(57)【要約】  本発明は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）素子の安定化、即ち、移動度の向上、ｏｆｆ電流の低下を果たしたｏｎ／ｏｆｆ比の高い薄膜トランジスタを提供し、また、生産効率が向上した薄膜トランジスタを提供する。本発明の薄膜トランジスタは、金属酸化物半導体からなる第１の活性層と、有機半導体からなる第２の活性層を有し、第１と第２の活性層が積層した構成を有することを特徴とする。
2009028453.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属酸化物半導体からなる第１の活性層と、有機半導体からなる第２の活性層を有し、第１と第２の活性層が積層した構成を有することを特徴とする薄膜トランジスタ。
【請求項２】
第１の活性層上に、第２の活性層が形成されたことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の薄膜トランジスタ。
【請求項３】
第１の活性層の表面が、有機物による表面処理を施されていることを特徴とする請求の範囲第１項または第２項に記載の薄膜トランジスタ
【請求項４】
少なくとも第２の活性層が、溶液からのキャストで形成されたことを特徴とする請求の範囲第１項〜第３項のいずれか１項に記載の薄膜トランジスタ。
【請求項５】
第１の活性層が溶液からのキャストを含む工程により形成されたことを特徴とする請求の範囲第１項〜第４項のいずれか１項に記載の薄膜トランジスタ。
【請求項６】
ｎ型チャネル動作およびｐ型チャネル動作の両方の駆動特性を示すことを特徴とする請求の範囲第１項〜第５項のいずれか１項に記載の薄膜トランジスタ。
【請求項７】
第２の活性層がｐ型半導体であることを特徴とする請求の範囲第１項〜第６項のいずれか１項に記載の薄膜トランジスタ。
【請求項８】
金属酸化物半導体からなる第１の活性層が、Ｉｎ、Ｚｎ、Ｓｎのいずれかを含むことを特徴とする請求の範囲第１項〜第７項のいずれか１項に記載の薄膜トランジスタ。
【請求項９】
金属酸化物半導体からなる第１の活性層が、Ｇａ、Ａｌを含むことを特徴とする請求の範囲第１項〜第８項のいずれか１項に記載の薄膜トランジスタ。
【請求項１０】
有機半導体からなる第２の活性層が、下記一般式（ＯＳＣ１）で表される化合物を含有することを特徴とする請求の範囲第１項〜第９項のいずれか１項に記載の薄膜トランジスタ。
【化１】
2009028453.tif 000012
（式中、Ｒ１〜Ｒ６は水素原子または置換基を表し、Ｚ１またはＺ２は置換または無置換の芳香族炭化水素環、あるいは置換または無置換の芳香族複素環を表し、ｎ１またはｎ２は０〜３の整数を表す。）
【請求項１１】
第１の活性層がトップコンタクト型構成によりソース、ドレインに接触することを特徴とする請求の範囲第１項〜第１０項のいずれか１項に記載の薄膜トランジスタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）に関し、さらに有機活性材料および無機酸化物活性材料により構成される薄膜トランジスタに関する。
【背景技術】
【０００２】
薄膜トランジスタは、よく知られておりまた有機半導体に関する研究は非常に活発になっている。【０００３】
薄膜トランジスタにおいてｎ型有機半導体とｐ型有機半導体を積層構成とした、両性駆動特性を示すＴＦＴが知られている（例えば、特許文献１、２）
いずれも、ｎ型とｐ型の有機半導体層を積層した構成を有し、ｎ型とｐ型の有機半導体層の積層構成にて、ＳＤ電極が二つの半導体層に挟まれた位置に形成されている。【０００４】
これらは、薄膜トランジスタにおける、ゼロバイアス時の電流（ｏｆｆ電流）の低減、キャリア移動度の向上、ｏｎ／ｏｆｆ比の改善を行うこと、また、両性駆動特性、即ちバイアス条件に依存してｐ型チャネルあるいはｎ型チャネルトランジスタとなる特性を用いて、従来技術に係わる相補回路において、いずれのトランジスタとしても利用できることも目的としている。【０００５】
しかしながら、上記の従来技術では、移動度、ｏｎ／ｏｆｆ比、閾値などの駆動特性が低いだけでなく、耐久性も問題となっている。
【特許文献１】特開平８−２２８０３４号公報
【特許文献２】特開２００４−２３５６２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従って本発明の目的は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）素子の安定化、即ち、移動度の向上、ｏｆｆ電流の低下を果たしたｏｎ／ｏｆｆ比の高い薄膜トランジスタを提供するものであり、また、温度変化や、高湿また低湿等に強く耐久性が高い、生産効率が向上した薄膜トランジスタを供給することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の上記課題は以下の手段により達成される。【０００８】
１．金属酸化物半導体からなる第１の活性層と、有機半導体からなる第２の活性層を有し、第１と第２の活性層が積層した構成を有することを特徴とする薄膜トランジスタ。【０００９】
２．第１の活性層上に、第２の活性層が形成されたことを特徴とする前記１に記載の薄膜トランジスタ。【００１０】
３．第１の活性層の表面が、有機物による表面処理を施されていることを特徴とする前記１または２に記載の薄膜トランジスタ。【００１１】
４．少なくとも第２の活性層が、溶液からのキャストで形成されたことを特徴とする前記１〜３のいずれか１項に記載の薄膜トランジスタ。【００１２】
５．第１の活性層が溶液からのキャストを含む工程により形成されたことを特徴とする前記１〜４のいずれか１項に記載の薄膜トランジスタ。【００１３】
６．ｎ型チャネル動作およびｐ型チャネル動作の両方の駆動特性を示すことを特徴とする前記１〜５のいずれか１項に記載の薄膜トランジスタ。【００１４】
７．第２の活性層がｐ型半導体であることを特徴とする前記１〜６のいずれか１項に記載の薄膜トランジスタ。【００１５】
８．金属酸化物半導体からなる第１の活性層が、Ｉｎ、Ｚｎ、Ｓｎのいずれかを含むことを特徴とする前記１〜７のいずれか１項に記載の薄膜トランジスタ。【００１６】
９．金属酸化物半導体からなる第１の活性層が、Ｇａ、Ａｌを含むことを特徴とする前記１〜８のいずれか１項に記載の薄膜トランジスタ。【００１７】
１０．有機半導体からなる第２の活性層が、下記一般式（ＯＳＣ１）で表される化合物を含有することを特徴とする前記１〜９のいずれか１項に記載の薄膜トランジスタ。【００１８】
【化１】
2009028453.tif 000003
【００１９】
（式中、Ｒ１〜Ｒ６は水素原子または置換基を表し、Ｚ１またはＺ２は置換または無置換の芳香族炭化水素環、あるいは置換または無置換の芳香族複素環を表し、ｎ１またはｎ２は０〜３の整数を表す。）
１１．第１の活性層がトップコンタクト型構成によりソース、ドレインに接触することを特徴とする前記１〜１０のいずれか１項に記載の薄膜トランジスタ。
【発明の効果】
【００２０】
本発明により、移動度、ｏｎ／ｏｆｆ比、閾値などの駆動特性が向上した、耐久性が高い、薄膜トランジスタを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】超音波噴霧器の一例を示す概略図である。
【図２】枚葉式の大気圧プラズマ処理装置の一例を示す概略図である。
【図３】ロール式の大気圧プラズマ処理装置の一例を示す概略図である。
【図４】本発明の薄膜トランジスタの構成例を示す断面模式図である。
【図５】本発明の薄膜トランジスタ素子が複数配置される薄膜トランジスタシートの１例の概略の等価回路図を示す。
【図６】本発明の薄膜トランジスタの、ゲート電圧−ドレイン電流特性を模式的に示した図である。
【図７】薄膜トランジスタシートの作製工程の一例の概略断面模式図である。
【図８】薄膜トランジスタシートの作製工程の一例を示す概略等価回路図である。
【図９】薄膜トランジスタシートの作製工程の一例を示す概略等価回路図である。
【図１０】薄膜トランジスタシートの作製工程の一例を示す概略等価回路図である。
【符号の説明】
【００２２】
１  超音波噴霧器
１１  導入管
１２  原料貯留部
１３  超音波発生部
１４  電源
１５  放出管
２１  第１電極
２２、３２  第２電極
２２Ｒ、３５  ロール回転電極
２５Ａ、２５Ｂ  高周波電源
２６Ａ、２６Ｂ  マッチングボックス
２７Ａ、２７Ｂ  フィルタ
３０  大気圧プラズマ処理装置
１０１  基板
１０２  ゲート電極
１０３  ゲート絶縁層
１０４  第１の活性層
１０６  第２の活性層
１０５  ソース・ドレイン電極
１０５ａ  ソース電極
１０５ｂ  ドレイン電極
１２０  薄膜トランジスタシート
１２１  ゲートバスライン
１２２  ソースバスライン
１２４  薄膜トランジスタ素子
１２５  蓄積コンデンサ
１２６  出力素子
１２７  垂直駆動回路
１２８  水平駆動回路
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明を実施するための最良の形態について詳細に説明する。【００２４】
上述の目的を達成するために、本発明の薄膜トランジスタは、金属酸化物半導体からなる第１の活性層と、有機半導体から成る第２の活性層を有し、第１と第２の活性層が積層した構成を有するものである。【００２５】
即ち、チャネル領域と、チャネル領域を介して対向して配置されたソース電極とドレイン電極と、少なくともチャネル領域を覆う絶縁層と、チャネル上の絶縁層上に形成されたゲート電極とからなる電界効果型トランジスタにおいて、ソース電極とドレイン電極間に形成されるチャネル領域は、金属酸化物半導体からなる第１の活性層と有機半導体から成る第２の活性層とが積層した構成を有している。【００２６】
本発明の薄膜トランジスタは、金属酸化物半導体からなる第１の活性層と有機半導体から成る第２の活性層とからなる有機／無機ハイブリッド化半導体材料である。【００２７】
本発明において、金属酸化物半導体からなる第１の活性層、また有機半導体から成る第２の活性層は、それぞれ単一半導体材料であっても、同一導電型の二種類またはそれ以上の有機半導体材料から形成されていてもよい。【００２８】
金属酸化物半導体からなる第１の活性層における半導体の電子移動度は、１０−３ｃｍ２／Ｖ・ｓ以上であることが好ましく、また、本発明の有機半導体から成る第２の活性層における半導体の正孔の移動度は１０−３ｃｍ２／Ｖ・ｓ以上であることが好ましい。【００２９】
本発明において用いられる金属酸化物半導体に制限はないが、ｎ型の半導体材料であることが好ましく、スパッタなど公知のプロセスで作成可能であるが、金属酸化物半導体の前駆体となる金属成分を含む薄膜を設けた後、該薄膜を熱酸化、プラズマ酸化あるいは、酸素の存在下で光照射すること等により酸化処理して金属酸化物半導体薄膜を得ることが好ましい。【００３０】
本発明において、金属酸化物半導体からなる第１の活性層の形成には、金属酸化物半導体の前駆体となる材料を含有する薄膜を形成し、形成された薄膜を、次いで、酸化処理することにより形成する。薄膜の酸化処理法としては、熱酸化法、またプラズマ酸化法、また、ＵＶオゾン法等の方法を用いることができる。【００３１】
金属酸化物半導体の前駆体としては、金属原子を含む、金属塩、金属ハロゲン化物、有機金属化合物を挙げることができる。【００３２】
金属酸化物、金属塩、金属ハロゲン化物、有機金属化合物、金属水素化合物の金属としては、Ｌｉ、Ｂｅ、Ｂ、Ｎａ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｋ、Ｃａ、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｒｂ、Ｓｒ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｃｄ、Ｉｎ、Ｉｒ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｃｓ、Ｂａ、Ｌａ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｔｌ、Ｐｂ、Ｂｉ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ等を挙げることができる。【００３３】
それらの金属塩のうち、インジウム、錫、亜鉛のいずれかを含むことが好ましく、それらを併用して混合させてもよい。また、その他の金属として、ガリウムまたはアルミニウムを含むことが好ましい。【００３４】
金属塩としては、硝酸塩、酢酸塩等を、ハロゲン化物としては塩化物、ヨウ化物、臭化物等を好適に用いることができる。【００３５】
有機金属化合物としては、下記の一般式（Ｉ）で示すものが挙げられる。【００３６】
一般式（Ｉ）  Ｒ１ｘＭＲ２ｙＲ３ｚ
式中、Ｍは金属、Ｒ１はアルキル基、Ｒ２はアルコキシ基、Ｒ３はβ−ジケトン錯体基、β−ケトカルボン酸エステル錯体基、β−ケトカルボン酸錯体基およびケトオキシ基（ケトオキシ錯体基）から選ばれる基であり、金属Ｍの価数をｍとした場合、ｘ＋ｙ＋ｚ＝ｍであり、ｘ＝０〜ｍ、またはｘ＝０〜ｍ−１であり、ｙ＝０〜ｍ、ｚ＝０〜ｍで、いずれも０または正の整数である。Ｒ１のアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基等を挙げることができる。Ｒ２のアルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基、３，３，３−トリフルオロプロポキシ基等を挙げることができる。またアルキル基の水素原子をフッ素原子に置換したものでもよい。Ｒ３のβ−ジケトン錯体基、β−ケトカルボン酸エステル錯体基、β−ケトカルボン酸錯体基およびケトオキシ基（ケトオキシ錯体基）から選ばれる基としては、β−ジケトン錯体基として、例えば、２，４−ペンタンジオン（アセチルアセトンあるいはアセトアセトンともいう）、１，１，１，５，５，５−ヘキサメチル−２，４−ペンタンジオン、２，２，６，６−テトラメチル−３，５−ヘプタンジオン、１，１，１−トリフルオロ−２，４−ペンタンジオン等を挙げることができ、β−ケトカルボン酸エステル錯体基として、例えばアセト酢酸メチルエステル、アセト酢酸エチルエステル、アセト酢酸プロピルエステル、トリメチルアセト酢酸エチル、トリフルオロアセト酢酸メチル等を挙げることができ、β−ケトカルボン酸として、例えば、アセト酢酸、トリメチルアセト酢酸等を挙げることができ、またケトオキシとして、例えば、アセトオキシ基（またはアセトキシ基）、プロピオニルオキシ基、ブチリロキシ基、アクリロイルオキシ基、メタクリロイルオキシ基等を挙げることができる。これらの基の炭素原子数は１８以下が好ましい。また直鎖または分岐のもの、また水素原子をフッ素原子にしたものでもよい。有機金属化合物のなかでは、分子内に少なくとも１つ以上の酸素を有するものが好ましい。このようなものとしてＲ２のアルコキシ基を少なくとも１つを含有する有機金属化合物、またＲ３のβ−ジケトン錯体基、β−ケトカルボン酸エステル錯体基、β−ケトカルボン酸錯体基およびケトオキシ基（ケトオキシ錯体基）から選ばれる基を少なくとも１つ有する金属化合物が最も好ましい。金属塩のなかでは、硝酸塩が好ましい。硝酸塩は高純度品が入手しやすく、また使用時の媒体として好ましい水に対する溶解度が高い。硝酸塩としては、硝酸インジウム、硝酸錫、硝酸亜鉛、硝酸ガリウム等が挙げられる。【００３７】
本発明の半導体膜の形成に使用する薄膜形成材料としては、金属原子含有化合物が好ましい。金属原子含有化合物としては、金属塩、有機金属化合物、ハロゲン金属化合物、金属水素化合物等を挙げることができるが、特に好ましい有機金属化合物としては、前記一般式（Ｉ）で表される金属化合物が挙げられる。【００３８】
以上の前駆体のうち、好ましいのは、金属の硝酸塩、ハロゲン化物、アルコキシド類である。具体例としては、硝酸インジウム、硝酸亜鉛、硝酸ガリウム、硝酸スズ、硝酸アルミニウム、塩化インジウム、塩化亜鉛、塩化スズ（２価）、塩化スズ（４価）、塩化ガリウム、塩化アルミニウム、トリ−ｉ−プロポキシインジウム、ジエトキシ亜鉛、ビス（ジピバロイルメタナト）亜鉛、テトラエトキシスズ、テトラ−ｉ−プロポキシスズ、トリ−ｉ−プロポキシガリウム、トリ−ｉ−プロポキシアルミニウムなどが挙げられる。【００３９】
（成膜方法、パターン化方法）
前述の前駆体の薄膜の形成方法としては、前駆体の溶液を塗設し、溶媒をキャストさせることで薄膜を形成することが好ましい。【００４０】
溶媒としては、水や、エタノール、プロパノール、エチレングリコールなどのアルコール類、テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル系、酢酸メチル、酢酸エチル等のエステル系、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン系、ジエチレングリコールモノメチルエーテル等グリコールエーテル系、また、アセトニトリルなど、さらに、キシレン、トルエン等の芳香族炭化水素系溶媒、ｏ−ジクロロベンゼン、ニトロベンゼン、ｍ−クレゾール等の芳香族系溶媒、ヘキサン、シクロヘキサン、トリデカンなどの脂肪族炭化水素溶媒、α−テルピネオール、また、クロロホルムや１，２−ジクロロエタン等のハロゲン化アルキル系溶媒、Ｎ−メチルピロリドン、二硫化炭素等を好適に用いることができるが、特に、水や、エタノール、などのアルコール類、また、アセトニトリルなど、前駆体を溶解することのできる溶媒であれば任意のものを用いることができる。【００４１】
本発明において、薄膜形成材料を含有する液体を基材上に適用して、金属酸化物半導体の前駆体を含有する薄膜を形成する方法としては、スプレーコート法、スピンコート法、ブレードコート法、ディップコート法、キャスト法、ロールコート法、バーコート法、ダイコート法、ミスト法、など、凸版、凹版、平版、スクリーン印刷、インクジェットなどの印刷法でパターン化する方法などが挙げられる。塗布膜からフォトリソグラフ法、レーザーアブレーションなどによりパターン化してもよい。金属微粒子を含む薄膜の成膜、パターン化には従来の公知な方法が適用できる。これらのうち、好ましいのは薄膜の塗布が可能な、スプレーコート、ミスト法である。【００４２】
ミスト法における好ましい液滴の形成方法について以下に述べる。【００４３】
図１は、薄膜形成材料を含有する液体を液滴として基材上に付与もしくは電極間に供給する場合に用いられる超音波噴霧器の概略図である。これにより微小液滴（液滴）を形成することができる。図１中、１は超音波噴霧器、１１は窒素ガスを導入する導入管、１２は液滴原料としての薄膜形成材料を含有する液体Ｌを貯留する原料貯留部、１３は超音波発生部、１４は超音波発生部１３に接続された電源、１５は発生した液滴を放出する放出管である。導入管１１から原料貯留部１２に窒素ガスを導入し、かつ、電源１４をＯＮすることにより超音波発生部１３から超音波を発生させると、液滴が発生する。このようにして発生した液滴は、放出管１５を通って超音波噴霧器１外へ放出され、図示しない大気圧プラズマ装置の適宜の場所において基材上に、液滴が噴霧され、基材上に形成される該薄膜に対し、大気圧プラズマ処理装置においてプラズマ酸化が施されることになる。【００４４】
図２は、超音波噴霧器を備えた枚葉式の大気圧プラズマ処理装置の概略図であり、これにより液滴の噴霧による薄膜の形成と大気圧プラズマ処理によるプラズマ酸化が連続してあるいは同時に行える。図２中、１は図１と同様の超音波噴霧器である。超音波噴霧器１から下部方向に噴霧された液滴Ｍは、噴霧空間Ａで基材Ｓ上に付与されることになる。２１は固定された第１電極、２２は基材Ｓを支持し、図中矢印の方向に反復運動することが可能な第２電極である。第１電極２１と第２電極２２とは所定のギャップを有して対向して設けられ、このギャップが放電空間Ｄを構成する。第１電極２１と第２電極２２は、それぞれ負荷であるフィルタ２７Ａまたは２７Ｂと、さらにマッチングボックス２６Ａまたは２６Ｂと、さらに高周波電源２５Ａまたは２５Ｂと接続され、接地されている。フィルタは、異なる２種類の高周波電界を前記放電空間で重畳するため、互いの電源に互いの高周波が影響を与えないために挿入するものである。また、マッチングボックスは、高周波電源のエネルギーを有効に利用するため、負荷のもつリアクタンス成分をキャンセルし、インピーダンスを補正するために挿入している。【００４５】
高周波電源２５Ａにより発生させる第１の高周波電界および高周波電源２５Ｂにより発生させる第２の高周波電界は、次の関係を満たす。第１の高周波電界の周波数ω１より第２の高周波電界の周波数ω２が高く、かつ、前記第１の高周波電界の強さＶ１、前記第２の高周波電界の強さＶ２および放電開始電界の強さＩＶとの関係が、Ｖ１≧ＩＶ＞Ｖ２、または、Ｖ１＞ＩＶ≧Ｖ２を満たす。前述したように、この関係を満たす２種類の高周波電界を重畳することで、放電開始電界強度が大きい窒素等のガスを用いた場合でも、安定して高密度な放電状態を達成することができ、質の高い製膜を行うことができる。【００４６】
例えば、第１の高周波電界としては周波数１００ｋＨｚの高周波を、それと対向する第２の高周波電界としては周波数１３．５６ＭＨｚの高周波を用いる。そして、電極間には、窒素ガスに対し、例えば、酸素ガス０．１体積％の混合ガスを導入し放電空間を形成させる。【００４７】
ガラス等の基材Ｓは、第２電極２２上に載置され、噴霧空間Ａと放電空間Ｄとの間を反復移動する。噴霧空間Ａでは薄膜形成材料を含有した液体の液滴が基材Ｓ上に付与される。放電空間Ｄでは、窒素等の放電ガスが供給され、２種類の高周波電界が重畳され、高密度なプラズマが発生しており、ここに液滴が付与された基材Ｓが晒される。これを繰り返すことによってプラズマ処理が行われる。【００４８】
図３も、超音波噴霧器を備えたロール式の大気圧プラズマ処理装置の概略図である。図３中、参照符号で図２と同一であるものは、図２で説明した部材と同じである。図３においてＳはプラスチックフィルム等の長尺の基材である。基材Ｓは第２電極であるロール電極２２Ｒの周囲に巻回され図中の矢印の方向に搬送されている。超音波噴霧器１から噴霧される薄膜形成材料を含有する液滴Ｍは、噴霧空間Ａにおいて、基材Ｓ上に付与される。その後、第１電極２１と第２電極２２Ｒとの間で形成される放電空間Ｄを、液滴Ｍが付与された基材Ｓが通過すると、薄膜が形成される。【００４９】
大気圧プラズマ処理装置に設置する第１電源（高周波電源）としては、
印加電源記号    メーカー            周波数            製品名
Ａ１        神鋼電機            ３ｋＨｚ    ＳＰＧ３−４５００
Ａ２        神鋼電機            ５ｋＨｚ    ＳＰＧ５−４５００
Ａ３        春日電機          １５ｋＨｚ    ＡＧＩ−０２３
Ａ４        神鋼電機          ５０ｋＨｚ    ＳＰＧ５０−４５００
Ａ５        ハイデン研究所  １００ｋＨｚ＊  ＰＨＦ−６ｋ
Ａ６        パール工業      ２００ｋＨｚ    ＣＦ−２０００−２００ｋ
Ａ７        パール工業      ４００ｋＨｚ    ＣＦ−２０００−４００ｋ
等の市販のものを挙げることができ、いずれも使用することができる。【００５０】
また、第２電源（高周波電源）としては、
印加電源記号    メーカー            周波数            製品名
Ｂ１        パール工業      ８００ｋＨｚ    ＣＦ−２０００−８００ｋ
Ｂ２        パール工業          ２ＭＨｚ    ＣＦ−２０００−２Ｍ
Ｂ３        パール工業  １３．５６ＭＨｚ    ＣＦ−５０００−１３Ｍ
Ｂ４        パール工業        ２７ＭＨｚ    ＣＦ−２０００−２７Ｍ
Ｂ５        パール工業      １５０ＭＨｚ    ＣＦ−２０００−１５０Ｍ
等の市販のものを挙げることができ、いずれも好ましく使用できる。【００５１】
なお、上記電源のうち、＊印はハイデン研究所インパルス高周波電源（連続モードで１００ｋＨｚ）である。それ以外は連続サイン波のみ印加可能な高周波電源である。【００５２】
本発明において、対向する電極間に印加する電力は、第２電極（第２の高周波電界）に１Ｗ／ｃｍ２以上の電力（出力密度）を供給し、放電ガスを励起してプラズマを発生させ、エネルギーを薄膜形成液滴に与え、プラズマ酸化を行う。第２電極に供給する電力の上限値としては、好ましくは５０Ｗ／ｃｍ２、より好ましくは２０Ｗ／ｃｍ２である。下限値は、好ましくは１．２Ｗ／ｃｍ２である。なお、放電面積（ｃｍ２）は、電極において放電が起こる範囲の面積のことを指す。【００５３】
また、第１電極（第１の高周波電界）にも、１Ｗ／ｃｍ２以上の電力（出力密度）を供給することにより、第２の高周波電界の均一性を維持したまま、出力密度を向上させることができる。これにより、さらなる均一高密度プラズマを生成でき、さらなる製膜速度の向上と膜質の向上が両立できる。好ましくは５Ｗ／ｃｍ２以上である。第１電極に供給する電力の上限値は、好ましくは５０Ｗ／ｃｍ２である。【００５４】
ここで高周波電界の波形としては、特に限定されない。連続モードと呼ばれる連続サイン波状の連続発振モードと、パルスモードと呼ばれるＯＮ／ＯＦＦを断続的に行う断続発振モード等があり、そのどちらを採用してもよいが、少なくとも第２電極側（第２の高周波電界）は連続サイン波の方がより緻密で良質な膜が得られるので好ましい。【００５５】
これらにより、薄膜形成材料を含有する液体は、基材上に噴霧等により液滴として付与されることが好ましい。液滴の平均粒径は５μｍ以下、好ましくは１μｍ以下である。液滴の平均粒径の測定方法は、液滴群にレーザー光を照射し、そこから発せられる回折・散乱光の強度分布パターンから粒度分布を算出する方法が簡便であり、東日コンピュータアプリケーションズ株式会社のＬＤＳＡ−１５００Ａ等が利用できる。【００５６】
本発明においては、このように、金属酸化物半導体の前駆体となる金属を含有する薄膜を形成した後、該薄膜に対し、プラズマ酸化を施すことにより、金属酸化物半導体を製造する。【００５７】
金属酸化物半導体の前駆体となる金属の材料から形成された薄膜を酸化する方法として、本発明においては、前記の如くプラズマ酸化を用いることが好ましい。【００５８】
プラズマ酸化としては、前記大気圧プラズマ処理装置を用いた大気圧プラズマ法が好ましい。またプラズマ酸化において、前駆体を含有する薄膜を形成した基板は、１５０℃〜３００℃の範囲で加熱させることが好ましい。【００５９】
大気圧プラズマ法では、大気圧下で、アルゴンガス、窒素ガス等の不活性ガスを放電ガスとして、これと共に反応ガス（酸素を含むガス）を放電空間に導入して、高周波電界を印加して、放電ガスを励起させ、プラズマ発生させ、反応ガスと接触させて酸素プラズマを発生させ、基体表面をこれに晒すことでプラズマ酸化を行う。大気圧下とは、２０〜１１０ｋＰａの圧力を表すが、好ましくは９３〜１０４ｋＰａである。【００６０】
大気圧プラズマ法により、酸素含むガスを反応性ガスとして用いて酸素プラズマを発生させるとき、使用するガスは、薄膜の種類によって異なるが、基本的には放電ガス（不活性ガス）と酸化性ガスの混合ガスである。プラズマ酸化を行う場合、酸化性ガスとして酸素ガスを混合ガスに対し、０．０１〜１０体積％含有させることが好ましい。０．１〜１０体積％であることがより好ましいが、さらに好ましくは、０．１〜５体積％である。【００６１】
上記不活性ガスとしては、周期表の第１８属元素、具体的には、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン、ラドンや、窒素ガス等が挙げられるが、本発明に記載の効果を得るためには、ヘリウム、アルゴン、窒素ガスが好ましく用いられる。【００６２】
また、反応ガスを放電空間である電極間に導入するには、常温常圧で構わない。【００６３】
大気圧下でのプラズマ法については特開平１１−６１４０６、同１１−１３３２０５、特開２０００−１２１８０４、同２０００−１４７２０９、同２０００−１８５３６２、ＷＯ２００６／１２９４６１等に記載されている。【００６４】
また、プラズマ酸化において、基板を１５０℃〜３００℃の範囲で加熱させることが好ましい。【００６５】
（酸化物半導体薄膜）
本発明の方法により、前述した金属原子から選ばれた単独、または複数の金属原子を含む金属酸化物半導体の薄膜を作製する。金属酸化物半導体としては、単結晶、多結晶、非晶質のいずれの状態も使用可能だが、好ましくは非晶質の薄膜を用いる。【００６６】
形成された金属酸化物半導体に含まれる金属原子は、前駆体の記述に挙げたものと同様に、インジウム、錫、亜鉛のいずれかを含むことが好ましく、さらにガリウムまたはアルミニウムを含むことが好ましい。【００６７】
好ましい組成比としては、Ｉｎを１としたときに、ＺｎｙＳｎ１−ｙ（ここにおいてｙは０〜１の正数）は０．２〜５が好ましく、さらに好ましくは０．５〜２である。また、Ｉｎを１としたときに、ＧａまたはＡｌの組成比は０〜５が好ましく、さらに好ましくは０．５〜２である。【００６８】
また、半導体の薄膜の膜厚は１〜２００ｎｍが好ましく、より好ましくは５〜１００ｎｍである。【００６９】
金属酸化物である半導体の膜厚としては、特に制限はないが、得られたトランジスタの特性は、半導体膜の膜厚に大きく左右される場合が多く、その膜厚は、半導体により異なるが、一般に１μｍ以下、特に１０〜３００ｎｍが好ましい。【００７０】
本発明においては、前記プラズマ酸化において、前駆体材料、および組成比、またプラズマ酸化におけるガス組成比、流量、電極条件（周波数、電位等）などの製造条件を制御して、例えば、電子キャリア濃度を、１０１２／ｃｍ３以上１０１８／ｃｍ３未満とする。より好ましくは１０１３／ｃｍ３以上１０１７／ｃｍ３以下、さらには１０１５／ｃｍ３以上１０１６／ｃｍ３以下の範囲にすることが好ましいものである。【００７１】
電子キャリア濃度の測定は、ホール効果測定により求めることができる。【００７２】
（薄膜酸化工程）
金属酸化物半導体の前駆体となる金属の材料から形成された薄膜を酸化する方法としては、前記プラズマ酸化法以外にも、熱酸化法、また、ＵＶオゾン法等を用いることができる。ＵＶオゾン法は、酸素の存在下で、紫外光を照射し、酸化反応を進行させる方法である。紫外光の波長は、１００ｎｍ〜４５０ｎｍ、特に好ましくは１５０〜３００ｎｍ程度の所謂、真空紫外光を照射することが好ましい。光源は、低圧水銀灯、重水素ランプ、キセノンエキシマーランプ、メタルハライドランプ、エキシマーレーザーなどを用いることができる。基板を５０℃〜４００℃、好ましくは１００℃〜２５０℃の範囲で加熱させることが好ましい。【００７３】
（金属酸化物半導体）
本発明の方法により、前述した金属原子から選ばれた単独、または複数の金属原子を含む金属酸化物半導体の薄膜を作製することができる。金属酸化物半導体としては、単結晶、多結晶、非晶質のいずれの状態も使用可能だが、好ましくは非晶質の薄膜を用いる。【００７４】
形成された金属酸化物半導体に含まれる金属原子は、前駆体の記述に挙げたものと同様に、インジウム、錫、亜鉛のいずれかを含むことが好ましく、さらにガリウムまたはアルミニウムを含むことが好ましい。好ましい組成比としては、Ｉｎを１としたときに、ＺｎｙＳｎ１−ｙ（ここにおいてｙは０〜１の正数）は０．２〜５が好ましく、さらに好ましくは０．５〜２である。また、Ｉｎを１としたときに、Ｇａおよび／またはＡｌの組成比は各々０〜５が好ましく、さらに好ましくは０．５〜２である。【００７５】
金属酸化物である半導体の膜厚としては、特に制限はないが、得られたトランジスタの特性は、半導体膜の膜厚に大きく左右される場合が多く、その膜厚は、半導体により異なるが、一般に１μｍ以下、特に１〜３００ｎｍが好ましく、５〜２００ｎｍがより好ましく、さらに好ましくは１０〜１００ｎｍである。【００７６】
本発明においては、前記の例えば、プラズマ酸化において、前駆体材料、および組成比、またプラズマ酸化におけるガス組成比、流量、電極条件（周波数、電位等）などの製造条件を制御して、例えば、電子キャリア濃度を、１０１２／ｃｍ３以上１０１８／ｃｍ３未満とする。より好ましくは１０１３／ｃｍ３以上１０１７／ｃｍ３以下、さらには１０１５／ｃｍ３以上１０１６／ｃｍ３以下の範囲にすることが好ましいものである。【００７７】
電子キャリア濃度の測定は、ホール効果測定により求めることができる。【００７８】
これら金属酸化物半導体薄膜は、本発明に係わる電界効果トランジスタ（薄膜トランジスタ：ＴＦＴ）の、第１の活性層として用いることができる。【００７９】
（有機半導体薄膜：有機半導体層）
また、有機半導体から成る第２の活性層として、ｐ型半導体、即ち、正電荷担体を負電荷担体よりも効率的に伝達する半導体が好ましく、電荷担体（キャリア）は、一般的には正孔である。【００８０】
本明細書において、ｐ型（ｎ型）半導体とは、正電荷担体を負電荷担体よりも効率的に伝達する（伝達しない）半導体を指し、正（負）電荷担体（キャリア）は、一般的には正孔（電子）と称される。【００８１】
本発明において第２の活性層を構成する有機半導体材料としては、後述する種々の縮合多環芳香族化合物や共役系化合物が適用可能である。【００８２】
有機半導体材料としての縮合多環芳香族化合物としては、例えば、アントラセン、テトラセン、ペンタセン、ヘキサセン、へプタセン、クリセン、ピセン、フルミネン、ピレン、ペロピレン、ペリレン、テリレン、クオテリレン、コロネン、オバレン、サーカムアントラセン、ビスアンテン、ゼスレン、ヘプタゼスレン、ピランスレン、ビオランテン、イソビオランテン、サーコビフェニル、フタロシアニン、ポルフィリンなどの化合物およびこれらの誘導体が挙げられる。【００８３】
共役系化合物としては、例えば、ポリチオフェンおよびそのオリゴマー、ポリピロールおよびそのオリゴマー、ポリアニリン、ポリフェニレンおよびそのオリゴマー、ポリフェニレンビニレンおよびそのオリゴマー、ポリチエニレンビニレンおよびそのオリゴマー、ポリアセチレン、ポリジアセチレン、テトラチアフルバレン化合物、キノン化合物、テトラシアノキノジメタンなどのシアノ化合物、フラーレンおよびこれらの誘導体あるいは混合物を挙げることができる。【００８４】
また、特にポリチオフェンおよびそのオリゴマーのうち、チオフェン６量体であるα−セクシチオフェンα，ω−ジヘキシル−α−セクシチオフェン、α，ω−ジヘキシル−α−キンケチオフェン、α，ω−ビス（３−ブトキシプロピル）−α−セクシチオフェン、下記に示す化合物などのオリゴマーが好適に用いることができる。【００８５】
【化２】
2009028453.tif 000004
【００８６】
さらに銅フタロシアニンや特開平１１−２５１６０１に記載のフッ素置換銅フタロシアニンなどの金属フタロシアニン類、ナフタレン１，４，５，８−テトラカルボン酸ジイミド、Ｎ，Ｎ′−ビス（４−トリフルオロメチルベンジル）ナフタレン１，４，５，８−テトラカルボン酸ジイミドと共に、Ｎ，Ｎ′−ビス（１Ｈ，１Ｈ−ペルフルオロオクチル）、Ｎ，Ｎ′−ビス（１Ｈ，１Ｈ−ペルフルオロブチル）およびＮ，Ｎ′−ジオクチルナフタレン１，４，５，８−テトラカルボン酸ジイミド誘導体、ナフタレン２，３，６，７テトラカルボン酸ジイミドなどのナフタレンテトラカルボン酸ジイミド類、およびアントラセン２，３，６，７−テトラカルボン酸ジイミドなどのアントラセンテトラカルボン酸ジイミド類などの縮合環テトラカルボン酸ジイミド類、Ｃ６０、Ｃ７０、Ｃ７６、Ｃ７８、Ｃ８４等フラーレン類、ＳＷＮＴなどのカーボンナノチューブ、メロシアニン色素類、ヘミシアニン色素類などの色素などが挙げられる。【００８７】
これらのπ共役系材料のうちでも、ペンタセンなどの縮合多環芳香族化合物、フラーレン類、縮合環テトラカルボン酸ジイミド類、金属フタロシアニンよりなる群から選ばれた少なくとも１種が好ましい。【００８８】
また、その他の有機半導体材料としては、テトラチアフルバレン（ＴＴＦ）−テトラシアノキノジメタン（ＴＣＮＱ）錯体、ビスエチレンテトラチアフルバレン（ＢＥＤＴＴＴＦ）−過塩素酸錯体、ＢＥＤＴＴＴＦ−ヨウ素錯体、ＴＣＮＱ−ヨウ素錯体、などの有機分子錯体も用いることができる。さらにポリシラン、ポリゲルマンなどのσ共役系ポリマーや特開２０００−２６０９９９に記載の有機・無機混成材料も用いることができる。【００８９】
有機半導体材料として、また、下記一般式（ＯＳＣ１）で表される化合物が好ましい。【００９０】
【化３】
2009028453.tif 000005
【００９１】
式中、Ｒ１〜Ｒ６は水素原子または置換基を表し、Ｚ１またはＺ２は置換または無置換の芳香族炭化水素環、あるいは置換または無置換の芳香族複素環を表し、ｎ１またはｎ２は０〜３の整数を表す。【００９２】
一般式（ＯＳＣ１）において、Ｒ１〜Ｒ６で各々表される置換基としては、アルキル基（例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ペンチル基、ｔｅｒｔ−ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、ｔｅｒｔ−オクチル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基等）、シクロアルキル基（例えば、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等）、アルケニル基（例えば、例えば、ビニル基、アリル基、１−プロペニル基、２−ブテニル基、１，３−ブタジエニル基、２−ペンテニル基、イソプロペニル基等）、アルキニル基（例えば、エチニル基、プロパルギル基等）、芳香族炭化水素基（芳香族炭素環基、アリール基等ともいい、例えば、フェニル基、ｐ−クロロフェニル基、メシチル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基、アントリル基、アズレニル基、アセナフテニル基、フルオレニル基、フェナントリル基、インデニル基、ピレニル基、ビフェニリル基等）、芳香族複素環基（ヘテロアリール基ともいい、例えば、ピリジル基、ピリミジニル基、フリル基、ピロリル基、イミダゾリル基、ベンゾイミダゾリル基、ピラゾリル基、ピラジニル基、トリアゾリル基（例えば、１，２，４−トリアゾール−１−イル基、１，２，３−トリアゾール−１−イル基等）、オキサゾリル基、ベンゾオキサゾリル基、チアゾリル基、イソオキサゾリル基、イソチアゾリル基、フラザニル基、チエニル基、キノリル基、ベンゾフリル基、ジベンゾフリル基、ベンゾチエニル基、ジベンゾチエニル基、インドリル基、カルバゾリル基、カルボリニル基、ジアザカルバゾリル基（前記カルボリニル基のカルボリン環を構成する炭素原子の一つが窒素原子で置き換わったものを示す）、キノキサリニル基、ピリダジニル基、トリアジニル基、キナゾリニル基、フタラジニル基等）、複素環基（例えば、ピロリジル基、イミダゾリジル基、モルホリル基、オキサゾリジル基等）、アルコキシ基（例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロピルオキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、オクチルオキシ基、ドデシルオキシ基等）、シクロアルコキシ基（例えば、シクロペンチルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基等）、アリールオキシ基（例えば、フェノキシ基、ナフチルオキシ基等）、アルキルチオ基（例えば、メチルチオ基、エチルチオ基、プロピルチオ基、ペンチルチオ基、ヘキシルチオ基、オクチルチオ基、ドデシルチオ基等）、シクロアルキルチオ基（例えば、シクロペンチルチオ基、シクロヘキシルチオ基等）、アリールチオ基（例えば、フェニルチオ基、ナフチルチオ基等）、アルコキシカルボニル基（例えば、メチルオキシカルボニル基、エチルオキシカルボニル基、ブチルオキシカルボニル基、オクチルオキシカルボニル基、ドデシルオキシカルボニル基等）、アリールオキシカルボニル基（例えば、フェニルオキシカルボニル基、ナフチルオキシカルボニル基等）、スルファモイル基（例えば、アミノスルホニル基、メチルアミノスルホニル基、ジメチルアミノスルホニル基、ブチルアミノスルホニル基、ヘキシルアミノスルホニル基、シクロヘキシルアミノスルホニル基、オクチルアミノスルホニル基、ドデシルアミノスルホニル基、フェニルアミノスルホニル基、ナフチルアミノスルホニル基、２−ピリジルアミノスルホニル基等）、アシル基（例えば、アセチル基、エチルカルボニル基、プロピルカルボニル基、ペンチルカルボニル基、シクロヘキシルカルボニル基、オクチルカルボニル基、２−エチルヘキシルカルボニル基、ドデシルカルボニル基、フェニルカルボニル基、ナフチルカルボニル基、ピリジルカルボニル基等）、アシルオキシ基（例えば、アセチルオキシ基、エチルカルボニルオキシ基、ブチルカルボニルオキシ基、オクチルカルボニルオキシ基、ドデシルカルボニルオキシ基、フェニルカルボニルオキシ基等）、アミド基（例えば、メチルカルボニルアミノ基、エチルカルボニルアミノ基、ジメチルカルボニルアミノ基、プロピルカルボニルアミノ基、ペンチルカルボニルアミノ基、シクロヘキシルカルボニルアミノ基、２−エチルヘキシルカルボニルアミノ基、オクチルカルボニルアミノ基、ドデシルカルボニルアミノ基、フェニルカルボニルアミノ基、ナフチルカルボニルアミノ基等）、カルバモイル基（例えば、アミノカルボニル基、メチルアミノカルボニル基、ジメチルアミノカルボニル基、プロピルアミノカルボニル基、ペンチルアミノカルボニル基、シクロヘキシルアミノカルボニル基、オクチルアミノカルボニル基、２−エチルヘキシルアミノカルボニル基、ドデシルアミノカルボニル基、フェニルアミノカルボニル基、ナフチルアミノカルボニル基、２−ピリジルアミノカルボニル基等）、ウレイド基（例えば、メチルウレイド基、エチルウレイド基、ペンチルウレイド基、シクロヘキシルウレイド基、オクチルウレイド基、ドデシルウレイド基、フェニルウレイド基ナフチルウレイド基、２−ピリジルアミノウレイド基等）、スルフィニル基（例えば、メチルスルフィニル基、エチルスルフィニル基、ブチルスルフィニル基、シクロヘキシルスルフィニル基、２−エチルヘキシルスルフィニル基、ドデシルスルフィニル基、フェニルスルフィニル基、ナフチルスルフィニル基、２−ピリジルスルフィニル基等）、アルキルスルホニル基（例えば、メチルスルホニル基、エチルスルホニル基、ブチルスルホニル基、シクロヘキシルスルホニル基、２−エチルヘキシルスルホニル基、ドデシルスルホニル基等）、アリールスルホニル基（フェニルスルホニル基、ナフチルスルホニル基、２−ピリジルスルホニル基等）、アミノ基（例えば、アミノ基、エチルアミノ基、ジメチルアミノ基、ブチルアミノ基、シクロペンチルアミノ基、２−エチルヘキシルアミノ基、ドデシルアミノ基、アニリノ基、ナフチルアミノ基、２−ピリジルアミノ基等）、ハロゲン原子（例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子等）、フッ化炭化水素基（例えば、フルオロメチル基、トリフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基、ペンタフルオロフェニル基等）、シアノ基、ニトロ基、ヒドロキシ基、メルカプト基、シリル基（例えば、トリメチルシリル基、トリイソプロピルシリル基、トリフェニルシリル基、フェニルジエチルシリル基等）、等が挙げられる。【００９３】
これらの置換基は、上記の置換基によってさらに置換されていてもよい。また、これらの置換基は複数が互いに結合して環を形成していてもよい。【００９４】
一般式（ＯＳＣ１）において、Ｚ１またはＺ２で表される芳香族炭化水素基、芳香族複素環基は、上記Ｒ１〜Ｒ６で各々表される置換基として記載されている芳香族炭化水素基、芳香族複素環基と各々同義である。【００９５】
さらに、下記一般式（ＯＳＣ２）で表される化合物が好ましい。【００９６】
【化４】
2009028453.tif 000006
【００９７】
（式中、Ｒ７またはＲ８は水素原子または置換基を表し、Ｚ１またはＺ２は置換または無置換の芳香族炭化水素環、あるいは置換または無置換の芳香族複素環を表し、ｎ１またはｎ２は０〜３の整数を表す。）
一般式（ＯＳＣ２）において、Ｒ７またはＲ８で表される置換基は、般式（ＯＳＣ１）においてＲ１〜Ｒ６で各々表される置換基と同義である。また、Ｚ１またはＺ２で表される芳香族炭化水素基、芳香族複素環基は、上記Ｒ１〜Ｒ６で各々表される置換基として記載されている芳香族炭化水素基、芳香族複素環基と各々同義である。【００９８】
前記一般式（ＯＳＣ２）において、さらに、置換基Ｒ７−およびＲ８−が一般式（ＳＧ１）で表されることが好ましい。【００９９】
【化５】
2009028453.tif 000007
【０１００】
（式中、Ｒ９〜Ｒ１１は置換基を表し、Ｘはケイ素（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、またはスズ（Ｓｎ）を表す。）
上記一般式（ＳＧ１）において、Ｒ９〜Ｒ１１で表される置換基は、前記一般式（１）におけるＲ１〜Ｒ３で表される置換基と同義である。【０１０１】
以下に、前記一般式（ＯＳＣ２）で表される化合物の具体例を示すが、これらに限定されるものではない。【０１０２】
【化６】
2009028453.tif 000008
【０１０３】
【化７】
2009028453.tif 000009
【０１０４】
また、有機半導体材料としては、Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．２００６年，１２８巻，１２６０４頁、Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．２００７年，１２９巻，２２２４頁、Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌｓ誌２００３年，３０巻，６０３〜６１０頁に記載される化合物を用いることができる。【０１０５】
また、本発明においては、有機半導体層に、例えば、アクリル酸、アセトアミド、ジメチルアミノ基、シアノ基、カルボキシル基、ニトロ基などの官能基を有する材料や、ベンゾキノン誘導体、テトラシアノエチレンおよびテトラシアノキノジメタンやそれらの誘導体などのように電子を受容するアクセプターとなる材料や、例えばアミノ基、トリフェニル基、アルキル基、水酸基、アルコキシ基、フェニル基などの官能基を有する材料、フェニレンジアミンなどの置換アミン類、アントラセン、ベンゾアントラセン、置換ベンゾアントラセン類、ピレン、置換ピレン、カルバゾールおよびその誘導体、テトラチアフルバレンとその誘導体などのように電子の供与体であるドナーとなるような材料を含有させ、いわゆるドーピング処理を施してもよい。【０１０６】
前記ドーピングとは電子授与性分子（アクセプター）または電子供与性分子（ドナー）をドーパントとして該薄膜に導入することを意味する。従って、ドーピングが施された薄膜は、前記の縮合多環芳香族化合物とドーパントを含有する薄膜である。本発明に用いるドーパントとしては公知のものを採用することができる。【０１０７】
これらの有機半導体層を形成する方法としては、公知の方法で形成することができ、例えば、真空蒸着、ＭＢＥ（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｂｅａｍ  Ｅｐｉｔａｘｙ）、イオンクラスタービーム法、低エネルギーイオンビーム法、イオンプレーティング法、スパッタ法、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、レーザー蒸着、電子ビーム蒸着、電着、また溶液からのキャスト法、スピンコート、ディップコート、バーコート法、ダイコート法、スプレーコート法、およびＬＢ法等、またスクリーン印刷、インクジェット印刷、ブレード塗布などの方法を挙げることができる。【０１０８】
この中で生産性の点で、有機半導体の溶液を用いて簡単かつ精密に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、ダイコート法等が好まれる。特に、本発明に係わるパターン形成方法により有機半導体層を形成する場合、有機半導体溶液を、パターニングされた基体表面に塗布、適用することが好ましい。【０１０９】
有機半導体溶液を作製する際に使用される有機溶媒は、芳香族炭化水素、芳香族ハロゲン化炭化水素、脂肪族炭化水素または脂肪族ハロゲン化炭化水素が好ましく、芳香族炭化水素、芳香族ハロゲン化炭化水素または脂肪族炭化水素がより好ましい。【０１１０】
芳香族炭化水素の有機溶媒としては、例えば、トルエン、キシレン、メシチレン、メチルナフタレン等を挙げることができるが、本発明はこれらに限定されない。【０１１１】
脂肪族炭化水素としては、オクタン、４−メチルヘプタン、２−メチルヘプタン、３−メチルヘプタン、２，２−ジメチルヘキサン、２，３−ジメチルヘキサン、２，４−ジメチルヘキサン、２，５−ジメチルヘキサンシクロヘキサン、シクロペンタン、メチルシクロヘキサン等を挙げることができるが、本発明はこれらに限定されない。【０１１２】
脂肪族ハロゲン化炭化水素の有機溶媒としては、例えば、クロロホルム、ブロモホルム、ジクロロメタン、ジクロロエタン、トリクロロエタン、ジフルオロエタン、フルオロクロロエタン、クロロプロパン、ジクロロプロパン、クロロペンタン、クロロヘキサン等を挙げることができるが、本発明はこれらに限定されない。【０１１３】
本発明で用いられるこれらの有機溶媒は、１種類あるいは２種類以上混合して用いてもよい。また、有機溶媒は５０℃〜２５０℃の沸点を有するものが好ましい。【０１１４】
なおＡｄｖａｎｃｅｄ  Ｍａｔｅｒｉａｌ誌  １９９９年  第６号、ｐ４８０〜４８３に記載の様に、ペンタセン等前駆体が溶媒に可溶であるものは、塗布により形成した前駆体の膜を熱処理して目的とする有機材料の薄膜を形成しても良い。【０１１５】
これら有機半導体層の膜厚としては、特に制限はないが、得られたトランジスタの特性は、有機半導体層の膜厚に大きく左右される場合が多く、その膜厚は、有機半導体により異なるが、一般に１μｍ以下、特に１０〜３００ｎｍが好ましい。【０１１６】
さらに、本発明の有機半導体素子によれば、そのゲート電極、ソース／ドレイン電極のうち少なくとも一つを本発明の有機半導体素子の製造方法によって形成することによって、低抵抗の電極を、有機半導体層材料層の特性劣化を引き起こすことなしに形成することが可能となる。【０１１７】
第１の活性層上は、あるいは、第２の活性層である有機半導体からなる層が形成される基板表面は、有機物からなる表面処理を施されていることが好ましい。【０１１８】
有機物からなる表面処理としては、第１の活性層である金属酸化物表面上に物理吸着、あるいは化学吸着により単分子膜を形成するものが好ましく、また、界面活性剤等を用いることもできるが、シランカップリング剤による処理が好ましい。【０１１９】
特に、オクチルトリクロロシラン、オクタデシルトリクロロシラン、フェニルトリクロロシラン、オクチルトリエトキシシランなどのシランカップリング剤、ヘキサメチルジシラザンなどのシラザン類、オクチルトリクロロチタン、オクチルトリイソプロポキシチタンなどのチタンカップリング剤による表面処理が好ましい。【０１２０】
これらの有機物が第１の活性層上に結合し、自己組織化膜あるいは単分子膜と呼ばれる層を形成していることが好ましい。材料として好ましいのは、オクチルトリクロロシラン、オクチルトリエトキシシランなどのｎ−アルキルシラン類、ヘキサメトキシジシラザンなどのシラザン類である。【０１２１】
また、下記一般式（１）で表される化合物も好ましく挙げられる。【０１２２】
【化８】
2009028453.tif 000010
【０１２３】
一般式（１）において、Ｘは、ケイ素、ゲルマニウム、錫、および鉛から選ばれるいずれかの原子を表し、Ｚは、ケイ素（Ｓｉ）、チタン（Ｔｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）、スズ（Ｓｎ）、および鉛（Ｐｂ）から選ばれるいずれかの原子を表す。Ｒ１〜Ｒ６は各々水素原子または置換基を表す。Ｙは連結基を表す。【０１２４】
一般式（１）において、Ｒ１〜Ｒ３で表される置換基としては、アルキル基（例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、オクチル基、ドデシル基、トリデシル基、テトラデシル基、ペンタデシル基等）、シクロアルキル基（例えば、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等）、アルケニル基（例えば、ビニル基、アリル基等）、アルキニル基（例えば、エチニル基、プロパルギル基等）、アリール基（例えば、フェニル基、ナフチル基等）、芳香族複素環基（例えば、フリル基、チエニル基、ピリジル基、ピリダジニル基、ピリミジニル基、ピラジニル基、トリアジニル基、イミダゾリル基、ピラゾリル基、チアゾリル基、キナゾリニル基、フタラジニル基等）、複素環基（例えば、ピロリジル基、イミダゾリジル基、モルホリル基、オキサゾリジル基等）、アルコキシル基（例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロピルオキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、オクチルオキシ基、ドデシルオキシ基等）、シクロアルコキシル基（例えば、シクロペンチルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基等）、アリールオキシ基（例えば、フェノキシ基、ナフチルオキシ基等）、アルキルチオ基（例えば、メチルチオ基、エチルチオ基、プロピルチオ基、ペンチルチオ基、ヘキシルチオ基、オクチルチオ基、ドデシルチオ基等）、シクロアルキルチオ基（例えば、シクロペンチルチオ基、シクロヘキシルチオ基等）、アリールチオ基（例えば、フェニルチオ基、ナフチルチオ基等）、アルコキシカルボニル基（例えば、メチルオキシカルボニル基、エチルオキシカルボニル基、ブチルオキシカルボニル基、オクチルオキシカルボニル基、ドデシルオキシカルボニル基等）、アリールオキシカルボニル基（例えば、フェニルオキシカルボニル基、ナフチルオキシカルボニル基等）、スルファモイル基（例えば、アミノスルホニル基、メチルアミノスルホニル基、ジメチルアミノスルホニル基、ブチルアミノスルホニル基、ヘキシルアミノスルホニル基、シクロヘキシルアミノスルホニル基、オクチルアミノスルホニル基、ドデシルアミノスルホニル基、フェニルアミノスルホニル基、ナフチルアミノスルホニル基、２−ピリジルアミノスルホニル基等）、アシル基（例えば、アセチル基、エチルカルボニル基、プロピルカルボニル基、ペンチルカルボニル基、シクロヘキシルカルボニル基、オクチルカルボニル基、２−エチルヘキシルカルボニル基、ドデシルカルボニル基、フェニルカルボニル基、ナフチルカルボニル基、ピリジルカルボニル基等）、アシルオキシ基（例えば、アセチルオキシ基、エチルカルボニルオキシ基、ブチルカルボニルオキシ基、オクチルカルボニルオキシ基、ドデシルカルボニルオキシ基、フェニルカルボニルオキシ基等）、アミド基（例えば、メチルカルボニルアミノ基、エチルカルボニルアミノ基、ジメチルカルボニルアミノ基、プロピルカルボニルアミノ基、ペンチルカルボニルアミノ基、シクロヘキシルカルボニルアミノ基、２−エチルヘキシルカルボニルアミノ基、オクチルカルボニルアミノ基、ドデシルカルボニルアミノ基、フェニルカルボニルアミノ基、ナフチルカルボニルアミノ基等）、カルバモイル基（例えば、アミノカルボニル基、メチルアミノカルボニル基、ジメチルアミノカルボニル基、プロピルアミノカルボニル基、ペンチルアミノカルボニル基、シクロヘキシルアミノカルボニル基、オクチルアミノカルボニル基、２−エチルヘキシルアミノカルボニル基、ドデシルアミノカルボニル基、フェニルアミノカルボニル基、ナフチルアミノカルボニル基、２−ピリジルアミノカルボニル基等）、ウレイド基（例えば、メチルウレイド基、エチルウレイド基、ペンチルウレイド基、シクロヘキシルウレイド基、オクチルウレイド基、ドデシルウレイド基、フェニルウレイド基ナフチルウレイド基、２−ピリジルアミノウレイド基等）、スルフィニル基（例えば、メチルスルフィニル基、エチルスルフィニル基、ブチルスルフィニル基、シクロヘキシルスルフィニル基、２−エチルヘキシルスルフィニル基、ドデシルスルフィニル基、フェニルスルフィニル基、ナフチルスルフィニル基、２−ピリジルスルフィニル基等）、アルキルスルホニル基（例えば、メチルスルホニル基、エチルスルホニル基、ブチルスルホニル基、シクロヘキシルスルホニル基、２−エチルヘキシルスルホニル基、ドデシルスルホニル基等）、アリールスルホニル基（フェニルスルホニル基、ナフチルスルホニル基、２−ピリジルスルホニル基等）、アミノ基（例えば、アミノ基、エチルアミノ基、ジメチルアミノ基、ブチルアミノ基、シクロペンチルアミノ基、２−エチルヘキシルアミノ基、ドデシルアミノ基、アニリノ基、ナフチルアミノ基、２−ピリジルアミノ基等）、ハロゲン原子（例えば、フッ素原子、塩素原子、臭素原子等）、フッ化炭化水素基（例えば、フルオロメチル基、トリフルオロメチル基、ペンタフルオロエチル基、ペンタフルオロフェニル基等）、シアノ基、ニトロ基、ヒドロキシル基、メルカプト基、シリル基（例えば、トリメチルシリル基、トリイソプロピルシリル基、トリフェニルシリル基、フェニルジエチルシリル基等）、等が挙げられる。【０１２５】
上記の置換基のうち特に好ましいのは、アルキル基であり、具体的には、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ｔｅｒｔ−ブチル基等が挙げられる。【０１２６】
なお、上記の各種置換基は、上記の置換基によってさらに置換されていてもよい。また、Ｒ１、Ｒ２およびＲ３は相互に同一であっても、異なっていてもよい。【０１２７】
Ｘで表される金属原子のうち、好ましいのは、Ｓｉ、Ｇｅである。【０１２８】
Ｙで表される連結基としては、アルキレン基（例えば、エチレン基、トリメチレン基、テトラメチレン基、プロピレン基、エチルエチレン基、ペンタメチレン基、ヘキサメチレン基、２，２，４−トリメチルヘキサメチレン基、ヘプタメチレン基、オクタメチレン基、ノナメチレン基、デカメチレン基、ウンデカメチレン基、ドデカメチレン基、シクロヘキシレン基（例えば、１，６−シクロヘキサンジイル基等）、シクロペンチレン基（例えば、１，５−シクロペンタンジイル基など）等）、アルケニレン基（例えば、ビニレン基、プロペニレン基等）、アルキニレン基（例えば、エチニレン基、３−ペンチニレン基等）、アリーレン基などの炭化水素基のほか、ヘテロ原子を含む基（例えば、−Ｏ−、−Ｓ−等のカルコゲン原子を含む２価の基、−Ｎ（Ｒ）−基、ここで、Ｒは、水素原子またはアルキル基を表し、該アルキル基は、前記一般式（１）において、Ｒ１〜Ｒ３で表されるアルキル基と同義である）等が挙げられる。【０１２９】
また、上記のアルキレン基、アルケニレン基、アルキニレン基、アリーレン基の各々においては、２価の連結基を構成する炭素原子の少なくとも一つが、カルコゲン原子（酸素、硫黄等）や前記−Ｎ（Ｒ）−基等で置換されていても良い。【０１３０】
さらに、Ｙで表される連結基としては、例えば、２価の複素環基を有する基が用いられ、例えば、オキサゾールジイル基、ピリミジンジイル基、ピリダジンジイル基、ピランジイル基、ピロリンジイル基、イミダゾリンジイル基、イミダゾリジンジイル基、ピラゾリジンジイル基、ピラゾリンジイル基、ピペリジンジイル基、ピペラジンジイル基、モルホリンジイル基、キヌクリジンジイル基等が挙げられ、また、チオフェン−２，５−ジイル基や、ピラジン−２，３−ジイル基のような、芳香族複素環を有する化合物（ヘテロ芳香族化合物ともいう）に由来する２価の連結基であってもよい。【０１３１】
また、アルキルイミノ基、ジアルキルシランジイル基やジアリールゲルマンジイル基のようなヘテロ原子を会して連結する基であってもよい。【０１３２】
上記連結基のうち、好ましいのは、アルキレン基、アルケニレン基、アルキニレン基、およびアリーレン基等の炭化水素連結基である。【０１３３】
前記一般式（１）において、Ｚで表される原子のうち、好ましいのは、Ｓｉ、Ｔｉである。【０１３４】
Ｒ４〜Ｒ６は、Ｒ１〜Ｒ３と同義であるが、置換基として、少なくともアルコキシ基またはハロゲン原子のいずれかを有していることが好ましい。【０１３５】
以下に、一般式（１）で表される化合物の好ましい具体例を示すが、これらに限定されるものではない。【０１３６】
【化９】
2009028453.tif 000011
【０１３７】
これら具体例として挙げられた各化合物等は、例えば、Ｃｏｌｌｅｃｔ．Ｃｚｅｃｈ．Ｃｈｅｍ．Ｃｏｍｍｕｎ．，４４巻，７５０〜７５５頁、Ｊ．Ａｍｅｒ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．１９９０年，１１２巻，２３４１〜２３４８頁、Ｉｎｏｒｇ．Ｃｈｅｍ．，１０巻，８８９〜８９２頁，１９７１年、米国特許第３，６６８，２３３号明細書等、また、特開昭５８−１２２９７９号、特開平７−２４２６７５号、特開平９−６１６０５号、同１１−２９５８５号、特開２０００−６４３４８号、同２０００−１４４０９７号公報等に記載の合成方法、あるいはこれに準じた合成方法により製造することができる。【０１３８】
第１の活性層上には、有機半導体材料を含有する第２の活性層が形成されることが好ましいため、有機材料で表面処理された第１の活性層の水の接触角は６０度以上、より好ましくは８０度以上であることが好ましい。有機半導体材料が好ましい配向をもつ薄膜を形成するためトランジスタ素子のキャリア移動度を向上させ、ｏｎ／ｏｆｆ比を著しく低下させることができる。【０１３９】
接触角は、２３℃、５０％ＲＨの環境下で、溶液の２μｌ液滴を基材上に滴下し、０．２秒後の接触角の値である。自動接触角計（協和界面科学社製ＣＡ−ＶＰモデル）を用い測定する。【０１４０】
また、表面粗さなどの影響もあるが、有機半導体材料を堆積させる第１の活性層表面の半導体材料溶液接触角は３〜２０度、さらに５〜１５度がより好ましい。またそれ以外の領域の半導体材料溶液接触角は、１５〜１００度、さらに２０〜９０度がより好ましい。【０１４１】
第１の活性層上に単分子膜を形成する方法、即ち、シランカップリング剤を用いた表面処理方法については、特開２００４−３２７８５７号公報、同２００５−３２７７４号公報、同２００５−１５８７６５号公報の各公報等に開示されているような公知の方法を適用することができる。例えば、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ、化学蒸着）法等の気相法、スピンコート法やディップコート法等の液相法、さらにスクリーン印刷法、マイクロモールド法、マイクロコンタクト法、インクジェット法等の印刷法などを適用することができる。また、直接材料を供給してもよい。より好ましくは溶液プロセス（液相法）による方法である。【０１４２】
中でも好ましく用いられる方法としては、表面処理剤の溶液に基体を浸漬、または表面処理剤の溶液を基体に塗布して乾燥する方法（湿式法）が好ましい。【０１４３】
また、自己組織化単分子膜を形成する前には、酸素プラズマなどによる洗浄処理を施すことが反応性を高める上で好ましい。【０１４４】
（湿式法）
湿式法では、例えば、基体を表面処理剤の１質量％トルエン溶液に１０分浸漬後、乾燥する、またはこの溶液を基体上に塗布して、乾燥する。浸漬時間、また、表面処理剤の濃度を変化させることで、自己組織化単分子膜の密度を調整できる。用いられる溶媒としては、表面処理剤と反応せず、これを溶解するものを選択すればよく限定されない。有機半導体溶液を作製する際に使用される有機溶媒と同様な溶媒を用いることができる。【０１４５】
（プラズマＣＶＤ法、大気圧プラズマＣＶＤ法）
表面処理剤（プラズマＣＶＤ法では薄膜形成材料を原料ともいう）を含む反応ガスを５０℃〜５００℃の範囲で加熱された基体上に供給し、熱的反応により薄膜を形成する熱ＣＶＤ法や、前述の大気圧プラズマ法の装置と放電ガス、反応ガスを用いて、０．０１Ｐａ〜１００Ｐａの減圧下で行う一般的なプラズマＣＶＤ法を用いてもよく、薄膜の均一性、薄膜の形成速度、非真空系での効率的生産という観点から大気圧プラズマ法が好ましい。【０１４６】
金属酸化物半導体からなる第１の活性層と、有機半導体から成る第２の活性層を有し、第１と第２の活性層が積層した構成を有する本発明に係る薄膜トランジスタは、電界効果型薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）に用いることができる。【０１４７】
本発明の薄膜トランジスタ（電界効果トランジスタ）は、例えば、絶縁性基板上にゲート電極を形成する工程、絶縁性基板とゲート電極の上にゲート絶縁層を形成する工程、ゲート絶縁層の上に、例えば、金属酸化物半導体からなる第１の活性層を形成する工程、第１の活性層の上にソース・ドレイン電極を形成する工程、ソース・ドレイン電極と第１の活性層との上に逆導電型の第２の活性層を形成する工程とにより形成される（ボトムゲート型構成）。【０１４８】
または、絶縁性基板上に第１の活性層を形成する工程、第１の活性層の上にソース・ドレイン電極を形成する工程、第１の活性層とソース・ドレイン電極との上に逆導電型の第２の活性層を形成する工程、第２半導体層の上にゲート絶縁層を形成する工程、ゲート絶縁層の上にゲート電極を形成する工程等によっても製造できる（トップゲート型構成）。【０１４９】
図面を参照して説明する。図４に本発明の薄膜トランジスタの構造の一例を断面模式図にて示す。【０１５０】
図４（ａ）では、まず、導電材料層を絶縁性の基板１０１の上に形成してゲート電極１０２を形成する。次に、絶縁材料を基板とゲート電極１０２との上に形成してゲート絶縁層１０３を形成する。次に、金属酸化物半導体からなる第１の活性層を、前記の方法（ゲート絶縁層上に金属薄膜を形成した後、これをプラズマ酸化する）によりゲート絶縁層１０３の上に形成して第１の活性層１０４を形成する。次に、導電材料（例えば金蒸着）により第１半導体層１０４の上にソース電極１０５ａ、ドレイン電極１０５ｂを形成する。そして、逆導電型の有機半導体からなる第２の活性層が、第１の活性層１０４とソース電極１０５ａ、ドレイン電極１０５ｂとの上に形成されて、第１の活性層１０４と共に第２の活性層１０６を形成する。【０１５１】
図４（ｂ）では、ゲート絶縁層１０３を形成した後、金属酸化物半導体からなる第１の活性層１０４を、前記の方法（ゲート絶縁層上に金属薄膜を形成した後、これをプラズマ酸化する）によりチャネル領域に形成した後、さらに、例えばマスクを用いて蒸着、あるいはインクジェット法、スクリーン印刷等の塗布プロセスにより第１の活性層１０４上に、有機半導体から成る第２の活性層１０６を形成し、次に、導電材料（例えば金等）を第２の活性層１０６の上に蒸着等により形成してソース電極１０５ａ、ドレイン電極１０５ｂを形成する。【０１５２】
図４（ｃ）では、ゲート絶縁層３を形成した後、金属酸化物半導体からなる第１の活性層１０４を、前記の方法（ゲート絶縁層上に金属薄膜を形成した後、これをプラズマ酸化する）によりチャネル領域に形成した後、さらに、インクジェット法あるいはスクリーン印刷等により有機半導体からなる第２の活性層１０６を、金属酸化物半導体薄膜（第１の活性層１０４）の形成された領域を超えず、例えば、約５μｍの幅に亘って第１の活性層１０４である金属酸化物半導体薄膜表面が露出するように形成した。【０１５３】
さらに、マスクあるいは蒸着で、あるいはインクジェット法、スクリーン印刷等の塗布プロセスにより第１の活性層１０４表面、また、有機半導体から成る第２の活性層１０６の表面に導電材料（例えば金等）を蒸着等により形成してソース電極１０５ａ、ドレイン電極１０５ｂを形成する。【０１５４】
ここで、絶縁性の基板１は、例えば、ガラス、あるいはプラスチック材料上にシリコン酸化膜等の絶縁性の材料を形成した絶縁性基体である。また、図４（ａ）、（ｂ）では、ゲート電極は、ソース電極とドレイン電極との間隙を覆うように形成されているが、ソース電極とドレイン電極との間隙の間に配置されるよう構成されていても問題なく、絶縁膜を介してゲート電極の下の半導体層にチャネルが形成され電界効果トランジスタ動作を行うことができる。【０１５５】
図４（ａ）、（ｂ）ではソース・ドレイン電極は一方の活性層上に形成されているが、ソース・ドレイン電極は第１の活性層と第２の活性層との両方の半導体層に接触していれば良いが、位置関係は、図４（ａ）、（ｂ）にのみに限定されるものではない。図４（ｃ）で示される構成は、ソース・ドレイン電極が第１の活性層と第２の活性層との両方の半導体層の上に接触して形成されておりコンタクト抵抗という観点で好ましい。【０１５６】
図４（ａ）の構成では、ソース電極およびドレイン電極を形成した後に第２の活性層が形成されるが、ソース電極、ドレイン電極の表面が、有機物からなる表面処理を施されていることが好ましい。有機物からなる表面処理としては、ソース電極およびドレイン電極に物理吸着、あるいは化学吸着により単分子膜を形成するものが好ましく、例えば、アルキルあるいはアリールチオール（例えばオクチルチオール、ペンタフルオロフェニルチオール）等を用いる。【０１５７】
図４においては、ゲート電極からみてゲート電極に近い側に、ｎ型の半導体特性をもつ金属酸化物半導体からなる第１の活性層が、配置されているが、逆の構成、即ち、有機半導体からなる第２の活性層がゲート電極に近い側に配置される構成でもよい。【０１５８】
しかしながら、製造工程からみたとき、金属酸化物半導体層上に有機半導体層を形成する方が、生産性が高く、またこの順で形成されるとき界面の乱れが少なく、特性の安定化が図れる点で好ましく、ｐ型材料上に、ｎ型材料が配置されたトランジスタよりもデバイス特性として良好なトランジスタが実現できる。【０１５９】
例えば、トップゲート型の構成をもつ場合においても、ｎ型材料、即ち金属酸化物半導体からなる活性層と、ｐ型材料、即ち有機半導体からなる第２の活性層はどちらが上側（即ちゲートに近い側）に配置されていてもよいが、ｎ型材料、即ち金属酸化物半導体からなる活性層の上に、ｐ型材料、即ち有機半導体からなる第２の活性層が配置されていることが好ましい。【０１６０】
ｐ型材料層であることが好ましい第２の活性層はおよそ１０〜１００ｎｍ厚の有機半導体より構成されていることが好ましい。また、ｎ型材料層であることが好ましい第１の活性層はおよそ１０〜１００ｎｍの厚の無機酸化物半導体層からなることが好ましい。【０１６１】
例えば、具体的には第１の活性層１０４は、例えば、Ｉｎ、Ｚｎ、Ｇａの組成比１：１：１の合金から形成されるｎ型の金属酸化物半導体層であって第２の活性層１０６は例えばペンタセン、オリゴチオフェン等から形成されるｐ型の有機半導体層である。【０１６２】
本発明の発明者は、このような構成をとることによって、デバイス特性を実質的に改良することが可能であることを見いだした。特に、ソース−ドレイン間の“オフ”電流（ｏｆｆ電流）が著しく低減でき、従ってトランジスタのｏｎ／ｏｆｆ比が改善される。【０１６３】
“オフ”電流の減少は、適切な有機半導体材料からなる第２の活性層１０６および金属半導体層からなる第１の活性層１０４の間の接触、具体的には、ペンタセン、オリゴチオフェン等とＩｎ、Ｚｎ、Ｇａの組成比１：１：１の合金等から形成される酸化物半導体との界面に関連していると考えられる。【０１６４】
特に、本発明において第１の活性層上に第２の活性層を形成することは界面の乱れを少なくできるためその効果が大きい。【０１６５】
図５に、本発明の薄膜トランジスタ素子が複数配置される薄膜トランジスタシート１２０の１例の概略の等価回路図を示す。【０１６６】
薄膜トランジスタシート１２０はマトリクス配置された多数の薄膜トランジスタ素子１２４を有する。１２１は各薄膜トランジスタ素子１２４のゲート電極のゲートバスラインであり、１２２は各薄膜トランジスタ素子１２４のソース電極のソースバスラインである。各薄膜トランジスタ素子１２４のドレイン電極には、出力素子２６が接続され、この出力素子１２６は例えば液晶、電気泳動素子等であり、表示装置における画素を構成する。図示の例では、出力素子１２６として液晶が、抵抗とコンデンサからなる等価回路で示されている。１２５は蓄積コンデンサ、１２７は垂直駆動回路、２８は水平駆動回路である。【０１６７】
この様な、支持体上に薄膜トランジスタ素子を２次元的に配列したシートに本発明を用いることができる。【０１６８】
本発明の薄膜トランジスタは、有機半導体材料層および金属酸化物半導体材料層のエネルギーレベルにより、ゲートがソースに対して負にバイアスされた場合にはｐ型チャネル材料（有機半導体から成る第２の活性層）が正孔で充たされ、ゲートがソースに対して正にバイアスされた場合にはｎ型チャネル材料（金属酸化物半導体からなる第１の活性層と）が電子で充たされるようなものであることは、当業者には自明である。【０１６９】
図６は、図１に示されたトランジスタの、ゲート電圧−ドレイン電流特性を模式的に示した図である。この図６は単一のトランジスタがｐ型チャネルおよびｎ型チャネルデバイスの双方として利用可能であることに留意されたい。【０１７０】
従来技術に係る（シリコンに基づいた）トランジスタを用いた相補回路は公知であり、低電力消費動作が可能であることも公知である。例えば、Ｗ．Ｎ．Ｃａｒｒ  ｅｔａｌ．，  ”ＭＯＳ／ＬＳＩ  Ｄｅｓｉｇｎ  ａｎｄ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ”（ＭｃＧｒａｗ−Ｈｉｌｌ）の第７７−７８頁を参照。従来技術に係る相補回路においては、どのトランジスタがｎ型チャネルであってどのトランジスタがｐ型チャネルであるかが（不純物の選択を通して）予め決定されている。【０１７１】
本発明に係わる薄膜トランジスタは、印加されるバイアス電圧に依存して、ｐ型チャネルあるいはｎ型チャネルデバイスのいずれかとして利用され得る。そのため、回路設計者に付加的な自由度が与えられることになる。なぜなら、与えられたトランジスタがあるバイアス条件下ではｐ型チャネルデバイスとなり、また別のバイアス条件下ではｎ型チャネルデバイスとなり、一方のトランジスタはｎ型チャネルデバイスとして機能し、他方はｐ型チャネルデバイスとして機能する。【０１７２】
（電極）
本発明において、ＴＦＴ素子を構成するソース電極、ドレイン電極、ゲート電極等の電極に用いられる導電性材料としては、電極として実用可能なレベルでの導電性があればよく、特に限定されず、白金、金、銀、ニッケル、クロム、銅、鉄、錫、アンチモン鉛、タンタル、インジウム、パラジウム、テルル、レニウム、イリジウム、アルミニウム、ルテニウム、ゲルマニウム、モリブデン、タングステン、酸化スズ・アンチモン、酸化インジウム・スズ（ＩＴＯ）、フッ素ドープ酸化亜鉛、亜鉛、炭素、グラファイト、グラッシーカーボン、銀ペーストおよびカーボンペースト、リチウム、ベリリウム、ナトリウム、マグネシウム、カリウム、カルシウム、スカンジウム、チタン、マンガン、ジルコニウム、ガリウム、ニオブ、ナトリウム、ナトリウム−カリウム合金、マグネシウム、リチウム、アルミニウム、マグネシウム／銅混合物、マグネシウム／銀混合物、マグネシウム／アルミニウム混合物、マグネシウム／インジウム混合物、アルミニウム／酸化アルミニウム混合物、リチウム／アルミニウム混合物等が用いられる。【０１７３】
また、導電性材料としては、導電性ポリマーや金属微粒子などを好適に用いることができる。金属微粒子を含有する分散物としては、例えば公知の導電性ペーストなどを用いても良いが、好ましくは、粒子径が１ｎｍ〜５０ｎｍ、好ましくは１ｎｍ〜１０ｎｍの金属微粒子を含有する分散物である。金属微粒子から電極を形成するには、前述の方法を同様に用いることができ、金属微粒子の材料としては上記の金属を用いることができる。【０１７４】
（電極等の形成方法）
電極の形成方法としては、上記を原料として蒸着やスパッタリング等の方法を用いて形成した導電性薄膜を、公知のフォトリソグラフ法やリフトオフ法を用いて電極形成する方法、アルミニウムや銅などの金属箔上に熱転写、インクジェット等により、レジストを形成しエッチングする方法がある。また導電性ポリマーの溶液あるいは分散液、金属微粒子を含有する分散液等を直接インクジェット法によりパターニングしてもよいし、塗工膜からリソグラフやレーザーアブレーションなどにより形成してもよい。さらに導電性ポリマーや金属微粒子を含有する導電性インク、導電性ペーストなどを凸版、凹版、平版、スクリーン印刷などの印刷法でパターニングする方法も用いることができる。【０１７５】
ソース、ドレイン、あるいはゲート電極等の電極、またゲート、あるいはソースバスライン等を、エッチングまたはリフトオフ等感光性樹脂等を用いた金属薄膜のパターニングなしに形成する方法として、無電解メッキ法による方法が知られている。【０１７６】
無電解メッキ法による電極の形成方法に関しては、特開２００４−１５８８０５にも記載されたように、電極を設ける部分に、メッキ剤と作用して無電解メッキを生じさせるメッキ触媒を含有する液体を、例えば印刷法（インクジェット印刷含む。）によって、パターニングした後に、メッキ剤を、電極を設ける部分に接触させる。そうすると、前記触媒とメッキ剤との接触により前記部分に無電解メッキが施されて、電極パターンが形成されるというものである。【０１７７】
無電解メッキの触媒と、メッキ剤の適用を逆にしてもよく、またパターン形成をどちらで行ってもよいが、メッキ触媒パターンを形成し、これにメッキ剤を適用する方法が好ましい。【０１７８】
印刷法としては、例えば、スクリーン印刷、平版、凸版、凹版またインクジェット法による印刷などが用いられる。【０１７９】
（ゲート絶縁膜）
本発明の薄膜トランジスタのゲート絶縁膜としては種々の絶縁膜を用いることができるが、特に、比誘電率の高い無機酸化物皮膜が好ましい。無機酸化物としては、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化タンタル、酸化チタン、酸化スズ、酸化バナジウム、チタン酸バリウムストロンチウム、ジルコニウム酸チタン酸バリウム、ジルコニウム酸チタン酸鉛、チタン酸鉛ランタン、チタン酸ストロンチウム、チタン酸バリウム、フッ化バリウムマグネシウム、チタン酸ビスマス、チタン酸ストロンチウムビスマス、タンタル酸ストロンチウムビスマス、タンタル酸ニオブ酸ビスマス、トリオキサイドイットリウムなどが挙げられる。それらのうち好ましいのは、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化タンタル、酸化チタンである。窒化ケイ素、窒化アルミニウム等の無機窒化物も好適に用いることができる。【０１８０】
上記皮膜の形成方法としては、真空蒸着法、分子線エピタキシャル成長法、イオンクラスタービーム法、低エネルギーイオンビーム法、イオンプレーティング法、ＣＶＤ法、スパッタリング法、大気圧プラズマ法などのドライプロセスや、スプレーコート法、スピンコート法、ブレードコート法、ディップコート法、キャスト法、ロールコート法、バーコート法、ダイコート法などの塗布による方法、印刷やインクジェットなどのパターニングによる方法などのウェットプロセスが挙げられ、材料に応じて使用できる。【０１８１】
ウェットプロセスは、無機酸化物の微粒子を、任意の有機溶剤あるいは水に必要に応じて界面活性剤などの分散補助剤を用いて分散した液を塗布、乾燥する方法や、酸化物前駆体、例えばアルコキシド体の溶液を塗布、乾燥する、いわゆるゾルゲル法が用いられる。【０１８２】
これらのうち好ましいのは、上述した大気圧プラズマ法である。【０１８３】
ゲート絶縁膜（層）が陽極酸化膜または該陽極酸化膜と絶縁膜とで構成されることも好ましい。陽極酸化膜は封孔処理されることが望ましい。陽極酸化膜は、陽極酸化が可能な金属を公知の方法により陽極酸化することにより形成される。【０１８４】
陽極酸化処理可能な金属としては、アルミニウムまたはタンタルを挙げることができ、陽極酸化処理の方法には特に制限はなく、公知の方法を用いることができる。【０１８５】
また有機化合物皮膜としては、ポリイミド、ポリアミド、ポリエステル、ポリアクリレート、光ラジカル重合系、光カチオン重合系の光硬化性樹脂、あるいはアクリロニトリル成分を含有する共重合体、ポリビニルフェノール、ポリビニルアルコール、ノボラック樹脂等を用いることもできる。【０１８６】
無機酸化物皮膜と有機酸化物皮膜は積層して併用することができる。またこれら絶縁膜の膜厚としては、一般に５０ｎｍ〜３μｍ、好ましくは、１００ｎｍ〜１μｍである。【０１８７】
（基板）
基板を構成する支持体材料としては、種々の材料が利用可能であり、例えば、ガラス、石英、酸化アルミニウム、サファイア、チッ化珪素、炭化珪素などのセラミック基板、シリコン、ゲルマニウム、ガリウム砒素、ガリウム燐、ガリウム窒素など半導体基板、紙、不織布などを用いることができるが、本発明において支持体は樹脂からなることが好ましく、例えばプラスチックフィルムシートを用いることができる。プラスチックフィルムとしては、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンスルフィド、ポリアリレート、ポリイミド、ボリカーボネート（ＰＣ）、セルローストリアセテート（ＴＡＣ）、セルロースアセテートプロピオネート（ＣＡＰ）等からなるフィルム等が挙げられる。プラスチックフィルムを用いることで、ガラス基板を用いる場合に比べて軽量化を図ることができ、可搬性を高めることができるとともに、衝撃に対する耐性を向上できる。【０１８８】
また本発明の薄膜トランジスタ素子上には素子保護層を設けることも可能である。保護層としては前述した無機酸化物または無機窒化物等が挙げられ、上述した大気圧プラズマ法で形成するのが好ましい。
【実施例】
【０１８９】
以下の実施例により、本発明に係る薄膜トランジスタについて、図７の薄膜トランジスタ作製工程の模式図を用いて具体的に説明する。【０１９０】
〈実施例１〉
樹脂支持体１０１として、ポリエーテルスルホン樹脂フィルム（２００μｍ）を用い、この上に、先ず、５０Ｗ／ｍ２／ｍｉｎの条件でコロナ放電処理を施した。その後以下のように接着性向上のため下引き層を形成した。【０１９１】
（下引き層の形成）
下記組成の塗布液を乾燥膜厚２μｍになるように塗布し、９０℃で５分間乾燥した後、６０Ｗ／ｃｍの高圧水銀灯下１０ｃｍの距離から４秒間硬化させた。【０１９２】
ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート単量体                        ６０ｇ
ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート２量体                        ２０ｇ
ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート３量体以上の成分              ２０ｇ
ジエトキシベンゾフェノンＵＶ開始剤                                      ２ｇ
シリコーン系界面活性剤                                                  １ｇ
メチルエチルケトン                                                    ７５ｇ
メチルプロピレングリコール                                            ７５ｇ
さらにその層の上に下記条件で連続的に大気圧プラズマ処理して厚さ５０ｎｍの酸化ケイ素膜を設け、これらの層を下引き層１０８とした（図７（１））。【０１９３】
（使用ガス）
不活性ガス：ヘリウム９８．２５体積％
反応性ガス：酸素ガス１．５体積％
反応性ガス：テトラエトキシシラン蒸気（ヘリウムガスにてバブリング）０．２５体積％
（放電条件）
放電出力：１０Ｗ／ｃｍ２
（電極条件）
電極は、冷却水による冷却手段を有するステンレス製ジャケットロール母材に対して、セラミック溶射によるアルミナを１ｍｍ被覆し、その後、テトラメトキシシランを酢酸エチルで希釈した溶液を塗布乾燥後、紫外線照射により封孔処理を行い、表面を平滑にしてＲｍａｘ５μｍとした誘電体（比誘電率１０）を有するロール電極であり、アースされている。一方、印加電極としては、中空の角型のステンレスパイプに対し、上記同様の誘電体を同条件にて被覆した。【０１９４】
次いで、ゲート電極を形成する。スパッタ法により、厚さ３００ｎｍのアルミニウム皮膜を一面に成膜した後、フォトリソグラフ法により、エッチングしてゲート電極１０２を形成した（図７（２））。【０１９５】
（陽極酸化被膜形成工程）
ゲート電極１０２を形成したのち基板をよく洗浄し、３０質量％燐酸アンモニウム水溶液中で、２分間、３０Ｖの定電圧電源から供給される直流を用いて、陽極酸化皮膜の厚さが１２０ｎｍになるまで陽極酸化を行った（図では省略）。【０１９６】
次いで、さらにフィルム温度２００℃にて、上述した大気圧プラズマ法により厚さ３０ｎｍの酸化珪素膜を設け、前記した陽極酸化アルミニウム層を併せて、厚さ１５０ｎｍのゲート絶縁膜１０３を形成した（図７（３））。【０１９７】
次に、テトラ−ｉ−プロポキシスズ、ジエトキシ亜鉛をモル比１：１でトルエンに溶解し、５質量％の溶液を調製した。この溶液を、インクジェット装置を用いて、ゲート電極の配置されたゲート絶縁膜上に吐出し、溶媒をキャストさせて平均膜厚が３０ｎｍの薄膜を成膜した。【０１９８】
さらに、前記大気圧プラズマ法において、以下のように条件を変えて、酸化処理を行った。【０１９９】
（使用ガス）
不活性ガス：ヘリウム    ９９．５体積％
反応性ガス：酸素ガス      ０．５体積％
（放電条件）
高周波電源：１３．５６ＭＨｚ
放電出力：１０Ｗ／ｃｍ２
樹脂支持体（フィルム）温度２００℃にて酸化処理を施した。厚さ約３０ｎｍの金属酸化物半導体からなる第１の活性層１０４に転換された（図７（４））。【０２００】
次いで、フォトリソグラフ法によるレジスト形成、金の加熱蒸着、レジストの剥離のステップから成るリフトオフ法により、ソース電極１０５ａおよびドレイン電極１０５ｂを形成した（図７（５））。それぞれのサイズは、幅１０μｍ、長さ５０μｍ（チャネル幅）厚さ５０ｎｍであり、ソース電極１０５ａ、ドレイン電極１０５ｂの距離（チャネル長）は１５μｍとした。【０２０１】
ＵＶオゾン処理によるドライ洗浄の後、ペンタフルオロベンゼンチオールの５質量％エタノール溶液に３分間浸漬した。さらに、ヘキサメチルジシラザンを３０００ｒｐｍのスピンコートにより、塗布し、９０℃２分の加熱処理を行った。【０２０２】
次に、有機半導体材料として、ＯＳＣ２−１を用いて有機半導体層を形成した。即ち、ＯＳＣ２−１のキシレン溶液（０．５質量％）を調製し、ピエゾ方式のインクジェット法を用いて、ソース・ドレイン電極上およびチャネル領域に吐出し（図７（６））、窒素ガス中で、５０℃で３分乾燥した。乾燥することでチャネル領域に膜厚３０ｎｍの有機半導体からなる第２の活性層１０６が形成された（図７（７））。【０２０３】
上記で得られた薄膜トランジスタ素子について、トランジスタ特性の評価を行ったが、ゲートバイアスがマイナスの領域で、ｐチャンネルのエンハンスメント型ＦＥＴの動作特性を示した。【０２０４】
ドレインバイアスを−１５Ｖとし、ゲートバイアスを＋１０Ｖから−３０Ｖまで掃引した時のドレイン電流の増加（伝達特性）が観測された。その飽和領域から見積もられたキャリア移動度は１．０ｃｍ２／Ｖｓ、ｏｎ／ｏｆｆ比は７桁、閾値は−３Ｖであった。【０２０５】
また、ゲートバイアスがプラスの領域においても、同様に、ｎチャンネルのエンハンスメント型ＦＥＴの動作特性を示した。ドレインバイアスを＋１５Ｖとし、ゲートバイアスを−１０Ｖから＋３０Ｖまで掃引したときのドレイン電流の増加（伝達特性）が観測された。その飽和領域から見積もられたキャリア移動度は６ｃｍ２／Ｖｓ、ｏｎ／ｏｆｆ比は６桁、閾値は＋５Ｖであった。【０２０６】
このように本発明の薄膜トランジスタは、ｎ型動作およびｐ型動作の両方の駆動特性を示す。【０２０７】
〈実施例２〉
図８にプロセスを示す。【０２０８】
実施例１と同様にして、金属酸化物半導体薄膜からなる第１の活性層１０４を設けた後（図８（１））、ヘキサメチルジシラザンを３０００ｒｐｍのスピンコートにより塗布し、９０℃２分の加熱処理を行った。その後、実施例１と同様に、有機半導体ＯＳＣ２−１を用いて有機半導体薄膜からなる第２の活性層１０６を形成した（図８（２））。【０２０９】
次に、マスクを用いて金を蒸着し、ソース電極１０５ａおよびドレイン電極１０５ｂを形成した（図８（３））。【０２１０】
この薄膜トランジスタの断面図を示す。第１の活性層は、長さ約３００μｍ、幅（Ｘ１）６０μｍの領域に形成された。第２の活性層は、長さ約３００μｍ、幅（Ｘ２）５０μｍの領域に形成され、第１の活性層上の幅手方向、中央部分に位置するよう配置した。ソース電極１０５ａ、ドレイン電極１０５ｂは、それぞれのサイズが、幅４０μｍ、長さ２５０μｍ（チャネル幅）、厚さ５０ｎｍであり、長さ方向が、第１の活性層および第２の活性層の長さ方向と並行になるよう配置された。また、電極間の距離Ｌ（チャネル長）は３０μｍとし、チャネル部分が第１の活性層および第２の活性層の、幅手方向の中央に位置している。【０２１１】
実施例１と全く同じ条件で、薄膜トランジスタの特性を測定したところ、ｎ型動作およびｐ型動作の両方の駆動特性を示し、ｐ型動作時のキャリア移動度は０．８ｃｍ２／Ｖｓ、ｏｎ／ｏｆｆ比は７桁、閾値は−５Ｖであった。また、ｎ型動作時のキャリア移動度は６ｃｍ２／Ｖｓ、ｏｎ／ｏｆｆ比は６桁、閾値は＋５Ｖであった。【０２１２】
〈実施例３〉
実施例１と同様にして、金属酸化物半導体薄膜からなる第１の活性層１０４を設けた（図９（１））。その後、ヘキサメチルジシラザンを３０００ｒｐｍのスピンコートにより塗布し、９０℃２分の加熱処理を行った。その後、さらに実施例１と同様に、有機半導体ＯＳＣ２−１を用いて有機半導体薄膜からなる第２の活性層１０６を形成した。このとき、有機半導体溶液の吐出量を５０％増加させたため、実施例２と異なり、有機半導体薄膜領域は、金属酸化物半導体薄膜の領域を完全に覆うよう形成された（図９（２））。【０２１３】
次に、マスクを用いて金を蒸着し、ソース電極１０５ａおよびドレイン電極１０５ｂを形成した（図９（３））。【０２１４】
第１の活性層は、長さ約３００μｍ、幅（Ｘ１）６０μｍの領域に形成された。第２の活性層は、長さ約３００μｍ、幅（Ｘ２）７０μｍの領域に形成され、第１の活性層上の幅手方向、中央部分に位置するよう配置した。ソース電極１０５ａ、ドレイン電極１０５ｂは、それぞれのサイズが、幅４０μｍ、長さ２５０μｍ（チャネル幅）、厚さ５０ｎｍであり、長さ方向が、第１の活性層および第２の活性層の長さ方向と並行になるよう配置された。また、電極間の距離Ｌ（チャネル長）は３０μｍとし、チャネル部分が第１の活性層および第２の活性層の、幅手方向の中央に位置している。【０２１５】
実施例１と全く同じ条件で、薄膜トランジスタを測定したところ、ｎ型動作およびｐ型動作の両方の駆動特性を示し、ｐ型動作時のキャリア移動度は０．８ｃｍ２／Ｖｓ、ｏｎ／ｏｆｆ比は７桁、閾値は−５Ｖであった。また、ｎ型動作時のキャリア移動度は０．５ｃｍ２／Ｖｓ、ｏｎ／ｏｆｆ比は６桁、閾値は＋８Ｖであった。【０２１６】
〈実施例４〉
図８にプロセスを示す。【０２１７】
実施例１と同様にして、ゲート絶縁膜１０３を設けた後、実施例１の金属酸化物半導体薄膜からなる第１の活性層の形成を以下のように変更した。【０２１８】
硝酸インジウム、硝酸亜鉛をモル比１：１で超純水に溶解し、５質量％の溶液を調製した。この溶液を、インクジェット装置を用いて、ゲート電極の配置されたゲート絶縁膜上に吐出し、溶媒をキャストさせて平均膜厚が３０ｎｍの薄膜を成膜した。【０２１９】
さらに、前記大気圧プラズマ法において、以下のように条件を変えて、酸化処理を行った。【０２２０】
（使用ガス）
不活性ガス：ヘリウム    ９９．５体積％
反応性ガス：酸素ガス      ０．５体積％
（放電条件）
高周波電源：１３．５６ＭＨｚ
放電出力：１０Ｗ／ｃｍ２
樹脂支持体（フィルム）温度２００℃にて、酸化処理を施した。酸化処理によって金属薄膜は透明に変化し、厚さ約３０ｎｍの金属酸化物半導体に転換され、第１の活性層１０４が形成された（図８（１））。【０２２１】
次に、ヘキサメチルジシラザンを３０００ｒｐｍのスピンコートにより塗布し、９０℃２分の加熱処理を行った。その後実施例１と同様に、有機半導体ＯＳＣ２−１を用いて有機半導体からなる第２の活性層を形成した（図８（２））。【０２２２】
次に、マスクを用いて金を蒸着し、ソース電極１０５ａおよびドレイン電極１０５ｂを形成した（図８（３））。【０２２３】
第１の活性層は、長さ約３００μｍ、幅（Ｘ１）６０μｍの領域に形成された。第２の活性層は、長さ約３００μｍ、幅（Ｘ２）５０μｍの領域に形成され、第１の活性層上の幅手方向、中央部分に位置するよう配置した。ソース電極１０５ａ、ドレイン電極１０５ｂは、それぞれのサイズが、幅４０μｍ、長さ２５０μｍ（チャネル幅）、厚さ５０ｎｍであり、長さ方向が、第１の活性層および第２の活性層の長さ方向と並行になるよう配置された。また、電極間の距離Ｌ（チャネル長）は３０μｍとし、チャネル部分が第１の活性層および第２の活性層の、幅手方向の中央に位置している。【０２２４】
実施例１と全く同じ条件で、薄膜トランジスタを測定したところ、ｎ型動作およびｐ型動作の両方の駆動特性を示し、ｐ型動作時のキャリア移動度は１．１ｃｍ２／Ｖｓ、ｏｎ／ｏｆｆ比は６桁、閾値は−６Ｖであった。また、ｎ型動作時のキャリア移動度は５ｃｍ２／Ｖｓ、ｏｎ／ｏｆｆ比は６桁、閾値は＋６Ｖであった。【０２２５】
〈実施例５〉
実施例４と半導体層の上下を入れ替えた例を示す。図１０にプロセスを示した。【０２２６】
実施例１と同様にして、ゲート絶縁膜１０３を設けた後、ヘキサメチルジシラザンを３０００ｒｐｍのスピンコートにより塗布し、９０℃２分の加熱処理を行った。【０２２７】
次に、その後実施例１と同様に、有機半導体ＯＳＣ２−１を用いて有機半導体薄膜からなる第２の活性層１０６を形成した（図１０（１））。その上に、金属酸化物半導体薄膜からなる第１の活性層１０４を形成する。即ち、硝酸インジウム、硝酸亜鉛をモル比１：１で超純水に溶解し、５質量％の溶液を調製した。この溶液を、インクジェット装置を用いて、有機半導体からなる第２の活性層上に吐出し、溶媒である水をキャストさせて平均膜厚が３０ｎｍの前駆体の薄膜を成膜した。【０２２８】
さらに、前記大気圧プラズマ法において、以下のように条件を変えて、酸化処理を行った。【０２２９】
（使用ガス）
不活性ガス：ヘリウム    ９９．５体積％
反応性ガス：酸素ガス      ０．５体積％
（放電条件）
高周波電源：１３．５６ＭＨｚ
放電出力：１０Ｗ／ｃｍ２
樹脂支持体（フィルム）温度２００℃にて酸化処理を施した。酸化処理によって金属薄膜は透明に変化し、厚さ約３０ｎｍの金属酸化物からなる酸化物半導体薄膜（第１の活性層１０４）に転換された（図１０（２））。【０２３０】
次に、マスクを用いて金を蒸着し、ソース電極１０５ａおよびドレイン電極１０５ｂを形成した（図１０（３））。【０２３１】
第２の活性層は、長さ約３００μｍ、幅（Ｘ２）６０μｍの領域に形成された。第１の活性層は、長さ約３００μｍ、幅（Ｘ１）５０μｍの領域に形成され、第２の活性層上の幅手方向、中央部分に位置するよう配置した。ソース電極１０５ａ、ドレイン電極１０５ｂは、それぞれのサイズが、幅４０μｍ、長さ２５０μｍ（チャネル幅）、厚さ５０ｎｍであり、長さ方向が、第１の活性層および第２の活性層の長さ方向と並行になるよう配置された。また、電極間の距離Ｌ（チャネル長）は３０μｍとし、チャネル部分が第１の活性層および第２の活性層の、幅手方向の中央に位置している。【０２３２】
実施例１と全く同じ条件で、薄膜トランジスタを測定したところ、ｎ型動作およびｐ型動作の両方の駆動特性を示し、ｐ型動作時のキャリア移動度は０．７ｃｍ２／Ｖｓ、ｏｎ／ｏｆｆ比は６桁、閾値は−３Ｖであった。また、ｎ型動作時のキャリア移動度は０．２ｃｍ２／Ｖｓ、ｏｎ／ｏｆｆ比は５桁、閾値は＋１５Ｖであった。【０２３３】
〈実施例６〉
実施例１にて、第１の活性層に対する表面処理であるペンタフルオロベンゼンチオールおよびヘキサメチルジシラザンによる処理を行わずに、薄膜トランジスタを作製した。【０２３４】
実施例１と全く同じ条件で、薄膜トランジスタを測定したところ、ｎ型動作およびｐ型動作の両方の駆動特性を示し、ｐ型動作時のキャリア移動度は０．３ｃｍ２／Ｖｓ、ｏｎ／ｏｆｆ比は６桁、閾値は−７Ｖであった。また、ｎ型動作時のキャリア移動度は５ｃｍ２／Ｖｓ、ｏｎ／ｏｆｆ比は６桁、閾値は＋６Ｖであった。【０２３５】
〈実施例７〉
実施例１にて、第１の活性層に対するペンタフルオロベンゼンチオールによる表面処理を行わず、ヘキサメチルジシラザンによる処理のみ施した。ヘキサメチルシラザンの処理は、実施例１同様、３０００ｒｐｍのスピンコートにより塗布し、９０℃２分の加熱処理を行った。【０２３６】
実施例１と全く同じ条件で、薄膜トランジスタを測定したところ、ｎ型動作およびｐ型動作の両方の駆動特性を示し、ｐ型動作時のキャリア移動度は０．８ｃｍ２／Ｖｓ、ｏｎ／ｏｆｆ比は７桁、閾値は−４Ｖであった。また、ｎ型動作時のキャリア移動度は６ｃｍ２／Ｖｓ、ｏｎ／ｏｆｆ比は６桁、閾値は＋６Ｖであった。【０２３７】
〈比較例〉
実施例２にて、ｎ型半導体を金属酸化物半導体から、特開２００４−２３５６２４で使用されているフッ化銅フタロシアニン（Ｆ１６ＣｕＰｃ）に変更した。アルドリッチ製のフッ化銅フタロシアニンを昇華精製してｎ型半導体材料を準備した。【０２３８】
ゲート絶縁膜１０３を設けた後、その上に、フッ化銅フタロシアニンを加熱蒸着し、厚さ３０ｎｍのｎ型半導体層を形成した。【０２３９】
その後、実施例２と同様に（図８にプロセスを示す）、有機半導体ＯＳＣ２−１を用いて有機半導体層を形成した。このとき有機半導体領域は、酸化物半導体薄膜の領域を超えず、約５μｍの幅に亘り、第１の活性層である酸化物半導体薄膜が露出していた（図８（２））。【０２４０】
次に、マスクを用いて金を蒸着し、ソース電極１０５ａおよびドレイン電極１０５ｂを形成した（図８（３））。それぞれのサイズは、幅１０μｍ、長さ５０μｍ（チャネル幅）厚さ５０ｎｍであり、ソース電極１０５ａ、ドレイン電極１０５ｂの距離（チャネル長）は１５μｍとした。【０２４１】
実施例１と全く同じ条件で、薄膜トランジスタの特性を測定したところ、ｎ型動作およびｐ型動作の両方の駆動特性を示し、ｐ型動作時のキャリア移動度は０．００００３ｃｍ２／Ｖｓ、ｏｎ／ｏｆｆ比は２桁、閾値は−３５Ｖであった。また、ｎ型動作時のキャリア移動度は０．０００１ｃｍ２／Ｖｓ、ｏｎ／ｏｆｆ比は２桁、閾値は＋４５Ｖであった。
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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