはエタノール等のアルコール、もしくはトルエン、ジクロロエタン等の有機溶媒を用いることができる。
金属酸化物としては、モリブデン酸化物、バナジウム酸化物、タングステン酸化物、レニウム酸化物、および、これらの混合物を用いることができる。モリブデン酸化物としては、例えばＭｏＯ３、バナジウム酸化物としては、例えばＶ２Ｏ５、タングステン酸化物としては、例えばＷＯ３、レニウム酸化物としては、例えばＲｅ２Ｏ７が挙げられる。
【００７３】
塗布溶液における金属酸化物の濃度は特に限定されないが、０．０１〜０．０５質量％であることが好ましい。この濃度範囲であれば、電荷注入障壁がより低減されるため、電荷注入効率がより高くなる。また、この塗布溶液は有機化合物、高分子化合物等を含むことができる。
【００７４】
以上、本発明に係る実施形態について説明したが、本発明は、前記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において適宜変更は可能である。
【００７５】
例えば、本発明の有機ＴＦＴは、必要に応じて封止層、遮光層等を設けることができる。
また、製造方法においても、各工程に悪影響を与えない範囲において、各工程の前後あるいは各工程の間に他の工程を含めてもよい。他の工程とは、例えば、絶縁基板を洗浄する洗浄工程や、ごみ等の不要物を除去する不要物除去工程等が挙げられる。
【実施例】
【００７６】
次に本発明の実施例について詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。ここでは、本発明に属さない構成についても適宜取り上げて、対比説明することとする。なお、本発明においては、ボトムゲート・ボトムコンタクト構造と呼ばれる有機ＴＦＴ１０Ａと、トップゲート・ボトムコンタクト構造と呼ばれる有機ＴＦＴ１０Ｂとは、その効果において差異はないため、本実施例では、代表して有機ＴＦＴ１０Ａについて実験を行った。
【００７７】
［第１実施例］
第１の実施例として、「J. AM. CHEM. SOC. VOL. 129, NO. 8, 2007 2224-2225」に記載の低分子半導体ＤＮＴＴを用いて、図１に示す構造の有機ＴＦＴを以下の手順で作製した。
【００７８】
（実施例１）
まず絶縁基板としてガラス基板を用い、この基板上にゲート電極となるＡｌを真空蒸着法で３０ｎｍの膜厚になるよう成膜した。
次に、ゲート絶縁層材料としてテフロンＡＦ１６００（三井・デュポンフルオロケミカル製）（表面エネルギー：１５．７ｍＮ／ｍ）をスピンコート法により成膜した後、９０℃で３０分、１２０℃で２時間の順に、ホットプレート上でベークし、膜厚１５０ｎｍのゲート絶縁層を形成した。
【００７９】
次に、ゲート絶縁層まで形成した基板の全面にＡｕを３０ｎｍの膜厚となるよう真空蒸着法で成膜した。そして、その基板上にレジストを塗布し、ソース・ドレイン電極のパターンを露光後、現像液でレジストを剥離した。その基板をＡｕのエッチング溶液に浸漬させソース・ドレイン電極のパターンにエッチングし、残っているレジストをアセトンに浸漬させ剥離した。次にイソプロピルアルコールで洗浄した後、窒素ブローでイソプロピルアルコールを乾燥させ、ソース・ドレイン電極が形成された基板を作製した。
【００８０】
次に、三酸化モリブデン（高純度化学）を純水に分散させ、８０℃に加熱した状態で３時間攪拌し、電荷注入層となる金属酸化物の塗布溶液の濃度を０．００１質量％に調整した。ソース・ドレイン電極まで形成した前記基板をスピンコーター（ミカサ製：１Ｈ−Ｄ７）にセットし、この基板上に前記酸化モリブデン水溶液を、０．２μｍのフィルターを通して滴下した後、基板を２０００ｒｐｍの回転数で３０秒間回転させた。この基板をホットプレートに移し、１２０℃の温度で３０分ベークすることで、電荷注入層となる金属酸化物層を形成した。そして、電荷注入層まで成膜した基板上に低分子半導体ＤＮＴＴを膜厚５０ｎｍとなるよう真空蒸着して半導体層を形成した。
【００８１】
（実施例２）
実施例１に準じた作製方法において、金属酸化物の濃度のみを変更し、三酸化モリブデン（高純度化学）が０．００５質量％となる塗布溶液を用いて電荷注入層を形成した有機ＴＦＴを作製した。
【００８２】
（実施例３）
実施例１に準じた作製方法において、金属酸化物の濃度のみを変更し、三酸化モリブデン（高純度化学）が０．０１質量％となる塗布溶液を用いて電荷注入層を形成した有機ＴＦＴを作製とした。
【００８３】
（実施例４）
実施例１に準じた作製方法において、金属酸化物の濃度のみを変更し、三酸化モリブデン（高純度化学）が０．０５質量％となる塗布溶液を用いて電荷注入層を形成した有機ＴＦＴを作製した。
【００８４】
（実施例５）
実施例１に準じた作製方法において、金属酸化物の濃度のみを変更し、三酸化モリブデン（高純度化学）が０．１質量％となる塗布溶液を用いて電荷注入層を形成した有機ＴＦＴを作製した。
【００８５】
（比較例１）
電荷注入層の効果を確認するため、実施例１と同様の素子構造において、電荷注入層を形成しないだけで他の作製プロセスは同一となる有機ＴＦＴを作製した。
【００８６】
前記実施例３の電荷注入層が形成された素子と、前記比較例１の電荷注入層が形成されていない素子のトランジスタ特性を図５、図６に示す。
図５に示されるように、電流値が１０−５Ａを超えるゲート電圧は、比較例１の素子が−２０Ｖ程度であるのに対して、実施例３の素子では−１５Ｖ程度であり、約５Ｖの低電圧化が達成されている。
ここで、トランジスタの動作電圧の指標となる閾値電圧は、図６にあるドレイン電流の１／２乗を取ったグラフの傾きから算出でき、傾きを取った直線を外挿した時に、横軸（ゲート電圧）と交わる点で与えられる。この方法で求められた閾値電圧は、比較例１の素子で−６．８Ｖ、電荷注入層が導入された実施例３の素子では−５．１Ｖであった。電荷注入層の効果により、実施例３の素子の閾値電圧が約半分にまで低電圧化されている。以上の結果からも分かるように、低分子半導体を用いた図１に示される有機ＴＦＴにおいて、酸化モリブデン溶液を用いた電荷注入層が効果的に機能していることが分かる。
【００８７】
また、実施例１〜５、比較例１の有機ＴＦＴについて、各素子の閾値電圧と電荷注入層の成膜時に用いた酸化モリブデン溶液の濃度との関係を図７に示す。図７に示されるように、酸化モリブデン溶液の濃度が上昇するにつれて閾値電圧は低下し、０．０１質量％以上で十分な特性改善効果が得られることが分かる。また、最適の溶液濃度を見積もると、０．０１〜０．０５質量％である。
【００８８】
［第２実施例］
第２の実施例として、「JOURNAL OF APPLIED PHYSICS 101, 054517 (2007) 054517-1-054517-5」に記載の高分子半導体ＰＢ１６ＴＴＴを用いて、図１に示す構造の有機ＴＦＴを以下の手順で作製した。
【００８９】
（実施例６）
実施例３と同様の作製方法で電荷注入層まで成膜した基板上に、トルエン溶液に０．３質量％の濃度で溶解させた高分子半導体ＰＢ１６ＴＴＴをスピンコート法により成膜した後、１５０℃で３０分、ホットプレート上でベークし、膜厚３０ｎｍの高分子半導体層を形成した。
【００９０】
（比較例２）
電荷注入層の効果を確認するため、実施例６と同様の素子構造において、電荷注入層を形成しないだけで他の作製プロセスは同一となる有機ＴＦＴを作製した。
【００９１】
実施例６の電荷注入層が形成された素子と、比較例２の電荷注入層が形成されていない素子のトランジスタ特性を図８、図９に示す。
図８に示されるように、電流値が１０−７Ａを超えるゲート電圧は、比較例２の素子が−１６Ｖ程度であるのに対して、実施例６の素子では−４Ｖ程度であり、約１２Ｖの低電圧化が達成されている。
また、図９から求めた閾値電圧は、比較例２の素子で−１．７Ｖ、電荷注入層が導入された実施例６の素子では−１．５Ｖであった。電荷注入層の効果により、実施例６の素子の閾値電圧が低電圧化されている。この結果からも分かるように高分子半導体を用いた有機ＴＦＴにおいても、酸化モリブデン溶液を用いた電荷注入層が効果的に機能していることが分かる。
【００９２】
以上のように、本発明に係る有機ＴＦＴの製造方法によれば、ソース・ドレイン電極の表面、すなわち、半導体層とソース・ドレイン電極の界面に金属酸化物層を形成することができ、これにより、従来にはない形態である本発明の有機ＴＦＴを作製することができる。そしてこの有機ＴＦＴは、金属酸化物層が電荷注入層としての効果を十分に発揮し、電荷注入効率に優れるものである。
【符号の説明】
【００９３】
１０Ａ、１０Ｂ ｐ型有機薄膜トランジスタ（有機ＴＦＴ）
１１ 絶縁基板
１２ ゲート電極
１３ ゲート絶縁層
１４ ソース・ドレイン電極
１４ａ ソース電極
１４ｂ ドレイン電極
１５ 金属酸化物層（電荷注入層）
１６ ｐ型有機半導体層（半導体層）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁基板上に設けられたゲート電極と、
前記ゲート電極を被覆して設けられたゲート絶縁層と、
前記ゲート絶縁層上に設けられたソース電極およびドレイン電極と、
前記ソース電極およびドレイン電極の表面に設けられた金属酸化物層と、
前記ゲート絶縁層上、かつ前記金属酸化物層が形成されたソース電極とドレイン電極との間に設けられたｐ型有機半導体層と、を備えたことを特徴とするｐ型有機薄膜トランジスタ。
【請求項２】
絶縁基板上に設けられたソース電極およびドレイン電極と、
前記ソース電極およびドレイン電極の表面に設けられた金属酸化物層と、
前記絶縁基板上、かつ前記金属酸化物層が形成されたソース電極とドレイン電極との間、および、前記金属酸化物層上に設けられたｐ型有機半導体層と、
前記ｐ型有機半導体層上に設けられたゲート絶縁層と、
前記ゲート絶縁層上に設けられたゲート電極と、を備えたことを特徴とするｐ型有機薄膜トランジスタ。
【請求項３】
前記金属酸化物層が、モリブデン酸化物、バナジウム酸化物、タングステン酸化物、レニウム酸化物のうちの少なくとも一種からなることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のｐ型有機薄膜トランジスタ。
【請求項４】
絶縁基板上にゲート電極を設けるゲート電極形成工程と、
前記ゲート電極を被覆してゲート絶縁層を設けるゲート絶縁層形成工程と、
前記ゲート絶縁層上にソース電極およびドレイン電極を設けるソース・ドレイン電極形成工程と、
前記ソース電極およびドレイン電極の表面に金属酸化物層を設ける金属酸化物層形成工程と、
前記ゲート絶縁層上、かつ前記金属酸化物層が形成されたソース電極とドレイン電極との間に、ｐ型有機半導体層を設けるｐ型有機半導体層形成工程と、を含み、
前記ゲート絶縁層の表面エネルギーが４０ｍＮ／ｍ以下であり、
前記金属酸化物層形成工程は、金属酸化物を溶解した塗布溶液を塗布することにより、前記金属酸化物層を形成することを特徴とするｐ型有機薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項５】
絶縁基板上にソース電極およびドレイン電極を設けるソース・ドレイン電極形成工程と、
前記ソース電極およびドレイン電極の表面に金属酸化物層を設ける金属酸化物層形成工程と、
前記絶縁基板上、かつ前記金属酸化物層が形成されたソース電極とドレイン電極との間、および、前記金属酸化物層上にｐ型有機半導体層を設けるｐ型有機半導体層形成工程と、
前記ｐ型有機半導体層上にゲート絶縁層を設けるゲート絶縁層形成工程と、
前記ゲート絶縁層上にゲート電極を設けるゲート電極形成工程と、を含み、
前記絶縁基板の表面エネルギーが４０ｍＮ／ｍ以下であり、
前記金属酸化物層形成工程は、金属酸化物を溶解した塗布溶液を塗布することにより、前記金属酸化物層を形成することを特徴とするｐ型有機薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項６】
請求項４または請求項５に記載の金属酸化物層形成工程で用いる塗布溶液であって、溶媒に金属酸化物を溶解したものであることを特徴とする塗布溶液。
【請求項１】
絶縁基板上に設けられたゲート電極と、
前記ゲート電極を被覆して設けられたゲート絶縁層と、
前記ゲート絶縁層上に設けられたソース電極およびドレイン電極と、
前記ソース電極およびドレイン電極の表面に設けられた金属酸化物層と、
前記ゲート絶縁層上、かつ前記金属酸化物層が形成されたソース電極とドレイン電極との間に設けられたｐ型有機半導体層と、を備えたことを特徴とするｐ型有機薄膜トランジスタ。
【請求項２】
絶縁基板上に設けられたソース電極およびドレイン電極と、
前記ソース電極およびドレイン電極の表面に設けられた金属酸化物層と、
前記絶縁基板上、かつ前記金属酸化物層が形成されたソース電極とドレイン電極との間、および、前記金属酸化物層上に設けられたｐ型有機半導体層と、
前記ｐ型有機半導体層上に設けられたゲート絶縁層と、
前記ゲート絶縁層上に設けられたゲート電極と、を備えたことを特徴とするｐ型有機薄膜トランジスタ。
【請求項３】
前記金属酸化物層が、モリブデン酸化物、バナジウム酸化物、タングステン酸化物、レニウム酸化物のうちの少なくとも一種からなることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のｐ型有機薄膜トランジスタ。
【請求項４】
絶縁基板上にゲート電極を設けるゲート電極形成工程と、
前記ゲート電極を被覆してゲート絶縁層を設けるゲート絶縁層形成工程と、
前記ゲート絶縁層上にソース電極およびドレイン電極を設けるソース・ドレイン電極形成工程と、
前記ソース電極およびドレイン電極の表面に金属酸化物層を設ける金属酸化物層形成工程と、
前記ゲート絶縁層上、かつ前記金属酸化物層が形成されたソース電極とドレイン電極との間に、ｐ型有機半導体層を設けるｐ型有機半導体層形成工程と、を含み、
前記ゲート絶縁層の表面エネルギーが４０ｍＮ／ｍ以下であり、
前記金属酸化物層形成工程は、金属酸化物を溶解した塗布溶液を塗布することにより、前記金属酸化物層を形成することを特徴とするｐ型有機薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項５】
絶縁基板上にソース電極およびドレイン電極を設けるソース・ドレイン電極形成工程と、
前記ソース電極およびドレイン電極の表面に金属酸化物層を設ける金属酸化物層形成工程と、
前記絶縁基板上、かつ前記金属酸化物層が形成されたソース電極とドレイン電極との間、および、前記金属酸化物層上にｐ型有機半導体層を設けるｐ型有機半導体層形成工程と、
前記ｐ型有機半導体層上にゲート絶縁層を設けるゲート絶縁層形成工程と、
前記ゲート絶縁層上にゲート電極を設けるゲート電極形成工程と、を含み、
前記絶縁基板の表面エネルギーが４０ｍＮ／ｍ以下であり、
前記金属酸化物層形成工程は、金属酸化物を溶解した塗布溶液を塗布することにより、前記金属酸化物層を形成することを特徴とするｐ型有機薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項６】
請求項４または請求項５に記載の金属酸化物層形成工程で用いる塗布溶液であって、溶媒に金属酸化物を溶解したものであることを特徴とする塗布溶液。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１１−１６５７７８（Ｐ２０１１−１６５７７８Ａ）
【公開日】平成２３年８月２５日（２０１１．８．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２４９７８（Ｐ２０１０−２４９７８）
【出願日】平成２２年２月８日（２０１０．２．８）
【出願人】（０００００４３５２）日本放送協会 (2,206)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年８月２５日（２０１１．８．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年２月８日（２０１０．２．８）
【出願人】（０００００４３５２）日本放送協会 (2,206)
【Ｆターム（参考）】
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