(57)【要約】【課題】  この発明は、有機半導体層にダメージを与えることなく、フォトリソグラフィ・エッチング工程により有機半導体層を分割することができる半導体装置を提供する。【解決手段】  この発明は、絶縁性基板１上に複数の有機薄膜トランジスタ素子が設けられた半導体装置であって、有機薄膜トランジスタ素子は、ゲート電極２と、ゲート絶縁膜３と、ソース電極６と、ドレイン電極５と、有機半導体層４と、少なくとも有機半導体層を被覆し且つ素子間を分離する領域で分離された有機半導体保護層７と、有機半導体保護層７上に設けられた分割パターン化層８と、を備える。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁性基板上に複数の有機薄膜トランジスタ素子が設けられた半導体装置であって、前記有機薄膜トランジスタ素子は、ゲート電極と、ゲート絶縁膜と、ソース電極と、ドレイン電極と、有機半導体層と、少なくとも有機半導体層を被覆し且つ素子間を分離する領域で分離された有機半導体保護層と、を備えることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
前記有機半導体保護層上に、分割パターン化層が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記有機半導体保護層とゲート絶縁膜とは同一材料で構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記有機半導体保護層とゲート絶縁膜はポリパラキシリレン誘導体膜で構成されていることを特徴とする請求項３に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記分割パターン化層が感光性樹脂で構成したことを特徴とする請求項２に記載の半導体装置。
【請求項６】
前記感光性樹脂がポリビニルアルコールを主たる成分とすることを特徴とする請求項５に記載の半導体装置。
【請求項７】
前記有機半導体層は、一般式（Ｉ）
【化１】
2006261374.tif 000009
@0001
で表される繰り返し単位を有する重合体を含むトリアニールアミン骨格を有する高分子材料であることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項８】
前記請求項１ないし７のいずれかに記載の半導体装置をアクティブ素子として用いたことを特徴とする画像表示装置。
【請求項９】
絶縁性基板上の所定領域に複数のゲート電極とこれらゲート電極を被覆するようにゲート絶縁膜とを設け、このゲート絶縁膜上に、有機半導体層を設けた後、この有機半導体層上の所定の箇所にソース電極、ドレイン電極を設けた後、前記有機半導体層、ソース、ドレイン電極を被覆する有機半導体保護層を設け、この有機半導体保護層に分割パターン化層を形成して、この分割パターン化層をマスクとして、少なくとも分離領域の下の保護層と有機半導体層をエッチング除去して、各薄膜トランジスタ素子を分離することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
前記有機半導体保護層とゲート絶縁膜とは同一材料で構成されていることを特徴とする請求項９に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
前記有機半導体保護層とゲート絶縁膜はポリパラキシリレン誘導体膜で構成されていることを特徴とする請求項１０に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
前記分割パターン化層が感光性樹脂で構成したことを特徴とする請求項９２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１３】
前記感光性樹脂がポリビニルアルコールを主たる成分とすることを特徴とする請求項１２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１４】
前記有機半導体層は、上記一般式（Ｉ）で表される繰り返し単位を有する重合体を含むトリアニールアミン骨格を有する高分子材料であることを特徴とする請求項９に記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、有機薄膜トランジスタを備える半導体装置及びそれを用いた画像表示装置並びに半導体装置の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
基板上にマトリックス配列して形成された画素（例えば、液晶、有機ＥＬ、電気泳動マイクロカプセル等の表示部とこれを駆動するトランジスタ）からなるフレキシブルシートディスプレイの達成が期待されている。
【０００３】
かかるフレキシブルシートディスプレイに用いるトランジスタとして、有機薄膜トランジスタは有望なデバイスである。トランジスタに有機半導体材料を用いる利点として、フレキシビリティ、大面積化、単純層構成によるプロセスの単純化、安価な製造装置などが挙げられる。結果として、従来のシリコン（Ｓｉ）系半導体装置より桁違いに安く製造できる。
【０００４】
有機材料を用いてデバイスを構成することにより、印刷法、スピンコート法、浸漬法などの湿式法によって簡便に薄膜や回路を形成することが可能となる。
【０００５】
上記したディスプレイ等に用いる場合、同一基板上に複数の有機薄膜トランジスタ素子を集積する必要がある。同一基板上に有機薄膜トランジスタを集積する場合、活性層となる有機半導体層の分割が行われる。これは、有機半導体層を分割しない場合には、トランジスタ動作におけるオフ電流が上昇し、消費電力につながることや、表示画素を駆動させる場合、クロストークの原因になるからである。
【０００６】
シリコン（Ｓｉ）半導体材料を用いた薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）では、この活性層の分割は、フォトリソグラフィ・エッチング工程により実行される。この手法を有機薄膜トランジスタに適用した場合、次のような工程となる。有機半導体層を成膜後、フォトレジストを塗布し、所望のパターンを露光・現像してレジストパターンを形成する。そして、これをエッチングマスクとして活性層となる有機半導体層のエッチングを行い、レジストを剥離して有機半導体層を分割する。
【０００７】
しかしながら、有機半導体材料として、高分子材料を用いた場合、高分子材料の上にフォトレジストを塗布すると、高分子材料の劣化を招くことになる。フォトレジスト成分はナフトキノンジアジドを感光基としたノボラック系樹脂をキシレン、セロソルブ系溶剤などの有機溶剤に溶かして構成されている。高分子材料の場合には、フォトレジストに含まれるキシレンなどの溶剤により溶解してしまうという問題がある。有機半導体材料としてペンタセンなどの結晶性分子を用いた場合においても程度の差はあるもののフォトリソグラフィ工程後、特性劣化が認められる。
【０００８】
更に、エチレングリコールモノブチルエーテルとモノエタノールアミンの混合液などの剥離液を用いてレジストを剥離する時に、これら溶剤によりダメージ受ける。また、剥離液処理後の純水リンスによってもダメージは受ける。
【０００９】
一方、フォトリソグラフィ・エッチング工程を用いずに活性層を分割する方法として、有機半導体層として低分子材料を用い、シャドウマスクを用いた真空蒸着法により、活性層を分割形成することができる。また、シャドウマスクを用いて半導体ポリマーを注入する方法としては、例えば、特許文献１に記載されたものがある。
【００１０】
しかしながら、この方法では、シャドウマスクにより分割寸法が制限されるなどの難点がある。すなわち、大面積な成膜には不向きであり、シャドウマスクには寿命があるなどから、結果として、安価に製造することができない。
【００１１】
半導体チャネル領域がパターン化された有機薄膜トランジスタを提供するために、パターン化絶縁膜を形成し、その上に有機半導体膜を蒸着し、パターン化絶縁膜の除去した領域内に形成した有機半導体膜をチャネル領域とした半導体装置が提案されている（例えば、特許文献２参照）。この方法では、有機半導体からなる活性層が素子毎に分割することができる。しかし、この特許文献２に記載の半導体装置においては、有機半導体層表面は露出したままである。有機半導体層は、大気中の水分、酸素等の影響により特性劣化が著しいという問題があり、何らかの対策が必要である。
【特許文献１】特表２００３−５３６２６０号公報
【特許文献２】特開２０００−２６９５０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
この発明は、上述した従来の問題点に鑑みなされたものにして、有機半導体層にダメージを与えることなく、フォトリソグラフィ・エッチング工程により有機半導体層を分割することができる半導体装置を提供することをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この発明は、絶縁性基板上に複数の有機薄膜トランジスタ素子が設けられた半導体装置であって、前記有機薄膜トランジスタ素子は、ゲート電極と、ゲート絶縁膜と、ソース電極と、ドレイン電極と、有機半導体層と、少なくとも有機半導体層を被覆し且つ素子間を分離する領域で分離された有機半導体保護層と、を備えることを特徴とする。
【００１４】
また、この発明は、前記有機半導体保護層上に、分割パターン化層が設けられていることを特徴とする。
【００１５】
更に、前記有機半導体保護層とゲート絶縁膜とは同一材料で構成され、前記有機半導体保護層とゲート絶縁膜とをポリパラキシリレン誘導体膜で構成すると良い。
【００１６】
前記分割パターン化層は感光性樹脂で構成され、前記感光性樹脂がポリビニルアルコールを主たる成分としたものを用いると良い。
【００１７】
前記有機半導体層は、一般式（Ｉ）
【００１８】
【化１】
2006261374.tif 000003
【００１９】
で表される繰り返し単位を有する重合体を含むトリアニールアミン骨格を有する高分子材料を用いればよい。
【００２０】
また、この発明の画像表示装置は、前記のいずれかに記載の半導体装置をアクティブ素子として用いたことを特徴とする。
【００２１】
また、この発明の半導体装置の製造方法は、絶縁性基板上の所定領域に複数のゲート電極とこれらゲート電極を被覆するようにゲート絶縁膜とを設け、このゲート絶縁膜上に、有機半導体層を設けた後、この有機半導体層上の所定の箇所にソース電極、ドレイン電極を設けた後、前記有機半導体層、ソース、ドレイン電極を被覆する有機半導体保護層を設け、この有機半導体保護層に分割パターン化層を形成して、この分割パターン化層をマスクとして、少なくとも分離領域の下の保護層と有機半導体層をエッチング除去して、各薄膜トランジスタ素子を分離することを特徴とする。
【００２２】
更に、前記有機半導体保護層とゲート絶縁膜とは同一材料で構成され、前記有機半導体保護層とゲート絶縁膜とをポリパラキシリレン誘導体膜で構成すると良い。
【００２３】
前記分割パターン化層は感光性樹脂で構成され、前記感光性樹脂がポリビニルアルコールを主たる成分としたものを用いると良い。
【発明の効果】
【００２４】
この発明によれば、有機半導体層保護層を有機半導体層上に設けているので、有機半導体層にダメージを与えずに基板上に複数の薄膜トランジスタを分離して配置できる。そして、素子を分離することでオフ電流の低減により、表示パネルを構成した時の画素間クロストークが低減され、表示品質を向上させることができる。
【００２５】
有機半導体層保護層を有機半導体層と分割パターン化層との間に設けることで、分割パターン化層として、感光性樹脂を用いても有機半導体層へのダメージが低減され、トランジスタ特性が向上する。
【００２６】
また、有機半導体保護層とゲート絶縁膜をポリパラキシリレン誘導体膜で構成することで、更に有機半導体層のダメージが軽減され、トランジスタ特性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、この発明の実施形態につき図面を参照して説明する。図１は、この発明の実施に形態にかかる有機薄膜トランジスタ素子を有する半導体装置の基本的構造を示す模式的断面図である。
【００２８】
図１に示すように、絶縁性基板１上の所定領域に複数のアルミニウム（Ａｌ）などからなるゲート電極２…が設けられ、これらゲート電極２を被覆するように、有機絶縁膜からなるゲート絶縁膜３が設けられる。このゲート絶縁膜３上に、有機半導体層４が設けられる。この発明に係る有機薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）素子は有機半導体層４は、上記一般式（Ｉ）で示すトリアリールアミン骨格を有する高分子材料を主成分としている。有機半導体層４上に金（Ａｕ）などからなるソース電極６、ドレイン電極５がそれぞれ設けられる。
【００２９】
そして、これら有機半導体層４、ソース、ドレイン電極６、５を被覆する有機半導体保護層７が設けられる。この有機半導体保護層７は、有機半導体層４にダメージを与えることなく、さらに、この保護層７上に設けられる分割パターン化層８による影響を有機半導体層４に与えないことが要求される。このため、保護層７は、水分、酸素（ガス）透過性がきわめて少ないこと、表面形状に依存せず均一コーティングが可能であること、低温成膜可能な簡単なプロセスで作成されるものであること、有機半導体層４の分割と同方法で分割可能なこと、酸、アルカリへの耐性を有することが要求される。この実施形態では、かかる要求に応えるものとして、ポリパラキシリレン誘導体膜を用いた。
【００３０】
有機半導体層４上に、ソース、ドレイン電極６、５を形成した後、ポリパラキシリレン誘導体膜からなる保護層７を化学気相堆積法（ＣＶＤ法）により形成する。そして、この保護層７上に、感光性樹脂からなる分割パターン化層８が設けられる。この分割パターン化層８は、感光性樹脂を塗布し、所望のパターンを露光・現像してレパターンが形成される。この分割パターン化層８と有機半導体層４との間には保護層７が存在するので、感光性樹脂からなる分割パターン化層８が直接接することがなく、また、保護層７は酸素と水分を遮断する機能を有しているので、分割パターン化層８の形成により、有機半導体層４がダメージを受けることはなくなる。また、この保護層７は、分割パターン化層８に対する有機半導体層４の保護だけでなく、パッシベーション膜としての機能も有する。
【００３１】
続いて、分割パターン化層８をマスクとして、ドライエッチングにより、分離領域の下の保護層７、有機半導体層４、ゲート絶縁膜３をエッチング除去して、各素子が分割ライン１０で分離される。そして、必要に応じて、更にパッシベーション膜を設ける。この際、分割パターン領域８は除去しても、また残したままでもどちらでも良く、使用する用途等により適宜選択すればよい。ＴＦＴデバイスはゲート電極２への電圧の印加により、ソース電極６とドレイン電極５の間の有機半導体層４内を流れる電流がコントロールされる。
【００３２】
なお、上記実施形態においては、分割領域でゲート絶縁膜３まで除去しているが、有機半導体層４を除去して分離することで、素子分離は行えるので、必ずしもゲート絶縁膜を除去しなくても良い。
【００３３】
ところで、ゲート絶縁膜３は、高品質な酸化膜が要求される。高品質な酸化膜としては、ポリパラキシリレン誘導体膜からなる有機絶縁膜がある。このため、この実施形態では、ゲート絶縁膜３も上記した保護層７と同じくポリパラキシリレン誘導体を用いている。
【００３４】
さて、この発明の半導体装置は、上記したゲート絶縁膜３と保護層７として、ポリパラキシリレン誘導体膜を用いている。
【００３５】
ところで、電界効果トランジスタの動作は下記式で示される。
【００３６】
ＩDS＝Ｗ／２Ｌ×μ×Ｃi×（ＶG−Ｖｔｈ）2
Ｃi＝ε0×εr／ｄ
ここで、ＩDS：ドレイン電流、Ｗ：ゲート幅、Ｌ：ゲート長、μ：移動度、Ｃi：ゲート絶縁膜の静電容量、ＶG：ゲート電圧、Ｖth：閾値電圧、ε0：真空の誘電率、εr：比誘電率、ｄ：膜厚、である。
【００３７】
トランジスタ形状に依存せずに、高いＩDSを得るには高い移動度μ、高い静電容量Ｃiと閾値（動作）電圧Ｖthの低電圧化で達成される。移動度は半導体材料に依存するので、移動度の高い有機半導体層の材料の開発が望まれる。ＶGの高電圧化は消費電力の上昇を招き、好ましくない。高静電容量化は、比誘電率εrの高い材料を用いることやその膜厚ｄを薄くすることで比較的達成しやすい。
【００３８】
そこで、この実施形態では、ゲート絶縁膜３の膜厚は、このポリパラキシリレン誘導体膜の膜厚を薄くして、高いオンオフ比を得るように構成している。
【００３９】
ここで、ポリパラキシリレン誘導体膜とは、米国のユニオン・カーバイト・ケミカルズ・アンド・プラスチック社が開発したポリパラキシリレン樹脂からなる気相合成法によるコーティング膜である。このコーティング膜は、原料であるジパラキシリレン固体ダイマーを気化、熱分解し、このとき発生した安定なジラジカルパラキシリレンモノマーが基材上において吸着と重合の同時反応を起こすことによって形成される。
【００４０】
次に、ポリパラキシリレン誘導体膜として、ポリモノクロロパラキシリレン（poly-monochloro-para-xylylene）を用いたこの発明の実施形態につき、詳述する。ポリモノクロロパラキシリレン（poly-monochloro-para-xylylene）は、抵抗率１０14Ωｃｍ以上の絶縁性を示し、比誘電率３．１〜３．２程度であり、誘電損失が小さい（０．０２０（６０Ｈｚ）、０．０１９（１ｋＨｚ）、０．０１３（１ＭＨｚ））という特性を有している。
【００４１】
ポリモノクロロパラキシリレンは下記化学式（２）の構造式に示す構造を有する。
【００４２】
【化２】
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【００４３】
ポリモノクロロパラキシリレンをゲート絶縁膜３、保護層７として用いた有機薄膜トランジスタの具体的実施例につき説明する。まず、絶縁性基板１を用意する。基板１としては、絶縁性を有するものであれば良く、Ｓｉウェハ、ガラス基板、セラミック基板やプラスチックシートを用いることができる。
【００４４】
（実施例１）
この実施例では、ガラス基板を用いた。この絶縁性基板１上に、膜厚３０ｎｍのＡｌからなるゲート電極２をシャドウマスクを用いた真空蒸着法により成膜して、基板１の所定領域に複数の素子に対応してゲート電極２…を形成する。
【００４５】
ゲート電極２…を形成した後、ジモノクロロパラキシリレン固体ダイマーよりポリモノクロロパラキシリレン膜を室温でのＣＶＤ法により成膜し、ゲート絶縁膜３を形成する。原料であるジモノクロロパラキシリレン固体ダイマーを気化、熱分解させ、発生した安定なジラジカルモノクロロパラキシリレンモノマーが基板上において吸着と重合の同時反応を起こすことによってゲート絶縁膜３を形成した。この例では、膜厚６００ｎｍのポリモノクロロパラキシリレン膜を形成した。
【００４６】
ポリモノクロロパラキシリレン膜からなるゲート絶縁膜３上に上記一般式（Ｉ）に示すトリアリールアミン骨格を有する無配向性高分子材料を半導体材料に用い、スピンコートにより成膜して、膜厚３０ｎｍの有機半導体層４を設ける。
【００４７】
続いて、この有機半導体層４上の所定領域に厚さ５０ｎｍのＡｕ膜をシャドウマスクを用いた真空蒸着法によりパターン成膜し、ソース電極６及びドレイン電極５を形成した。各トランジスタのチャンネル長、ゲート幅はＬ＝３０μｍ、Ｗ＝４０００μｍとした。
【００４８】
続いて、ソース電極６及びドレイン電極５を含み、有機半導体層４上に、保護層７となる膜厚５００ｎｍのポリモノクロロパラキシリレン膜を成膜した。成膜はゲート絶縁膜３の成膜と同様に、モノクロロパラキシリレン固体ダイマーより室温でＣＶＤ法により形成した。
【００４９】
その後、保護層７上にノボラック系樹脂からなるフォトレジストをスピンコートにより膜厚２０００ｎｍの厚さで塗布し、露光、現像を行い、保護層７上に分割パターン化層８を形成した。
【００５０】
そして、分割パターン化層８をマスクとして、酸素ガスによるドライエッチングにより、分割ラインの下に位置する保護層７、有機半導体層４及びゲート絶縁膜３を除去し、各ＴＦＴ素子に分離する。このエッチング処理における被エッチング体は、５００ｎｍのポリモノクロロパラキシリレン膜からなる保護層７、３０ｎｍの有機半導体層４、６００ｎｍのポリモノクロロパラキシリレン膜からなるゲート絶縁膜３であり、レジストの膜厚が２０００ｎｍの厚さであるため、フォトレジストがドライエッチングされる前に、半導体層の分割が終了する。
【００５１】
上記した方法により製造された有機薄膜トランジスタの構成は、基板１、Ａｌからなるゲート電極２、ポリモノクロロパラキシリレン膜からなるゲート絶縁膜３、有機半導体層４、ソース、ドレイン電極６、５、ポリモノクロロパラキシリレン膜からなる保護層７、分割パターン化層８となる。
【００５２】
この実施例１におけるトランジスタ静特性を図２に示し、各特性を以下に示す。
【００５３】
オン電流Ｉｏｎは、０．７２×１０-6Ａ、オフ電流Ｉｏｆｆは、３．０×１０-11Ａである。また、オンオフ比（ＶＧ＝−２０Ｖ／ＶＧ＝０Ｖ）は、２．４×１０4である。
【００５４】
次に、比較例として、上記したソース電極６、ドレイン電極５を形成する迄は、上記した実施例１と同じ構成で形成し、その後各素子を分割せずに、基板上１に複数個のトランジスタを形成した図３に示す構造のものを用意した。なお、同一部分には同一符号を付し、説明の重複を避けるために、ここでは、その説明を割愛している。
【００５５】
この比較例におけるトランジスタ静特性を図４に示し、各特性を以下に示す。
【００５６】
オン電流Ｉｏｎは、０．７×１０-6Ａ、オフ電流Ｉｏｆｆは、６．０×１０-11Ａである。また、オンオフ比（ＶＧ＝−２０Ｖ／ＶＧ＝０Ｖ）は、１．２×１０4である。
【００５７】
実施例１と比較例とを比較すると、活性層（有機半導体層４）を分割したこの発明にかかる半導体装置では、活性層を分割していない比較例に比べ、オフ電流値が１／２に低減した。
【００５８】
（実施例２）
次に、この発明の実施例２につき説明する。ポリモノクロロパラキシリレン膜からなる保護層７を形成するまでは、実施例１と同じ構成により製造される。そして、この実施例２では、分割パターン化層８として、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）を主たる成分感光性樹脂を用いた。この実施例では、東洋合成工業株式会社製の感光性ＰＶＡを用いた。ポリモノクロロパラキシリレン膜からなる保護層７を形成した後、固形分濃度を５重量％とし、回転数１０００ｒｐｍでスピンコーティングして成膜後、６０℃で１０分間乾燥させた。この感光性ＰＶＡの膜厚は２０００ｎｍとした。続いて、ｇ線、露光量１０ｍＷ／ｃｍ2で露光し、純水にて現像し、トランジスタの分割パターン化層８を形成した。
【００５９】
そして、分割パターン化層８をマスクとして、酸素ガスによるドライエッチングにより、分割ラインの下に位置する保護層７、有機半導体層４及びゲート絶縁膜３を除去し、各ＴＦＴ素子に分離する。このエッチング処理における被エッチング体は、５００ｎｍのポリモノクロロパラキシリレン膜からなる保護層７、３０ｎｍの有機半導体層４、６００ｎｍのポリモノクロロパラキシリレン膜からなるゲート絶縁膜３であり、感光性ＰＶＡ膜の膜厚が２０００ｎｍの厚さであるため、ＰＶＡ膜がドライエッチングされる前に、半導体層の分割が終了する。
【００６０】
上記した方法により製造された有機薄膜トランジスタの構成は、基板１、Ａｌからなるゲート電極２、ポリモノクロロパラキシリレン膜からなるゲート絶縁膜３、有機半導体層４、ソース、ドレイン電極６、５、ポリモノクロロパラキシリレン膜からなる保護層７、感光性ＰＶＡからなる分割パターン化層８となる。
【００６１】
この実施例２におけるトランジスタ静特性を図５に示し、各特性を以下に示す。
【００６２】
オン電流Ｉｏｎは、０．６９×１０-6Ａ、オフ電流Ｉｏｆｆ、１．０×１０-11Ａである。また、オンオフ比（ＶＧ＝−２０Ｖ／ＶＧ＝０Ｖ）は、６．９×１０4である。
【００６３】
上記から分かるように、ＰＶＡからなる分割パターン化層８を用いた実施例２は、分割パターン化層８としてフォトレジストを用いた実施例１に比べてオフ電流は更に減少した。また、比較例と比べると１／６以上のオフ電流低減が実行できた。
【００６４】
次に、図３に示す保護層７を設けていない比較例の半導体装置と、実施例２の保護層７を設けた半導体装置の経時変化を比較した。試料のテスト条件は、温度２５℃、湿度５０％で１０００時間保管した。
【００６５】
ポリモノクロロパラキシリレン膜からなる保護層７を有していない比較例の試料では、初期のオンオフ比が１．２×１０4に対し、１０００時間後、４×１０3に減少した。これは主にオフ電流の上昇に起因していた。
【００６６】
これに対して、ポリモノクロロパラキシレン膜からなる保護層７を設けた実施例２の構造の試料では、初期のオンオフ比が６．９×１０4に対し、１０００時間後のオンオフ比は５×１０4であり、ほぼ初期値と同等の値であった。このことから．ポリモノクロロパラキシレン膜からなる保護層７がパッシベーション膜としての効果をも有することが確認できた。
【００６７】
次に、ゲート絶縁膜３のポリモノクロロパラキシレン膜を２００ｎｍ、５０ｎｍ、１０ｎｍとその膜厚を変化させて半導体装置を構成した、他の構成は上記した実施例２と同じである。
【００６８】
表１に２００ｎｍ、５０ｎｍ、１０ｎｍのポリモノクロロパラキシリレン膜をゲート絶縁膜３に用いた以外は上記した実施例２と同じ半導体装置を作成し、各トランジスタの静特性を測定した結果を示す。
【００６９】
【表１】
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【００７０】
ポリモノクロロパラキシリレン膜をゲート絶縁膜３の膜厚を薄くすることで、静電容量Ｃｉの増加により大きなオン電流Ｉｏｎが得ることが可能となる。そして、オン電流Ｉｏｎの増加とともにオンオフ比（ＶG＝−２０Ｖ／ＶG＝０Ｖ）が向上する。そして、閾値電圧Ｖthは小さくなり、理想的な０Ｖに近づく。サブスレッショルド電圧のさらなる低電圧化が可能となる。なお、１０ｎｍでは、ゲートリーク電流が大きくなり、トランジスタ動作は示さなかった。
【００７１】
なお、ポリパラキシリレン誘導体膜としては、上記したポリモノクロロパラキシリレン膜以外に、ポリパラキシリレン（poly-para-xylylene）、ポリジクロロパラキシリレン（poly-dichloro-para-xylylene）、ポリモノフルオロパラキシリレン（poly-monofluoro-para-xylylene）を用いることもできる。ポリパラキシリレン（poly-para-xylylene）、は絶縁破壊耐圧２．８ＭＶ／ｃｍ以上の絶縁性を有し、比誘電率は膜厚に関わらず２．７前後であった。ポリパラキシリレンは化学式３に示す構造を有する。
【００７２】
【化３】
2006261374.tif 000006
【００７３】
ポリジクロロパラキシリレンは絶縁破壊耐圧２．７ＭＶ／ｃｍ以上の絶縁性を有し、比誘電率は膜厚に関わらず２．９前後であった。ポリジクロロパラキシリレンは、化学式４に示す構造を有する。
【００７４】
【化４】
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【００７５】
ポリモノフルオロパラキシリレンは絶縁破壊耐圧２ＭＶ／ｃｍ以上の絶縁性を有し、比誘電率は膜厚に関わらず２．６前後であった。ポリモノフルオロパラキシリレンは化学式５に示す構造を有する。
【００７６】
【化５】
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【００７７】
ポリパラキシリレン誘導体膜をゲート絶縁膜、保護層に用いたこの発明が適用される半導体装置の構造は、図１に示す構造に限らず、図６に示す構造のものにも適用できる。図６に示す構造は、基板１上にゲート電極２を設け、このゲート電極２を被覆するように、ポリパラキシリレン誘導体膜からなるゲート絶縁膜３が形成される。そして、このゲート絶縁膜３上にソース電極６、ドレイン電極５が設けられ、このソース電極６、ドレイン電極５間及びこれらの上に有機半導体層４が設けられる。そして、ソース電極６、ドレイン電極５、有機半導体層４上にポリパラキシリレン誘導体膜からなる保護層７を化学気相堆積法（ＣＶＤ法）により形成する。そして、この保護層７上に、感光性樹脂からなる分割パターン化層８が設けられる。分割パターン化層８をマスクとして、ドライエッチングにより、分離領域の下の保護層７、有機半導体層４、ゲート絶縁膜３をエッチング除去して、各素子が分割ライン１０で分離されている。
【００７８】
次に、この発明の半導体装置を画像表示装置のアクティブマトリックス素子に用いた実施例につき説明する。図７は、この発明の半導体装置を画像表示装置のアクティブマトリックス基板に用いた例を示す平面図、図８は、この発明のアクティブマトリックス基板を用いた画像表示装置の縦断面図である。アクティブマトリックス基板に、液晶、電気泳動、有機ＥＬなどの画像表示装置を組み合わせることで、アクティブマトリックス型表示装置を構成できる。
【００７９】
図７に示すように、ガラス基板などの絶縁性基板１上に厚さ７０ｎｍのＣｒ膜をスパッタリング法により成膜し、フォトリソグラフィ・エッチング工程により、走査線２０、ゲート電極２が形成される。ゲート絶縁膜３及び走査線２０と信号配線の層間絶縁膜となる絶縁膜として、ＣＶＤ法により、厚さ２００ｎｍのポリモノクロロパラキシリレン膜が形成される。
【００８０】
そして、このポリモノクロロパラキシリレン膜の上に上記一般式（Ｉ）に示すトリアリールアミン骨格を有する高分子材料を半導体材料に用い、スピンコートにより成膜して、膜厚３０ｎｍの有機半導体層４を設ける。
【００８１】
続いて、この有機半導体層４上の所定領域に厚さ５０ｎｍのＡｕ膜をシャドウマスクを用いた真空蒸着法によりパターン成膜し、ソース電極６及びドレイン電極５と信号配線２１及びドレイン電極５と連なる画素配線２２を形成する。
【００８２】
続いて、ソース電極６及びドレイン電極５と信号配線２１及びドレイン電極５と連なる画素配線２２を含み、有機半導体層４上に、保護層７となる膜厚５００ｎｍのポリモノクロロパラキシリレン膜を成膜する。そして、厚さ２０００ｎｍの感光性ＰＶＡ膜を成膜し。フォトリソグラフィ工程により、分割化パターン化膜８が形成される。
【００８３】
そして、分割パターン化層８をマスクとして、酸素ガスによるドライエッチングにより、分割ラインの下に位置する保護層７、有機半導体層４及びゲート絶縁膜３を除去し、各ＴＦＴ素子に分離される。この実施例では、更にこれら素子上ポリモノクロロパラキシリレン膜からなるパッシベーション膜１１を設けて、アクティブマトリックス基板３１が形成される。
【００８４】
図８に示すように、画像表示装置３０は、前述のアクティブマトリックス基板３１と、透明導電膜３２を第２の基板３３との間に表示素子が設けられ、画素電極２２に連なるドレイン電極５上の表示素子がスイッチングされる。第２の基板３３としては、ガラスやポリエステル、ポリカーボネート、ポリアリレート、ポリエーテルスルフォン等のプラスチックなどを用いることができる。表示素子としては、液晶、電気泳動、有機ＥＬ等の方式を用いることができる。
【００８５】
液晶パネルを構成する場合には、例えば、アクティブマトリックス基板３１の基板と第２の基板３３には、スピンコート法により、配向膜を形成して、配向処理が施されている。そして、両基板１、３３間にシリカスペーサを配置して接合し、ギャップ間に液晶性材料を封入することで液晶パネルが形成される。
【００８６】
また、電機泳動表示パネルは、透明導電膜を成膜後、対向基板にシリカスペーサを配置接合し、ギャップ間にマイクロカプセル型電気泳動素子を封入することで、電気泳動パネルが形成できる。
【００８７】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】この発明の実施に形態にかかる有機薄膜トランジスタ素子を有する半導体装置の基本的構造を示す模式的断面図である。
【図２】この発明の実施例１にかかる半導体装置におけるトランジスタ静特性を示す特性図である。
【図３】有機半導体層を分割していない有機薄膜トランジスタで構成した比較例の半導体装置の基本的構造を示す模式的断面図である。
【図４】比較例にかかる半導体装置におけるトランジスタ静特性を示す特性図である。
【図５】この発明の実施例２にかかる半導体装置におけるトランジスタ静特性を示す特性図である。
【図６】この発明の他の実施に形態にかかる有機薄膜トランジスタ素子を有する半導体装置の基本的構造を示す模式的断面図である。
【図７】この発明の半導体装置を画像表示装置のアクティブマトリックス基板に用いた例を示す平面図である。
【図８】この発明のアクティブマトリックス基板を用いた画像表示装置の縦断面図である。
【符号の説明】
【００８９】
１  絶縁性基板
２  ゲート電極
３  ゲート絶縁膜
４  有機半導体層
５  ドレイン電極
６  ソース電極
７  有機半導体保護層
８  分割パターン化層
【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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