JP6003670B2 - 有機薄膜トランジスタおよびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、有機半導体材料からなる有機半導体薄膜を用いて形成される有機薄膜トランジスタおよびその製造方法に関するもので、有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）などの駆動用トランジスタに適用すると好適である。

従来、特許文献１において、ボトムゲートボトムコンタクト構造の有機薄膜トランジスタが開示されている。この有機薄膜トランジスタは、次のようにして形成されている。すなわち、第１支持基板上に剥離層を配置した構造の上にソース・ドレイン電極をパターニングしたのち、ソース・ドレイン電極を覆うようにゲート絶縁膜を成膜し、さらにゲート絶縁膜上にゲート電極をパターニングする。続いて、ゲート電極およびゲート絶縁膜の表面を覆うように第２支持基板層を形成したのち、剥離層にて、第１支持基板からソース・ドレイン電極やゲート絶縁膜およびゲート電極を第２支持基板層と共に剥離する。そして、ソース・ドレイン電極側を上に向け、ソース・ドレイン電極の間においてゲート絶縁膜の上に有機半導体薄膜を形成する。このようにして、ボトムゲートボトムコンタクト構造の有機薄膜トランジスタを構成している。

特開２００７−７３８５７号公報

上記した特許文献１には、有機半導体薄膜の具体的なパターニング方法について記載していないが、有機半導体薄膜を所望パターンで形成する場合のパターニング方法としては、次の方法が考えられる。具体的には、第１の方法として、撥液性のバンク（構造物）を有機半導体薄膜の成膜予定領域の周辺に形成し、バンクの開口部にのみ有機半導体を含んだ溶液が残るように塗布する方法が考えられる。また、第２の方法として、有機半導体薄膜が塗布される領域と塗布されない領域とが区画されるように、予め塗布したい領域だけＵＶ照射することで塗布される領域が親液性、塗布されない領域が疎液性となるように表面状態を制御する方法も考えられる。さらに、第３の方法として、有機半導体薄膜が塗布されない領域について、犠牲層を形成しておき、有機半導体薄膜を犠牲層を含む塗布表面に形成したのち、犠牲層を除去することでその上の有機半導体薄膜をリフトオフする方法も考えられる。

しかしながら、第１の方法では、バンク部分が突出した構造物となることから、有機半導体薄膜を凹凸面上に形成することになり、平坦面に形成することができない。第２の方法も同様であり、表面状態を制御した後の表面の分子構造に変化を及ぼすため表面が平坦面にならず、有機半導体薄膜を平坦面に形成することができない。第３の方法も、犠牲層が存在する為、有機半導体薄膜を平坦面に形成することができない。このように有機半導体薄膜を形成する表面が凹凸面であると、凹凸の影響を受け、結晶性の低下や有機半導体薄膜の連続性が損なわれてしまい、均一に有機半導体薄膜を塗布できないという問題が生じる。

また、第２の方法では、有機半導体薄膜が塗布される領域を規定するために、塗布したい領域の表面自由エネルギーを制御することになるが、表面状態の制御対象の一部となっているソース・ドレイン電極の材質によっては、表面自由エネルギーを制御するのが難しい。具体的には、自己組織化単分子膜（ＳＡＭ膜）をパターニングすることで表面状態を制御をすることができるが、ＳＡＭ処理される材料が限定されるため、ソース・ドレイン電極の構成材料が限定されてしまう。

本発明は上記点に鑑みて、平坦面上に有機半導体薄膜を形成しつつ、塗布される領域を規定して所望のパターンに有機半導体薄膜をパターニングすることが可能な構造の有機薄膜トランジスタおよびその製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、可撓性基材（１）と、可撓性基材の上に形成された絶縁性の平坦化層（２）と、平坦化層における可撓性基材と反対の表面側に形成されていると共に、平坦化層に入り込んで形成されており、平坦化層の表面と同一平面を構成し、互いに所定距離離間して配置されたソース電極（３）およびドレイン電極（４）と、平坦化層の表面側において、少なくともソース電極とドレイン電極との間を挟んだ両側に配置され、ソース電極およびドレイン電極と共に平坦化層の表面と同一平面を構成する撥液性絶縁膜（５）と、ソース電極とドレイン電極との間における平坦化層の表面において、ソース電極とドレイン電極とを繋ぐように形成され、撥液性絶縁膜に囲まれてソース電極とドレイン電極とに接触させられた有機半導体薄膜（６）と、有機半導体薄膜を覆うゲート絶縁膜（７）と、ゲート絶縁膜の表面において有機半導体薄膜と対向配置されたゲート電極（８）と、を備えていることを特徴としている。

このようなトップゲートボトムコンタクト構成の有機薄膜トランジスタでは、ソース電極とドレイン電極および撥液性絶縁膜のうち可撓性基材とは反対側の面が平坦化層と同一平面とされている。そして、これら平坦化層、ソース電極、ドレイン電極および撥液性絶縁膜によって構成される平坦面の上に有機半導体薄膜を形成するようにしている。このため、結晶性が良く、かつ、結晶膜の連続性がある良好な有機半導体薄膜とすることが可能となる。

請求項２に記載の発明は、ボトムゲートボトムコンタクト構造において、ゲート絶縁膜（７）、ソース電極（３）およびドレイン電極（４）、さらに撥液性絶縁膜（５）が同一平面とされ、この同一平面における撥液性絶縁膜に囲まれた位置に、ソース電極とドレイン電極とに接触させられた有機半導体薄膜（６）を備えていることを特徴としている。

このようなボトムゲートボトムコンタクト構成の有機薄膜トランジスタにおいても、同一平面における撥液性絶縁膜に囲まれた位置に、ソース電極とドレイン電極とに接触させられた有機半導体薄膜を形成するようにしている。このため、結晶性が良く、かつ、結晶膜の連続性がある良好な有機半導体薄膜とすることが可能となる。

請求項３に記載の発明では、平坦面とされた表面を有する支持基材（１０）を用意する工程と、支持基材の表面上に、有機半導体薄膜の形成予定領域が開口する撥液性絶縁膜を形成する工程と、撥液性絶縁膜および支持基材の上に、互いに離間させてソース電極およびドレイン電極を形成する工程と、撥液性絶縁膜とソース電極およびドレイン電極の表面上を含む支持基材の表面上に絶縁性の平坦化層を形成する工程と、平坦化層の上に可撓性基材を形成する工程と、支持基材から、撥液性絶縁膜、ソース電極、ドレイン電極および平坦化層を剥離させる工程と、支持基材から剥離させた、同一平面となる撥液性絶縁膜、ソース電極、ドレイン電極および平坦化層の上に有機半導体薄膜の構成材料を含有する溶液である有機半導体溶液を塗布し、該同一平面のうち撥液性絶縁膜が開口した領域を親液性領域（Ｒａ）として、該親液性領域に有機半導体薄膜を形成する工程と、有機半導体薄膜を覆うようにゲート絶縁膜を形成する工程と、ゲート絶縁膜の表面上における有機半導体薄膜と対向する位置にゲート電極を形成する工程と、を含んでいることを特徴としている。

このように、直描法によって有機半導体薄膜を形成しており、かつ、有機半導体薄膜の形成位置を撥液性絶縁膜によって規定しているため、表面自由エネルギーを制御するために表面処理などを行わなくても良い。つまり、親液性と疎液性の領域の区画を平坦化層とは別材料となる撥液性絶縁膜をパターニングすることで制御できるため、平面度を維持しつつ、確実に親疎液性を変えられる。したがって、ソース電極およびドレイン電極の材質によらず、有機半導体薄膜の膜厚の均一化を図ることが可能となる。

なお、ここでは請求項３に記載の発明、つまり請求項１に示したトップゲートボトムコンタクト構造の有機薄膜トランジスタの製造方法について説明した。これに対して、請求項４に記載したように、請求項２に示したボトムゲートボトムコンタクト構造の有機薄膜トランジスタについても、同様の製造方法を適用でき、上記と同様の効果を得ることができる。

なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係の一例を示すものである。

本発明の第１実施形態にかかる有機薄膜トランジスタの断面図である。 図１に示す有機薄膜トランジスタの製造工程を示した断面図である。 図２に続く有機薄膜トランジスタの製造工程を示した断面図である。 本発明の第２実施形態にかかる有機薄膜トランジスタの製造工程を示した断面図である。 本発明の第３実施形態にかかる有機薄膜トランジスタの断面図である。 図５に示す有機薄膜トランジスタの製造工程を示した断面図である。 図６に続く有機薄膜トランジスタの製造工程を示した断面図である。 撥液性絶縁膜５が形成された領域とその内側となる親液性領域Ｒａのパターンを示した上面図である。 図８のパターンで形成される有機薄膜トランジスタであって、図８のIX-IX線上に形成される有機薄膜トランジスタの断面図である。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付して説明を行う。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態にかかる有機薄膜トランジスタの構造について、図１を参照して説明する。この有機薄膜トランジスタは、例えばＥＬ素子の駆動回路に備えられるトランジスタなどに適用される。

本実施形態の有機薄膜トランジスタは、図１に示されるようにトップゲートボトムコンタクト構造によって構成されている。具体的には、ポリイミドなどの可撓性基材１の上に、高分子材料等からなる絶縁性の平坦化層２が成膜されている。平坦化層２の表面側、つまり可撓性基材１の反対側には、平坦化層２に入り込むように、互いに離間するソース電極３とドレイン電極４とが形成されていると共に、少なくともソース電極３とドレイン電極４との間を挟んだ両側に撥液性絶縁膜５が形成されている。

ソース電極３とドレイン電極４は、例えば金や銅などの電極材料によって構成されている。撥液性絶縁膜５は、後述する有機半導体薄膜６の構成材料を含む溶液（以下、有機半導体溶液という）に対して疎液性を有する材料、例えばフッ素系ポリマーによって構成されている。図１の断面においては、撥液性絶縁膜５がソース電極３とドレイン電極４との間を挟んだ両側に配置されているが、実際には有機半導体薄膜６の周囲を囲むように撥液性絶縁膜５が備えられている。これらソース電極３とドレイン電極４および撥液性絶縁膜５のうち可撓性基材１とは反対側の面は、平坦化層２と同一平面とされており、これら平坦化層２、ソース電極３、ドレイン電極４および撥液性絶縁膜５によって平坦面が構成されている。

この平坦面の上において、ソース電極３およびドレイン電極４に接触させられると共に、ソース電極３とドレイン電極４との間を繋ぐように、有機半導体薄膜６が形成されている。この有機半導体薄膜６は、ソース電極３側に位置する撥液性絶縁膜５とドレイン電極４側に位置する撥液性絶縁膜５の間において、これら撥液性絶縁膜５の端部から端部まで、つまり撥液性絶縁膜５が形成されていない領域に形成されている。つまり、有機半導体溶液に対して親液性となる親液性領域に有機半導体薄膜６が形成されている。

また、有機半導体薄膜６の表面を含み、撥液性絶縁膜５および平坦化層２の露出部分の上にゲート絶縁膜７が形成されている。ゲート絶縁膜７は例えば酸化膜（ＳｉＯ₂）等の絶縁材料によって形成されている。そして、ゲート絶縁膜７の表面のうち有機半導体薄膜６と対応する位置に、有機半導体薄膜６と対向するように例えばアルミニウムなどの電極材料で構成されたゲート電極８がパターニングされている。

なお、平坦化層２および撥液性絶縁膜５の構成材料については様々なものを適用できるが、本実施形態の場合、平坦化層２の方が撥液性絶縁膜５よりも表面自由エネルギーが高くなるような構成材料を選択するようにしている。

このような構成により、本実施形態にかかる有機薄膜トランジスタが構成されている。このように構成された有機薄膜トランジスタでは、ゲート電極８に対して所定の電圧が印加されると、有機半導体薄膜６のうちソース電極３とドレイン電極４の間に位置する部分においてチャネル領域を形成する。これにより、チャネル領域を通じてソース−ドレイン間において電流を流し、有機半導体薄膜６が発光するという動作を行う。

続いて、本実施形態にかかる有機薄膜トランジスタの製造方法について、図２および図３を参照して説明する。

まず、図２（ａ）に示すように平坦面とされた表面を有する支持基材１０を用意したのち、図２（ｂ）に示すように支持基材１０の表面に撥液性絶縁膜５をパターニングする。例えば、支持基材１０の表面に対して撥液性絶縁膜５を構成するためのフッ素系ポリマー膜を成膜したのち、その上に撥液性絶縁膜５の形成予定領域以外の部分（つまり親液性領域とする部分）が開口するマスクを配置する。そして、このマスクを用いてフッ素系ポリマー膜をエッチングすることで撥液性絶縁膜５をパターニングすることができる。これにより、図２（ｂ）の断面において、所定間隔離間した撥液性絶縁膜５が形成される。

次に、図２（ｃ）に示すようにソース電極３およびドレイン電極４をパターニングする。例えば、撥液性絶縁膜５の表面を含めて支持基材１０の表面に金や銅などで構成される金属層を成膜したのち、その上にソース電極３およびドレイン電極４の形成予定領域以外の部分が開口するマスクを配置する。そして、このマスクを用いて金属層をエッチングすることでソース電極３およびドレイン電極４をパターニングすることができる。これにより、図２（ｃ）の断面において、所定間隔離間したソース電極３およびドレイン電極４が形成される。

続いて、図２（ｄ）に示すように、ソース電極３、ドレイン電極４および撥液性絶縁膜５の表面を含め、支持基材１０の表面に高分子膜などによって構成される平坦化層２を成膜する。平坦化層２の膜厚は任意であるが、撥液性絶縁膜５やソース電極３およびドレイン電極４が覆われ、平坦化層２の表面が平坦となる程度の膜厚にしてある。その後、図２（ｅ）に示すように、平坦化層２の表面にポリイミドなどで構成される可撓性基材１を成膜する。このようにして、支持基材１０の表面に、図１に示した有機薄膜トランジスタのうちのゲート絶縁膜７や有機半導体薄膜６よりも下方の部分が、図１に対して上下が逆になった状態で構成される。

そして、図３（ａ）に示すように、支持基材１０の表面から撥液性絶縁膜５やソース電極３およびドレイン電極４と共に平坦化層２を剥離させる。例えば、支持基材１０の材料として、撥液性絶縁膜５、ソース電極３やドレイン電極４および平坦化層２の構成材料との密着性がない材料を選択すれば、容易にこれらを支持基材１０の表面から剥離することができる。

この後、図３（ｂ）に示すように、剥離させた部分上下を入れ替え、撥液性絶縁膜５やソース電極３およびドレイン電極４が上側に位置するように配置する。このとき、ソース電極３とドレイン電極４および撥液性絶縁膜５のうち可撓性基材１とは反対側の面が平坦化層２と同一平面、つまり平坦面となる。

そして、図３（ｃ）に示すように、撥液性絶縁膜５の間において、ソース電極３とドレイン電極４との間を繋ぐように有機半導体薄膜６を成膜する。例えば、有機半導体溶液をノズルから照射して塗布する直描法によって有機半導体薄膜６を成膜している。有機半導体溶液の塗布は、塗布したい領域の周辺を含めて塗布したい親液性領域となる撥液性絶縁膜５の間をターゲットとして行う。このとき、有機半導体溶液が撥液性絶縁膜５の表面にも塗布されることになるが、撥液性絶縁膜５の表面において有機半導体溶液が撥じかれるため、最終的には撥液性絶縁膜５の間の塗布したい親液性領域にのみ有機半導体薄膜６が形成される。また、このとき、有機半導体薄膜６を形成する表面が平坦面となっていることから、有機半導体溶液を乾燥させる際に、表面に凹凸が形成されている場合のような影響を受けないで済み、結晶性の低下や結晶膜の連続性が損なわれることを防止することができる。

そして、図３（ｄ）に示すように、有機半導体薄膜６等の表面に例えば酸化膜などによって構成されるゲート絶縁膜７を成膜したのち、更にその上にゲート電極８の構成材料となる例えばアルミニウムなどの電極材料を成膜する。そして、電極材料の上にゲート電極８の形成予定領域以外の部分が開口するマスクを配置したのち、このマスクを用いて電極材料をエッチングすることでゲート電極８をパターニングする。これにより、本実施形態にかかる有機薄膜トランジスタを製造することができる。

以上説明したように、本実施形態にかかる有機薄膜トランジスタでは、ソース電極３とドレイン電極４および撥液性絶縁膜５のうち可撓性基材１とは反対側の面が平坦化層２と同一平面とされている。そして、これら平坦化層２、ソース電極３、ドレイン電極４および撥液性絶縁膜５によって構成される平坦面の上に有機半導体薄膜６を形成するようにしている。このため、結晶性が良く、かつ、結晶膜の連続性がある良好な有機半導体薄膜６とすることが可能となる。

また、直描法によって有機半導体薄膜６を形成しており、かつ、有機半導体薄膜６の形成位置を撥液性絶縁膜５によって規定しているため、表面自由エネルギーを制御するために表面処理などを行わなくても良い。つまり、親液性領域と疎液性領域の区画を平坦化層２とは別材料となる撥液性絶縁膜５をパターニングすることで制御できるため、平面度を維持しつつ、確実に親疎液性を変えられる。したがって、ソース電極３およびドレイン電極４の材質によらず、有機半導体薄膜６の膜厚の均一化を図ることが可能となる。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態に対して支持基材１０の構成材料として、平坦化層２、ソース電極３、ドレイン電極４および撥液性絶縁膜５との密着性が高い材料が用いられる場合に対応したものである。その他に関しては第１実施形態と同様であるため、第１実施形態と異なる部分についてのみ説明する。

上記第１実施形態では、支持基材１０の表面に平坦化層２、ソース電極３、ドレイン電極４および撥液性絶縁膜５を直接形成しているが、これらいずれかの材質と支持基材１０との密着性が高い場合、これらの剥離が容易に行えない可能性がある。

したがって、本実施形態では、図４に示すように、平坦化層２、ソース電極３、ドレイン電極４および撥液性絶縁膜５のうち支持基材１０との密着性が高い材料と比較して、支持基材１０との密着性が低い剥離材１１を支持基材１０の表面に配置している。そして、この剥離材１１の上に平坦化層２、ソース電極３、ドレイン電極４および撥液性絶縁膜５を形成するようにすれば、剥離材１１と共に、平坦化層２、ソース電極３、ドレイン電極４および撥液性絶縁膜５を支持基材１０から容易に剥離することができる。そして、剥離後に、例えばＵＶ／Ｏ₂処理や酸素プラズマ処理などによって剥離材１１の剥離工程を行うことで、平坦化層２、ソース電極３、ドレイン電極４および撥液性絶縁膜５から剥離材１１を剥離して、ソース電極３やドレイン電極４などを露出させる。

このように、剥離材１１を用いて、平坦化層２、ソース電極３、ドレイン電極４および撥液性絶縁膜５を支持基材１０から容易に剥離させられるようにすることも可能である。

（第３実施形態）
本発明の第３実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態とは異なる構造の有機薄膜トランジスタに対して本発明の一実施形態を適用したものであるが、本実施形態の有機薄膜トランジスタの基本的な構造はほぼ第１実施形態と同様であるため、異なる部分について主に説明する。

図５に示すように、本実施形態にかかる有機薄膜トランジスタは、ボトムゲートボトムコンタクト構造によって構成されている。具体的には、可撓性基材１の上に平坦化層２が成膜されており、平坦化層２の表面側において、平坦化層２に入り込むようにゲート電極８が形成され、さらにゲート電極８および平坦化層２の表面にゲート絶縁膜７が形成されている。そして、ゲート絶縁膜７に入り込むように、互いに離間するソース電極３とドレイン電極４とが形成されていると共に、ソース電極３とドレイン電極４との間を挟んだ両側に撥液性絶縁膜５が形成されている。これらソース電極３とドレイン電極４および撥液性絶縁膜５のうち可撓性基材１とは反対側の面は、平坦化層２と同一平面とされており、これら平坦化層２、ソース電極３、ドレイン電極４および撥液性絶縁膜５によって平坦面が構成されている。

この平坦面の上において、ソース電極３とドレイン電極４との間を繋ぐように有機半導体薄膜６が形成されている。このような構成により、本実施形態にかかる有機薄膜トランジスタが構成されている。このように構成されたボトムゲートトップコンタクト構造の有機薄膜トランジスタも、第１実施形態で示したトップゲートボトムコンタクト構造のものと同様の作動を行う。

なお、ゲート絶縁膜７および撥液性絶縁膜５の構成材料については様々なものを適用できるが、本実施形態の場合、ゲート絶縁膜７の方が撥液性絶縁膜５よりも表面自由エネルギーが高くなるような構成材料を選択するようにしている。

続いて、本実施形態にかかる有機薄膜トランジスタの製造方法について、図６および図７を参照して説明する。

まず、図６（ａ）〜（ｃ）に示す工程において、第１実施形態で説明した図２（ａ）〜（ｃ）と同様の工程を行うことで、支持基材１０の表面に、撥液性絶縁膜５、ソース電極３やドレイン電極４を形成する。次に、図６（ｄ）に示すように、ソース電極３、ドレイン電極４および撥液性絶縁膜５の表面を含め、支持基材１０の表面にゲート絶縁膜７を成膜する。その後、図６（ｅ）に示すように、ゲート絶縁膜７の表面にゲート電極８の構成材料となる例えばアルミニウムなどの電極材料を成膜し、それを図３（ｄ）と同様にパターニングすることでゲート電極８を形成する。

さらに、図７（ａ）に示すように、図２（ｄ）、（ｅ）と同様の工程により、ゲート電極８を含むゲート絶縁膜７の表面に平坦化層２および可撓性基材１を形成する。そして、図７（ｂ）に示すように、支持基材１０の表面から撥液性絶縁膜５、ソース電極３、ドレイン電極４およびゲート絶縁膜７を剥離させたのち、図７（ｃ）に示すように上下を入れ替えて、ソース電極３、ドレイン電極４、撥液性絶縁膜５およびゲート絶縁膜７が上側に位置するように配置する。このとき、ソース電極３とドレイン電極４および撥液性絶縁膜５のうち可撓性基材１とは反対側の面がゲート絶縁膜７と同一平面、つまり平坦面となる。その後、図７（ｄ）に示すように、図３（ｃ）と同様の工程により、撥液性絶縁膜５の間において、ソース電極３とドレイン電極４との間を繋ぐように有機半導体薄膜６を成膜する。これにより、本実施形態にかかる有機薄膜トランジスタを製造することができる。

以上説明したように、本実施形態にかかる有機薄膜トランジスタでは、ソース電極３とドレイン電極４および撥液性絶縁膜５のうち可撓性基材１とは反対側の面がゲート絶縁膜７と同一平面とされている。そして、これらソース電極３、ドレイン電極４、撥液性絶縁膜５およびゲート絶縁膜７によって構成される平坦面の上に有機半導体薄膜６を形成するようにしている。このため、結晶性が良く、かつ、結晶膜の連続性がある良好な有機半導体薄膜６とすることが可能となる。

また、直描法によって有機半導体薄膜６を形成しており、かつ、有機半導体薄膜６の形成位置を撥液性絶縁膜５によって規定しているため、表面自由エネルギーを制御するために表面処理などを行わなくても良い。つまり、親液性領域と疎液性領域の区画を平坦化層２とは別材料となる撥液性絶縁膜５をパターニングすることで制御できるため、平面度を維持しつつ、確実に親疎液性を変えられる。したがって、ソース電極３およびドレイン電極４の材質によらず、有機半導体薄膜６の膜厚の均一化を図ることが可能となる。

（第４実施形態）
本発明の第４実施形態について説明する。本実施形態は、第１〜第３実施形態に対して直描法による有機半導体薄膜６の形成パターンの一例を示したものである。なお、本実施形態に示す形成パターンに合わせて、ソース電極３のレイアウトを変えているが、基本的には第１〜第３実施形態と同様である。

図８に示す上面レイアウトに示されるように、撥液性絶縁膜５をパターニングし、その内側において撥液性絶縁膜５を形成していない領域、つまり親液性領域Ｒａを構成する。この領域に有機半導体薄膜６が形成されるようにする。

具体的には、親液性領域Ｒａは、ライン状に塗布される有機半導体溶液の塗布方向（図中矢印）に沿って延設されており、本実施形態の場合には、塗布方向に対して垂直方向にソース電極３およびドレイン電極４を延設してある。そして、有機半導体溶液の塗布開始場所から所定距離離れた位置にソース電極３およびドレイン電極４を配置してある。なお、有機半導体溶液が塗布されるライン状の親液性領域Ｒａには撥液性絶縁膜５が形成されていない状態となるため、このライン上においては、図９に示すようにソース電極３の上に撥液性絶縁膜５が形成されていない形状となる。なお、図８は断面図ではないが、図を見易くする為に、部分的にハッチングを示してある。

また、親液性領域Ｒａは、幅が有機半導体溶液の塗布方向に対する垂直方向の幅となる液滴幅よりも狭くされている。そして、本実施形態では、親液性領域Ｒａの幅を有機半導体溶液の塗布方向に沿って変化させてあり、有機半導体溶液の塗布開始場所で第１幅ａとし、有機半導体溶液の塗布方向に所定距離移動した位置で第２幅ｂに縮小させている。さらに、第２幅ｂに縮小された位置から有機半導体溶液の塗布方向に移動した位置で、親液性領域Ｒａの幅を第２幅ｂよりも大きな第３幅ｃに拡大させてある。

このようなパターンとされた親液性領域Ｒａに対して有機半導体溶液をライン状に塗布すると、有機半導体溶液の塗布開始場所、つまり第１幅ａの位置から有機半導体溶液が乾燥していき、その後、第２幅ｂの位置、第３幅ｃの位置が順に乾燥する。そして、乾燥した場所において有機半導体溶液中に含まれる有機半導体材料の結晶を成長させることができる。

このとき、親液性領域Ｒａの幅を有機半導体溶液の塗布開始場所での幅となる第１幅ａから縮小して第２幅ｂにしているため、第１幅ａの位置において多結晶状態で存在する有機半導体材料の結晶を第２幅ｂの位置において単一結晶化させることができる。このため、第２幅ｂの位置からは、単一結晶化された結晶を種結晶として、有機半導体材料の結晶を単一結晶で成長させられ、第２幅ｂから第３幅ｃに拡大したときに、単一結晶を起点（核）として結晶成長させることが可能となる。したがって、同じ結晶を成長させることができるため、配向度の高い良好な結晶を成長させられる。

このようにして、ゲート絶縁膜７の表面の所望位置に有機半導体溶液が塗布され、その塗布開始場所から有機半導体溶液が乾燥していき、有機半導体溶液に含まれる有機半導体材料の結晶が成長していくことで、有機半導体薄膜６が形成される。そして、有機半導体溶液の塗布開始場所から所定距離離れた位置、具体的には第３幅ｃとなる位置にソース電極３およびドレイン電極４を配置していることから、有機半導体薄膜６のうち有機薄膜トランジスタとして機能させたい部分については、良好な結晶にできる。

以上説明したように、直描法によって有機半導体薄膜６を形成する場合において、親液性領域Ｒａをライン状にすると共に、塗布開始場所において第１幅ａとしたのち、第１幅ａよりも狭い第２幅ｂとし、その後、第２幅ｂよりも広い第３幅ｃとしている。そして、第３幅ｃの位置にソース電極３およびドレイン電極４を配置し、有機薄膜トランジスタが構成されるようにしている。このため、単一結晶にて構成された配向度の高い良好な結晶によって、有機半導体薄膜６を構成することができ、より良質な有機薄膜トランジスタを得ることが可能となる。

（他の実施形態）
本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。

例えば、上記第２実施形態は、第１実施形態に対して剥離材１１を適用する場合について説明したが、第３実施形態に対して剥離材１１を適用することもできる。

例えば、第４実施形態では、親液性領域Ｒａの幅がノズル移動方向に沿って第１幅ａ、第２幅ｂおよび第３幅ｃに順に変わるパターンを例に挙げた。しかしながら、少なくとも第１幅ａとそれよりも小さな第２幅ｂに変わるパターンを有していれば、他のパターンであっても構わない。

例えば、第１幅ａから徐々に幅が縮小されることで第２幅ｂになり、その後、第３幅ｃに拡大したパターンであっても良い。また、第１幅ａから第２幅ｂに縮小されたあと、第２幅ｂのままとされたパターンであっても良い。また、第１幅ａから第２幅ｂに縮小されたあと、第２幅ｂから徐々に第３幅ｃに拡大されるパターンであっても良い。さらに、第１幅ａの領域から複数のラインに分割し、各ラインが第２幅ｂとなるようにしても良い。勿論、その場合にも、第２幅ｂから第３幅ｃに拡大されるようにしても良い。このようにすれば、高い配向度の有機半導体薄膜６を一回で形成することが可能となり、生産性を向上することが可能となる。

１ 可撓性基材
２ 平坦化層
３ ソース電極
４ ドレイン電極
５ 撥液性絶縁膜
６ 有機半導体薄膜
７ ゲート絶縁膜
８ ゲート電極
１０ 支持基材
１１ 剥離材
Ｒａ 親液性領域

Claims (7)

1. 可撓性基材（１）と、
   前記可撓性基材の上に形成された絶縁性の平坦化層（２）と、
   前記平坦化層における前記可撓性基材と反対の表面側に形成されていると共に、前記平坦化層に入り込んで形成されており、前記平坦化層の表面と同一平面を構成し、互いに所定距離離間して配置されたソース電極（３）およびドレイン電極（４）と、
   前記平坦化層の表面側において、少なくとも前記ソース電極と前記ドレイン電極との間を挟んだ両側に配置され、前記ソース電極および前記ドレイン電極と共に前記平坦化層の表面と同一平面を構成する撥液性絶縁膜（５）と、
   前記ソース電極と前記ドレイン電極との間における前記平坦化層の表面において、前記ソース電極と前記ドレイン電極とを繋ぐように形成され、前記撥液性絶縁膜に囲まれて前記ソース電極と前記ドレイン電極とに接触させられた有機半導体薄膜（６）と、
   前記有機半導体薄膜を覆うゲート絶縁膜（７）と、
   前記ゲート絶縁膜の表面において前記有機半導体薄膜と対向配置されたゲート電極（８）と、を備えていることを特徴とする有機薄膜トランジスタ。
2. 可撓性基材（１）と、
   前記可撓性基材の上に形成された絶縁性の平坦化層（２）と、
   前記平坦化層における前記可撓性基材と反対の表面側に形成されたゲート電極（８）と、
   前記ゲート電極の表面上を含み、前記平坦化層の上に形成されたゲート絶縁膜（７）と、
   前記ゲート絶縁膜における前記可撓性基材と反対の表面側に形成されていると共に、前記ゲート絶縁膜に入り込んで形成されており、前記ゲート絶縁膜の表面と同一平面を構成し、互いに所定距離離間して配置されたソース電極（３）およびドレイン電極（４）と、
   前記ゲート絶縁膜の表面側において、少なくとも前記ソース電極と前記ドレイン電極との間を挟んだ両側に配置され、前記ソース電極および前記ドレイン電極と共に前記ゲート絶縁膜の表面と同一平面を構成する撥液性絶縁膜（５）と、
   前記ソース電極と前記ドレイン電極との間における前記ゲート絶縁膜の表面において、前記ソース電極と前記ドレイン電極とを繋ぐように形成され、前記撥液性絶縁膜に囲まれて前記ソース電極と前記ドレイン電極とに接触させられた有機半導体薄膜（６）と、を備えていることを特徴とする有機薄膜トランジスタ。
3. 請求項１に記載の有機薄膜トランジスタの製造方法であって、
   平坦面とされた表面を有する支持基材（１０）を用意する工程と、
   前記支持基材の表面上に、前記有機半導体薄膜の形成予定領域が開口する前記撥液性絶縁膜を形成する工程と、
   前記撥液性絶縁膜および前記支持基材の上に、互いに離間させて前記ソース電極および前記ドレイン電極を形成する工程と、
   前記撥液性絶縁膜と前記ソース電極および前記ドレイン電極の表面上を含む前記支持基材の表面上に絶縁性の前記平坦化層を形成する工程と、
   前記平坦化層の上に前記可撓性基材を形成する工程と、
   前記支持基材から、前記撥液性絶縁膜、前記ソース電極、前記ドレイン電極および前記平坦化層を剥離させる工程と、
   前記支持基材から剥離させた、同一平面となる前記撥液性絶縁膜、前記ソース電極、前記ドレイン電極および前記平坦化層の上に前記有機半導体薄膜の構成材料を含有する溶液である有機半導体溶液を塗布し、該同一平面のうち前記撥液性絶縁膜が開口した領域を親液性領域（Ｒａ）として、該親液性領域に前記有機半導体薄膜を形成する工程と、
   前記有機半導体薄膜を覆うように前記ゲート絶縁膜を形成する工程と、
   前記ゲート絶縁膜の表面上における前記有機半導体薄膜と対向する位置に前記ゲート電極を形成する工程と、を含んでいることを特徴とする有機薄膜トランジスタの製造方法。
4. 請求項２に記載の有機薄膜トランジスタの製造方法であって、
   平坦面とされた表面を有する支持基材（１０）を用意する工程と、
   前記支持基材の表面上に、前記有機半導体薄膜の形成予定領域が開口する前記撥液性絶縁膜を形成する工程と、
   前記撥液性絶縁膜および前記支持基材の上に、互いに離間させて前記ソース電極および前記ドレイン電極を形成する工程と、
   前記撥液性絶縁膜と前記ソース電極および前記ドレイン電極の表面上を含む前記支持基材の表面上に前記ゲート絶縁膜を形成する工程と、
   前記ゲート絶縁膜の表面上における前記ソース電極と前記ドレイン電極との間と対向する位置にゲート電極を形成する工程と、
   前記ゲート電極を覆うように前記平坦化層を形成する工程と、
   前記平坦化層の上に前記可撓性基材を形成する工程と、
   前記支持基材から、前記撥液性絶縁膜、前記ソース電極、前記ドレイン電極および前記ゲート絶縁膜を剥離させる工程と、
   前記支持基材から剥離させた、同一平面となる前記撥液性絶縁膜、前記ソース電極、前記ドレイン電極および前記ゲート絶縁膜の上に前記有機半導体薄膜の構成材料を含有する溶液である有機半導体溶液を塗布し、該同一平面のうち前記撥液性絶縁膜が開口した領域を親液性領域（Ｒａ）として、該親液性領域に前記有機半導体薄膜を形成する工程と、を含んでいることを特徴とする有機薄膜トランジスタの製造方法。
5. 前記支持基材の上に前記撥液性絶縁膜を形成する前に、前記支持基材の上に剥離層（１１）を形成する工程を有し、
   前記剥離させる工程では、前記剥離層と共に前記支持基材から剥離させ、その後、前記剥離層を前記同一平面を構成する表面から剥離する工程を有していることを特徴とする請求項３または４に記載の有機薄膜トランジスタの製造方法。
6. 前記撥液性絶縁膜を形成する工程では、ライン状に塗布される前記有機半導体溶液の塗布方向に沿って前記親液性領域が延設されていると共に、該親液性領域の幅が前記有機半導体溶液の前記塗布方向に対する垂直方向の幅となる液滴幅よりも狭くされ、かつ、該親液性領域の幅が前記有機半導体溶液の塗布方向に沿って変化させられ、前記有機半導体溶液の塗布開始場所で第１幅（ａ）とされていると共に、前記有機半導体溶液の塗布方向に所定距離移動した位置で第２幅（ｂ）に縮小されるように前記撥液性絶縁膜を形成し、
   前記有機半導体薄膜を形成する工程では、前記有機半導体溶液をライン状に塗布し、前記有機半導体溶液の塗布開始場所から前記溶液を乾燥させ、該溶液中の有機半導体材料の結晶を成長させることを特徴とする請求項３ないし５のいずれか１つに記載の有機薄膜トランジスタの製造方法。
   
7. 前記撥液性絶縁膜を形成する工程では、前記第２幅に縮小された位置から前記有機半導体溶液の塗布方向に移動した位置で前記第２幅よりも大きな第３幅（ｃ）に拡大されるように前記撥液性絶縁膜を形成することを特徴とする請求項６に記載の有機半導体薄膜の製造方法。

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