(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに離間して配置されたソース電極およびドレイン電極と、
該ソース電極およびドレイン電極間に、これらを接続するように設置された有機半導体層と、
該有機半導体層の一方の面側に設けられた第１の絶縁層と、
前記有機半導体層、前記ソース電極および前記ドレイン電極に対し、前記第１の絶縁層を介して設けられたゲート電極と、
前記有機半導体層、前記ソース電極および前記ドレイン電極に対し、前記第１の絶縁層と反対側に設けられた第２の絶縁層とを有し、
前記有機半導体層がｐ型の半導体特性を有する有機半導体材料を含有し、かつ、前記第２の絶縁層が下記一般式（１）で表される化合物を含有し、これにより、前記有機半導体層に対して前記第２の絶縁層から電子が付与されるよう構成したことを特徴とする薄膜トランジスタ。
【化１】
0005396709.tif 000007
［式中、Ｒ１およびＲ２は、それぞれ独立して、置換または無置換のアルキレン基を表し、Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３およびＸ４は水素原子または電子供与性基を表し、ｎは１００〜１０００００を示す。ただし、Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３およびＸ４のうちの少なくとも２つは電子供与性基である。］
【請求項２】
前記アルキレン基は、炭素数１〜２０のアルキレン基である請求項１に記載の薄膜トランジスタ。
【請求項３】
前記一般式（１）の化合物として、前記基Ｘ１、基Ｘ２、基Ｘ３および基Ｘ４の組み合わせが異なるものを２種以上含有する請求項１または２に記載の薄膜トランジスタ。
【請求項４】
前記電子供与性基は、アミノ基を有する基である請求項１ないし３のいずれかに記載の薄膜トランジスタ。
【請求項５】
前記ｐ型の半導体特性を有する有機半導体材料は、チオフェン系材料である請求項１ないし４のいずれかに記載の薄膜トランジスタ。
【請求項６】
前記一般式（１）の化合物は、その重量平均分子量が１万〜１００万である請求項１ないし５のいずれかに記載の薄膜トランジスタ。
【請求項７】
前記一般式（１）の化合物として、下記一般式（２）で表わされるポリ−（アミノ）−ｐ−キシリレン、および、下記一般式（３）で表わされるポリ−（メチルアミノ）−ｐ−キシリレンのうちの少なくとも１種を含有する請求項１ないし６のいずれかに記載の薄膜トランジスタ。
【化２】
0005396709.tif 000008
［各式中、ｎは１００〜１０００００を示す。］
【請求項８】
前記第２の絶縁層と、前記ソース電極および前記ドレイン電極と、前記有機半導体層と、前記第１の絶縁層と、前記ゲート電極とは、基板上に形成されており、
前記ゲート電極は、前記ソース電極およびドレイン電極よりも、前記基板に対して遠位にある請求項１ないし７のいずれかに記載の薄膜トランジスタ。
【請求項９】
前記基板上に、前記第２の絶縁層と、前記ソース電極および前記ドレイン電極と、前記有機半導体層と、前記第１の絶縁層と、前記ゲート電極とが、この順で積層して形成される請求項８に記載の薄膜トランジスタ。
【請求項１０】
前記基板上に、前記第２の絶縁層と、前記有機半導体層と、前記ソース電極および前記ドレイン電極と、前記第１の絶縁層と、前記ゲート電極とが、この順で積層して形成される請求項８に記載の薄膜トランジスタ。
【請求項１１】
前記第２の絶縁層と、前記ソース電極および前記ドレイン電極と、前記有機半導体層と、前記第１の絶縁層と、前記ゲート電極とは、基板上に形成されており、
前記ゲート電極は、前記ソース電極およびドレイン電極よりも、前記基板に対して近位にある請求項１ないし７のいずれかに記載の薄膜トランジスタ。
【請求項１２】
前記基板上に、前記ゲート電極と、前記第１の絶縁層と、前記ソース電極および前記ドレイン電極と、前記有機半導体層と、前記第２の絶縁層とが、この順で積層して形成される請求項１１に記載の薄膜トランジスタ。
【請求項１３】
前記基板上に、前記ゲート電極と、前記第１の絶縁層と、前記有機半導体層と、前記ソース電極および前記ドレイン電極と、前記第２の絶縁層とが、この順で積層して形成される請求項１１に記載の薄膜トランジスタ。
【請求項１４】
請求項１ないし１３のいずれかに記載の薄膜トランジスタを備えることを特徴とする電気光学装置。
【請求項１５】
請求項１４に記載の電気光学装置を備えることを特徴とする電子機器。
【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、電気光学装置および電子機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、シリコンに代表される無機材料を用いた薄膜電界効果型トランジスタから置き換わるデバイスとして、有機半導体材料を用いた有機薄膜電界効果型トランジスタが注目されている。
これは、Ｉ）無機半導体材料に比べて極めて低温プロセスで製造できるため、基板としてプラスチック基板やフィルムを用いることができ、フレキシブルで軽量、壊れにくい薄膜トランジスタを作製することができるということ、II）有機材料を含有する溶液を供給する塗布法や印刷法のような簡便な方法で、短時間で薄膜トランジスタの製造が可能であり、プロセスコスト、装置コストを非常に低く抑えることができるということ、III）有機半導体材料のバリエーションが豊富であり、分子構造を変化させることにより容易に材料特性、薄膜トランジスタ特性を根本的に変化させることができるということ、IV）有機半導体材料の異なる機能を組み合わせることで、無機半導体材料では不可能な機能および薄膜トランジスタ特性を実現することも可能であるといった特徴を有していること等によるものである。
【０００３】
このような薄膜トランジスタは、有機半導体層がｐ型の半導体特性を有する有機半導体材料で構成される場合、ゲート電極に電圧をかけない時（オフ状態）ではソース電極およびドレイン電極間には電流が流れず、ゲート電極に負の電圧をかける（オン状態）とソース電極およびドレイン電極間に電流が流れるスイッチング素子である。
したがって、スイッチング素子として優れた機能を発揮させるためには、オフ状態で電流が殆んど流れず、オン状態で多くの電流が流れる薄膜トランジスタの開発が求められている。
【０００４】
そして、近年の薄膜トランジスタの研究・開発の成果として、従来は、オフ状態で電流を殆んど流れなくすることは比較的容易であり、オン状態で多くの電流が流れる薄膜トランジスタを製造することが極めて困難であったが、近年ではこのようなオン状態での問題が解消されてきている（例えば、特許文献１参照。）。
しかしながら、オン状態でより多くの電流が流れる薄膜トランジスタを製造し得るようになったものの、これに伴って、逆に、オフ状態で電流が流れてしまうという問題が新たに生じている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−１０１５５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、ｐ型の半導体特性を有する有機半導体材料を含有する有機半導体層を備える薄膜トランジスタにおいて、オフ電流が大きくなるのを抑制して、トランジスタ特性に優れる薄膜トランジスタ、かかるトランジスタを備えた信頼性に優れる電気光学装置および電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の薄膜トランジスタは、互いに離間して配置されたソース電極およびドレイン電極と、
該ソース電極およびドレイン電極間に、これらを接続するように設置された有機半導体層と、
該有機半導体層の一方の面側に設けられた第１の絶縁層と、
前記有機半導体層、前記ソース電極および前記ドレイン電極に対し、前記第１の絶縁層を介して設けられたゲート電極と、
前記有機半導体層、前記ソース電極および前記ドレイン電極に対し、前記第１の絶縁層と反対側に設けられた第２の絶縁層とを有し、
前記有機半導体層がｐ型の半導体特性を有する有機半導体材料を含有し、かつ、前記第２の絶縁層が下記一般式（１）で表される化合物を含有し、これにより、前記有機半導体層に対して前記第２の絶縁層から電子が付与されるよう構成したことを特徴とする。
【化３】
0005396709.tif 000002
［式中、Ｒ１およびＲ２は、それぞれ独立して、置換または無置換のアルキレン基を表し、Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３およびＸ４は水素原子または電子供与性基を表し、ｎは１００〜１０００００を示す。ただし、Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３およびＸ４のうちの少なくとも２つは電子供与性基である。］
これにより、ｐ型の半導体特性を有する有機半導体材料を含有する有機半導体層を備える薄膜トランジスタにおいて、オフ電流が大きくなるのを抑制し、トランジスタ特性に優れる薄膜トランジスタとすることができる。
また、本発明の薄膜トランジスタでは、基Ｘ１、基Ｘ２、基Ｘ３および基Ｘ４は、そのうちの少なくとも２つが前記電子供与性基であることにより、一般式（１）で表される化合物の合成が容易になり、コストを低く抑えた薄膜トランジスタを簡便に得ることができる。
【０００８】
本発明の薄膜トランジスタでは、前記アルキレン基は、炭素数１〜２０のアルキレン基であることが好ましい。
これにより、一般式（１）で表される化合物の合成が容易になり、コストを低く抑えた薄膜トランジスタを簡便に得ることができる。
【０００９】
本発明の薄膜トランジスタでは、前記一般式（１）の化合物として、前記基Ｘ１、基Ｘ２、基Ｘ３および基Ｘ４の組み合わせが異なるものを２種以上含有することが好ましい。
かかる構成とすること、すなわち前記一般式（１）で表わされる化合物として２種以上含有する構成とすることにより、第２の絶縁層中に含まれる電子供与性基の数を比較的容易に調整することができ、ひいては、第２の半導体層から有機半導体層に対して付与される電子の数を比較的容易に調整することができる。
【００１０】
本発明の薄膜トランジスタでは、前記電子供与性基は、アミノ基を有する基であることが好ましい。
アミノ基は、特に優れた電子供与性を示すとともに、電子供与性基としてアミノ基を備える一般式（１）で表される化合物は、合成が容易であることから、電子供与性基として好適に選択される。
【００１１】
本発明の薄膜トランジスタでは、前記ｐ型の半導体特性を有する有機半導体材料は、チオフェン系材料であることが好ましい。
チオフェン系材料を有機半導体材料として用いた際に、オフ状態で電流が流れてしまうという問題が特に顕著に生じるが、このような有機半導体材料としてチオフェン系材料を含有する薄膜トランジスタに本発明を適用することにより、前記問題点が確実に解消される。
【００１２】
本発明の薄膜トランジスタでは、前記一般式（１）の化合物は、その重量平均分子量が１万〜１００万であることが好ましい。
かかる範囲内であれば、上記一般式（１）で表される化合物を簡便に合成でき、電子供与性基の増加により第２の絶縁層から有機半導体層に電子を確実に供与することができる。
【００１３】
本発明の薄膜トランジスタでは、前記一般式（１）の化合物として、下記一般式（２）で表わされるポリ−（アミノ）−ｐ−キシリレン、および、下記一般式（３）で表わされるポリ−（メチルアミノ）−ｐ−キシリレンのうちの少なくとも１種を含有することが好ましい。
【化２】
0005396709.tif 000003
［各式中、ｎは１００〜１０００００を示す。］
これにより、オフ電流が大きくなるのをより確実に抑制して、より高性能な薄膜トランジスタとすることができる。
【００１４】
本発明の薄膜トランジスタでは、前記第２の絶縁層と、前記ソース電極および前記ドレイン電極と、前記有機半導体層と、前記第１の絶縁層と、前記ゲート電極とは、基板上に形成されており、
前記ゲート電極は、前記ソース電極およびドレイン電極よりも、前記基板に対して遠位にあることが好ましい。
【００１５】
本発明の薄膜トランジスタでは、前記基板上に、前記第２の絶縁層と、前記ソース電極および前記ドレイン電極と、前記有機半導体層と、前記第１の絶縁層と、前記ゲート電極とが、この順で積層して形成されることが好ましい。
これにより、ｐ型の半導体特性を有する有機半導体材料を含有する有機半導体層を備える薄膜トランジスタにおいて、オフ電流が大きくなるのを抑制して、トランジスタ特性に優れる薄膜トランジスタとすることができる。
【００１６】
本発明の薄膜トランジスタでは、前記基板上に、前記第２の絶縁層と、前記有機半導体層と、前記ソース電極および前記ドレイン電極と、前記第１の絶縁層と、前記ゲート電極とが、この順で積層して形成されることが好ましい。
これにより、ｐ型の半導体特性を有する有機半導体材料を含有する有機半導体層を備える薄膜トランジスタにおいて、オフ電流が大きくなるのを抑制して、トランジスタ特性に優れる薄膜トランジスタとすることができる。
【００１７】
本発明の薄膜トランジスタでは、前記第２の絶縁層と、前記ソース電極および前記ドレイン電極と、前記有機半導体層と、前記第１の絶縁層と、前記ゲート電極とは、基板上に形成されており、
前記ゲート電極は、前記ソース電極およびドレイン電極よりも、前記基板に対して近位にあることが好ましい。
【００１８】
本発明の薄膜トランジスタでは、前記基板上に、前記ゲート電極と、前記第１の絶縁層と、前記ソース電極および前記ドレイン電極と、前記有機半導体層と、前記第２の絶縁層とが、この順で積層して形成されることが好ましい。
これにより、ｐ型の半導体特性を有する有機半導体材料を含有する有機半導体層を備える薄膜トランジスタにおいて、オフ電流が大きくなるのを抑制して、トランジスタ特性に優れる薄膜トランジスタとすることができる。
【００１９】
本発明の薄膜トランジスタでは、前記基板上に、前記ゲート電極と、前記第１の絶縁層と、前記有機半導体層と、前記ソース電極および前記ドレイン電極と、前記第２の絶縁層とが、この順で積層して形成されることが好ましい。
これにより、ｐ型の半導体特性を有する有機半導体材料を含有する有機半導体層を備える薄膜トランジスタにおいて、オフ電流が大きくなるのを抑制して、トランジスタ特性に優れる薄膜トランジスタとすることができる。
【００２０】
本発明の電気光学装置は、本発明の薄膜トランジスタを備えることを特徴とする。
これにより、信頼性の高い電気光学装置を提供することができる。
本発明の電子機器は、本発明の電気光学装置を備えることを特徴とする。
これにより、信頼性の高い電子機器を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の薄膜トランジスタ、電気光学装置および電子機器について、添付図面に示す好適実施形態に基づいて詳細に説明する。
＜第１実施形態＞
まず、本発明の薄膜トランジスタの第１実施形態について説明する。
（１）薄膜トランジスタ
図１は、本発明の薄膜トランジスタの第１実施形態を示す図で、薄膜トランジスタ１の概略縦断面図である。なお、以下の説明では、図１中の上側を「上」、下側を「下」として説明する。
【００２２】
図１に示す本実施形態の薄膜トランジスタ１は、ゲート電極２と、第１の絶縁層３と、有機半導体層４と、ソース電極５およびドレイン電極６と、第２の絶縁層７とで構成されており、基板８上に、第２の絶縁層７、ソース電極５およびドレイン電極６、有機半導体層４、第１の絶縁層３ならびにゲート電極２が、この順で積層して形成されている。すなわち、本実施形態の薄膜トランジスタ１は、トップゲート・ボトムコンタクト型の構成をなす有機薄膜トランジスタである。
【００２３】
以下、これら各部の構成について、順次説明する。
ゲート電極２は、有機半導体層４に電界を付与するためのものであり、図１に示すように、基板８の一方の面側に設けられ、ソース電極５およびドレイン電極６に接することなく、第１の絶縁層３上に接して設けられている。
換言すれば、ゲート電極２は、有機半導体層４、ソース電極５およびドレイン電極６に対して、第１の絶縁層３を介して設けられている。
【００２４】
また、本実施形態では、ゲート電極２は、ソース電極５およびドレイン電極６よりも、上側に位置する（基板８に対して遠位にある）トップゲート型の薄膜トランジスタ１となっている。
かかるゲート電極２の材料は、導電性を有する材料であれば特に限定されない。具体的な材料として、例えば、クロム、アルミニウム、タンタル、モリブデン、ニオブ、銅、銀、金、白金、プラチナ、パラジウム、インジウム、ニッケル、および、ネオジウム等の金属もしくはそれらの合金、または、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化インジウム、および、酸化ガリウム等の導電性金属酸化物もしくはインジウムスズ複合酸化物（ＩＴＯ）、インジウム亜鉛複合酸化物（ＩＺＯ）、アルミニウム亜鉛複合酸化物（ＡＺＯ）およびガリウム亜鉛複合酸化物（ＧＺＯ）等の導電性金属複合酸化物、または、ポリアニリン、ポリピロール、ポリチオフェン、および、ポリアセチレン等の導電性高分子もしくはそれらに、塩酸、硫酸、スルホン酸等の酸、六フッ化リン、五フッ化ヒ素、塩化鉄等のルイス酸、ヨウ素等のハロゲン原子、ナトリウム、カリウム等の金属原子等のドーパントを添加したもの、もしくは、カーボンブラックや金属粒子を分散した導電性の複合材料が挙げられる。また、金属微粒子とグラファイトとのような導電性粒子を含むポリマー混合物を用いてもよい。これらは、１種または２種以上を組み合わせて用いることもできる。これらのうち、金属の合金が好ましく、金とクロムの合金がより好ましい。これにより、より顕著に電気が流れ、優れた特性を有するトランジスタを含む薄膜トランジスタ１を得ることができる。
ゲート電極２の平均厚さは、特に限定されないが、０．１〜２０００ｎｍ程度であるのが好ましく、１〜１０００ｎｍ程度であるのがより好ましい。
【００２５】
第１の絶縁層３は、ゲート電極２に対してソース電極５およびドレイン電極６を絶縁するための層、いわゆるゲート絶縁膜であり、有機半導体層４の一方の面（上面）側に設けられ、ゲート電極２と有機半導体層４との間に介在して、その上面でゲート電極２と、その下面で有機半導体層４と、それぞれ、接して設けられている。
かかる第１の絶縁層３の材料は、絶縁性を有するものであれば特に限定されず、有機系絶縁材料、無機系絶縁材料、またはこれら絶縁材料の混合材を用いることができる。
【００２６】
有機系絶縁材料としては、ポリメチルメタクリレート、ポリビニルフェノール、ポリイミド、ポリスチレン、ポリビニルアルコール、ポリビニルアセテート等の高分子材料が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
なお、この有機系絶縁材料として、後述する一般式（１）で表される化合物も用いることができる。
【００２７】
無機系絶縁材料としては、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化タンタル、酸化ジルコニウム、酸化セリウム、酸化亜鉛、および、酸化コバルト等の金属酸化物、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、窒化ジルコニウム、窒化セリウム、窒化亜鉛、窒化コバルト、窒化チタン、および、窒化タンタル等の金属窒化物、チタン酸バリウムストロンチウム、および、ジルコニウムチタン酸鉛等の金属複合酸化物が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００２８】
第１の絶縁層３の平均厚さは、特に限定されないが、１００〜１００００ｎｍであるのが好ましく、５００〜１５００ｎｍであるのがより好ましい。これにより、薄膜トランジスタ１のトランジスタの動作電圧を低くすることができる。
有機半導体層４は、本発明では、ｐ型の半導体特性を有する有機半導体材料を含有しており、ゲート電極２により電界を付与された際に、正に帯電して、ソース電極５からドレイン電極６に対して正電荷を流すための層である。
【００２９】
かかる有機半導体層４は、第１の絶縁層３と、第２の絶縁層７との間に介在して、その上面で第１の絶縁層３と、その下面で第２の絶縁層７と、それぞれ、接して設けられている。そして、平面視で、互いに離間して配置されたソース電極５およびドレイン電極６の間のチャネル領域を埋めるように、ソース電極５およびドレイン電極６を接続するように設置されている。
【００３０】
かかる有機半導体層４の材料は、ｐ型の半導体特性を有するもの、すなわち正荷電が流れる特性を有するものであれば、特に限定されない。具体的には、例えば、ポリ（３−アルキルチオフェン）、ポリ（３−ヘキシルチオフェン）（Ｐ３ＨＴ）、ポリ（３−オクチルチオフェン）、ポリ（２，５−チエニレンビニレン）（ＰＴＶ）、クォーターチオフェン（４Ｔ）、セキシチオフェン（６Ｔ）、オクタチオフェン、２,５−ビス（５'−ビフェニル−２'−チエニル）−チオフェン（ＢＰＴ３）、２,５−［２,２'−（５,５'−ジフェニル）ジチエニル］−チオフェンおよび［５，５’−ビス（３−ドデシル−２−チエニル）−２，２’−ビチオフェン］（ＰＱＴ−１２）等のチオフェン系材料、ポリ（パラ−フェニレンビニレン）（ＰＰＶ）等のフェニレンビニレン系材料、ポリ（９，９−ジオクチルフルオレン）（ＰＦＯ）等のフルオレン系材料、トリアリルアミン系ポリマー、アントラセン、テトラセン、ペンタセンおよびヘキサセン等のアセン系材料、１，３，５−トリス［（３−フェニル−６−トリ−フルオロメチル）キノキサリン−２−イル］ベンゼン（ＴＰＱ１）および１，３，５−トリス［｛３−（４−ｔ−ブチルフェニル）−６−トリスフルオロメチル｝キノキサリン−２−イル］ベンゼン（ＴＰＱ２）等のベンゼン系材料、フタロシアニン、銅フタロシアニン（ＣｕＰｃ）および鉄フタロシアニン、全フッ素化フタロシアニン等のフタロシアニン系材料、トリス（８−ヒドロキシキノリノレート）アルミニウム（Ａｌｑ３）、およびファクトリス（２−フェニルピリジン）イリジウム（Ｉｒ（ｐｐｙ）３）のような有機金属系材料、Ｃ６０、オキサジアゾール系高分子、トリアゾール系高分子、カルバゾール系高分子およびフルオレン系高分子のような高分子系材料、ポリ（９，９−ジオクチルフルオレン−コ−ビス−Ｎ，Ｎ’−（４−メトキシフェニル）−ビス−Ｎ，Ｎ’−フェニル−１，４−フェニレンジアミン）（ＰＦＭＯ）、ポリ（９，９−ジオクチルフルオレン−コ−ベンゾチアジアゾール）（ＢＴ）、フルオレン−トリアリルアミン共重合体およびポリ（９，９−ジオクチルフルオレン−コ−ジチオフェン）（Ｆ８Ｔ２）等のフルオレンとの共重合体等が挙げられ、これらのうちの、１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００３１】
中でも、有機半導体層４の材料として、チオフェン系材料を用いる際に、第２の絶縁層７を後述するような構成とすることにより得られる効果を、より顕著に発揮させることができる。かかる効果については後に詳述する。
有機半導体層４の平均厚さは、０．５〜１０００ｎｍであるのが好ましく、１〜５００ｎｍであることがより好ましい。かかる範囲内とすれば、ソース電極５からドレイン電極６に正電荷が確実に流れ、正電荷の移動度の向上等の効果を奏することができる。
【００３２】
互いに離間して配置されたソース電極５およびドレイン電極６は、第１の絶縁層３と、第２の絶縁層７との間に介在して、その下面で第２の絶縁層７と接して設けられている。そして、平面視で、それぞれが対向するように形成され、これらの間に有機半導体層４が設けられている。また、本実施形態では、平面視で、有機半導体層４と、ソース電極５およびドレイン電極６とが重なる部分が、各電極５、６が有機半導体層４の下側で接するボトムコンタクト型の薄膜トランジスタ１となっている。
【００３３】
この薄膜トランジスタ１では、有機半導体層４のうち、ソース電極５と、ドレイン電極６との間の領域が、キャリアが移動するチャネル領域となっている。また、各電極５、６間の距離がチャネル長Ｌに相当し、チャネル長Ｌ方向と直交する方向の各電極５、６の幅がチャネル幅Ｗとなる。
かかるソース電極５の材料としては、ゲート電極２の構成材料で説明したものと同様のものが用いられる。
【００３４】
ソース電極５の平均厚さは、特に限定されないが、１０ｎｍ〜２０００ｎｍであるのが好ましく、１００〜１０００ｎｍであるのがより好ましい。これにより、各電極５、６間の正荷電の移動性を顕著に示すものとなる。
また、チャネル長Ｌは、１〜５００μｍであるのが好ましく、５〜２０μｍであるのがより好ましい。さらに、チャネル幅Ｗは、０．０５〜１０ｍｍであるのが好ましく、０．０１〜１ｍｍであるのがより好ましい。チャネル長Ｌおよびチャネル幅Ｗがかかる範囲であれば、適切なオン電流を得る事ができ、また寄生容量を低減させる効果も期待でき、良好な特性のトランジスタを有する薄膜トランジスタ１が得られる。
【００３５】
第２の絶縁層７は、基板８と、各電極５、６および有機半導体層４とを絶縁する層（下地層）であり、基板８の一方の面（上面）上に設けられている。そして、その上側に、有機半導体層４と、ソース電極５およびドレイン電極６と、第１の絶縁層３と、ゲート電極２とがこの順で形成されており、有機半導体層４の上側の面に第１の絶縁層３が位置し、その反対側である有機半導体層４の下側の面に第２の絶縁層７が位置している。すなわち、有機半導体層４、ソース電極およびドレイン電極６に対し、第１の絶縁層３と反対側に設けられている。
【００３６】
かかる第２の絶縁層７を備える構成とすることにより、基板８と、各電極５、６および有機半導体層４とを確実に絶縁することができ、基板８の選択の幅が広がる。
この第２の絶縁層７が、本発明では、下記一般式（１）で表される化合物を含有しており、その結果、有機半導体層４に対して、第２の絶縁層７から電子が付与される。かかる構成とすることにより得られる効果等については、後に詳述する。
【００３７】
【化３】
0005396709.tif 000004
［式中、Ｒ１およびＲ２は、それぞれ独立して、置換または無置換のアルキレン基を表し、Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３およびＸ４は水素原子または電子供与性基を表し、ｎは１００〜１０００００を示す。ただし、Ｘ１、Ｘ２、Ｘ３およびＸ４のうちの少なくとも１つは電子供与性基である。］
【００３８】
基板８は、この基板８上に設けられた各層（各部）を支持するものである。
かかる基板８としては、特に限定されず、例えば、ガラス基板、石英基板、シリコン基板、硫化モリブデン、銅、亜鉛、アルミニウム、ステンレス、マグネシウム、鉄、ニッケル、金、銀等の金属基板、ガリウム砒素基等の半導体基板、プラスチック基板等で構成することができる。
【００３９】
これらのうち、基板８は、プラスチック基板で構成されているのが好ましい。かかる基板で構成することにより、軽量かつフレキシブルで、さらに安価な基板８上に形成された薄膜トランジスタ１を得ることが可能となる。
また、トランジスタを形成する表面だけでなく裏面にも同時に一般式（１）で表される化合物を成膜する構成、すなわち基板８の上面と下面の双方に第２の絶縁層７を形成する構成とすれば、第２の絶縁層７は、プロセス耐性が良好であるとともに、耐薬品性に優れることから、基板８としての耐プロセス性および耐薬品性が向上する。
【００４０】
プラスチック基板としては、具体的には、熱可塑性樹脂および熱硬化性樹脂のいずれを用いてもよく、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）等のポリオレフィン、環状ポリオレフィン、変性ポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、ポリアミド、ポリイミド（ＰＩ）、ポリアミドイミド、ポリカーボネート、ポリ−（４−メチルベンテン−１）、アイオノマー、アクリル系樹脂、ポリメチルメタクリレート、アクリル−スチレン共重合体（ＡＳ樹脂）、ブタジエン−スチレン共重合体、ポリオ共重合体（ＥＶＯＨ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、プリシクロヘキサンテレフタレート（ＰＣＴ）等のポリエステル、ポリエーテル、ポリエーテルケトン、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリエーテルイミド、ポリアセタール、ポリフェニレンオキシド、変形ポリフェニレンオキシド、ポリアリレート、芳香族ポリエステル（液晶ポリマー）、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデン、その他フッ素系樹脂、スチレン系、ポリオレフィン系、ポリ塩化ビニル系、ポリウレタン系、フッ素ゴム系、塩素化ポリエチレン系等の各種熱可塑性エラストマー、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル、シリコーン樹脂、ポリウレタン等、またはこれらを主とする共重合体、ブレンド体、ポリマーアロイ等が挙げられ、これらのうち１種で構成される単層体であってもよいし、２種以上を積層した積層体であってもよい。
【００４１】
以上のような基板８上に形成された薄膜トランジスタ１は、ゲート電極２に印加する電圧を変化させることにより、ソース電極５とドレイン電極６との間の有機半導体層４に流れる電流量が制御される。
すなわち、ゲート電極２に電圧が印加されていないオフ状態では、閾値電圧（Vth）が０に近づき、ソース電極５とドレイン電極６との間に電圧を印加しても、有機半導体層４中にほとんどキャリアが存在しないため、ほぼ電流は流れない。一方、ゲート電極２に負の電圧が印加されているオン状態では、有機半導体層４の第１の絶縁層３に面した部分に可動な正電荷（キャリア）が誘起され、チャネル領域に正荷電の流路が形成される。この状態でソース電極５とドレイン電極６との間に電圧を印加すると、チャネル領域（有機半導体層４）を通って電流が流れる。
このような薄膜トランジスタ（スイッチング素子）において、前述したように、オン状態でより多くの電流が流れる薄膜トランジスタを製造し得るようになってきたものの、これに伴って、逆に、オフ状態で電流が流れてしまうという問題があった。
【００４２】
本発明者は、かかる問題点に鑑み鋭意検討を重ねた結果、オフ状態で電流が流れてしまうのは、オフ状態すなわちゲート電極に負の電圧を印加していない状態であっても、ｐ型の半導体特性を有する有機半導体材料で構成される有機半導体層が正に帯電していることに起因することが判ってきた。
そして、本発明者は、さらに検討を重ねた結果、有機半導体層４を絶縁する絶縁層として、有機半導体層４のゲート電極２側の面に設けられる第１の絶縁層３の他に、有機半導体層４のゲート電極２の反対側の面に第２の絶縁層７を備える構成とし、かつ、この第２の絶縁層７を上記一般式（１）で表される化合物を含有する構成とすれば、前記問題点を解消し得ることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００４３】
第２の絶縁層７を上記一般式（１）で表される化合物を含有する構成、すなわちポリパラキシリレン骨格を有する化合物に電子供与性基を導入した構成とすることにより、有機半導体層４に対して第２の絶縁層７から電子が付与されることとなる。その結果、有機半導体層４の正電荷が減少して０に近づき、これにより、オフ状態で流れてしまうオフ電流の大きさをほぼ０にすることができるため、薄膜トランジスタ１の特性の向上を図ることができる。
なお、薄膜トランジスタ１をかかる第２の絶縁層７を備える構成とすることにより、オフ状態のオフ電流が０に近づくとともに、オン状態で流れるオン電流値が若干小さくなるが、近年の薄膜トランジスタは元来オン電流値が大きいため、薄膜トランジスタの特性に影響を及ぼす程度のものではない。
【００４４】
また、薄膜トランジスタのオン電流値は高くなるが、これに伴って、オフ電流値も高くなってしまうという問題は、ｐ型の半導体特性を有する有機半導体材料として、チオフェン系材料を用いた際に、より顕著に認められる。そのため、有機半導体材料としてチオフェン系材料を含有する薄膜トランジスタに本発明を適用すれば、上述したような効果をより確実に発揮させることができる。
【００４５】
ここで、上記一般式（１）中、基Ｒ１および基Ｒ２は、それぞれ独立して、置換または無置換のアルキレン基を表す。
このアルキレン基は、炭素数１〜２０のアルキレン基であることが好ましく、炭素数１〜１０のアルキレン基であることがより好ましく、炭素数１〜４のアルキレン基であることがさらに好ましい。具体的には、メチレン基、エチレン基、プロピレン基、ペンチレン基、ヘプチレン基、ノニレン基等が挙げられる。これらのうち、特に、メチレン基が好ましい。これにより、簡便な方法で、一般式（１）で表される化合物を合成することができる。
アルキレン基の水素原子に置換し得る置換基としては、特に限定されず、炭素数１から１０のアルキル基およびアルコキシ基等が挙げられる。
【００４６】
また、基Ｘ１、基Ｘ２、基Ｘ３および基Ｘ４は、水素原子または電子供与性基を表すが、それらのうちの少なくとも１つは電子供与性基である。電子供与性基としては、第２の絶縁層７から有機半導体層４に対して電子を供与し得るものであれば特に限定されるものではなく、メチル基、エチル基のような直鎖状アルキル基、tert−ブチル基のような分枝状アルキル基、メトキシ基、エトキシ基のようなアルコキシ基、アミノ基、−ＣＨ２−ＮＨ２のようなアルキレンアミノ基、水酸基、芳香族炭化水素環基および芳香族複素環基等の置換基の他、かかる置換基を備える芳香族炭化水素環基および芳香族複素環基が挙げられる。これらの中でも、特に、アミノ基を含有するアミノ基またはアルキレンアミノ基であるのが好ましい。これらの置換基は、特に優れた電子供与性を示すことから、電子供与性基として好適に選択される。なお、合成の容易さの観点からは、置換基としてアミノ基が選択される。
【００４７】
基Ｘ１、基Ｘ２、基Ｘ３および基Ｘ４は、いずれが水素原子または電子供与性基に置換されているかは特に限定されない。
例えば、立体配置の関係を考慮すると、基Ｒ１および基Ｒ２が同一の基であり、電子供与性基が１置換または３置換である場合は、基Ｘ１〜基Ｘ４のいずれの基が電子供与性基で置換される。また、電子供与性基が２置換の場合、基Ｘ１と基Ｘ２、基Ｘ１と基Ｘ３、および、基Ｘ１と基Ｘ４とのうちのいずれか１つが電子供与性基で置換される。
【００４８】
一方、基Ｒ１および基Ｒ２が互いに異なる基であり、電子供与性基が１置換である場合は、基Ｘ１〜基Ｘ４のいずれの基が置換される。また、電子供与性基が２置換の場合、前記２置換の場合の組み合わせに加え、基Ｘ２と基Ｘ４のうちのいずれか１つが電子供与性基で置換される。電子供与性基が３置換の場合は、基Ｘ１、基Ｘ２と基Ｘ３または基Ｘ１、基Ｘ２と基Ｘ４が電子供与性基で置換される。
【００４９】
これらのうち、有機半導体層４に電子を確実に供与するという観点からは、基Ｘ１〜基Ｘ４のうちの少なくとも２つが電子供与性基で置換されているのが好ましく、基Ｘ１〜基Ｘ４のすべてが電子供与性基で置換されているのがより好ましい。これにより、第２の絶縁層７から有機半導体層４により確実に電子を供与することができ、有機半導体層４の正電荷が確実に０に近づくことになる。なお、かかる上記一般式（１）で表わされる化合物の合成が比較的容易になるという観点からは、特に、基Ｘ１〜基Ｘ４のうちの２つが電子供与性基で置換されているものが選択される。
【００５０】
以上のような構成をなす上記一般式（１）で表される化合物は、その重量平均分子量が１万〜１００万程度であることが好ましい。換言すれば、ｎは、１００〜１００００であることが好ましい。かかる範囲内であれば、上記一般式（１）で表される化合物を簡便に合成でき、電子供与性基の増加により第２の絶縁層７から有機半導体層４に電子を確実に供与することができる。
以上の内容を考慮して、具体的に基Ｒ１、基Ｒ２および基Ｘ１〜基Ｘ４を組み合わせた上記一般式（１）で表される化合物の一例を以下に示す。
【００５１】
【化４】
0005396709.tif 000005
【００５２】
これらのうち、有機半導体層４に電子を供与するという観点からは、上記化学式１および上記化学式７の化合物すなわちポリ−（アミノ）−ｐ−キシリレン、および、ポリ−（メチルアミノ）−ｐ−キシリレンが特に好ましい。かかる化合物を用いることにより、前述したような効果を、より顕著に発揮させることができる。
第２の絶縁層７の平均厚さは、１０〜１００００ｎｍであることが好ましく、２００〜１０００ｎｍであることがより好ましい。これにより、低コストかつ高性能なトランジスタが両立された薄膜トランジスタ１を作成することができる。
かかる第２の絶縁層７の材料は、上記一般式（１）で表される化合物を主材料として構成されており、前記化合物を、好ましくは５０〜１００ｗｔ％含有し、より好ましくは７０〜１００ｗｔ％含有している。これにより、オフ電流の大きさを、より確実に、ほぼ０に近づけることができる。
【００５３】
なお、上記一般式（１）で表される化合物を主材料としている限り、薄膜トランジスタ１のトランジスタ特性に影響を与えない範囲で、他にいずれの化合物を含んでいてもよく、２種以上の異なる上記一般式（１）で表される化合物を含んでもよい。なお、２種以上の異なる上記一般式（１）で表される化合物を含む構成、すなわち、前記一般式（１）の化合物として、前記基Ｘ１、基Ｘ２、基Ｘ３および基Ｘ４の組み合わせが異なるものを２種以上含む構成とすることにより、第２の絶縁層７中に含まれる電子供与性基の数を比較的容易に調整することができ、ひいては、第２の絶縁層７から有機半導体層４に対して付与される電子の数を比較的容易に調整することができるという利点も得られる。
また、上記一般式（１）で表される化合物以外の化合物としては、例えば、前記一般式（１）で表わされる化合物において、基Ｘ１、基Ｘ２、基Ｘ３および基Ｘ４の全てが水素原子であるものが挙げられる。
【００５４】
このような薄膜トランジスタ１は、アクティブマトリクス装置として用いることが好ましい。アクティブマトリクス装置とは、詳細は後述するが、液晶素子、高分子分散型液晶素子、電気泳動表示素子、エレクトロルミネッセンス素子、エレクトロクロミック素子等の電気光学素子を上方に形成して制御することのできるものである。
この場合、薄膜トランジスタ１は、アクティブマトリクス装置に含まれるスイッチング素子として機能する。また、本発明の薄膜トランジスタ１を集積することにより、ＡＮＤ、ＯＲ、ＮＡＮＤ、ＮＯＴ等の論理回路、メモリー素子、発振素子、増幅素子等デジタル素子やアナログ素子の機能を発揮させることもできる。さらに、これらを組み合わせることにより、ＩＣカードやＩＣタグを作成することもできる。
【００５５】
（２）薄膜トランジスタの製造方法
次に、本発明の薄膜トランジスタ１の製造方法について説明する。前記説明した薄膜トランジスタ１は、例えば、次のような方法で製造することができる。
図１に示す薄膜トランジスタ１の製造方法は、基板８上に第２の絶縁層７を形成する工程［Ａ１］と、第２の絶縁層７上にソース電極５およびドレイン電極６を形成する工程［Ａ２］と、ソース電極５、ドレイン電極６および第２の絶縁層７上に有機半導体層４を形成する工程［Ａ３］と、有機半導体層４上に第１の絶縁層３を形成する工程［Ａ４］と、第１の絶縁層３上にゲート電極２を形成する工程［Ａ５］とを有している。以下、これらの各工程について、順次説明する。
【００５６】
［Ａ１］第２の絶縁層形成工程
まず、基板８上に、第２の絶縁層７を形成する。
第２の絶縁層７の形成には、気化炉、分解炉、蒸着室を有する化学蒸着装置が用いられる。
かかる化学蒸着装置を用いて、まず、蒸着室に基板８を設置した後、気化炉において、減圧下一般式（１）で表される化合物の原料となる化合物、例えば、置換キシレンダイマーを加熱蒸発させる。次いで、蒸発した当該化合物を分解炉に通して熱分解させ、ジラジカルモノマーを発生させる。その後、蒸着室に発生したジラジカルモノマーを導入することにより、蒸着室に設置された基板８上にジラジカルモノマーが付着、ラジカル重合して、一般式（１）で表される化合物で構成される第２の絶縁層７が形成される。
【００５７】
気化炉の条件としては、その圧力が０．１〜１Ｔｏｒｒ程度であるのが好ましく、その温度が５０〜２００℃程度であるのがより好ましい。
分解炉の条件としては、その圧力が０．１〜１Ｔｏｒｒ程度であるのが好ましく、その温度が５００〜１０００℃程度であるのがより好ましい。
蒸着室の条件としては、その圧力が０．０１〜０．５Ｐａ程度であるのが好ましく、０．０５〜０．２Ｐａ程度であるのがより好ましい。また、その温度は、−５０〜５０℃程度であるのが好ましく、１０〜３０℃程度であるのがより好ましい。さらに、成膜レートは、０．０１〜１μｍ/分程度であるのが好ましく、０．１〜０．５μｍ/分程度でるのがより好ましい。
これらの条件に設定すれば、第２の絶縁層７を適切に形成することができる。
【００５８】
以上のような工程を経て、基板８上に、前述したような数平均分子量（または重量平均分子量）である一般式（１）で表される化合物で形成された第２の絶縁層７を確実に形成することができる。
なお、上記の方法の他、一般式（１）で表される化合物をあらかじめ合成しておき、熱酸化法、ＣＶＤ法、ＳＯＧ法、スピンコート法やディップコート法のような塗布法、インクジェット法やスクリーン印刷法のような印刷法等によっても形成させることができる。
【００５９】
また、基板８上に、第２の絶縁層７を形成するのに先立って、基板８には前処理を施しておくのが好ましい。これにより、一般式（１）で表される化合物で構成される第２の絶縁層７の基板８への密着性の向上を図ることができる。
かかる前処理は、ヘキサメチルジシラザン、シクロヘキセンおよびオクタデシルトリクロロシラン等の表面改質剤を用いた表面処理、アセトンやイソプロピルアルコール等を用いた有機洗浄処理、塩酸、硫酸および酢酸等を用いた酸処理、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウムおよびアンモニア等を用いたアルカリ処理、ＵＶオゾン処理、フッ素化処理、酸素やアルゴン等を用いたプラズマ処理、ラングミュアプロジェット膜の形成処理等が挙げられる。これらの処理は、複数の処理を組み合わせて用いることができる。これらのうち、特に、有機洗浄処理が好ましく用いられる。これにより、基板８の表面の脱脂を確実に行うことができ、第２の絶縁層７を密着性よく形成することができる。
【００６０】
［Ａ２］ソース電極およびドレイン電極形成工程
次に、第２の絶縁層７上に、ソース電極５およびドレイン電極６を形成する。
ソース電極５およびドレイン電極６は、例えば、真空蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタリング法のような物理的気相成膜法、プラズマＣＶＤ法、熱ＣＶＤ法、レーザーＣＶＤ法のような化学的気相性膜法（ＣＶＤ法）、電解メッキ、浸漬メッキ、無電解メッキのような湿式メッキ法、インクジェット法、溶射法、ゾル・ゲル法およびＭＯＤ法等を用いて、第２の絶縁層７上の前面に導電膜を形成し、その後、各種エッチング法を用いてパターニングすることにより得ることができる。
【００６１】
また、形成すべきソース電極５およびドレイン電極６の形状に対応した開口部を備えるマスク用いれば、エッチング法を用いることなく、前記方法により、第２の絶縁層７上にパターニングされたソース電極５およびドレイン電極６を直接形成することができる。
また、金属微粒子およびグラファイトのような導電性粒子を含むポリマー混合物を電極形成用材料として用いれば、インクジェット法等を用いた溶液パターニングを行うことができ、簡易かつ低コストで電極５、６を形成できる。
【００６２】
［Ａ３］有機半導体層形成工程
次に、第２の絶縁層７、ソース電極５およびドレイン電極６上に有機半導体層４を形成する。
有機半導体層４は、第２の絶縁層７、ソース電極５およびドレイン電極６上に、有機半導体材料を、真空蒸着法、スピンコート法、キャスト法、引き上げ法、ラングミュアプロジェット法、スプレイ法、インクジェット法またはシルクスクリーン法等を供給した後、必要に応じて所定の処理を施すことにより形成される。
なお、有機半導体層４の形成に先立って、［Ａ１］で説明した前処理を施すのが好ましい。これにより、第２の絶縁層７、ソース電極５およびドレイン電極６への有機半導体層４の密着性の向上を図ることができる。
【００６３】
［Ａ４］第１の絶縁層形成工程
次に、有機半導体層４上に第１の絶縁層３を形成する。
第１の絶縁層３を無機系絶縁材料で構成する場合、第１の絶縁層３は、例えば、熱酸化法、ＣＶＤ法、スピンオングラス法（ＳＯＧ法）等を用いて形成することができる。
また、第１の絶縁層３として、シリカ膜または窒化珪素膜を形成する場合、原材料としてポリシラザンを用いれば、湿式プロセスを用いてこれらの膜を成膜することが可能となる。
【００６４】
また、第１の絶縁層３を有機系絶縁材料で構成する場合、第１の絶縁層３は、例えば、有機系絶縁材料またはその前駆体を含む溶液を、第１の絶縁層３上を覆うように塗布して塗膜を形成した後、必要に応じて、この塗膜に対して後処理（例えば加熱、赤外線の照射、超音波の付与等）を施すことにより形成することができる。
なお、有機材料またはその前駆体を含む溶液を、第１の絶縁層３へ塗布する方法としては、スピンコート法やディップコート法のような塗布法、インクジェット法やスクリーン法のような印刷法等が挙げられる。
【００６５】
［Ａ５］ゲート電極形成工程
最後に、第１の絶縁層３上にゲート電極２を形成する。
ゲート電極２は、前記工程［Ａ２］で説明した方法と同様の方法を用いて、第１の絶縁層３上に形成される。
以上のような工程を経て、本実施形態の薄膜トランジスタ１を得ることができる。
【００６６】
＜第２実施形態＞
本発明の薄膜トランジスタ１およびその製造方法の第２実施形態について、前記第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
（１）薄膜トランジスタ
図２は、本発明の薄膜トランジスタの第２実施形態を示した図で、薄膜トランジスタ１の概略縦断面図である。なお、以下の説明では、図２中の上側を「上」、下側を「下」として説明する。
【００６７】
本実施形態にかかる薄膜トランジスタ１は、平面視で、有機半導体層４と、ソース電極５およびドレイン電極６とが重なる部分が、各電極５、６が有機半導体層４の上側で接すること以外は、前記第１実施形態と同様である。
すなわち、図２に示す薄膜トランジスタ１は、基板８上に、第２の絶縁層７、有機半導体層４、ソース電極５およびドレイン電極６、第１の絶縁層３ならびにゲート電極２が、この順で積層して形成された、トップゲート・トップコンタクト型の薄膜トランジスタとなっている。
かかる構成の薄膜トランジスタ１においても、前記第１実施形態で説明したのと同様の効果が得られる。
【００６８】
（２）薄膜トランジスタの製造方法
このような薄膜トランジスタ１は、例えば次のようにして製造することができる。
図２に示す薄膜トランジスタ１の製造方法は、基板８上に第２の絶縁層７を形成する工程［Ｂ１］と、第２の絶縁層７上に有機半導体層４を形成する工程［Ｂ２］と、有機半導体層４上にソース電極５およびドレイン電極６を形成する工程［Ｂ３］と、ソース電極５、ドレイン電極６および有機半導体層４上に第１の絶縁層３を形成する工程［Ｂ４］と、第１の絶縁層３上にゲート電極２を形成する工程［Ｂ５］を有している。以下、これらの各工程について、順次説明する。
【００６９】
［Ｂ１］第２の絶縁層形成工程
本工程は、第１実施形態の前記工程［Ａ１］で説明した方法と同様である。
［Ｂ２］有機半導体層形成工程
第２の絶縁層７上に有機半導体層４を形成すること以外は、第１実施形態の前記工程［Ａ３］で説明した方法と同様である。
【００７０】
［Ｂ３］ソース電極およびドレイン電極形成工程
有機半導体層４上にソース電極５およびドレイン電極６を形成すること以外は、第１実施形態の前記工程［Ａ２］で説明した方法と同様である。
［Ｂ４］第１の絶縁層形成工程
有機半導体層４、ソース電極５およびドレイン電極６上に第１の絶縁層３を形成すること以外は、第１実施形態の前記工程［Ａ４］で説明した方法と同様である。
［Ｂ５］ゲート電極形成工程
本工程は、第１実施形態の前記工程［Ａ５］で説明した方法と同様である。
以上のような工程を含む製造方法により、本実施形態の薄膜トランジスタ１を得ることができる。
【００７１】
＜第３実施形態＞
本発明の薄膜トランジスタ１およびその製造方法の第３実施形態について、前記第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
（１）薄膜トランジスタ
図３は、本発明の薄膜トランジスタの第３実施形態を示した図で、薄膜トランジスタ１の概略縦断面図である。なお、以下の説明では、図３中の上側を「上」、下側を「下」として説明する。
本実施形態にかかる薄膜トランジスタ１は、ゲート電極２がソース電極５およびドレイン電極６よりも基板８側に位置し、さらに、平面視で、有機半導体層４と、ソース電極５およびドレイン電極６とが重なる部分が、各電極５、６が有機半導体層４の下側で接する構成の薄膜トランジスタであること以外は、前記第１実施形態と同様である。
【００７２】
すなわち、図３に示す薄膜トランジスタ１は、ゲート電極２が、ソース電極５およびドレイン電極６よりも、基板８に対して近位であり、基板８上に、ゲート電極２、第１の絶縁層３、ソース電極５およびドレイン電極６、有機半導体層４ならびに第２の絶縁層７が、この順で積層された、ボトムゲート・ボトムコンタクト型の構成をなす薄膜トランジスタとなっている。
かかる構成の薄膜トランジスタ１においても、前記第１実施形態で説明したのと同様の効果が得られる。
【００７３】
（２）薄膜トランジスタの製造方法
このような薄膜トランジスタ１は、例えば次のようにして製造することができる。
図３に示す薄膜トランジスタ１の製造方法は、基板８上にゲート電極２を形成する工程［Ｃ１］と、基板８およびゲート電極２上に第１の絶縁層３を形成する工程［Ｃ２］と、
第１の絶縁層３上にソース電極５およびドレイン電極６を形成する工程［Ｃ３］と、ソース電極５、ドレイン電極６および第１の絶縁層３上に有機半導体層４を形成する工程［Ｃ４］と、有機半導体層４上に第２の絶縁層７を形成する工程［Ｃ５］とを有している。以下、これらの各工程について、順次説明する。
【００７４】
［Ｃ１］ゲート電極形成工程
基板８上にゲート電極２を形成すること以外は、第１実施形態の前記工程［Ａ５］で説明した方法と同様である。
［Ｃ２］第１の絶縁層形成工程
基板８およびゲート電極２上に第１の絶縁層３を形成すること以外は、第１実施形態の前記工程［Ａ４］で説明した方法と同様である。
【００７５】
［Ｃ３］ソース電極およびドレイン電極形成工程
第１の絶縁層３上にソース電極５およびドレイン電極６を形成すること以外は、第１実施形態の前記工程［Ａ２］で説明した方法と同様である。
［Ｃ４］有機半導体層形成工程
ソース電極５、ドレイン電極６および第１の絶縁層３上に有機半導体層４を形成すること以外は、第１実施形態の前記工程［Ａ３］で説明した方法と同様である。
【００７６】
［Ｃ５］第２の絶縁層形成工程
有機半導体層４上に第２の絶縁層７を形成すること以外は、第１実施形態の前記工程［Ａ１］で説明した方法と同様である。
以上のような工程を含む製造方法により、本実施形態の薄膜トランジスタ１を得ることができる。
【００７７】
＜第４実施形態＞
本発明の薄膜トランジスタ１およびその製造方法の第４実施形態について、前記第１実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
（１）薄膜トランジスタ
図４は、本発明の薄膜トランジスタの第４実施形態を示した図で、薄膜トランジスタ１の概略縦断面図である。なお、以下の説明では、図４中の上側を「上」、下側を「下」として説明する。
【００７８】
本実施形態にかかる薄膜トランジスタ１は、ゲート電極２がソース電極５およびドレイン電極６よりも基板８側に位置し、さらに、平面視で、有機半導体層４と、ソース電極５およびドレイン電極６とが重なる部分が、各電極５、６が有機半導体層４の上側で接する構成の薄膜トランジスタであること以外は、前記第１実施形態と同様である。
すなわち、図４に示す薄膜トランジスタ１は、ゲート電極２が、ソース電極５およびドレイン電極６よりも、基板８に対して近位であり、基板８上に、ゲート電極２、第１の絶縁層３、有機半導体層４、ソース電極５およびドレイン電極６、ならびに、第２の絶縁層７が、この順で積層された、ボトムゲート・ボトムコンタクト型の構成をなす薄膜トランジスタとなっている。
かかる構成の薄膜トランジスタ１においても、前記第１実施形態で説明したのと同様の効果が得られる。
【００７９】
（２）薄膜トランジスタの製造方法
このような薄膜トランジスタ１は、例えば次のようにして製造することができる。
図４に示す薄膜トランジスタ１の製造方法は、基板８上にゲート電極２を形成する工程［Ｄ１］と、基板８およびゲート電極２上に第１の絶縁層３を形成する工程［Ｄ２］と、第１の絶縁層３上に有機半導体層４を形成する工程［Ｄ３］と、有機半導体層４上にソース電極５およびドレイン電極６を形成する工程［Ｄ４］と、ソース電極５、ドレイン電極６および有機半導体層４上に第２の絶縁層７を形成する工程［Ｄ５］とを有している。以下、これらの各工程について、順次説明する。
【００８０】
［Ｄ１］ゲート電極形成工程
基板８上にゲート電極２を形成すること以外は、第１実施形態の前記工程［Ａ５］で説明した方法と同様である。
［Ｄ２］第１の絶縁層形成工程
基板８およびゲート電極２上に第１の絶縁層３を形成すること以外は、第１実施形態の前記工程［Ａ４］で説明した方法と同様である。
【００８１】
［Ｄ３］有機半導体層形成工程
第１の絶縁層３上に有機半導体層４を形成すること以外は、第１実施形態の前記工程［Ａ３］で説明した方法と同様である。
［Ｄ４］ソース電極およびドレイン電極形成工程
有機半導体層４上にソース電極５およびドレイン電極６を形成すること以外は、第１実施形態の前記工程［Ａ２］で説明した方法と同様である。
【００８２】
［Ｄ５］第２の絶縁層形成工程
ソース電極５、ドレイン電極６および有機半導体層４上に第２の絶縁層７を形成すること以外は、第１実施形態の前記工程［Ａ１］で説明した方法と同様である。
以上のような工程を含む製造方法により、本実施形態の薄膜トランジスタ１を得ることができる。
【００８３】
＜電気光学装置＞
次に、本発明の薄膜トランジスタを備える電気光学装置について説明する。
本発明の電気光学装置は、上述の電気光学素子を薄膜トランジスタ上に形成したものであり、例えば、液晶表示装置等の液晶装置、有機ＥＬ表示装置等の有機ＥＬ装置、電気泳動表示装置等が挙げられる。
【００８４】
以下、本発明の薄膜トランジスタを備える電気光学装置を、電気泳動表示装置を一例に、図を用いて説明する。
（１）電気泳動表示装置
図５は、電気泳動表示装置の実施形態を示す縦断面図、図６は、図５に示す電気泳動表示装置が備えるアクティブマトリクス装置の構成を示すブロック図である。
図５に示す電気泳動表示装置２００は、基板５００上に設けられたアクティブマトリクス装置と、このアクティブマトリクス装置に電気的に接続された電気泳動表示部４００とで構成されている。
【００８５】
図６に示すように、アクティブマトリクス装置３００は、互いに直交する複数のデータ線３０１と、複数の走査線３０２と、これらのデータ線３０１と走査線３０２との各交点付近に設けられた薄膜トランジスタ１とを有している。
そして、薄膜トランジスタ１が有するゲート電極は走査線３０２に、ソース電極はデータ線３０１に、ドレイン電極は後述する画素電極（個別電極）４０１に、それぞれ接続されている。
【００８６】
図５に示すように、電気泳動表示部４００は、基板５００上に、順次積層された、画素電極４０１と、マイクロカプセル４０２と、透明電極（共通電極）４０３および透明基板４０４とを有している。
そして、マイクロカプセル４０２がバインダ材４０５により、画素電極４０１と透明電極４０３との間に固定されている。
【００８７】
画素電極４０１は、マトリクス状に、すなわち、縦横に規則正しく配列するように分割されている。
各カプセル４０２内には、それぞれ、特性の異なる複数種の電気泳動粒子、本実施形態では、電荷および色（色相）の異なる２種の電気泳動粒子４２１、４２２を含む電気泳動分散液４２０が封入されている。
【００８８】
このような電気泳動表示装置２００では、１本あるいは複数本の走査線３０２に選択信号（選択電圧）を供給すると、この選択信号（選択電圧）が供給された走査線３０２に接続されている薄膜トランジスタ１がＯＮとなる。
これにより、かかる薄膜トランジスタ１に接続されているデータ線３０１と画素電極４０１とは、実質的に導通する。このとき、データ線３０１に所望のデータ（電圧）を供給した状態であれば、このデータ（電圧）は画素電極４０１に供給される。
これにより、画素電極４０１と透明電極４０３との間に電界が生じ、この電界の方向、強さ、電気泳動粒子４２１、４２２の特性等に応じて、電気泳動粒子４２１、４２２は、いずれかの電極に向かって電気泳動する。
【００８９】
一方、この状態から、走査線３０２への選択信号（選択電圧）の供給を停止すると、薄膜トランジスタ１はＯＦＦとなり、かかる薄膜トランジスタ１に接続されているデータ線３０１と画素電極４０１とは非導通状態となる。
したがって、走査線３０２への選択信号の供給および停止、あるいは、データ線３０１へのデータの供給および停止を適宜組み合わせて行うことにより、電気泳動表示装置２００の表示面側（透明基板４０４側）に、所望の画像（情報）を表示させることができる。
【００９０】
特に、本実施形態にかかる電気泳動表示装置２００では、電気泳動粒子４２１、４２２の色を異ならせていることにより、多階調の画像を表示することが可能となっている。
また、本実施形態にかかる電気泳動表示装置２００は、アクティブマトリクス装置３００を有することにより、特定の走査線３０２に接続された薄膜トランジスタ１を選択的かつ確実にＯＮ／ＯＦＦすることができるので、クロストークの問題が生じにくく、また、回路動作の高速化が可能であることから、高品位の画像（情報）を得ることができる。
【００９１】
また、本実施形態にかかる電気泳動表示装置２００は、低い駆動電圧で作動するため、省電力化が可能である。
なお、前述したような薄膜トランジスタ１を備えるアクティブマトリクス装置が組み込まれた電気光学装置は、このような電気泳動表示装置２００への適用に限定されるものではなく、例えば、液晶装置、有機または無機ＥＬ装置等の表示装置、あるいは発光装置に適用することもできる。
【００９２】
＜電子機器＞
このような電気泳動表示装置２００は、各種電子機器に組み込むことができる。以下、電気泳動表示装置２００を備える本発明の電子機器について説明する。
＜＜電子ペーパー＞＞
まず、本発明の電子機器を電子ペーパーに適用した場合の実施形態について説明する。
図７は、本発明の電子機器を電子ペーパーに適用した場合の実施形態を示す斜視図である。
この図に示す電子ペーパー６００は、紙と同様の質感および柔軟性を有するリライタブルシートで構成される本体６０１と、表示ユニット６０２とを備えている。
このような電子ペーパー６００では、表示ユニット６０２が、前述したような電気泳動表示装置２００で構成されている。
【００９３】
＜＜ディスプレイ＞＞
次に、本発明の電子機器をディスプレイに適用した場合の実施形態について説明する。
図８は、本発明の電子機器をディスプレイに適用した場合の実施形態を示す図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は平面図である。
この図に示すディスプレイ８００は、本体部８０１と、この本体部８０１に対して着脱自在に設けられた電子ペーパー６００とを備えている。なお、この電子ペーパー６００は、前述したような構成、すなわち、図７に示す構成と同様のものである。
【００９４】
本体部８０１は、その側部（図中、右側）に電子ペーパー６００を挿入可能な挿入口８０５が形成され、また、内部に二組の搬送ローラ対８０２ａ、８０２ｂが設けられている。電子ペーパー６００を、挿入口８０５を介して本体部８０１内に挿入すると、電子ペーパー６００は、搬送ローラ対８０２ａ、８０２ｂにより挟持された状態で本体部８０１に設置される。
【００９５】
また、本体部８０１の表示面側（下図（ｂ）中、紙面手前側）には、矩形状の孔部８０３が形成され、この孔部８０３には、透明ガラス板８０４が嵌め込まれている。これにより、本体部８０１の外部から、本体部８０１に設置された状態の電子ペーパー６００を視認することができる。すなわち、このディスプレイ８００では、本体部８０１に設置された状態の電子ペーパー６００を、透明ガラス板８０４において視認させることで表示面を構成している。
【００９６】
また、電子ペーパー６００の挿入方向先端部（図中、左側）には、端子部８０６が設けられており、本体部８０１の内部には、電子ペーパー６００を本体部８０１に設置した状態で端子部８０６が接続されるソケット８０７が設けられている。このソケット８０７には、コントローラー８０８と操作部８０９とが電気的に接続されている。
このようなディスプレイ８００では、電子ペーパー６００は、本体部８０１に着脱自在に設置されており、本体部８０１から取り外した状態で携帯して使用することもできる。
また、このようなディスプレイ８００では、電子ペーパー６００が、前述したような電気泳動表示装置２００で構成されている。
【００９７】
なお、本発明の電子機器は、以上のようなものへの適用に限定されず、例えば、テレビ、ビューファインダ型、モニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、電子新聞、ワードプロセッサ、パーソナルコンピュータ、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、タッチパネルを備えた機器等を挙げることができ、これらの各種電子機器の表示部に、電気泳動表示装置２００を適用することが可能である。
【００９８】
以上、本発明の薄膜トランジスタ、電気光学装置および電子機器について説明したが、本発明は、これらに限定されるものではない。
例えば、本発明の薄膜トランジスタ、電気光学装置および電子機器の各部の構成は、同様の機能を発揮し得る任意のものと置換することができ、あるいは、任意の構成のものを付加することもできる。
また、本発明の薄膜トランジスタの構成は、前記各実施形態のうち、２つ以上を組み合わせた構成であってもよい。
【実施例】
【００９９】
１．薄膜トランジスタの製造
（実施例１）
＜１＞第２の絶縁層形成工程
ポリエチレンナフタレート基板（帝人デュポンフィルム社製；テオネックスＱ６５（登録商標））をイソプロピルアルコール溶媒で１０分間超音波洗浄し、表面の脱脂処理を行った。
【０１００】
次に、ポリ−ｐ−キシリレン膜形成装置に基板を導入し、成膜を行った。すなわち、減圧下（０．７Ｔｏｒｒ）、２００度の温度に設定した気化炉に、アミノ−ｐ−キシリレンダイマーを導入し、加熱蒸発させた。次に、蒸発したそれらの化合物を、０．５Ｔｏｒｒ、６００℃に加熱した分解炉に通して熱分解させ、ラジカルモノマーを発生させた。その後、０．０５Ｔｏｒｒに減圧し、室温（２５℃）に設定した蒸着室に、発生したラジカルモノマーを導入し、蒸着室に設置した基板上に０．１μｍ/分の成膜レートで蒸着させ、膜厚１ミクロンのポリ−（アミノ）−ｐ−キシリレンからなる第２の絶縁層を形成した。
【０１０１】
＜２＞ソース電極およびドレイン電極形成工程
この第２の絶縁層上に、密着層としてＣｒを１０ｎｍ真空蒸着し、続いてＡｕを１０００ｎｍ真空蒸着した。このＡｕ/Ｃｒ膜をフォトレジスト（東京応化工業社製、「ＴＳＭＲ８９００」）を用いて、ＡｕとＣｒのフォトエッチングを行う事によって、チャネル長５０μｍ、チャネル幅２００μｍのソース電極およびドレイン電極の形状となるようにパターニングした後、レジストを剥離した。
【０１０２】
＜３＞有機半導体層形成工程
ＲＦパワー２００Ｗ、酸素流量１００ｓｃｃｍに設定したプラズマ処理装置を用いて、５分間酸素プラズマ処理を施して、＜２＞で得た基板の洗浄を行った。その後、該基板に、ポリ−９，９−ジオクチルフルオレン−コ−ジチオフェン（Ｆ８Ｔ２）の１ｗｔ％トルエン溶液を、スピンコート法（２４００ｒｐｍ）により塗布した。６０℃で１０分間乾燥し、膜厚４０ｎｍの有機半導体層を形成した。
＜４＞第１の絶縁層形成工程
有機半導体層上に、ポリメチルメタアクリレート（ＰＭＭＡ）の１０ｗｔ％酢酸ブチル溶液をスピンコート法（２４００ｒｐｍ）により塗布した後、６０℃で１０分乾燥した。これにより、膜厚１０００ｎｍのＰＭＭＡのゲート絶縁層を形成した。
【０１０３】
＜５＞ゲート電極形成工程
第１の絶縁層上の、ソース電極とドレイン電極との間の領域（チャネル領域）に、直径１０ｎｍの金微粒子がトルエン中に分散した金微粒子分散液（真空冶金社製、商品名「パーフェクトゴールド」）をインクジェット法により塗布した後、８０℃で１０分間乾燥し、膜厚１０００ｎｍのゲート電極を形成した。
以上の工程により、第２の絶縁層がポリ−（アミノ）−ｐ−キシリレンで構成されたトップゲート・ボトムコンタクト型の薄膜トランジスタを得た。
【０１０４】
（実施例２）
実施例１のアミノ−ｐ−キシリレンダイマーに代えて、メチルアミノ−ｐ−キシリレンダイマーを用いた以外は、前記実施例１と同様に行い、第２の絶縁層がポリ−（メチルアミノ）−ｐ−キシリレンで形成されたトップゲート・ボトムコンタクト型の薄膜トランジスタを得た。
（比較例）
実施例１のアミノ−ｐ−キシリレンダイマーに代えて、ｐ−キシリレンダイマーを用いた以外は、前記実施例１と同様に行い、第２の絶縁層がポリ−ｐ−キシリレンからなる第２の絶縁層を有するトップゲート・ボトムコンタクト型の薄膜トランジスタを得た。
【０１０５】
２．評価
上記実施例および比較例で得られた薄膜トランジスタのトランスファー特性を、半導体パラメータアナライザー（アジレント・テクノロジー社製：４１５６Ｃ）を用いて測定した。測定条件は、ドレイン電圧を−４０Ｖ印加し、ゲート電圧を＋１０Ｖから−４０Ｖまでスイープした場合のドレイン電流を測定した。その結果を表１および図９に示す。なお、表１中の各項目は、以下に示す方法で求めた。
【０１０６】
（１）オフ電流
得られたゲート電圧とドレイン電流との関係図（図９）から、ゲート電圧が０のときの電流を求めた。
（２）オンオフ比
ゲート電圧が０Ｖのときと、ゲート電圧が−４０ｖのときのドレイン電流の比から求めた。
（３）移動度
ドレイン電流の１／２乗を縦軸、ゲート電圧を横軸に取ったグラフの直線の切片から閾値電圧を求め、また直線の傾きから、飽和領域でのトランジスタの移動度を算出した。
【０１０７】
【表１】
0005396709.tif 000006
【０１０８】
表１および図９に示すとおり、いずれの実施例においても比較例と比較して、オフ電流、オンオフ比、移動度および閾値電圧のいずれもが良好な結果であり、高性能で信頼性の高いトランジスタを得ることができた。特に、実施例１、２ではその効果が顕著であった。
【図面の簡単な説明】
【０１０９】
【図１】本発明の薄膜トランジスタの第１実施形態を示す縦断面図である。
【図２】本発明の薄膜トランジスタの第２実施形態を示す縦断面図である。
【図３】本発明の薄膜トランジスタの第３実施形態を示す縦断面図である。
【図４】本発明の薄膜トランジスタの第４実施形態を示す縦断面図である。
【図５】電気泳動表示装置の実施形態を示す縦断面図である。
【図６】図５に示す電気泳動表示装置が備えるアクティブマトリクス装置の構成を示すブロック図である。
【図７】本発明の電子機器を電子ペーパーに適用した場合の実施形態を示す斜視図である。
【図８】本発明の電子機器をディスプレイに適用した場合の実施形態を示す図である。
【図９】各実施例および比較例の薄膜トランジスタで測定されたゲート電圧と、ドレイン電流との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【０１１０】
１……薄膜トランジスタ  ２……ゲート電極  ３……第１の絶縁層  ４……有機半導体層  ５……ソース電極  ６……ドレイン電極  ７……第２の絶縁層  ８……基板  ２００……電気泳動表示装置  ３００……アクティブマトリクス装置  ３０１……データ線  ３０２……走査線  ４００……電気泳動表示部  ４０１……画素電極  ４０２……マイクロカプセル  ４２０……電気泳動分散液  ４２１、４２２……電気泳動粒子  ４０３……透明電極  ４０４……透明基板  ４０５……バインダ材  ５００……基板  ６００……電子ペーパー  ６０１……本体  ６０２……表示ユニット  ８００……ディスプレイ  ８０１……本体部  ８０２ａ、８０２ｂ……搬送ローラ対  ８０３……孔部  ８０４……透明ガラス板  ８０５……挿入口  ８０６……端子部  ８０７……ソケット  ８０８……コントローラー  ８０９……操作部
【図１】
0005396709.tif 000009
【図２】
0005396709.tif 000010
【図３】
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【図４】
0005396709.tif 000012
【図５】
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【図６】
0005396709.tif 000014
【図７】
0005396709.tif 000015
【図８】
0005396709.tif 000016
【図９】
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