(57)【要約】【課題】有機ゲート絶縁膜表面にダメージが入ることなくソース・ドレイン電極表面に金属酸化物膜を形成する、またはソース・ドレイン電極表面に金属酸化物膜を形成した後にダメージ層を修復することを可能にする。【解決手段】表面が絶縁性を有する基板１１上に離間して形成されたソース・ドレイン電極１２、１３と、前記ソース・ドレイン電極１２、１３の表面に形成された金属酸化物膜１４、１５と、前記基板１１上に形成されていて前記金属酸化物膜１４、１５を被覆する有機半導体層１６と、前記有機半導体層１６上に形成されたゲート絶縁膜１７と、前記ゲート絶縁膜１７上に形成されたゲート電極１８を備えた有機半導体装置である。【選択図】図１
2010171165.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面が絶縁性を有する基板の表面上に離間して形成されたソース・ドレイン電極と、
前記ソース・ドレイン電極の表面に形成された金属酸化物膜と、
前記基板上に形成されていて前記金属酸化物膜が形成された前記ソース・ドレイン電極を被覆する有機半導体層と、
前記有機半導体層上に形成されたゲート絶縁膜と、
前記ソース・ドレイン電極間上方の前記ゲート絶縁膜上に形成されたゲート電極を備えた
有機半導体装置。
【請求項２】
前記ソース・ドレイン電極は金で形成され、
前記金属酸化物膜は金酸化物で形成されている
請求項１記載の有機半導体装置。
【請求項３】
前記ソース・ドレイン電極は金酸化物で形成され、
前記金属酸化物膜は金酸化物で形成されている
請求項１記載の有機半導体装置。
【請求項４】
表面が絶縁性を有する基板の表面上に形成されたゲート電極と、
前記基板上に形成されていて前記ゲート電極を被覆する有機絶縁膜からなるゲート絶縁膜と、
前記ゲート電極の上方両側の前記ゲート絶縁膜上に離間して形成されたソース・ドレイン電極と、
前記ソース・ドレイン電極の表面に形成された金属酸化物膜と、
前記ゲート絶縁膜上に形成されていて前記金属酸化物膜が形成された前記ソース・ドレイン電極を被覆する有機半導体層を有し、
前記ソース・ドレイン電極が形成されていない前記ゲート絶縁膜上にポリパラキシリレン膜が形成されている
有機半導体装置。
【請求項５】
前記ソース・ドレイン電極は金で形成され、
前記金属酸化物膜は金酸化物で形成されている
請求項４記載の有機半導体装置。
【請求項６】
前記ソース・ドレイン電極は金酸化物で形成され、
前記金属酸化物膜は金酸化物で形成されている
請求項４記載の有機半導体装置。
【請求項７】
表面が絶縁性を有する基板の表面上に金属からなるソース・ドレイン電極を離間して形成する工程と、
前記ソース・ドレイン電極の前記金属表面を酸化させて金属酸化物膜を形成する工程と、
前記基板上に前記金属酸化物膜が形成された前記ソース・ドレイン電極を被覆する有機半導体層を形成する工程と、
前記有機半導体層上にゲート絶縁膜を形成する工程と、
前記ソース・ドレイン電極間上方の前記ゲート絶縁膜上にゲート電極を形成する工程を有する
有機半導体装置の製造方法。
【請求項８】
表面が絶縁性を有する基板の表面上にゲート電極を形成する工程と、
前記基板上に前記ゲート電極を被覆する有機絶縁膜からなるゲート絶縁膜を形成する工程と、
前記ゲート電極の上方両側の前記ゲート絶縁膜上に金属からなるソース・ドレイン電極を離間して形成する工程と、
前記ソース・ドレイン電極の表面を酸化させて金属酸化物膜を形成する工程と、
前記ソース・ドレイン電極が形成されていない前記ゲート絶縁膜表面のダメージ層を処理する工程と、
前記ダメージ層を処理した前記ゲート絶縁膜上に前記金属酸化物膜が形成された前記ソース・ドレイン電極を被覆する有機半導体層を形成する工程を有する
有機半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記ダメージ層を処理する工程は、前記ソース・ドレイン電極が形成されていない前記ゲート絶縁膜上にポリパラキシリレン膜を形成する
請求項８記載の有機半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
前記ダメージ層を処理する工程は、前記ソース・ドレイン電極が形成されていない前記ゲート絶縁膜上をシランカップリング剤により脱水処理をする
請求項８記載の有機半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
表面が絶縁性を有する基板の表面上にゲート電極を形成する工程と、
前記基板上に前記ゲート電極を被覆する有機絶縁膜からなるゲート絶縁膜を形成する工程と、
前記ゲート電極の上方両側の前記ゲート絶縁膜上にソース・ドレイン電極が形成される領域に開口部を設けたレジストパターンを形成する工程と、
前記レジストパターンをマスクにした金属成膜により前記ゲート絶縁膜上に金属からなる前記ソース・ドレイン電極を形成する工程と、
前記レジストパターンを形成した状態で前記ソース・ドレイン電極の表面を酸化させて金属酸化物膜を形成する工程と、
前記金属成膜時に前記レジストパターン上に形成された金属膜とともに前記レジストパターンを除去する工程と、
前記ゲート絶縁膜上に前記金属酸化物膜が形成された前記ソース・ドレイン電極を被覆する有機半導体層を形成する工程を有する
有機半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
前記レジストパターンを逆テーパ形状に形成する
請求項１１記載の有機半導体装置の製造方法。
【請求項１３】
前記ソース・ドレイン電極の表面を酸化させる処理は、酸素プラズマ処理もしくはＵＶオゾン処理による
請求項１１または請求項１２記載の有機半導体装置の製造方法。
【請求項１４】
表面が絶縁性を有する基板の表面上にゲート電極を形成する工程と、
前記基板上に前記ゲート電極を被覆する有機絶縁膜からなるゲート絶縁膜を形成する工程と、
前記ゲート電極の上方両側の前記ゲート絶縁膜上に表面を酸化させて金属酸化物膜を形成した金属からなるソース・ドレイン電極を形成する工程と、
前記ゲート絶縁膜上に前記金属酸化物膜が形成された前記ソース・ドレイン電極を被覆する有機半導体層を形成する工程を有し、
前記ゲート絶縁膜上に表面を酸化させて金属酸化物膜を形成した金属からなるソース・ドレイン電極を形成する工程は、
第１支持基板上に金属からなるソース・ドレイン電極を離間して形成する工程と、
前記ソース・ドレイン電極の表面を酸化させて金属酸化物膜を形成する工程と、
前記金属酸化物膜表面に第２支持基板を押し付けて、前記金属酸化物膜が形成された前記ソース・ドレイン電極を該第２支持基板に転写して、ソース・ドレイン電極より前記第１支持基板を外す工程と、
前記第２支持基板より前記ゲート絶縁膜上に前記ソース・ドレイン電極を転写して、前記ソース・ドレイン電極より前記第２支持基板を外す工程を有する
有機半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機半導体装置およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、有機ＴＦＴ（Thin Film Transistor）はさまざまな電子機器への応用に向けて研究開発が盛んに行われている。特に、フレキシブルディスプレイのバックプレーンの応用技術に関心が高く、高精細な有機ＴＦＴを製造することが望まれている。
【０００３】
有機ＴＦＴでは、ボトムコンタクト構造を用いることにより比較的チャネル長の短いＴＦＴを作製することができ、高精細なバックプレーンを実現することができる。
【０００４】
本来ＴＦＴは、チャネル長に反比例して、駆動能力が向上するが、ボトムコンタクト構造の有機ＴＦＴでは有機半導体と電極界面で形成される接触抵抗が比較的高いため、チャネル長に反比例した駆動能力の向上が得られなくなることがある。
特に、優れた特性を示す有機半導体を用いた場合にこの現象が顕著に起こるため、有機半導体と電極間の接触抵抗の低減は有機ＴＦＴにおいて大きな課題となっている。
【０００５】
このような有機半導体と電極間の接触抵抗の低減方法に、酸化させた金属電極を用いる方法がある。金属電極を酸化することで、その表面に成長される有機半導体層が、酸化膜がない場合より、より成長しやすくなる。例えば、有機半導体層としてペンタセンを蒸着したときのグレインサイズは、酸化膜上のほうが金属電極上よりも大きくなる。このように、大きなサイズのグレインが成長されることによって、コンタクト抵抗が低減されるため、ｐ型の有機半導体に対してキャリアの注入効率を向上させることができる。代表的なものでは、金（Ａｕ）電極を酸化させ事例が報告されており（例えば、非特許文献１参照。）、酸化しない金電極に比べて、酸化した金電極では２桁以上もの有機半導体と電極間の接触抵抗が低減しており、その効果が非常に大きいことが確認されている。
【０００６】
しかしながら、有機ＴＦＴの製造工程に、ソース・ドレイン金属電極の表面を酸化する工程として、酸素（Ｏ2）アッシングによる酸化工程を行うと、チャネルとなる有機半導体層が形成される有機ゲート絶縁膜表面にダメージが入る。その結果、駆動能力の低下、ヒステリシスの発生をといった問題が生じる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】B.Stadlober et al., Adv. Funct. Mater. 2007, 17, 2687-2692
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
解決しようとする問題点は、有機ＴＦＴの製造工程にソース・ドレイン金属電極の表面を酸化する酸化工程を取り入れると、チャネルとなる有機半導体層が形成される有機ゲート絶縁膜表面にダメージが入る。その結果、駆動能力の低下、ヒステリシスの発生といった問題を生じる点である。
【０００９】
本発明は、有機ゲート絶縁膜表面にダメージが入ることなくソース・ドレイン電極表面に金属酸化物膜を形成する、またはソース・ドレイン電極表面に金属酸化物膜を形成した後にダメージ層を修復することを可能にする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の有機半導体装置（第１有機半装置）は、表面が絶縁性を有する基板の表面上に離間して形成されたソース・ドレイン電極と、前記ソース・ドレイン電極の表面に形成された金属酸化物膜と、前記基板上に形成されていて前記金属酸化物膜が形成された前記ソース・ドレイン電極を被覆する有機半導体層と、前記有機半導体層上に形成されたゲート絶縁膜と、前記ソース・ドレイン電極間上方の前記ゲート絶縁膜上に形成されたゲート電極を備えたものである。
【００１１】
本発明の第１有機半導体装置では、ソース・ドレイン電極の表面に形成された金属酸化物膜を被覆して有機半導体層が形成され、さらにゲート絶縁膜が形成されていることから、ゲート絶縁膜は金属酸化物膜より後に形成されていることがわかる。よって、ゲート絶縁膜を有機絶縁膜で形成したとしても、ゲート絶縁膜には金属酸化物膜を形成するときに生じるダメージ、例えばしきい値電圧（以下Ｖthという）シフトの原因となるダメージが入らない。
【００１２】
本発明の有機半導体装置（第２有機半装置）は、表面が絶縁性を有する基板の表面上に形成されたゲート電極と、前記基板上に形成されていて前記ゲート電極を被覆する有機絶縁膜からなるゲート絶縁膜と、前記ゲート電極の上方両側の前記ゲート絶縁膜上に離間して形成されたソース・ドレイン電極と、前記ソース・ドレイン電極の表面に形成された金属酸化物膜と、前記ゲート絶縁膜上に形成されていて前記金属酸化物膜が形成された前記ソース・ドレイン電極を被覆する有機半導体層を有し、前記ソース・ドレイン電極が形成されていない前記ゲート絶縁膜上にポリパラキシリレン膜が形成されているものである。
【００１３】
本発明の第２有機半導体装置では、ソース・ドレイン電極が形成されていないゲート絶縁膜上にポリパラキシリレン膜が形成されている。これによって、ソース・ドレイン電極の表面に金属酸化物膜を形成したときに生じるゲート絶縁膜表面のダメージ、例えばＶthシフトの原因となるダメージ層はポリパラキシリレン膜によって被覆される。よって、Ｖthシフトが抑制される。
【００１４】
本発明の有機半導体装置の製造方法（第１製造方法）は、表面が絶縁性を有する基板の表面上に金属からなるソース・ドレイン電極を離間して形成する工程と、前記ソース・ドレイン電極の前記金属表面を酸化させて金属酸化物膜を形成する工程と、前記基板上に前記金属酸化物膜が形成された前記ソース・ドレイン電極を被覆する有機半導体層を形成する工程と、前記有機半導体層上にゲート絶縁膜を形成する工程と、前記ソース・ドレイン電極間上方の前記ゲート絶縁膜上にゲート電極を形成する工程を有する。
【００１５】
本発明の有機半導体装置の第１製造方法では、ソース・ドレイン電極の前記金属表面を酸化させて金属酸化物膜を形成する工程の後、金属酸化物膜を被覆して有機半導体層が形成され、さらにゲート絶縁膜が形成される。したがって、ゲート絶縁膜は金属酸化物膜より後に形成されるので、ゲート絶縁膜を有機絶縁膜で形成したとしても、ゲート絶縁膜には金属酸化物膜を形成するときに生じるダメージ、例えばＶthシフトの原因となるダメージが入らない。
【００１６】
本発明の有機半導体装置の製造方法（第２製造方法）は、表面が絶縁性を有する基板上にゲート電極を形成する工程と、前記基板上に前記ゲート電極を被覆する有機絶縁膜からなるゲート絶縁膜を形成する工程と、前記ゲート電極の上方両側の前記ゲート絶縁膜上に金属からなるソース・ドレイン電極を離間して形成する工程と、前記ソース・ドレイン電極の表面を酸化させて金属酸化物膜を形成する工程と、前記ソース・ドレイン電極が形成されていない前記ゲート絶縁膜上の水酸基を処理する工程と、前記水酸基を処理した前記ゲート絶縁膜上に前記金属酸化物膜を被覆する有機半導体層を形成する工程を有する。
【００１７】
本発明の有機半導体装置の第２製造方法では、ソース・ドレイン電極が形成されていないゲート絶縁膜上にポリパラキシリレン膜が形成されている。これによって、ソース・ドレイン電極の表面に金属酸化物膜を形成したときに生じるゲート絶縁膜表面のダメージ、例えばＶthシフトの原因となるダメージ層はポリパラキシリレン膜によって被覆される。よって、Ｖthシフトが抑制される。
【００１８】
本発明の有機半導体装置の製造方法（第３製造方法）は、表面が絶縁性を有する基板の表面上にゲート電極を形成する工程と、前記基板上に前記ゲート電極を被覆する有機絶縁膜からなるゲート絶縁膜を形成する工程と、前記ゲート電極の上方両側の前記ゲート絶縁膜上にソース・ドレイン電極が形成される領域に開口部を設けたレジストパターンを形成する工程と、前記レジストパターンをマスクにした金属成膜により前記ゲート絶縁膜上に金属からなる前記ソース・ドレイン電極を形成する工程と、前記レジストパターンを形成した状態で前記ソース・ドレイン電極の表面を酸化させて金属酸化物膜を形成する工程と、前記金属成膜時に前記レジストパターン上に形成された金属膜とともに前記レジストパターンを除去する工程と、前記ゲート絶縁膜上に前記金属酸化物膜を被覆する有機半導体層を形成する工程を有する。
【００１９】
本発明の有機半導体装置の第３製造方法では、ソース・ドレイン電極の表面に金属酸化物膜を形成したときに、ゲート絶縁膜上がレジストパターンで被覆されているので、ゲート絶縁膜表面のダメージ、例えばＶthシフトの原因となるダメージは発生しない。よって、Ｖthシフトが抑制される。
【００２０】
本発明の有機半導体装置の製造方法（第４製造方法）は、表面が絶縁性を有する基板上にゲート電極を形成する工程と、前記基板上に前記ゲート電極を被覆する有機絶縁膜からなるゲート絶縁膜を形成する工程と、前記ゲート電極の上方両側の前記ゲート絶縁膜上に表面を酸化させて金属酸化物膜を形成した金属からなるソース・ドレイン電極を形成する工程と、前記ゲート絶縁膜上に前記金属酸化物膜を被覆する有機半導体層を形成する工程を有し、前記ゲート絶縁膜上に表面を酸化させて金属酸化物膜を形成した金属からなるソース・ドレイン電極を形成する工程は、第１支持基板上に金属からなるソース・ドレイン電極を離間して形成する工程と、前記ソース・ドレイン電極の表面を酸化させて金属酸化物膜を形成する工程と、前記金属酸化物膜表面に第２支持基板を押し付けて、前記金属酸化物膜が形成された前記ソース・ドレイン電極を該第２支持基板に転写して、前記ソース・ドレイン電極より前記第１支持基板を外す工程と、前記第２支持基板より前記ゲート絶縁膜上に前記ソース・ドレイン電極を転写して、前記ソース・ドレイン電極より前記第２支持基板を外す工程を有する。
【００２１】
本発明の有機半導体装置の第４製造方法では、ソース・ドレイン電極の表面に金属酸化物膜を形成したときにダメージを受けた第１支持基板は外される。そして、金属酸化物膜が形成されたソース・ドレイン電極のみがゲート絶縁膜上に転写されて形成されるので、ゲート絶縁膜表面にダメージ、例えばＶthシフトの原因となるダメージが生じることはない。よって、Ｖthシフトが抑制される。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の第１有機半導体装置は、ゲート絶縁膜表面にダメージを生じることなく、ソース・ドレイン電極表面に金属酸化物膜が形成されているので、Ｖthシフトが抑制され、駆動能力の低下、ヒステリシスの発生といった問題が回避できるという利点がある。すなわち、駆動能力を向上させることができ、ヒステリシスの発生を防ぐことができるので、トランジスタ特性を向上させることができる。
【００２３】
本発明の第２有機半導体装置は、ソース・ドレイン電極表面に金属酸化物膜が形成されて、かつゲート絶縁膜表面に生じたダメージ層が修復されているので、Ｖthシフトが抑制され、駆動能力の低下、ヒステリシスの発生といった問題が回避できるという利点がある。すなわち、駆動能力を向上させることができ、ヒステリシスの発生を防ぐことができるので、トランジスタ特性を向上させることができる。
【００２４】
本発明の有機半導体装置の第１製造方法は、ゲート絶縁膜表面にダメージが入ることなく、ソース・ドレイン電極表面に金属酸化物膜が形成されるので、Ｖthシフトが抑制され、駆動能力の低下、ヒステリシスの発生といった問題が回避できるという利点がある。すなわち、駆動能力を向上させることができ、ヒステリシスの発生を防ぐことができるので、トランジスタ特性を向上させることができる。
【００２５】
本発明の有機半導体装置の第２製造方法は、ソース・ドレイン電極表面に金属酸化物膜が形成され、ゲート絶縁膜表面に生じたダメージ層が修復されるので、Ｖthシフトが抑制され、駆動能力の低下、ヒステリシスの発生といった問題が回避できるという利点がある。すなわち、駆動能力を向上させることができ、ヒステリシスの発生を防ぐことができるので、トランジスタ特性を向上させることができる。
【００２６】
本発明の有機半導体装置の第３製造方法は、ソース・ドレイン電極表面に金属酸化物膜が形成され、レジストパターンによってゲート絶縁膜表面へのダメージが防止されるので、Ｖthシフトが抑制される。よって、駆動能力の低下、ヒステリシスの発生といった問題が回避できるという利点がある。すなわち、駆動能力を向上させることができ、ヒステリシスの発生を防ぐことができるので、トランジスタ特性を向上させることができる。
【００２７】
本発明の有機半導体装置の第４製造方法は、ソース・ドレイン電極表面に金属酸化物膜が形成されて、かつゲート絶縁膜表面にダメージが生じないので、Ｖthシフトが抑制され、駆動能力の低下、ヒステリシスの発生といった問題が回避できるという利点がある。すなわち、駆動能力を向上させることができ、ヒステリシスの発生を防ぐことができるので、トランジスタ特性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の第１実施の形態に係る有機半導体装置の構成の第１例を示した概略構成断面図である。
【図２】本発明の第２実施の形態に係る有機半導体装置の構成の第２例を示した概略構成断面図である。
【図３】本発明の第３実施の形態に係る有機半導体装置の製造方法の第１例を示した製造工程断面図である。
【図４】本発明の第４実施の形態に係る有機半導体装置の製造方法の第２例を示した製造工程断面図である。
【図５】本発明の第５実施の形態に係る有機半導体装置の製造方法の第３例を示した製造工程断面図である。
【図６】本発明の第６実施の形態に係る有機半導体装置の製造方法の第４例を示した製造工程断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
＜１．第１の実施の形態＞
［有機半導体装置の構成の第１例］
本発明の第１実施の形態に係る有機半導体装置の構成の第１例を、図１の概略構成断面図によって説明する。
【００３０】
図１に示すように、表面が絶縁性を有する基板１１上に金属からなるソース・ドレイン電極１２、１３が離間して形成されている。
上記基板１１には、例えばガラス基板やプラスチック基板等を用いる。または、表面に酸化シリコン、窒化シリコン、有機絶縁膜等の絶縁膜で形成されている基板であってもよい。
上記ソース・ドレイン電極１２、１３は、例えば金（Ａｕ）で形成されている。
上記ソース・ドレイン電極１２、１３の表面には金属酸化物膜１４、１５が形成されている。上記ソース・ドレイン電極１２、１３が金で形成されている場合には、上記金属酸化物膜１４、１５は金酸化物となる。
また、上記ソース・ドレイン電極１２、１３には、例えば、ニッケル（Ｎｉ）、白金（Ｐｔ）、銅（Ｃｕ）等を用いてもよい。これらの金属を用いた場合も、上記同様に、上記ソース・ドレイン電極１２、１３表面には当該金属の金属酸化物膜が形成されている。
また、上記ソース・ドレイン電極１２、１３は、上記金属酸化物膜で形成することもできる。
【００３１】
上記基板１１上には上記金属酸化物膜１４、１５を被覆する有機半導体層１６が形成されている。
上記有機半導体層１６には、例えば、ポリ（３ヘキシルチオフェン）［Ｐ３ＨＴ：poly(3-hexylthiophene)］を用いる。または、ペンタセン、ポルフィリン等の低分子材料、トリイソプロピルシリルエチニルペンタセン［ＴＩＰＳ−ペンタセン：triisopropylsilylethynyl pentacene］、ポリアリルアミン等の高分子材料を用いることができる。
【００３２】
上記有機半導体層１６上には、ゲート絶縁膜１７が形成されている。
上記ゲート絶縁膜１７は、例えば有機絶縁膜で形成されている。この有機絶縁膜材料には、例えばポリパラキシリレン（poly-para-Xylylene）を用いることができる。ポリパラキシリレンは、例えば熱ＣＶＤ法によって成膜することができる。
また、上記有機半導体層１６がＴＩＰＳ−ペンタセンで形成されている場合には、上記ゲート絶縁膜１７には、ポリパラキシリレンの他に、アモルファスフッ素樹脂（例えば、旭化成株式会社製のサイトップ（商品名））、フッ素系ポリマーを用いることができる。上記アモルファスフッ素樹脂、フッ素系ポリマーは、例えばスピンコートによって成膜することができる。
また、上記有機半導体層１６がＰ３ＨＴで形成されている場合には、上記ゲート絶縁膜１７には、ポリパラキシリレンの他に、ポリビニルフェノール（ＰＶＰ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）を用いることができる。上記ＰＶＰ、ＰＭＭＡは、例えばスピンコートによって成膜することができる。
【００３３】
上記ゲート絶縁膜１７上には、ゲート電極１８が形成されている。
上記ゲート電極１８には、例えば、金（Ａｕ）を用いる。金を用いる場合には、密着層にクロム（Ｃｒ）を用いることが好ましい。
また、上記ゲート電極１８を形成する金属膜には、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、白金（Ｐｔ）、ニッケル（Ｎｉ）など一般的な電極材料を使用することができる。
このように、有機半導体装置１が構成されている。
【００３４】
上記有機半導体装置１では、ソース・ドレイン電極１２、１３の表面に形成された金属酸化物膜１４、１５を被覆して有機半導体層１６が形成され、さらにゲート絶縁膜１７が形成されている。このことから、ゲート絶縁膜１７は金属酸化物膜１４、１５より後に形成されていることがわかる。よって、ゲート絶縁膜１７を有機絶縁膜で形成したとしても、ゲート絶縁膜１７には金属酸化物膜１４、１５を形成するときに生じるダメージ、例えばＶthシフトの原因となるゲート絶縁膜１７上への水酸基の生成は生じない。
よって、ゲート絶縁膜１７表面にダメージが入ることなく、ソース・ドレイン電極１２、１３表面に金属酸化物膜１４、１５が形成されているので、Ｖthシフトが抑制され、駆動能力の低下、ヒステリシスの発生といった問題が回避できる。すなわち、駆動能力を向上させることができ、ヒステリシスの発生を防ぐことができるので、トランジスタ特性を向上させることができる。
【００３５】
＜２．第２の実施の形態＞
［有機半導体装置の構成の第２例］
本発明の第２実施の形態に係る有機半導体装置の構成の第２例を、図２の概略構成断面図によって説明する。
【００３６】
図２に示すように、表面が絶縁性を有する基板１１上にゲート電極１８が形成されている。
上記基板１１には、例えばガラス基板やプラスチック基板等を用いる。または、表面に酸化シリコン、窒化シリコン、有機絶縁膜等の絶縁膜で形成されている基板であってもよい。
上記ゲート電極１８には、例えば金（Ａｕ）で形成されている。金を用いる場合には、密着層にクロム（Ｃｒ）を用いることが好ましい。
また、上記ゲート電極１８を形成する金属膜には、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、白金（Ｐｔ）、ニッケル（Ｎｉ）など一般的な電極材料を使用することができる。
【００３７】
上記基板１１上には上記ゲート電極１８を被覆する有機絶縁膜からなるゲート絶縁膜１７が形成されている。
上記ゲート絶縁膜１７は、例えば有機絶縁膜で形成されている。この有機絶縁膜材料には、例えばポリビニルフェノール（ＰＶＰ）を用いる。または、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂等を用いることができる。
【００３８】
上記ゲート絶縁膜１７上にはソース・ドレイン電極１２、１３が離間して形成されている。上記ソース・ドレイン電極１２、１３は、例えば金（Ａｕ）で形成されている。
上記ソース・ドレイン電極１２、１３の表面には金属酸化物膜１４、１５が形成されている。上記ソース・ドレイン電極１２、１３が金で形成されている場合には、上記金属酸化物膜１４、１５は金酸化物となる。
また、上記ソース・ドレイン電極１２、１３には、例えば、ニッケル（Ｎｉ）、白金（Ｐｔ）、銅（Ｃｕ）等を用いてもよい。これらの金属を用いた場合も、上記同様に、上記ソース・ドレイン電極１２、１３表面には当該金属の金属酸化物膜が形成されている。
また、上記ソース・ドレイン電極１２、１３は、上記金属酸化物膜で形成することもできる。
【００３９】
上記ソース・ドレイン電極１２、１３が形成されていない上記ゲート絶縁膜１７上にポリパラキシリレン（poly-para-xylylene）膜２１が形成されている。
上記ポリパラキシリレン膜２１の膜厚は１ｎｍ〜５０ｎｍが好ましい。より好ましくは、５ｎｍ〜１０ｎｍである。
【００４０】
上記ゲート絶縁膜１７上には、上記金属酸化物膜１４、１５を被覆する有機半導体層１６が形成されている。
上記有機半導体層１６には、例えば、ペンタセンを用いる。または、ポリ（３ヘキシルチオフェン）［Ｐ３ＨＴ：poly(3-hexylthiophene)］を用いる。
また、上記有機半導体層１６には、ペンタセン、ポルフィリン等の低分子材料、トリイソプロピルシリルエチニルペンタセン［ＴＩＰＳ−ペンタセン：triisopropylsilylethynyl pentacene］、ポリアリルアミン等の高分子材料を用いることができる。
このように、有機半導体装置２が構成されている。
【００４１】
上記有機半導体装置２では、ソース・ドレイン電極１２、１３が形成されていないゲート絶縁膜１７上にポリパラキシリレン膜２１が形成されている。これによって、ソース・ドレイン電極１２、１３の表面に金属酸化物膜１４、１５を形成したときに生じるゲート絶縁膜１７表面のダメージ層２５、例えばＶthシフトの原因となるダメージ層２５はポリパラキシリレン膜２１によって被覆される。よって、Ｖthシフトが抑制される。
よって、ソース・ドレイン電極１２、１３表面に金属酸化物膜１４、１５が形成され、かつゲート絶縁膜１７表面に生じたＶthシフトの原因となるダメージ層２５がポリパラキシリレン膜２１によって修復されている。よって、Ｖthシフトが抑制され、駆動能力の低下、ヒステリシスの発生といった問題が回避できる。すなわち、駆動能力を向上させることができ、ヒステリシスの発生を防ぐことができるので、トランジスタ特性を向上させることができる。
【００４２】
＜３．第３の実施の形態＞
［有機半導体装置の製造方法の第１例］
本発明の第３実施の形態に係る有機半導体装置の製造方法の構成の第１例を、図３の製造工程断面図によって説明する。
【００４３】
図３（１）に示すように、表面が絶縁性を有する基板１１上に金属からなるソース・ドレイン電極１２、１３を離間して形成する。
上記基板１１には、例えばガラス基板やプラスチック基板等を用いる。または、表面に酸化シリコン、窒化シリコン、有機絶縁膜等の絶縁膜で形成されている基板であってもよい。
そして、レジスト塗布およびフォトリソグラフィ技術によって、ソース・ドレイン電極を形成する領域に開口部を設けたレジストパターン（図示せず）を形成する。
その後、蒸着法により、上記基板１１上に、例えば金（Ａｕ）を堆積する。このとき、上記レジストパターン上にも金が堆積される。
次に、上記レジストパターン上に堆積された金とともに上記レジストパターンを除去することで、基板１１上に金からなるソース・ドレイン電極１２、１３が離間して形成される。
上記ソース・ドレイン電極１２、１３の形成方法は、例えば、上記基板１１上に金属膜（図示せず）を形成した後、フォトリソグラフィ技術とエッチング技術によって金膜をパターニングすることで形成してもよい。また、通常の版印刷技術、インクジェット方式による印刷技術等の方法を用いて作製してもよい。
また、基板１１上に、架橋できる有機ポリマー層を形成しておくことで、金の基板に対する密着性を高めることができる。上記架橋できる有機ポリマーとして、ポリビニルフェノール（ＰＶＰ）、ノボラック系樹脂を挙げることができる。例えば、上記架橋できる有機ポリマー層のヒドロキシル基を架橋剤により架橋反応させることで、溶媒耐性が高まり、後のフォトリソグラフィ工程の問題なく行うことができる。
【００４４】
次に、図３（２）に示すように、上記ソース・ドレイン電極１２、１３の上記金属表面を酸化させて金属酸化物膜１４、１５を形成する。上記ソース・ドレイン電極１２、１３が金で形成されている場合には、金酸化物の金属酸化物膜１４、１５が形成される。
例えば、酸素（Ｏ2）プラズマ処理を行い、上記ソース・ドレイン電極１２、１３の表面を酸化して、上記金属酸化物膜１４、１５を形成する。
酸素プラズマ処理は、例えば、パワーを２００Ｗ、処理雰囲気の圧力を１３３Ｐａ、処理時間を３分とした。
上記酸化工程は、ＵＶオゾン処理を用いてもよい。
上記ＵＶオゾン処理は、例えばＵＶ光に波長が２５４ｎｍの紫外光を用い、処理雰囲気の圧力を１０ｋＰａ、処理時間を１０分とした。波長が２５４ｎｍの紫外光を発する光源として、例えば水銀ランプがある。なお、紫外線光源であれば、上記波長に限定されない。
また、上記ソース・ドレイン電極１２、１３には、例えば、ニッケル（Ｎｉ）、白金（Ｐｔ）、銅（Ｃｕ）等を用いることもできる。これらの金属を用いた場合も、上記同様な酸化工程により、表面に当該金属の金属酸化物膜を形成することができる。
【００４５】
次に、図３（３）に示すように、上記基板１１上に上記金属酸化物膜１４、１５が形成された前記ソース・ドレイン電極１２、１３を被覆する有機半導体層１６を形成する。
上記有機半導体層１６の形成には、例えばインクジェット方式による印刷技術を用いる。成膜材料には、例えば、ポリ（３ヘキシルチオフェン）［Ｐ３ＨＴ：poly(3-hexylthiophene)］を用いる。また、成膜技術には、スピンコート、版印刷などを用いてもよい。
また、上記有機半導体層１６には、ペンタセン、ポルフィリン等の低分子材料、トリイソプロピルシリルエチニルペンタセン［ＴＩＰＳ−ペンタセン：triisopropylsilylethynyl pentacene］、ポリアリルアミン等の高分子材料を用いることができる。
【００４６】
上記有機半導体層１６は、ソース・ドレイン電極１２、１３の表面が酸化されて形成された金属酸化物膜１４、１５（例えば金酸化物膜）表面のほうが、金属酸化物膜１４、１５がない金属膜（例えば金膜）上のソース・ドレイン電極表面より、成長しやすくなる。例えば、有機半導体層１６としてペンタセンを蒸着したときの有機半導体層のグレインサイズは、金属酸化物膜１４、１５（例えば金酸化物膜）上のほうが金属膜（例えば金膜）上よりも大きくなる。このように、大きなサイズのグレインが成長されることによって、コンタクト抵抗が低減されるので、ｐ型の有機半導体装置を動作させる場合、ソース・ドレイン電極１２、１３から有機半導体層１６へのキャリアの注入効率が高まる。その結果として、ソース・ドレイン電極１２、１３と有機半導体層１６との接触抵抗を低減することができる。
【００４７】
次に、図３（４）に示すように、上記有機半導体層１６上にゲート絶縁膜１７を形成する。
上記ゲート絶縁膜１７は、例えば有機絶縁膜で形成される。有機絶縁膜材料には、例えばポリパラキシリレン（poly-para-Xylylene）を用いる。その形成方法は、例えば熱ＣＶＤ法を用いる。
また、上記有機半導体層１６がＴＩＰＳ−ペンタセンで形成されている場合には、上記ゲート絶縁膜１７を、ポリパラキシリレンの他に、アモルファスフッ素樹脂（例えば、旭化成株式会社製のサイトップ（商品名））、フッ素系ポリマーで形成することもできる。上記アモルファスフッ素樹脂、フッ素系ポリマーは、例えばスピンコートによって成膜することができる。
また、上記有機半導体層１６がＰ３ＨＴで形成されている場合には、上記ゲート絶縁膜１７を、ポリパラキシリレンの他に、ポリビニルフェノール（ＰＶＰ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）で形成することができる。上記ＰＶＰ、ＰＭＭＡは、例えばスピンコートによって成膜することができる。
例えば、ＰＶＰの成膜では、ＰＶＰを塗布した後、１５０℃〜１８０℃で１時間のベーキングを行う。このとき、ＰＶＰに添加されている架橋剤により、ＰＶＰが架橋されるので、以後のフォトリソグラフィ工程が行えるようになる。
すなわち、架橋剤を用いた架橋反応によりポリビニルフェノール（ＰＶＰ）中のヒドロキシル基を架橋させることで、その後に用いる有機溶剤耐性を高めることができる。
【００４８】
次に、図３（５）に示すように、上記ゲート絶縁膜１７上にゲート電極１８を形成する。上記ゲート電極１８は、例えば、上記ソース・ドレイン電極１２、１３間上のゲート絶縁膜１７上に形成される。
上記ゲート電極１８を形成するには、例えば、上記ゲート絶縁膜１７上に金属膜（図示せず）を形成した後、フォトリソグラフィ技術とエッチング技術によって金属膜をパターニングすることで形成する。
上記金属膜には、例えば金（Ａｕ）を用いる。金を用いる場合には、密着層にクロム（Ｃｒ）を用いることが好ましい。
また、上記ゲート電極１８を形成する金属膜には、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、白金（Ｐｔ）、ニッケル（Ｎｉ）など一般的な電極材料を使用することができる。
また、形成方法には、リフトオフ法、版印刷法、インクジェット方式の印刷法等を用いてもよい。
【００４９】
上記有機半導体装置の第１製造方法では、ソース・ドレイン電極１２、１３の上記金属表面を酸化させて金属酸化物膜１４、１５を形成する工程の後、金属酸化物膜１４、１５を被覆して有機半導体層１６が形成され、さらにゲート絶縁膜１７が形成される。したがって、ゲート絶縁膜１７は金属酸化物膜１４、１５より後に形成されるので、ゲート絶縁膜１７を有機絶縁膜で形成したとしても、ゲート絶縁膜１７には金属酸化物膜１４、１５を形成するときにＶthシフトの原因となるダメージを生じない。すなわち、ゲート絶縁膜１７上へのＶthシフトの原因となる水酸基の生成は生じない。
【００５０】
したがって、ゲート絶縁膜１７表面にダメージが入ることなく、ソース・ドレイン電極１２、１３表面に金属酸化物膜１４、１５が形成されるので、Ｖthシフトが抑制され、駆動能力の低下、ヒステリシスの発生といった問題が回避できるという利点がある。すなわち、駆動能力を向上させることができ、ヒステリシスの発生を防ぐことができるので、トランジスタ特性を向上させることができる。
【００５１】
さらに、ソース・ドレイン電極１２、１３を形成する工程でフォトレジストをパターニングする際にマスク工程を用いるが、このマスク工程は従来もソース・ドレイン電極を形成する際に用いられている工程である。よって、上記第１製造方法では、一般的にプロセス的負荷が大きくなり、コストも高くなるマスク工程の追加はない。
【００５２】
＜４．第４の実施の形態＞
［有機半導体装置の製造方法の第２例］
本発明の第４実施の形態に係る有機半導体装置の製造方法の第２例を、図４の製造工程断面図によって説明する。
【００５３】
図４（１）に示すように、表面が絶縁性を有する基板１１上にゲート電極１８を形成する。
上記基板１１には、例えばガラス基板やプラスチック基板等を用いる。または、表面に酸化シリコン、窒化シリコン、有機絶縁膜等の絶縁膜で形成されている基板であってもよい。
上記ゲート電極１８を形成するには、例えば、上記基板１１上に金属膜（図示せず）を形成した後、フォトリソグラフィ技術とエッチング技術によって金属膜をパターニングすることで形成する。
上記金属膜には、例えば金（Ａｕ）を用いる。金を用いる場合には、密着層にクロム（Ｃｒ）を用いることが好ましい。
また、上記ゲート電極１８を形成する金属膜には、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、白金（Ｐｔ）、ニッケル（Ｎｉ）など一般的な電極材料を使用することができる。
また、上記ゲート電極１８の形成方法には、リフトオフ法、版印刷法、インクジェット方式の印刷法等を用いてもよい。
【００５４】
次に、図４（２）に示すように、上記基板１１上に上記ゲート電極１８を被覆する有機絶縁膜からなるゲート絶縁膜１７を形成する。
上記ゲート絶縁膜１７は、例えば有機絶縁膜で形成される。有機絶縁膜材料には、例えばポリビニルフェノール（ＰＶＰ）を用いる。その形成方法は、例えばスピンコートを用いる。塗布後、１５０℃〜１８０℃で１時間のベーキングを行う。このとき、ＰＶＰに添加されている架橋剤により、ＰＶＰが架橋されるので、以後のフォトリソグラフィ工程が行えるようになる。
すなわち、架橋剤を用いた架橋反応により、ポリビニルフェノール（ＰＶＰ）中のヒドロキシル基を架橋させることで、その後に用いる有機溶剤耐性を高めることができる。
上記有機絶縁膜材料としては、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂等を使用することができる。
【００５５】
次に、図４（３）に示すように、上記ゲート絶縁膜１７上に金属からなるソース・ドレイン電極１２、１３を離間して形成する。例えば、上記ゲート電極１８上方の両側に、上記ソース・ドレイン電極１２、１３は形成される。
レジスト塗布およびフォトリソグラフィ技術によって、上記ゲート絶縁膜１７上にソース・ドレイン電極を形成する領域に開口部を設けたレジストパターン（図示せず）を形成する。
その後、蒸着法、例えば抵抗加熱蒸着法により、上記ゲート絶縁膜１７上に、例えば金（Ａｕ）を、例えば５０ｎｍの厚さに堆積する。このとき、上記レジストパターン上にも金が堆積される。
次に、上記レジストパターン上に堆積された金とともに上記レジストパターンを除去することで、ゲート絶縁膜１７上に金からなるソース・ドレイン電極１２、１３が離間して形成される。
上記ソース・ドレイン電極１２、１３の形成方法は、例えば、上記ゲート絶縁膜１７上に金属膜（図示せず）を形成した後、フォトリソグラフィ技術とエッチング技術によって金膜をパターニングすることで形成してもよい。また、通常の版印刷技術、インクジェット方式による印刷技術等の方法を用いて作製してもよい。
【００５６】
次に、図４（４）に示すように、上記ソース・ドレイン電極１２、１３の表面を酸化させて金属酸化物膜１４、１５を形成する。
例えば、酸素（Ｏ2）プラズマ処理を行い、上記ソース・ドレイン電極１２、１３の表面を酸化して、上記金属酸化物膜１４、１５を形成する。上記ソース・ドレイン電極１２、１３が金で形成されている場合には、金酸化物の金属酸化物膜１４、１５が形成される。
酸素プラズマ処理は、例えば、パワーを２００Ｗ、処理雰囲気の圧力を１３３Ｐａ、処理時間を３分とした。
上記酸化工程は、ＵＶオゾン処理を用いてもよい。
上記ＵＶオゾン処理は、例えばＵＶ光に波長が２５４ｎｍの紫外光を用い、処理雰囲気の圧力を１０ｋＰａ、処理時間を１０分とした。波長が２５４ｎｍの紫外光を発する光源として、例えば水銀ランプがある。なお、紫外線光源であれば、上記波長に限定されない。
また、上記ソース・ドレイン電極１２、１３には、例えば、ニッケル（Ｎｉ）、白金（Ｐｔ）、銅（Ｃｕ）等を用いることもできる。これらの金属を用いた場合も、上記同様な酸化工程により、表面に当該金属の金属酸化物膜を形成することができる。
【００５７】
上記金属酸化物膜１４、１５を形成する際に、上記ゲート絶縁膜１７表面が、酸素プラズマ等によってダメージを受け、ダメージ層２５が生じる。例えば、ダメージ層２５として、上記ゲート絶縁膜１７表面に水酸基（ＯＨ基）を生じる。
【００５８】
次に、図４（５）に示すように、上記ソース・ドレイン電極１２、１３が形成されていない上記ゲート絶縁膜１７上のダメージ層２５を処理する。
上記ダメージ層２５を処理する工程は、例えば、上記ソース・ドレイン電極１２、１３が形成されていない上記ゲート絶縁膜１７上に、ポリパラキシリレン（poly-para-xylylene）膜２１を選択的に形成する。
【００５９】
上記ポリパラキシリレン膜２１は、蒸着重合により形成される。このとき、有機絶縁膜である上記ゲート絶縁膜１７上では上記ソース・ドレイン電極１２、１３上に比べてポリパラキシリレンの核形成速度が速い。このため、ポリパラキシリレン膜２１の膜厚を選択成長に最適な膜厚に選択することで、上記ソース・ドレイン電極１２、１３上にはポリパラキシリレンを成長させることなく、上記ゲート絶縁膜１７上にのみポリパラキシリレンを選択成長させることができる。
ポリパラキシリレンの選択成長は、原材料にジパラキシリレン（di-para-xylylene）を用い、成膜条件の一例として、基板温度を２５℃、成膜レートを１ｎｍ／ｓ、成長雰囲気の圧力を１Ｐａに設定する。
このポリパラキシリレンの選択成長は、専用装置（図示せず）を用いて減圧下で行う。この専用装置は、例えば気化炉、分解炉、蒸着室の３部分から構成されている。上記蒸着室には対象物（ソース・ドレイン電極１２、１３が形成されたゲート絶縁膜１７）を設置する。上記気化炉には成膜材料であるジパラキシリレン（例えば粉体）を設置する。装置内を減圧後、気化炉を昇温（１２０℃〜１８０℃）して、ジパラキシリレンを気化させる。このガスが真空ポンプに引かれて蒸着室側に流れ、高温（６５０℃〜７００℃)の分解炉を通過すると、熱分解されてモノマーになる。このモノマーが室温の蒸着室内で対象物（ゲート絶縁膜１７）に接触すると、熱が奪われて、その表面で重合し、高分子量ポリパラキシリレン膜が形成される。
上記ポリパラキシリレン膜２１の膜厚は１ｎｍ〜５０ｎｍが好ましい。より好ましくは、５ｎｍ〜１０ｎｍである。
【００６０】
上記金属酸化物膜１４、１５を形成する酸素プラズマ処理で、Ｖthシフトの原因となる上記ゲート絶縁膜１７上のチャネルが形成される領域に生成された水酸基がポリパラキシリレン膜２１に被覆される。これによって、Ｖthシフトが抑制された有機ＴＦＴデバイスを作製することができる。
【００６１】
または、上記水酸基を処理する工程は、図示はしていないが、上記ソース・ドレイン電極１２、１３が形成されていない上記ゲート絶縁膜１７上をシランカップリング剤により脱水処理する。これによって、上記ゲート絶縁膜１７上のチャネルが形成される領域に生成された水酸基を低減する。
上記シランカップリグ処理に用いるシランカップリング剤には、例えば、オクタデシルトリクロロシラン（ＯＴＳ：n-octadecyltrichlorosilane）、ヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ：hexa methyl disilazane）などが用いられる。
上記シランカップリグ処理では、上記ソース・ドレイン電極１２、１３上には水酸基が存在しないため、シランカップリング反応は起こらない。一方、水酸基が存在する有機絶縁膜の上記ゲート絶縁膜１７上ではシランカップリグ反応が起こる。つまり、上記ゲート絶縁膜１７上に存在する水酸基の水素とシランカップリング剤の水酸基が結合してＨ2Ｏを生成するとともに、上記ゲート絶縁膜１７上に存在する水酸基の酸素とシランカップリング剤のシリコン（Ｓｉ）が結合してＳｉ−Ｏ結合を生成する。これにより、しきい値電圧（Ｖth）シフトの原因となる上記ゲート絶縁膜１７最表面の水酸基を排除することができる。
【００６２】
次に、図４（６）に示すように、上記ゲート絶縁膜１７上に上記金属酸化物膜１４、１５が形成された前記ソース・ドレイン電極１２、１３を被覆する有機半導体層１６を形成する。
上記有機半導体層１６は、例えば、抵抗加熱蒸着法によりペンタセンを蒸着して形成する。例えば、成膜速度を０．０５ｎｍ／ｓ（０．５Å／s）、成膜雰囲気の温度を６０℃、成膜雰囲気の圧力を１０-5Ｐａに設定して、例えば５０ｎｍの厚さに形成する。この結果、Ｃ軸方向に配向したペンタセン多結晶薄膜を形成することできる。
または、上記有機半導体層１６の成膜には、例えばインクジェット方式による印刷技術を用いる。成膜材料には、例えば、ポリ（３ヘキシルチオフェン）［Ｐ３ＨＴ：poly(3-hexylthiophene)］を用いる。また、成膜技術には、スピンコート、版印刷などを用いてもよい。また、上記有機半導体層１６には、ペンタセン、ポルフィリン等の低分子材料、トリイソプロピルシリルエチニルペンタセン［ＴＩＰＳ−ペンタセン：triisopropylsilylethynyl pentacene］、ポリアリルアミン等の高分子材料を用いることができる。
【００６３】
上記有機半導体層１６は、ソース・ドレイン電極１２、１３の表面が酸化されて形成された金属酸化物膜１４、１５（例えば金酸化物膜）表面のほうが、金属酸化物膜１４、１５がない金属膜（例えば金膜）上のソース・ドレイン電極表面より、成長しやすくなる。例えば、有機半導体層１６としてペンタセンを蒸着したときの有機半導体層のグレインサイズは、金属酸化物膜１４、１５（例えば金酸化物膜）上のほうが金属膜（例えば金膜）上よりも大きくなる。このように、大きなサイズのグレインが成長されることによって、コンタクト抵抗が低減されるので、ｐ型の有機半導体装置を動作させる場合、ソース・ドレイン電極１２、１３から有機半導体層１６へのキャリアの注入効率が高まる。その結果として、ソース・ドレイン電極１２、１３と有機半導体層１６との接触抵抗を低減することができる。
【００６４】
上記有機半導体装置の第２製造方法では、ソース・ドレイン電極１２、１３が形成されていないゲート絶縁膜１７上にポリパラキシリレン膜２１が形成されている。これによって、ソース・ドレイン電極１２、１３の表面に金属酸化物膜１４、１５を形成したときに生じるゲート絶縁膜１７表面のダメージ層２５、例えばＶthシフトの原因となるダメージ層２５はポリパラキシリレン膜２１によって被覆され修復される。よって、Ｖthシフトが抑制される。
【００６５】
または、シランカップリング処理をしたことにより、ソース・ドレイン電極１２、１３の表面に金属酸化物膜１４、１５を形成したときに生じるゲート絶縁膜１７表面のダメージ層２５、すなわちＶthシフトの原因となる水酸基は排除される。よって、Ｖthシフトが抑制される。
【００６６】
したがって、ソース・ドレイン電極１２、１３表面に金属酸化物膜１４、１５が形成されて、かつゲート絶縁膜１７表面に生じたダメージ層２５が修復されるので、Ｖthシフトが抑制され、駆動能力の低下、ヒステリシスの発生といった問題が回避できる。すなわち、駆動能力を向上させることができ、ヒステリシスの発生を防ぐことができるので、トランジスタ特性を向上させることができる。
【００６７】
＜５．第５の実施の形態＞
［有機半導体装置の製造方法の第３例］
本発明の第５実施の形態に係る有機半導体装置の製造方法の第３例を、図５の製造工程断面図によって説明する。
【００６８】
図５（１）に示すように、表面が絶縁性を有する基板１１上にゲート電極１８を形成する。
上記基板１１には、例えばガラス基板やプラスチック基板等を用いる。または、表面に酸化シリコン、窒化シリコン、有機絶縁膜等の絶縁膜で形成されている基板であってもよい。
上記ゲート電極１８を形成するには、例えば、上記基板１１上に金属膜（図示せず）を形成した後、フォトリソグラフィ技術とエッチング技術によって金属膜をパターニングすることで形成する。
上記金属膜には、例えば金（Ａｕ）を用いる。金を用いる場合には、密着層にクロム（Ｃｒ）を用いることが好ましい。
また、上記ゲート電極１８を形成する金属膜には、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、白金（Ｐｔ）、ニッケル（Ｎｉ）など一般的な電極材料を使用することができる。
また、上記ゲート電極１８の形成方法には、リフトオフ法、版印刷法、インクジェット方式の印刷法等を用いてもよい。
【００６９】
次に、図５（２）に示すように、上記基板１１上に上記ゲート電極１８を被覆する有機絶縁膜からなるゲート絶縁膜１７を形成する。
上記ゲート絶縁膜１７は、例えば有機絶縁膜で形成される。有機絶縁膜材料には、例えばポリビニルフェノール（ＰＶＰ）を用いる。その形成方法は、例えばスピンコートを用いる。塗布後、１５０℃〜１８０℃で１時間のベーキングを行う。このとき、ＰＶＰに添加されている架橋剤により、ＰＶＰが架橋されるので、以後のフォトリソグラフィ工程が行えるようになる。
すなわち、架橋剤を用いた架橋反応により、ポリビニルフェノール（ＰＶＰ）中のヒドロキシル基を架橋させることで、その後に用いる有機溶剤耐性を高めることができる。
上記有機絶縁膜材料としては、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂等を使用することができる。
【００７０】
次に、図５（３）に示すように、レジスト塗布およびフォトリソグラフィ技術によって、上記ゲート絶縁膜１７上にソース・ドレイン電極を形成する領域に開口部３２、３３を設けたレジストパターン３１を形成する。例えば、上記ゲート電極１８上方の両側に、上記開口部３２、３３は形成される。上記レジストパターン３１は逆テーパ形状に形成されることが好ましい。
その後、蒸着法により、上記ゲート絶縁膜１７上に、例えば金（Ａｕ）を堆積する。このとき、上記レジストパターン３１上にも金が堆積される。ここでは、蒸着法に、例えば抵抗加熱蒸着法を用いて、５０ｎｍの厚さに金を堆積した。
これによって、上記ゲート絶縁膜１７上に金からなるソース・ドレイン電極１２、１３が離間して形成される。
このとき、上記レジストパターン３１が逆テーパ形状に形成されていることにより、上記ソース・ドレイン電極１２、１３と上記レジストパターン３１との間に隙間を生じて、上記ソース・ドレイン電極１２、１３は形成される。
【００７１】
次に、図５（４）に示すように、上記レジストパターン３１を形成した状態で上記ソース・ドレイン電極１２、１３の表面を酸化させて金属酸化物膜１４、１５を形成する。
上記ソース・ドレイン電極１２、１３の表面を酸化させる処理は、酸素プラズマ処理による。酸素プラズマ処理は、例えば、パワーを２００Ｗ、処理雰囲気の圧力を１３３Ｐａ、処理時間を３分とした。
上記酸化工程は、ＵＶオゾン処理を用いてもよい。上記ＵＶオゾン処理は、例えばＵＶ光に波長が２５４ｎｍの紫外光を用い、処理雰囲気の圧力を１０ｋＰａ、処理時間を１０分とした。波長が２５４ｎｍの紫外光を発する光源として、例えば水銀ランプがある。なお、紫外線光源であれば、上記波長に限定されない。
また、上記ソース・ドレイン電極１２、１３には、例えば、ニッケル（Ｎｉ）、白金（Ｐｔ）、銅（Ｃｕ）等を用いることもできる。これらの金属を用いた場合も、上記同様な酸化工程により、表面に当該金属の金属酸化物膜を形成することができる。
上記酸化工程では、上記ソース・ドレイン電極１２、１３と上記レジストパターン３１との間に隙間を生じていることから、上記ソース・ドレイン電極１２、１３の側壁部分も酸化されて、上記ソース・ドレイン電極１２、１３を被覆するように上記金属酸化物膜１４、１５が形成される。
続いて、上記レジストパターン３１上に堆積された金とともに上記レジストパターン３１を除去（リフトオフ）することで、ゲート絶縁膜１７上に金からなるソース・ドレイン電極１２、１３が離間して形成される。上記リフトオフには、例えばレジストを溶解する溶剤を用いる。例えばアセトンを用いる。
なお、図５（４）は、レジストパターンを除去する直前の状態を示した。
【００７２】
次に、図５（５）に示すように、上記ゲート絶縁膜１７上に上記金属酸化物膜１４、１５が形成された前記ソース・ドレイン電極１２、１３を被覆する有機半導体層１６を形成する。
上記有機半導体層１６は、例えば、抵抗加熱蒸着法によりペンタセンを蒸着して形成する。例えば、成膜速度を０．０５ｎｍ／ｓ（０．５Å／s）、成膜雰囲気の温度を６０℃、成膜雰囲気の圧力を１０-5Ｐａに設定して、例えば５０ｎｍの厚さに形成する。この結果、Ｃ軸方向に配向したペンタセン多結晶薄膜を形成することできる。
または、上記有機半導体層１６の成膜には、例えばインクジェット方式による印刷技術を用いる。成膜材料には、例えば、ポリ（３ヘキシルチオフェン）［Ｐ３ＨＴ：poly(3-hexylthiophene)］を用いる。また、成膜技術には、スピンコート、版印刷などを用いてもよい。また、上記有機半導体層１６には、ペンタセン、ポルフィリン等の低分子材料、トリイソプロピルシリルエチニルペンタセン［ＴＩＰＳ−ペンタセン：triisopropylsilylethynyl pentacene］、ポリアリルアミン等の高分子材料を用いることができる。
【００７３】
上記有機半導体層１６は、ソース・ドレイン電極１２、１３の表面が酸化されて形成された金属酸化物膜１４、１５（例えば金酸化物膜）表面のほうが、金属酸化物膜１４、１５がない金属膜（例えば金膜）上のソース・ドレイン電極表面より、成長しやすくなる。例えば、有機半導体層１６としてペンタセンを蒸着したときの有機半導体層のグレインサイズは、金属酸化物膜１４、１５（例えば金酸化物膜）上のほうが金属膜（例えば金膜）上よりも大きくなる。このように、大きなサイズのグレインが成長されることによって、コンタクト抵抗が低減されるので、ｐ型の有機半導体装置を動作させる場合、ソース・ドレイン電極１２、１３から有機半導体層１６へのキャリアの注入効率が高まる。その結果として、ソース・ドレイン電極１２、１３と有機半導体層１６との接触抵抗を低減することができる。
【００７４】
上記有機半導体装置の第３製造方法では、ソース・ドレイン電極１２、１３の表面に金属酸化物膜１４、１５を形成したときに、ゲート絶縁膜１７上がレジストパターン３１で被覆されている。このため、ゲート絶縁膜１７表面には、ダメージ、例えばＶthシフトの原因となるダメージは発生しないので、Ｖthシフトが抑制される。
よって、ソース・ドレイン電極１２、１３表面に金属酸化物膜１４、１５が形成されて、かつレジストパターン３１によってゲート絶縁膜１７表面へのダメージの発生が防止されるので、駆動能力の低下、ヒステリシスの発生といった問題が回避できる。すなわち、駆動能力を向上させることができ、ヒステリシスの発生を防ぐことができるので、トランジスタ特性を向上させることができる。
また、上記酸素プラズマ処理を行う領域がレジストパターン３１によって制限されているため、高精細プロセスに対応できる。
さらに、ソース・ドレイン電極１２、１３を形成する際に用いたレジストパターン３１をそのまま、金属酸化物膜１４、１５を形成する際のマスクパターンに用いるので、金属酸化物膜１４、１５を形成する際のマスクパターンを新たに形成する必要がない。よって、マスク枚数は増加しない。
【００７５】
＜６．第６の実施の形態＞
［有機半導体装置の製造方法の第４例］
本発明の第６実施の形態に係る有機半導体装置の製造方法の第４例を、図６の製造工程断面図によって説明する。
【００７６】
図６（１）に示すように、表面が絶縁性を有する基板１１上にゲート電極１８を形成する。
上記基板１１には、例えばガラス基板やプラスチック基板等を用いる。または、表面に酸化シリコン、窒化シリコン、有機絶縁膜等の絶縁膜で形成されている基板であってもよい。
上記ゲート電極１８を形成するには、例えば、上記基板１１上に金属膜（図示せず）を形成した後、フォトリソグラフィ技術とエッチング技術によって金属膜をパターニングすることで形成する。
上記金属膜には、例えば金（Ａｕ）を用いる。金を用いる場合には、密着層にクロム（Ｃｒ）を用いることが好ましい。
また、上記ゲート電極１８を形成する金属膜には、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、白金（Ｐｔ）、ニッケル（Ｎｉ）など一般的な電極材料を使用することができる。
また、上記ゲート電極１８の形成方法には、リフトオフ法、版印刷法、インクジェット方式の印刷法等を用いてもよい。
【００７７】
次に、図６（２）に示すように、上記基板１１上に上記ゲート電極１８を被覆する有機絶縁膜からなるゲート絶縁膜１７を形成する。
上記ゲート絶縁膜１７は、例えば有機絶縁膜で形成される。有機絶縁膜材料には、例えばポリビニルフェノール（ＰＶＰ）を用いる。その形成方法は、例えばスピンコートを用いる。塗布後、１５０℃〜１８０℃で１時間のベーキングを行う。このとき、ＰＶＰに添加されている架橋剤により、ＰＶＰが架橋されるので、以後のフォトリソグラフィ工程が行えるようになる。
すなわち、架橋剤を用いた架橋反応により、ポリビニルフェノール（ＰＶＰ）中のヒドロキシル基を架橋させることで、その後に用いる有機溶剤耐性を高めることができる。
上記有機絶縁膜材料としては、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂等を使用することができる。
【００７８】
次に、図６（３）に示すように、上記ゲート絶縁膜１７上に、表面を酸化させて金属酸化物膜１４、１５を形成した金属からなるソース・ドレイン電極１２、１３を転写して形成する。このとき、例えば、上記ゲート電極１８上に上記ソース・ドレイン電極１２、１３間が位置するように、ソース・ドレイン電極１２、１３が転写される。
【００７９】
次に、図６（４）に示すように、上記ゲート絶縁膜１７上に上記金属酸化物膜１４、１５が形成された前記ソース・ドレイン電極１２、１３を被覆する有機半導体層１６を形成する。
上記有機半導体層１６は、例えば、抵抗加熱蒸着法によりペンタセンを蒸着して形成する。例えば、成膜速度を０．０５ｎｍ／ｓ（０．５Å／s）、成膜雰囲気の温度を６０℃、成膜雰囲気の圧力を１０-5Ｐａに設定して、例えば５０ｎｍの厚さに形成する。この結果、Ｃ軸方向に配向したペンタセン多結晶薄膜を形成することできる。
または、上記有機半導体層１６の成膜には、例えばインクジェット方式による印刷技術を用いる。成膜材料には、例えば、ポリ（３ヘキシルチオフェン）［Ｐ３ＨＴ：poly(3-hexylthiophene)］を用いる。また、成膜技術には、スピンコート、版印刷などを用いてもよい。また、上記有機半導体層１６には、ペンタセン、ポルフィリン等の低分子材料、トリイソプロピルシリルエチニルペンタセン［ＴＩＰＳ−ペンタセン：triisopropylsilylethynyl pentacene］、ポリアリルアミン等の高分子材料を用いることができる。
【００８０】
上記有機半導体層１６は、ソース・ドレイン電極１２、１３の表面が酸化されて形成された金属酸化物膜１４、１５（例えば金酸化物膜）表面のほうが、金属酸化物膜１４、１５がない金属膜（例えば金膜）上のソース・ドレイン電極表面より、成長しやすくなる。例えば、有機半導体層１６としてペンタセンを蒸着したときの有機半導体層のグレインサイズは、金属酸化物膜１４、１５（例えば金酸化物膜）上のほうが金属膜（例えば金膜）上よりも大きくなる。このように、大きなサイズのグレインが成長されることによって、コンタクト抵抗が低減されるので、ｐ型の有機半導体装置を動作させる場合、ソース・ドレイン電極１２、１３から有機半導体層１６へのキャリアの注入効率が高まる。その結果として、ソース・ドレイン電極１２、１３と有機半導体層１６との接触抵抗を低減することができる。
【００８１】
上記ゲート絶縁膜１７上に表面を酸化させて金属酸化物膜１４、１５を形成した金属からなるソース・ドレイン電極１２、１３を形成する工程は、以下のようになる。
【００８２】
図６（５）に示すように、第１支持基板４１上に金属からなるソース・ドレイン電極１２、１３を離間して形成する。このソース・ドレイン電極１２、１３の間隔は、例えば上記ゲート電極１８の幅を考慮して決定される。
上記第１支持基板４１には、例えばガラス基板を用いる。
まず、抵抗加熱蒸着法により、上記第１支持基板４１上に金属膜として、例えば金（Ａｕ）膜を一面に成膜する。
次いで、ソース・ドレイン電極となる領域以外の領域にポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ：polydimethylsiloxane）が接触するようなポリジメチルシロキサンの版（以下、ＰＤＭＳ版という。）を用意する。このＰＤＭＳ版を上記金膜に接触させることで、ソース・ドレイン電極が形成される領域以外の金膜をＰＤＭＳ版で除去する。このとき、大気圧雰囲気で例えば５ｋＰａの圧力をかけて、金膜を第１支持基板４１側に３０秒間、押圧する。ＰＤＭＳと金膜との密着性が金膜とガラス基板である第１支持基板４１との密着性より大きいために、第１支持基板４１上より容易に金膜の不要な部分を除去することができる。
この結果、第１支持基板４１上に金からなるソース・ドレイン電極１２、１３が離間して形成される。
【００８３】
次に、図６（６）に示すように、上記ソース・ドレイン電極１２、１３の表面を酸化させて金属酸化物膜１４、１５を形成する。
酸素プラズマ処理によって、上記ソース・ドレイン電極１２、１３の表面を酸化させて、金酸化物からなる金属酸化物膜１４、１５を形成する。
第１支持基板４１がガラス基板であるので、比較的強い酸素プラズマ処理条件であっても、問題なく酸化工程を行うことができる。例えば、パワーを２００Ｗ、処理雰囲気の圧力を１３３Ｐａ、処理時間を３分よりも強い酸化条件にも対応できる。
上記酸化工程は、ＵＶオゾン処理を用いてもよい。上記ＵＶオゾン処理は、例えばＵＶ光に波長が２５４ｎｍの紫外光を用い、処理雰囲気の圧力を１０ｋＰａ、処理時間を１０分とした。波長が２５４ｎｍの紫外光を発する光源として、例えば水銀ランプがある。なお、紫外線光源であれば、上記波長に限定されない。
【００８４】
次に、図６（７）に示すように、上記金属酸化物膜１４、１５表面に第２支持基板４２を押し付けて、上記金属酸化物膜１４、１５が形成された上記ソース・ドレイン電極１２、１３を上記第２支持基板４２に転写する。このとき、大気圧雰囲気で例えば５ｋＰａの圧力をかけて、第２支持基板４２を金属酸化物膜１４、１５側に３０秒間、押圧する。上記第２支持基板４２にはＰＤＭＳ基板を用いる。
このとき、ＰＤＭＳ基板と金酸化物からなる金属酸化物膜１４、１５との密着性は、金膜とガラス基板の第１支持基板４１との密着性より大きいために、金属酸化物膜１４、１５が形成されたソース・ドレイン電極１２、１３は第１支持基板４１上より剥離する。
その結果、図６（８）に示すように、上記ソース・ドレイン電極１２、１３より上記第１支持基板４１（前記図６（７）参照）が剥がれ、容易にＰＤＭＳ基板の第２支持基板４２側に上記ソース・ドレイン電極１２、１３が転写される。
このようにして、金属酸化物膜１４、１５で被覆されたソース・ドレイン電極１２、１３が形成された転写用の版が作製される。
【００８５】
次に、図６（９）に示すように、版印刷により、上記ゲート絶縁膜１７上に上記ソース・ドレイン電極１２、１３を形成する。すなわち、大気圧雰囲気で例えば５ｋＰａの圧力をかけて、ソース・ドレイン電極１２、１３をゲート絶縁膜１７側に３０秒間、押圧する。上記第２支持基板４２より上記ゲート絶縁膜１７上に上記ソース・ドレイン電極１２、１３を転写して、上記ソース・ドレイン電極１２、１３より上記第２支持基板４２を外す。このとき金酸化物の金属酸化物膜１４、１５とＰＤＭＳの第２支持基板４２との密着性よりも、金酸化物の金属酸化物膜１４、１５と有機絶縁膜（例えばＰＶＰ）のゲート絶縁膜１７との密着性の方が高いため、金からなるソース・ドレイン電極１２、１３は、有機絶縁膜のゲート絶縁膜１７上に転写される。
【００８６】
上記有機半導体装置の第４製造方法では、ソース・ドレイン電極１２、１３の表面に金属酸化物膜１４、１５を形成したときにダメージを受けた第１支持基板４１は外される。そして、金属酸化物膜１４、１５が形成されたソース・ドレイン電極１２、１３のみがゲート絶縁膜１７上に転写されて形成されるので、ゲート絶縁膜１７表面にダメージ、例えばＶthシフトの原因となるダメージが生じることはない。よって、Ｖthシフトが抑制される。
また、ソース・ドレイン電極１２、１３表面に金属酸化物膜１４、１５が形成されて、かつゲート絶縁膜１７表面にダメージが生じないのでＶthシフトが抑制され、駆動能力の低下、ヒステリシスの発生といった問題が回避できる。すなわち、駆動能力を向上させることができ、ヒステリシスの発生を防ぐことができるので、トランジスタ特性を向上させることができる。
【００８７】
また、版印刷を用いるので、高精細、大面積プロセスに対応できる。さらに、第１支持基板４１上でソース・ドレイン電極１２、１３の酸化工程を行うことができるので、プロセスマージンが大きい。例えば、強い酸化条件にも対応できる。
【００８８】
上記第１実施の形態の有機半導体装置１、上記第２実施の形態の有機半導体装置２、および上記第３実施の形態〜第６実施の形態で作製された有機半導体装置は、各種電子機器に搭載されるトランジスタに用いることができる。例えば、ディスプレイのバックプレーン、ＲＦ−ＩＤタグ、センサー、メモリー装置等の回路の一部を構成するトランジスタに用いることができる。
【符号の説明】
【００８９】
１…有機半導体装置、１１…基板、１２，１３…ソース・ドレイン電極、１４，１５…金属酸化物膜、１６…有機半導体層、１７…ゲート絶縁膜、１８…ゲート電極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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