(57)【要約】【課題】所望の性能を有する有機トランジスタを提供する【解決手段】基板１１と有機半導体膜１６との間に、第一の自己組織単分子膜１３と、第二の自己組織単分子膜１４とを設ける。第一の自己組織単分子膜１３は、第二の自己組織単分子膜１４とは異なる材料で構成されており、第一の自己組織単分子膜１３および第二の自己組織単分子膜１４は、有機半導体膜１６の異なる箇所に接している。【選択図】図１
2014203948.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板に設けられた第一トランジスタおよび第二トランジスタと、を含み、
前記基板に、前記第一トランジスタの第一ソース電極および第一ドレイン電極と、前記第二トランジスタの第二ソース電極および第二ドレイン電極とが設けられた有機トランジスタ素子であって、
前記第一トランジスタの前記第一ソース電極および前記第一ドレイン電極間に位置し、前記第一トランジスタのチャネルが形成される第一の有機半導体領域、前記第二トランジスタの前記第二ソース電極および前記第二ドレイン電極間に位置し、チャネルが形成される第二の有機半導体領域、前記第一トランジスタの前記第一ソース電極および前記第一ドレイン電極のいずれか一方と前記第二トランジスタの前記第二ソース電極および前記第二ドレイン電極のいずれか一方との間に位置する第三の有機半導体領域とを有する有機半導体膜と、
前記有機半導体膜に接するとともに前記有機半導体膜と前記基板との間に配置される第一の自己組織化単分子膜と、
前記第一の自己組織化単分子膜とは異なる箇所で前記有機半導体膜に接するとともに前記有機半導体膜と前記基板との間に配置される第二の自己組織単分子膜とを備え、
前記第一の自己組織化単分子膜と、前記第二の自己組織化単分子膜とが異なる材料で構成されている有機トランジスタ素子。
【請求項２】
請求項１に記載の有機トランジスタ素子において、
前記第一の自己組織化単分子膜は、前記有機半導体膜の第一の有機半導体領域および第二の有機半導体領域のうちの少なくともいずれか一方に接し、
前記第二の自己組織化単分子膜は、前記有機半導体膜の前記第三の有機半導体領域に接している有機トランジスタ素子。
【請求項３】
請求項２に記載の有機トランジスタ素子において、
前記有機半導体膜の第一の有機半導体領域および第二の有機半導体領域のうちの前記第一の自己組織化単分子膜が接する領域の導電性が、前記第三の有機半導体領域の導電性よりも高い有機トランジスタ素子。
【請求項４】
請求項２または３に記載の有機トランジスタ素子において、
前記有機半導体膜の前記基板側と反対側に配置された絶縁膜を有する有機トランジスタ素子。
【請求項５】
請求項４に記載の有機トランジスタ素子において、
前記第一の有機半導体領域よりも前記基板側に配置され、前記第一の有機半導体領域と対向し、前記第一トランジスタを構成する第一ゲート電極と、
前記第二の有機半導体領域よりも前記基板側に配置され、前記第二の有機半導体領域と対向し、前記第二トランジスタを構成する第二ゲート電極と、
前記有機半導体膜よりも前記基板側に配置され、前記第一ゲート電極および前記第二ゲート電極を被覆するゲート絶縁膜とを備え、
前記ゲート絶縁膜と前記第一の有機半導体領域との間、前記ゲート絶縁膜と前記第二の有機半導体領域との間の少なくともいずれか一方に、前記第一の自己組織化単分子膜が配置され、
前記ゲート絶縁膜と前記第三の有機半導体領域との間に前記第二の自己組織化単分子膜が配置された有機トランジスタ素子。
【請求項６】
請求項４に記載の有機トランジスタ素子において、
前記第一の有機半導体領域を挟んで前記基板と反対側に配置され、前記第一の有機半導体領域と対向し、前記第一トランジスタを構成する第一ゲート電極と、
前記第二の有機半導体領域を挟んで前記基板と反対側に配置され、前記第二の有機半導体領域と対向し、前記第二トランジスタを構成する第二ゲート電極とを有し、
前記有機半導体膜の第一の有機半導体領域と前記第一ゲート電極との間および前記有機半導体膜の第二の有機半導体領域と前記第二ゲート電極との間に配置されるとともに、前記有機半導体膜を被覆する前記絶縁膜としてのゲート絶縁膜を有する有機トランジスタ素子。
【請求項７】
請求項２〜６のいずれか１項に記載の有機トランジスタ素子において、
前記有機半導体膜は、極性基を含み、
前記第一の自己組織化単分子膜は、極性基を含み、
前記第二の自己組織化単分子膜は、非極性基を含む有機トランジスタ素子。
【請求項８】
請求項７に記載の有機トランジスタ素子において、
前記第一の自己組織化単分子膜は、前記極性基として、チオール基を含む有機トランジスタ素子。
【請求項９】
請求項７に記載の有機トランジスタ素子において、
前記第一の自己組織化単分子膜は、前記極性基として、アミノ基を含む有機トランジスタ素子。
【請求項１０】
請求項７〜９のいずれか１項に記載の有機トランジスタ素子において、
前記第二の自己組織化単分子膜は、前記非極性基として、フェニル基を含む有機トランジスタ素子。
【請求項１１】
基板上に第一トランジスタを構成する第一ソース電極および第一ドレイン電極を形成するとともに、前記基板上に第二トランジスタを構成する第二ソース電極および第二ドレイン電極を形成する工程と、
前記基板上に第一の自己組織化単分子膜および第一の自己組織化単分子膜とは異なる第二の自己組織化単分子膜を設ける工程と、
前記第一トランジスタの前記第一ソース電極および前記第一ドレイン電極間に位置し、前記第一トランジスタのチャネルが形成される第一の有機半導体領域、前記第二トランジスタの前記第二ソース電極および前記第二ドレイン電極間に位置し、チャネルが形成される第二の有機半導体領域、前記第一トランジスタの前記第一ソース電極および前記第一ドレイン電極のいずれか一方と前記第二トランジスタの前記第二ソース電極および前記第二ドレイン電極のいずれか一方との間に位置する第三の有機半導体領域とを有する有機半導体膜を形成する工程とを含み、
有機半導体膜を形成する前記工程では、
前記第一の自己組織化単分子膜と第二の自己組織単分子膜とが異なる箇所で前記有機半導体膜に接するように前記有機半導体膜を形成する有機トランジスタの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機トランジスタ素子および有機トランジスタ素子の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ドレイン電極、ソース電極、これらの電極間に配置された有機半導体膜を有する有機トランジスタが開発されている（たとえば、特許文献１，２参照）。
このようなトランジスタをディスプレイ等のアクティブ素子に適用する場合、複数の有機トランジスタをアレイ状に配置する必要がある。この場合には、隣接するトランジスタ間で導通しないように、所定の領域にのみ有機半導体膜を形成する必要があると考えられる。そのため、特許文献１，２においては、アレイ状に配置された複数の有機トランジスタを有する装置において、ソース電極およびドレイン電極間にのみ有機半導体膜を形成したものが開示されている。
【０００３】
そして、特許文献１においては、所定の領域（ソース電極およびドレイン電極間）にのみ有機半導体膜を形成する方法として、有機半導体膜を形成する領域に有機半導体材料との親和性を低下させる自己組織化単分子膜を低密度で形成する一方、有機半導体膜を形成しない領域に、前記自己組織化単分子膜と同じ材料で構成される自己組織化単分子膜を高密度で形成する方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１９２７２４号公報
【特許文献２】特開２００５−７９５６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に開示された方法では、高密度で自己組織化単分子膜が形成された領域においては表面エネルギーが低下するため、有機半導体の溶液が反撥され、低密度で自己組織化単分子膜が形成された領域に有機半導体が自然に集まるとされている。
しかしながら、このような製造方法を用いた場合であっても、有機半導体の溶液の溶媒の種類等により、有機半導体膜がソース電極およびドレイン電極間以外の領域に形成されてしまうことがある。この場合には、トランジスタの性能の低下が懸念される。
なお、特許文献２では、トランジスタ形成領域のみに有機半導体膜が形成されているがその手法については特に開示されていない。
【０００６】
本発明が解決しようとする課題としては、所望の性能を有する有機トランジスタを提供することが一例として挙げられる。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の発明は、
基板と、
前記基板に設けられた第一トランジスタおよび第二トランジスタと、を含み、
前記基板に、前記第一トランジスタの第一ソース電極および第一ドレイン電極と、前記第二トランジスタの第二ソース電極および第二ドレイン電極とが設けられた有機トランジスタ素子であって、
前記第一トランジスタの前記第一ソース電極および前記第一ドレイン電極間に位置し、前記第一トランジスタのチャネルが形成される第一の有機半導体領域、前記第二トランジスタの前記第二ソース電極および前記第二ドレイン電極間に位置し、チャネルが形成される第二の有機半導体領域、前記第一トランジスタの前記第一ソース電極および前記第一ドレイン電極のいずれか一方と前記第二トランジスタの前記第二ソース電極および前記第二ドレイン電極のいずれか一方との間に位置する第三の有機半導体領域とを有する有機半導体膜と、
前記有機半導体膜に接するとともに前記有機半導体膜と前記基板との間に配置される第一の自己組織化単分子膜と、
前記第一の自己組織化単分子膜とは異なる箇所で前記有機半導体膜に接するとともに前記有機半導体膜と前記基板との間に配置される第二の自己組織単分子膜とを備え、
前記第一の自己組織化単分子膜と、前記第二の自己組織化単分子膜とが異なる材料で構成されている有機トランジスタ素子である。
【０００８】
請求項１１に記載の発明は、
基板上に第一トランジスタを構成する第一ソース電極および第一ドレイン電極を形成するとともに、前記基板上に第二トランジスタを構成する第二ソース電極および第二ドレイン電極を形成する工程と、
前記基板上に第一の自己組織化単分子膜および第一の自己組織化単分子膜とは異なる第二の自己組織化単分子膜を設ける工程と、
前記第一トランジスタの前記第一ソース電極および前記第一ドレイン電極間に位置し、前記第一トランジスタのチャネルが形成される第一の有機半導体領域、前記第二トランジスタの前記第二ソース電極および前記第二ドレイン電極間に位置し、チャネルが形成される第二の有機半導体領域、前記第一トランジスタの前記第一ソース電極および前記第一ドレイン電極のいずれか一方と前記第二トランジスタの前記第二ソース電極および前記第二ドレイン電極のいずれか一方との間に位置する第三の有機半導体領域とを有する有機半導体膜を形成する工程とを含み、
有機半導体膜を形成する前記工程では、
前記第一の自己組織化単分子膜と第二の自己組織単分子膜とが異なる箇所で前記有機半導体膜に接するように前記有機半導体膜を形成する有機トランジスタの製造方法である。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施形態の有機トランジスタ素子の断面図であり、有機トランジスタ素子の基板の基板面と直交する方向の断面図である。
【図２】実施例２の有機トランジスタ素子の断面図であり、有機トランジスタ素子の基板の基板面と直交する方向の断面図である。
【図３】実施例３および比較例１の評価結果を示す図であり、ゲート電圧と、ドレイン電流との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。
（実施形態）
図１を参照して、本実施形態の有機トランジスタ素子１０について説明する。
本実施形態の有機トランジスタ素子１０は、有機薄膜トランジスタ素子（有機ＴＦＴ素子）であり、たとえば、アクティブマトリクス型のディスプレイのアクティブ素子に使用されるものである。
有機トランジスタ素子１０は、基板１１と、基板１１上に設けられた複数のトランジスタ１２（１２Ａ〜１２Ｃ）と、第一の自己組織単分子膜（Self Assembled Monolayer）１３と、第二の自己組織単分子膜１４とを有する。
基板１１は、複数のトランジスタ１２を支持するための支持体であり、たとえば、ガラス、サファイア等のセラミックス基板、シリコン等の半導体基板、樹脂基板のいずれかを使用することができる。
【００１１】
本実施形態の有機トランジスタ素子１０は、いわゆるボトムゲート構造の素子であり、基板１１上には、複数のトランジスタ１２がアレイ状に配置されている。
基板１１には、各トランジスタ１２を構成するゲート電極１２１（１２１Ａ〜１２１Ｃ）が離間配置されている。各トランジスタ１２において、ゲート電極１２１の材料は異なっていてもよいが、同じであってもよい。ゲート電極１２１を構成する材料としては、導電性材料であればよいが、たとえば、Ｃｒ，Ｐｔ，Ａｕ，Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｄから選択されるいずれか１種以上の金属材料で構成することができる。
【００１２】
離間配置されたゲート電極１２１を被覆するように、ゲート絶縁膜１５が設けられている。ゲート絶縁膜１５のうち、各ゲート電極１２１と後述する有機半導体膜１６の領域１６１との間に位置する領域１５１（１５１Ａ〜１５１Ｃ）が、各トランジスタ１２Ａ〜１２Ｃを構成する部分となる。また、ゲート絶縁膜１５は、隣接するゲート電極１２１間に位置する領域１５２も有しており、領域１５２により、ゲート電極１２１間において露出した基板１１を被覆している。領域１５１と領域１５２とを含んで連続したゲート絶縁膜１５が形成されている。
【００１３】
ゲート絶縁膜１５の材料としては、特に限定されないが、たとえば、無機材料があげられる。ゲート絶縁膜１５の材料としては、たとえば、酸化珪素、酸化アルミニウム、酸化タンタル、酸化チタン、酸化スズ等から選択される１以上の金属酸化物があげられる。また、ゲート絶縁膜１５として、無機窒化物、無機酸化および窒化物、有機絶縁材料のいずれかを使用してもよい。
【００１４】
ゲート絶縁膜１５上には、各トランジスタ１２（１２Ａ〜１２Ｃ）を構成するソース電極１２２（１２２Ａ〜１２２Ｃ）およびドレイン電極１２３（１２３Ａ〜１２３Ｃ）が配置されている。各トランジスタ１２において、ソース電極１２２およびドレイン電極１２３は離間配置されており、基板面側からの平面視において、ソース電極１２２およびドレイン電極１２３間にゲート電極１２１が位置する。
【００１５】
ここで、本実施形態においては、複数のトランジスタ１２がアレイ状に配置されているため、ソース電極１２２とドレイン電極１２３とが交互に配置されている。そして、隣接するトランジスタ１２のうち、一方のトランジスタ１２のドレイン電極１２３と、他方のトランジスタ１２のソース電極１２２とが隣り合うように配置されている。
ソース電極１２２およびドレイン電極１２３の材料としては、導電性を有する材料であればよく、たとえば、Pt、W、Ru、Ir、Al、Sc、Ti、V、Mn、Fe、Co、Ni、Zn、Ga、Y、Zr、Nb、Mo、Tc、Rh、Pd、Ag、Cd、Ln、Sn、Ta、Re、Os、Tl、Pb、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu等の金属のいずれか１種以上から選択することができる。また、ソース電極１２２およびドレイン電極１２３の材料として、ITO、IZOのような金属酸化物類、ポリアニリン類、ポリチオフェン類、ポリピロール類などの共役性高分子化合物を含む有機導電材料を使用しても良い。
【００１６】
有機トランジスタ素子１０は、複数のソース電極１２２および複数のドレイン電極１２３を被覆する有機半導体膜１６を有している。
この有機半導体膜１６は、領域１６１（１６１Ａ〜１６１Ｂ）と、領域１６２とを有する。
各領域１６１は、各トランジスタ１２のソース電極１２２とドレイン電極１２３との間を被覆するとともに、各トランジスタ１２のソース電極１２２およびドレイン電極１２３に接している。
この領域１６１のうち、トランジスタ１２のソース電極１２２とドレイン電極１２３間に位置する部分は、ゲート絶縁膜１５の領域１５１を挟んで、ゲート電極１２１に対向している。そのため、領域１６１のうち、トランジスタ１２のソース電極１２２とドレイン電極１２３間に位置する部分には、チャネルが形成される。
【００１７】
領域１６１Ａは、トランジスタ１２Ａを構成し、領域１６１Ｂは、トランジスタ１２Ｂを構成し、領域１６１Ｃはトランジスタ１２Ｃを構成する。
【００１８】
領域１６２は、隣接するトランジスタ１２間に位置する部分であり、本実施形態では、隣接する１対のトランジスタ１２のうち、一方のトランジスタ１２のドレイン電極１２３と、他方のトランジスタ１２のソース電極１２２との間を被覆している。たとえば、領域１６２は、トランジスタ１２Ａのドレイン電極１２３Ａと、トランジスタ１２Ｂのソース電極１２２Ｂとの間を被覆している。
【００１９】
そして、この領域１６２は、領域１６１に連続して設けられている。領域１６１Ａ〜１６１Ｃ、領域１６２は、同じ材料で構成されており、有機半導体膜１６は連続した一連の膜となっている。なお、領域１６１、領域１６２は同じ材料で構成されているが特性が異なっているので、図１においては、異なるハッチングをいれている。
有機半導体膜１６としては、半導体特性を示す有機材料であればよく、例えば、鉛フタロシアニンを含むフタロシアニン類、ベンゾポルフィリン等のポルフィリン類、その他、ペリレンやそのテトラカルボン酸誘導体、テトラチアフルバレン類、α−チエニールもしくはセクシチオフェンと呼ばれるチオフェン６量体を代表例とする芳香族オリゴマー、またポリチオフェン、ポリチエニレンビニレン、ポリ−ｐ−フェニレンビニレンといった共役高分子等が挙げられ、これらのうち、いずれか１種以上を使用できる。このような有機半導体膜１６は、極性基を有する分子を含んで構成されている。
【００２０】
有機半導体膜１６を挟んで基板１１と反対側には、層間絶縁膜１７が設けられている。この層間絶縁膜１７は、有機半導体膜１６の領域１６１および領域１６２を被覆している。
層間絶縁膜１７としては、樹脂材料を使用することができる。
【００２１】
次に、第一の自己組織単分子膜１３と、第二の自己組織単分子膜１４について説明する。
第一の自己組織単分子膜１３および第二の自己組織単分子膜１４は、いずれも、基板１１と有機半導体膜１６との間に配置されている。そして、第一の自己組織単分子膜１３および第二の自己組織単分子膜１４は、有機半導体膜１６の異なる箇所に接している。
より具体的に説明すると、第一の自己組織単分子膜１３は、有機半導体膜１６の各領域１６１のうちソース電極１２２およびドレイン電極１２３との間に位置する部分と、ゲート絶縁膜１５の各領域１５１との間に配置されている。そして、第一の自己組織単分子膜１３は、領域１６１のうちソース電極１２２およびドレイン電極１２３との間に位置する部分と、領域１５１とに接している。
【００２２】
一方、第二の自己組織単分子膜１４は、有機半導体膜１６の各領域１６２と、ゲート絶縁膜１５の各領域１５２との間に配置されている。そして、第二の自己組織単分子膜１４は領域１６２と領域１５２とに接している。
そして、第一の自己組織単分子膜１３と、第二の自己組織単分子膜１４とは異なる材料で構成されている。
【００２３】
このように、第一の自己組織単分子膜１３と第二の自己組織単分子膜１４とを、異なる材料で構成することで、有機半導体膜１６のうち第一の自己組織単分子膜１３に接する部分と、第二の自己組織単分子膜１４上に接する部分とが異なる特性を有するようになることがわかった。これにより、所望の性能を有する有機トランジスタ素子を得ることができる。
たとえば、有機半導体膜１６のうち、隣接するトランジスタ１２間に位置する領域１６２と、領域１６１のうちトランジスタ１２のソース電極１２２およびドレイン電極１２３間に位置する部分とは異なる特性が求められる。領域１６２に接する第二の自己組織単分子膜１４と、領域１６１のうちトランジスタ１２のソース電極１２２およびドレイン電極１２３間に位置する部分に接する第一の自己組織単分子膜１３とを異なる材料とすることで、領域１６２と、領域１６１のうちトランジスタ１２のソース電極１２２およびドレイン電極１２３間に位置する部分とを異なる特性とし、所望の性能を有する有機トランジスタ素子を得ることができる。
【００２４】
より具体的には、第一の自己組織単分子膜１３と、第二の自己組織単分子膜１４とを適宜選択することで、有機半導体膜１６のうち第一の自己組織単分子膜１３に接する部分の導電性と、第二の自己組織単分子膜１４上に接する部分の導電性とを異ならせることができる。有機半導体膜１６のうち第一の自己組織単分子膜１３に接する部分の導電性を、第二の自己組織単分子膜１４上に接する部分の導電性よりも高くする。
これにより、領域１６２の導電性が低下して、隣接するトランジスタ間に電流が流れてしまうことを抑制することができる。従って、性能低下が抑制された有機トランジスタ素子を得ることができる。
なお、本実施形態では各トランジスタ１２の有機半導体膜１６の領域１６１に接するように、第一の自己組織単分子膜１３が設けられていたが、これに限らず、少なくとも１以上のトランジスタ１２において、第一の自己組織単分子膜１３が設けられていればよい。たとえば、トランジスタ１２Ａにおいてのみ、有機半導体膜１６の領域１６１に接するように、第一の自己組織単分子膜１３を設けてもよい。
【００２５】
次に、以上のような有機トランジスタ素子１０の製造方法について説明する。
はじめに、基板１１を用意し、この基板１１上にゲート電極１２１となる膜を形成し、エッチングで選択的に除去して、複数のゲート電極１２１を形成する。
その後、ゲート電極１２１を被覆するように、ゲート絶縁膜１５を形成する。たとえば、ゲート電極１２１を被覆するようにスピンコート法により、ゲート絶縁膜１５を塗布する。
次に、ゲート絶縁膜１５上にソース電極１２２およびドレイン電極１２３を設ける。
その後、ゲート絶縁膜１５上に、第一の自己組織単分子膜１３および第二の自己組織単分子膜１４を形成する。たとえば、ゲート絶縁膜１５の領域１５２を被覆するマスクを形成し、ソース電極１２２およびドレイン電極１２３間に位置する領域１５１上にのみ第一の自己組織単分子膜１３を形成する。その後、前記マスクを除去し、領域１５１を被覆する他のマスクを形成し、露出した領域１５２にのみ第二の自己組織単分子膜１４を形成する。
もしくは、ゲート絶縁膜１５上に第二の自己組織単分子膜１４となる自己組織単分子膜を形成し、この自己組織単分子膜のうち領域１５２を被覆する部分上にマスクを形成する。そして、たとえばＵＶ光を照射することにより領域１５２を被覆する部分以外の自己組織単分子膜を除去する。これにより、第二の自己組織単分子膜１４が形成される。次にマスクを残したまま第一の自己組織単分子膜１３を形成することにより、領域１５１に第一の自己組織単分子膜１３を形成する。この場合、一度のマスク形成で所望の領域に二種類の自己組織単分子膜を形成することが可能である。
以上のような方法により、第一の自己組織単分子膜１３および第二の自己組織単分子膜１４を形成することができる。
次に、有機半導体膜１６を形成し、その後、有機半導体膜１６上に層間絶縁膜１７を設ける。
以上により、有機トランジスタ素子１０を得ることができる。
【００２６】
特許文献１のように、隣接するトランジスタ間には有機半導体膜を設けずに、トランジスタのソース電極およびドレイン電極間にのみ有機半導体膜を形成しようとした場合、有機半導体膜がソース電極およびドレイン電極間以外の領域（すなわち、隣接するトランジスタ間の領域）に形成されてしまうことがある。この場合には、トランジスタの性能の低下が懸念される。
しかしながら、本実施形態の有機トランジスタ素子１０では、第一の自己組織単分子膜１３および第二の自己組織単分子膜１４を設けたことで、有機半導体膜１６を、トランジスタ１２のソース電極１２２およびドレイン電極１２３間に設けるとともに、隣接するトランジスタ１２のうちの一方のトランジスタ１２のドレイン電極１２３と他方のトランジスタ１２のソース電極１２２との間を被覆するように設けても、トランジスタの性能の低下を抑制でき、所望の性能のトランジスタを得ることができる。
さらには、ソース電極およびドレイン電極間にのみ有機半導体膜を形成しようとした場合、有機半導体膜をＲＩＥ（Reactive Ion Etching）等でエッチングする方法も考えられる。この場合には、ＲＩＥを行う際のマスクを形成する際に紫外線を照射することとなるが、この紫外線により、有機半導体膜が影響をうけてしまいトランジスタの性能が低下することが懸念される。
これに対し、上述した製造方法では、有機半導体膜１６をエッチングする必要がないので、紫外線による有機半導体膜１６への影響を防止することができる。
【００２７】
（実施例１）
図１を参照して、第一の自己組織単分子膜１３の材料と、第二の自己組織単分子膜１４の材料について詳細に説明する。
前述したように、第一の自己組織単分子膜１３の材料と、第二の自己組織単分子膜１４の材料とを以下のように、選択することで、有機半導体膜１６のうち第一の自己組織単分子膜１３に接する部分と、第二の自己組織単分子膜１４上に接する部分とで導電性を異ならせることができることがわかった。たとえば、有機半導体膜１６のうち第一の自己組織単分子膜１３に接する部分の導電性を、第二の自己組織単分子膜１４上に接する部分の導電性よりも高くすることができる。
この場合には、以下のように第一の自己組織単分子膜１３の材料と、第二の自己組織単分子膜１４の材料を選択する。
【００２８】
第一の自己組織単分子膜１３を構成する材料としては、末端にゲート絶縁膜１５と化学結合を形成することができる官能基を有している材料を選択する。これにより、第一の自己組織単分子膜１３がゲート絶縁膜１５に強固に結合できる。そして、第一の自己組織単分子膜１３を形成することで、有機半導体膜１６の領域１６１のうち、第一の自己組織単分子膜１３上に形成される部分の配向性を高めることができる。
【００２９】
また、第一の自己組織単分子膜１３を構成する材料は、ゲート絶縁膜１５と化学結合を形成する側の末端と異なる末端に、極性基を有していることが好ましい。極性基は、たとえば、ＳＨ基またはＮＨ２基である。
このような材料で第一の自己組織単分子膜１３を構成することで、第一の自己組織単分子膜１３と、極性基を有する有機半導体膜１６との密着性を高めることができる。
第一の自己組織単分子膜１３の材料としては、アルコキシシリル基とアルコキシシリル基ではない他の極性基とを有するアルコキシシランが挙げられ、たとえば、３−（メルカプトプロピルトリメトキシ）シラン、３−（アミノプトプロピルトリメトキシ）シランのうち、いずれか１種以上を使用することができる。
【００３０】
また、第二の自己組織単分子膜１４を構成する材料は、末端にゲート絶縁膜１５と化学結合を形成することができる官能基を有している材料である。そして、第二の自己組織単分子膜１４を構成する材料は、ゲート絶縁膜１５と化学結合を形成する側の末端と異なる末端に、非極性基を有していることが好ましい。非極性基としては、フェニル基等があげられる。
たとえば、第二の自己組織単分子膜１４の材料としては、アルコキシシリル基と、非極性基とを有するアルコキシシランがあげられる。
【００３１】
このような第二の自己組織単分子膜１４を形成することで、第二の自己組織単分子膜１４上に形成される、有機半導体膜１６の領域１６２の導電性を、有機半導体膜１６の領域１６１のうち第一の自己組織単分子膜１３に接する部分の導電性よりも、低くすることができる。
【００３２】
有機半導体膜１６の領域１６２の導電性が低くなる理由は、明らかではないが、以下のようであると推測される。
有機半導体膜１６の領域１６１のうち、第一の自己組織単分子膜１３上に形成された部分は、配向秩序がよくなる。一般に、自己組織単分子膜は分子の配向性がよい膜であり、このような膜上に有機半導体膜１６を形成するために、有機半導体膜１６の領域１６１のうち、第一の自己組織単分子膜１３上に形成された部分は、配向秩序がよくなる。そのため、有機半導体膜１６の領域１６１のうち、第一の自己組織単分子膜１３上に形成された部分の導電性が良好となる。
また、第一の自己組織単分子膜１３および有機半導体膜１６はそれぞれ極性基を有しているため、有機半導体膜１６の領域１６１のうち、第一の自己組織単分子膜１３上に形成された部分と、第一の自己組織単分子膜１３との密着性も良好となる。そのため、有機半導体膜１６の領域１６１のうち第一の自己組織単分子膜１３上に形成された部分が、第一の自己組織単分子膜１３から剥離し、剥離による影響、たとえば、剥離の際に生じる亀裂等の影響を受けることがない。これにより、有機半導体膜１６の領域１６１のうち、第一の自己組織単分子膜１３上に形成された部分の導電性が低下してしまうこともない。
【００３３】
これに対し、有機半導体膜１６の領域１６２のうち、第二の自己組織単分子膜１４上に形成された部分と、第二の自己組織単分子膜１４との密着性は悪くなっている。第二の自己組織単分子膜１４は末端に非極性基を有しているため、末端に極性基を有する有機半導体膜１６とは密着性が悪くなるのである。有機トランジスタ素子１０の製造過程において、有機半導体膜１６の領域１６２と、第二の自己組織単分子膜１４との間で、剥離が起こり、有機半導体膜１６の領域１６２に剥離による影響（たとえば、剥離する際に有機半導体膜に亀裂等が生じる）が発生する。これにより、領域１６２の導電性が低下すると考えられる。
【００３４】
特に、層間絶縁膜１７を設けた場合には、層間絶縁膜１７の応力により、有機半導体膜１６が引っ張られ、有機半導体膜１６の領域１６２と、第二の自己組織単分子膜１４との間で剥離が生じやすくなる。これにより、領域１６２の導電性が低下しやすくなる。
【００３５】
領域１６２の導電性が低下することで、隣接するトランジスタ間に電流が流れてしまうことを抑制することができる。これにより、性能低下が抑制された有機トランジスタ素子１０を得ることができる。
【００３６】
（実施例２）
図２を参照して、実施例２について説明する。
実施形態の有機トランジスタ素子１０は、ボトムゲート構造の素子であったが、本実施例の有機トランジスタ素子２０は、トップゲート構造の素子である。
有機トランジスタ素子２０において、基板１１上には、ソース電極１２２、ドレイン電極１２３が形成されており、ソース電極１２２、ドレイン電極１２３を被覆するように、有機半導体膜１６が設けられている。
有機半導体膜１６のうち、各領域１６１は、各トランジスタ１２のソース電極１２２とドレイン電極１２３との間を被覆するとともに、各トランジスタ１２のソース電極１２２およびドレイン電極１２３に接している。
【００３７】
また、有機半導体膜１６のうち、領域１６２は、隣接するトランジスタ１２間に位置する部分であり、本実施例では、隣接する１対のトランジスタ１２のうち、一方のトランジスタ１２のドレイン電極１２３と、他方のトランジスタ１２のソース電極１２２との間を被覆している。
領域１６１と基板１１との間には、第一の自己組織単分子膜１３が配置されており、第一の自己組織単分子膜１３は、領域１６１に接している。
また、領域１６２と基板１１との間には、第二の自己組織単分子膜１４が配置されており、第二の自己組織単分子膜１４は、領域１６２に接している。
【００３８】
有機半導体膜１６上には、ゲート絶縁膜１５が配置され、ゲート絶縁膜１５は有機半導体膜１６を被覆している。
ゲート絶縁膜１５上には、ゲート電極１２１が配置されており、各ゲート電極１２１は、ゲート絶縁膜１５を挟んで各有機半導体膜の領域１６１と対向している。
【００３９】
このような有機トランジスタ素子２０は、以下のようにして製造できる。
はじめに、基板１１を用意し、基板１１上にソース電極１２２およびドレイン電極１２３を設ける。その後、基板１１上に、第一の自己組織単分子膜１３および第二の自己組織単分子膜１４を形成する。たとえば、基板１１表面のうち、トランジスタ１２が完成した際に隣接するトランジスタ１２の間となる位置をマスクで被覆する。そして、トランジスタ１２が完成した際に各トランジスタ１２のソース電極１２２およびドレイン電極１２３間に位置する領域にのみ第一の自己組織単分子膜１３を形成する。その後、マスクを除去し、トランジスタ１２が完成した際に各トランジスタ１２のソース電極１２２およびドレイン電極１２３の間となる領域を被覆する他のマスクを形成し、隣接するトランジスタ１２の間となる領域に第二の自己組織単分子膜１４を形成する。
もしくは、基板１１上に第二の自己組織単分子膜１４となる自己組織単分子膜を形成する。そして、この自己組織単分子膜のうち、トランジスタ１２が完成した際に隣接するトランジスタ１２の間となる領域上にマスクを形成する。
その後、たとえばＵＶ光を照射することによりトランジスタ１２が完成した際に隣接するトランジスタ１２の間となる領域以外の領域の自己組織単分子膜を除去する。これにより、第二の自己組織単分子膜１４が形成される。次にマスクを残したまま第一の自己組織単分子膜１３を形成することにより、トランジスタ１２が完成した際に各トランジスタ１２のソース電極１２２およびドレイン電極１２３間に位置する領域に第一の自己組織単分子膜１３が形成されることとなる。この場合、一度のマスク形成で所望の領域に二種類の自己組織単分子膜を形成することが可能である。
その後、有機半導体膜１６を形成する。この有機半導体膜１６は、ソース電極１２２、ドレイン電極１２３、第一の自己組織単分子膜１３および第二の自己組織単分子膜１４を被覆する。
次に、有機半導体膜１６を被覆するゲート絶縁膜１５を形成する。たとえば、ゲート電極１２１を被覆するようにスピンコート法により、ゲート絶縁膜１５を塗布する。
次に、ゲート絶縁膜１５上にゲート電極１２１を設ける。
以上により、有機トランジスタ素子２０を得ることができる。
【００４０】
このような有機トランジスタ素子２０においても、前述した有機トランジスタ素子１０と同様の効果を得ることができる。
また、本実施例においては、ゲート絶縁膜１５の応力により、有機半導体膜１６が引っ張られ、有機半導体膜１６の領域１６２と、第二の自己組織単分子膜１４との間で剥離が生じやすくなり、有機半導体膜１６の領域１６２に剥離による影響（たとえば、剥離する際に有機半導体膜に亀裂等が生じる）が発生する。これにより、領域１６２の導電性が低下しやすくなる。
【００４１】
（実施例３および比較例１）
（実施例３）
本実施例においては、図１に示した有機トランジスタ素子１０を製造した実験例を示す。
基板１１として、ガラス基板を用意した。このガラス基板１１上にＣｒ膜をスパッタリング法で成膜し、ウエットエッチングを行い、ゲート電極１２１のパターンを形成した。これにより、複数のゲート電極１２１を得た。次に、ゲート電極１２１がパターニングされた基板１１上に、ゲート絶縁膜１５をスピンコート法で成膜した。ゲート絶縁膜１５の材料としては、多官能性アクリルポリマーを使用した。
その後、ゲート絶縁膜１５上に、Ｃｒ膜を接着層とし、Ａｕ膜をパッタリング法にて成膜した。そして、ウエットエッチング法にて、Ａｕ膜、Ｃｒ膜を選択的に除去して、複数のソース電極１２２、ドレイン電極１２３を形成した。なお、Ａｕ膜表面には、Ａｕ膜表面を保護するためにp-トルエンチオール：CAS番号106-45-6を塗布した。
その後、第一の自己組織単分子膜１３および第二の自己組織単分子膜１４を形成した。
隣接するトランジスタ１２間から露出した領域１５２をマスクで被覆し、各トランジスタ１２のソース電極１２２およびドレイン電極１２３間に、第一の自己組織単分子膜１３を塗布した。その後、第一の自己組織単分子膜１３をマスクで被覆し、隣接するトランジスタ１２間から露出した領域１５２上に、第二の自己組織単分子膜１４を形成した。
第一の自己組織単分子膜１３としては、下記の式(１)に示す、3-(メルカプトプロピルトリメトキシ)シラン（CAS番号4420-74-0）を使用した。
【００４２】
【化１】
2014203948.tif 000003
【００４３】
第二の自己組織単分子膜１４としては、下記の式(２)に示す、トリエトキシフェニルシラン（CAS番号780-69-8）を使用した。
【００４４】
【化２】
2014203948.tif 000004
【００４５】
その後、ソース電極１２２、ドレイン電極１２３、第一の自己組織単分子膜１３、第二の自己組織単分子膜１４を被覆する有機半導体膜１６を設けた。具体的には、テトラベンゾポルフィリン誘導体をスピンコート法にて形成し、加熱処理して結晶化し、これを有機半導体膜１６とした。
さらに、有機半導体膜１６上に、ポリマーをスピンコート法で塗布し、加熱によって溶媒乾燥を行い層間絶縁膜１７とした。
【００４６】
（比較例１）
本比較例では、実施例３において、第二の自己組織単分子膜１４を設けなかった。また、本比較例では、ゲート絶縁膜１５の全面に第一の自己組織単分子膜１３を形成し、この第一の自己組織単分子膜１３は、有機半導体膜１６の領域１６１と、領域１６２とに接していた。他の点は、実施例３と同様である。
【００４７】
（実施例３および比較例１の評価結果）
実施例３において、有機半導体膜１６の領域１６１のうち、トランジスタ１２のソース電極１２２およびドレイン電極１２３の間に位置する部分の移動度、および、領域１６２（隣接するトランジスタ１２のうち一方のトランジスタ１２のドレイン電極１２３と他方のトランジスタ１２のソース電極１２２との間に位置する部分）の移動度を測定した。結果を表１に示す。
【００４８】
【表１】
2014203948.tif 000005
【００４９】
これにより、第一の自己組織単分子膜１３に接する有機半導体膜１６の領域１６１の導電性が、第二の自己組織単分子膜１４に接する有機半導体膜１６の領域１６２の導電性よりも高くなったことがわかった。
【００５０】
次に、実施例３で得られた有機トランジスタ素子１０のＴＦＴ特性と、比較例１で得られた有機トランジスタ素子のＴＦＴ特性の評価を行なった。図３にゲート電極にかかる電圧と、ドレイン電流との関係を示す。図３において、白丸が実施例３の有機トランジスタ素子１０の評価結果を示し、黒丸が比較例１の有機トランジスタ素子の評価結果を示す。
実施例３で得られた有機トランジスタ素子１０は、比較例１で得られた有機トランジスタ素子に比べ、ゲート電圧に対するドレイン電流量が小さく、漏れ電流が抑制されていることがわかった。
【００５１】
（実施例４）
本実施例では、実施例２で述べた有機トランジスタ素子２０を作製した。
基板１１として、ガラス基板を用意した。この基板１１上に、Ｃｒ膜を接着層としたＡｕ膜をスパッタリング法で成膜した。そして、ウエットエッチング法にてＣｒ膜を接着層としたＡｕ膜を選択的に除去し、各ソース電極１２２、各ドレイン電極１２３を形成した。Ａｕ表面には、Ａｕ表面を保護するためにp-トルエンチオール（CAS番号106-45-6）を塗布した。
次に、基板１１表面のうち、トランジスタ１２が完成した際に隣接するトランジスタ１２の間となる位置をマスクで被覆した。具体的には、一方のトランジスタ１２となるドレイン電極１２３および他方のトランジスタ１２となるソース電極１２２間から露出する基板表面をマスクで被覆し、トランジスタ１２が完成した際に各トランジスタ１２のソース電極１２２およびドレイン電極１２３間となる位置に、第一の自己組織単分子膜１３を形成した。その後、前記マスクを除去し、トランジスタ１２が完成した際に、各トランジスタ１２のソース電極１２２およびドレイン電極１２３間となる領域を他のマスクで被覆し、基板１１表面のうち、トランジスタ１２が完成した際に隣接するトランジスタ１２の間となる位置に、第二の自己組織単分子膜１４を形成した。
第一の自己組織単分子膜１３としては、3-(メルカプトプロピルトリメトキシ)シラン（CAS番号4420-74-0）を使用し、第二の自己組織単分子膜１４としては、トリエトキシフェニルシラン（CAS番号780-69-8）を使用した。
その後、ソース電極１２２、ドレイン電極１２３、第一の自己組織単分子膜１３、第二の自己組織単分子膜１４を被覆するように有機半導体膜１６を設けた。具体的には、テトラベンゾポルフィリン誘導体をスピンコートし、加熱処理して結晶化した。
次に、ゲート絶縁膜１５（材料：多官能性アクリルポリマー）を有機半導体膜１６上でスピンコートした。
その後、Cr膜をスパッタリング法にて成膜し、ウエットエッチング法にてゲート電極１２１を設けた。これにより、有機トランジスタ素子２０を得ることができた。
有機トランジスタ素子２０は、トップゲート構造であるが、このような構造においても、良好なTFT特性が得られた。
【００５２】
（実施例５）
実施例３の第一の自己組織単分子膜１３、第二の自己組織単分子膜１４の材料を以下の材料とした点以外は、実施例３と同様である。
本実施例においては、第一の自己組織単分子膜１３を、下記の式（３）で示される3-(アミノプロピルトリメトキシ)シラン（CAS番号13822-56-5）とした。また、第二の自己組織単分子膜１４を下記の式（４）で示されるトリクロロ（フェネチル）シラン（CAS番号18230-56-3）とした。
【００５３】
【化３】
2014203948.tif 000006
【００５４】
【化４】
2014203948.tif 000007
【００５５】
このような実施例５の有機トランジスタ素子１０においても、良好なTFT特性が得られた。
【００５６】
以上、図面を参照して実施形態及び実施例について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。
たとえば、前記実施形態では、隣接するトランジスタ１２のうち、一方のトランジスタ１２のドレイン電極１２３と、他方のトランジスタ１２のソース電極１２２との間を、有機半導体膜１６の領域１６２で被覆していたが、これに限られるものではない。たとえば、隣接するトランジスタ１２のドレイン電極１２３同士が隣接している場合には、ドレイン電極１２３間を、有機半導体膜１６の領域１６２で被覆してもよい。
【符号の説明】
【００５７】
１０    有機トランジスタ素子
１１    基板
１２（１２Ａ〜１２Ｃ）    トランジスタ
１３    第一の自己組織単分子膜
１４    第二の自己組織単分子膜
１５    ゲート絶縁膜
１６    有機半導体膜
１７    層間絶縁膜
２０    有機トランジスタ素子
１２１（１２１Ａ〜１２１Ｃ）    ゲート電極
１２２（１２２Ａ〜１２２Ｃ）    ソース電極
１２３（１２３Ａ〜１２３Ｃ）    ドレイン電極
１６１（１６１Ａ〜１６１Ｃ）    領域
１６２    領域
【図１】
2014203948.tif 000008
【図２】
2014203948.tif 000009
【図３】
2014203948.tif 000010