(57)【要約】【課題】  成膜性を有し、フレキシビリティーに富んだ、低消費電力でドレイン電流を発生し得る、電界効果型有機薄膜トランジスタを提供する。【解決手段】    基板と、ゲート電極と、ゲート絶縁層と、ソース電極と、ドレイン電極と、有機半導体層とからなり、  前記ゲート絶縁層は、極性基を有する有機絶縁体からなる層を備えることを特徴とする有機薄膜トランジスタ。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、ゲート電極と、ゲート絶縁層と、ソース電極と、ドレイン電極と、有機半導体層とからなり、
前記ゲート絶縁層は、極性基を有する有機絶縁体からなる層を備えることを特徴とする有機薄膜トランジスタ。
【請求項２】
前記有機絶縁体は、シアノエチルプルランであることを特徴とする請求項１に記載の有機薄膜トランジスタ。
【請求項３】
前記ゲート絶縁層の表面は、シランカップリング処理を施されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の有機薄膜トランジスタ。
【請求項４】
前記ゲート絶縁層は、さらに無機絶縁膜を備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の有機薄膜トランジスタ。
【請求項５】
前記無機絶縁膜は、金属酸化物又は窒化物であることを特徴とする請求項４に記載の有機薄膜トランジスタ。
【請求項６】
前記無機絶縁膜は、二酸化シリコンであることを特徴とする請求項４に記載の有機薄膜トランジスタ。
【請求項７】
前記基板は、ガラス、シリコン及びプラスチックからなる群から選択された材料製であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の有機薄膜トランジスタ。
【請求項８】
前記有機半導体層は、トリアリールアミン骨格を有することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の有機薄膜トランジスタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機半導体層を有する電界効果型有機薄膜トランジスタ及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のシリコンベース薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）は、一般的に、図１に示すように、Ｓｉ基板上に高濃度不純物拡散を行うことにより、ソース電極、ドレイン電極を形成し、ゲート絶縁膜として熱酸化膜（ＳｉＯ２）を有し、さらにゲート電極を積層した構造を有する。ゲート電極に由来する電界を制御することにより、ソース・ドレイン電極間にチャネルを形成させ、トランジスタとして機能させる。
【０００３】
一方、近年、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）から成る、フレキシブルシートディスプレイを必要とする要請がある。フレキシブルシードディスプレイを従来のシリコンベース薄膜トランジスタを用いて達成しようとすると、種々の問題があり、（１）含有されるＳｉに由来して、十分なフレキシビリティーが確保できなく、機械的応力により破壊されやすい、（２）高温が必要となるために、使用可能な基板種に制限がかかる、（３）膨大な設備コストが発生する、（４）有機半導体材料が有するメリット（フレキシビリティー、低コスト等）が活かしきれない、など、実用的でない。
【０００４】
これに代わって、有機活性層を備えた薄膜トランジスタは、従来のシリコンベース薄膜トランジスタの安価な代替品として近年大きな注目を集めてきている。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。すなわちシリコンベースＴＦＴの製造プロセスで必要とされるコストのかかる工程を経ることなくデバイスを製造することが可能であり、製造コストの大幅なコストダウンや大面積化等が期待される。加えて有機材料ベースのデバイスの利点には、機械的フレキシビリティー、プロセスの単純化、軽量化及びコストの低減などが挙げられる。
【０００５】
しかしながら、有機材料を用いて有機薄膜トランジスタを製造する場合、トランジスタ本来の機能を有しつつ、成膜性に優れ、且つ、フレキシビリティーに富んだ、電界誘導型有機薄膜トランジスタは得られていない、という問題がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、成膜性を有し、フレキシビリティーに富んだ、低消費電力でドレイン電流を発生し得る、電界効果型有機薄膜トランジスタを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述の課題に鑑み、鋭意検討したところ、以下の（１）〜（８）に示す発明をするに至った。
【０００８】
（１）  基板と、ゲート電極と、ゲート絶縁層と、ソース電極と、ドレイン電極と、有機半導体層とからなり、
前記ゲート絶縁層は、極性基を有する有機絶縁体からなる層を備えることを特徴とする有機薄膜トランジスタ。これにより、極性基を含む有機絶縁体により、高い静電容量が得られ、薄膜化することによりさらなるドレイン電流ＩＤＳが向上する。
【０００９】
（２）  前記有機絶縁体は、シアノエチルプルランであることを特徴とする請求項１に記載の有機薄膜トランジスタ。これにより、極性基を含む有機絶縁体により、高い静電容量が得られ、薄膜化することによりさらなるドレイン電流ＩＤＳが向上する
【００１０】
（３）  前記ゲート絶縁層の表面は、シランカップリング処理を施されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の有機薄膜トランジスタ。これにより、上述に加え、トランジスタ動作がデプレッション動作からエンハンスメント動作に変化することで高いオンオフ比が達成される。
【００１１】
（４）  前記ゲート絶縁層は、さらに無機絶縁膜を備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の有機薄膜トランジスタ。これにより、上述に加え、トランジスタのゲートリーク電流を抑制することが可能になり、さらに駆動電圧の低電圧化が達成される。
【００１２】
（５）  前記無機絶縁膜は、金属酸化物又は窒化物であることを特徴とする請求項４に記載の有機薄膜トランジスタ。これにより、上述に加え、トランジスタのゲートリーク電流を抑制することが可能になり、さらに駆動電圧の低電圧化が達成される。
【００１３】
（６）  前記無機絶縁膜は、二酸化シリコンであることを特徴とする請求項４に記載の有機薄膜トランジスタ。これにより、上述に加え、トランジスタのゲートリーク電流を抑制することが可能になり、さらに駆動電圧の低電圧化が達成される。
【００１４】
（７）  前記基板は、ガラス、シリコン及びプラスチックからなる群から選択された材料製であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の有機薄膜トランジスタ。これにより、上述に加え、有機薄膜トランジスタの低コストプロセスに適合可能であり、フレキシブル有機薄膜トランジスタの作製を達成できる。
【００１５】
（８）  前記有機半導体層は、トリアリールアミン骨格を有することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の有機薄膜トランジスタ。これにより、上述に加え、有機薄膜トランジスタの低コストプロセスに適合可能であり、フレキシブル有機薄膜トランジスタの作製を達成できる。
【発明の効果】
【００１６】
高い静電容量によりドレイン電流ＩＤＳが向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明を詳細に説明する。
【００１８】
図２は、本発明による有機薄膜トランジスタの一例を示した図であり、有機薄膜トランジスタを構成する、極性基を有する有機絶縁体に、シアノエチルプルランを用いた例を示す。図２によると、本発明による有機薄膜トランジスタは、ガラス基板の主面上にゲート電極を積層し、これを覆うようにシアノエチルプルランを有する有機絶縁体を含有するゲート絶縁層を積層し、さらに、有機半導体層及びソース電極／ドレイン電極を積層した構造を有する。
【００１９】
ソース電極およびドレイン電極の間に電圧をかけると、有機半導体層を通じてソース電極とドレイン電極の間に電流が流れる。この際、絶縁層により有機半導体層と隔てられたゲート電極に電圧を印加すると、電界効果によって有機半導体層の電導度が変化し、したがってソース・ドレイン電極間に流れる電流を変調することができる。
【００２０】
一般に、上記の通り動作する電界効果型有機薄膜トランジスタにおいて、ドレイン電流は、以下式の通り定義される。
【００２１】
ＩＤＳ＝Ｗ／２Ｌ×μ×Ｃｉ×（ＶＧ−Ｖｔｈ）２
Ｃｉ＝ε０×εｒ／ｄ
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
【００２２】
一般的に、有機薄膜トランジスタを構成する各層の形状に依存することなく、高いＩＤＳを得るには、移動度を高めるか、動作電圧を高めるか、或いは、静電容量を高めるかにより達成される。移動度は、半導体材料に依存し、新規材料の開発が必要であり、高電圧化は消費電力上昇を招き、好ましくない。一方、絶縁材料の静電容量を高めることは比較的達成しやすい。
【００２３】
（本発明におけるゲート絶縁層）
そこで、本発明では、ゲート絶縁層を構成する有機絶縁体の分子骨格に着目し、その分子構造に依存した比誘電率と高ＩＤＳ化との関係を検討したところ、分子骨格に極性基を有する構造が好ましいことを見出した。さらに、好ましくは、本発明による有機絶縁体は、シアノエチルプルランである。シアノエチルプルランは、有機絶縁体の中でも比較的誘電率が高い絶縁体材料であり、有機溶媒への溶解性が高く、塗布により、簡便に、かつ低温で成膜可能である。また、金属又はプラスチックのような基板への良い接着特性を有する。成膜後のシアノエチルプルランの抵抗値は、１０１２Ωｃｍ以上であり、絶縁破壊耐圧は、１ＭＶ／ｃｍ以上である。極性基を有する有機絶縁体として、シアノエチルプルラン以外にも、ポリビニルフェノール、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール等の水酸基を有する有機絶縁体を用いてもよい。
【００２４】
本発明によるゲート絶縁層の塗布法は、種々の一般的な塗布方法を用いることができ、例えば、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、ダイコート法などが挙げられる。また、これらのほかに、印刷やインクジェット等のパターン方法が挙げられる。
【００２５】
本発明のゲート絶縁層における有機絶縁体からなる層は、積層性を向上させるため、シランカップリング処理などの表面改質を施してもよい。好適なシランカップリング処理として、ヘキサメチルジシラザン処理が特に有効である。表面改質を行う方法は、一般的な表面処理法を用いることができるが、例えば、ヘキサメチルジシラザン蒸気で満たされた密閉容器に試料を挿入し、室温で所望する時間放置した後、ポストベークすることで行うことができる。また、ヘキサメチルジシラザンの他に、トリメチルクロロシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、ビニルエトキシシラン等を用いて表面改質を行ってもよい。これらを用いる場合、乾式法では有機溶剤等で希釈したシランカップリング剤溶液を添加し、均一分散させた後、乾燥を行う。また、スプレー法によりシランカップリング剤を直接スプレー添加してもよい。本発明におけるゲート絶縁層の膜厚は、ゲートリーク電流を抑制可能な厚さにまで有機絶縁膜を薄膜化することが可能であり、例えば、２００〜２０００ｎｍであることが望ましいが、これに限定されない。これにより、高静電容量化が期待され、トランジスタ性能（ドレイン電流）は向上する。
【００２６】
（無機絶縁層）
本発明におけるゲート絶縁層は、上記の有機絶縁体からなる層に加えて、無機絶縁膜をさらに積層してもよい。この無機絶縁膜は、当業者に周知の絶縁材料を用いることが可能で、例えば、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸化チタン等の無機系材料や、またはフレキシビリティー、軽量、安価なデバイスが所望される場合にはポリイミド、ポリビニルアルコール、ポリビニルフェノール、ポリエステル、ポリエチレン、ポリフェニレンスルフィド、ポリパラキシリレン、ポリアクリロニトリル、シアノエチルプルラン等はじめとする高分子化合物や、各種絶縁性ＬＢ膜等の種々の有機系材料が挙げられ、これらの材料を２つ以上合わせて用いてもよい。特に材料は限定しないが、中でも誘電率が高く、導電率が低いものが好ましく、酸化シリコンが好適である。また、無機絶縁膜に含有され得る金属酸化物は、種々の化合物が挙げられるが、低温成膜可能なこと、化学量論組成を取りやすいもの、金属価数が安定しているものが求められ、窒化シリコン、オキシ窒化シリコン、酸化アルミニウム、酸化タンタル、酸化チタン、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウムが好ましい。
【００２７】
これら無機絶縁層の作製法としては特に制限はなく、たとえば、イオンプレーティング、ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法、プラズマ重合法、蒸着法、スピンコーティング法、ディッピング法、スパッタリング、金属有機化合物前駆体（ＴＥＯＳ：テトラエトキシシラン）を用いた大気圧プラズマ処理法、印刷法、インクジェット法、およびＬＢ法などが挙げられ、いずれも使用可能であるが、低製造コストの観点よりスパッタリングが好ましい。本発明における無機絶縁層は、この無機絶縁層上に積層される有機半導体を塗布法で成膜する際、溶剤によるダメージを軽減できる。これにより、成膜の際使用し得る溶剤の種類が増え、製造工程及びコスト面において有利となる。
【００２８】
（本発明における有機半導体）
本発明における有機半導体層は、半導体特性を有する有機材料からなる層であれば、種々用いることが可能である。中でも、下記一般式（Ｉ）
【００２９】
【化１】
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で示される繰り返し単位を有する重合体を含有する層であることが好ましい。
【００３０】
一般式（Ｉ）において、Ａｒ１は、置換又は無置換の芳香族炭化水素の１価基であり、Ａｒ２及びＡｒ３は、それぞれ独立に、置換又は無置換の芳香族炭化水素の２価基である。また、Ａｒ４は、置換若しくは無置換の芳香族炭化水素又は置換若しくは無置換の複素環式化合物の２価基である。ここで、上記の「芳香族炭化水素」は、単環式の芳香族炭化水素、非縮合多環式（環集合）炭化水素、及び縮合多環式炭化水素を含むものとする。
【００３１】
本発明の有機半導体材料は、芳香環上に置換基を有していてもよい。溶解性の向上の観点からはアルキル基やアルコキシ基、アルキルチオ基などが挙げられる。これら置換基の炭素数が増加すれば溶解性はより向上するが、その反面キャリア移動度は低下してしまうため、溶解性が損なわれない範囲で所望の特性が得られるような置換基を選択することが好ましい。その場合の好適な置換基の例としては炭素数が１〜２５の直鎖又は分岐鎖の、アルキル基、アルコキシ基及びアルキルチオ基が挙げられる。更に好適には、炭素数が２〜１８の直鎖又は分岐鎖の、アルキル基、アルコキシ基及びアルキルチオ基が挙げられる。これら置換基は同一のものを複数導入してもよいし、異なるものを複数導入してもよい。また、これらのアルキル基、アルコキシ基及びアルキルチオ基はさらにハロゲン原子、シアノ基、アリール基、ヒドロキシル基、カルボキシル基または炭素数１〜１２の直鎖、分岐鎖もしくは環状のアルキル基やアルコキシ基、アルキルチオ基で置換されたアリール基などのさらなる置換基を含有していてもよい。
【００３２】
アルキル基として具体的には、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、ｉ−プロピル基、ｔ−ブチル基、ｓ−ブチル基、ｎ−ブチル基、ｉ−ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、ノニル基、デシル基、３，７−ジメチルオクチル基、２−エチルヘキシル基、トリフルオロメチル基、２−シアノエチル基、ベンジル基、４−クロロベンジル基、４−メチルベンジル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等を一例として挙げることができ、アルコキシ基、アルキルチオ基としては上記アルキル基の結合位に酸素原子または硫黄原子を挿入してアルコキシ基、アルキルチオ基としたものが一例として挙げられる。
【００３３】
アリール基としては、具体的には、フェニル基、ナフタレニル基、及びアントラセニル基などが挙げられる。
【００３４】
上記重合体は、アルキル基やアルコキシ基、アルキルチオ基の存在により、溶媒への溶解性がさらに向上する。これらの材質において溶解性を向上させることは、フィルムの湿式成膜過程の製造許容範囲が大きくなることから重要である。例えば塗工溶媒の選択肢の拡大、溶液調製時の温度範囲の拡大、溶媒の乾燥時の温度及び圧力範囲の拡大となり、これらプロセッシビリティーの高さにより、結果的に高純度で均一性の高い高品質な薄膜が得られる可能性が高くなる。
【００３５】
前記一般式（Ｉ）における置換もしくは無置換の芳香族炭化水素（の１価）基Ａｒ１としては単環基、多環基（縮合多環基、非縮合多環基）の何れでもよく、一例として以下のものを挙げることができる。例えばフェニル基、ナフチル基、ピレニル基、フルオレニル基、アズレニル基、アントリル基、トリフェニレニル基、クリセニル基、ビフェニル基、ターフェニル基などが挙げられる。
【００３６】
また、置換又は無置換の芳香族炭化水素の２価基Ａｒ２及びＡｒ３としては、一例としてベンゼン、ナフタレン、ピレン、フルオレン、アズレン、アントラセン、トリフェニレン、クリセン、ビフェニル、及びターフェニルの２価基が挙げられる。
【００３７】
さらに、置換若しくは無置換の芳香族炭化水素又は置換若しくは無置換の複素環式化合物の２価基Ａｒ４としては、一例としてベンゼン、アントラセン、ビフェニル、及びチオフェンの２価基が挙げられる。
【００３８】
また、これら芳香族炭化水素（の１価）基及び２価基、並びに複素環式化合物の２価基は以下に示す置換基を有していてもよい。
【００３９】
（１）ハロゲン原子、トリフルオロメチル基、シアノ基、ニトロ基。
【００４０】
（２）炭素数１〜２５の直鎖または分岐鎖の、アルキル基、アルコキシ基。これらのアルキル基及びアルコキシ基は、さらにハロゲン原子、シアノ基、フェニル基、ヒドロキシル基、カルボキシル基、アルコキシ基、アルキルチオ基で置換されていてもよい。
【００４１】
（３）アリールオキシ基。（アリール基としてフェニル基、ナフチル基を有するアリールオキシ基が挙げられる。これらのアリールオキシ基は、ハロゲン原子を置換基として含有しても良く、炭素数１〜２５の直鎖又は分岐鎖の、アルキル基またはアルコキシ基あるいはアルキルチオ基を置換基として含有していても良い。具体的には、フェノキシ基、１−ナフチルオキシ基、２−ナフチルオキシ基、４−メチルフェノキシ基、４−メトキシフェノキシ基、４−クロロフェノキシ基、６−メチル−２−ナフチルオキシ基等が挙げられる）。
【００４２】
（４）アルキルチオ基又はアリールチオ基。（アルキルチオ基又はアリールチオ基としては、具体的にはメチルチオ基、エチルチオ基、フェニルチオ基、ｐ−メチルフェニルチオ基等が挙げられる）。
【００４３】
（５）アルキル置換アミノ基。（具体的には、ジエチルアミノ基、Ｎ−メチル−Ｎ−フェニルアミノ基、Ｎ，Ｎ−ジフェニルアミノ基、Ｎ，Ｎ−ジ（ｐ−トリル）アミノ基、ジベンジルアミノ基、ピペリジノ基、モルホリノ基、ユロリジル基等が挙げられる）。
【００４４】
（６）アシル基。（アシル基としては、具体的にはアセチル基、プロピオニル基、ブチリル基、マロニル基、ベンゾイル基等が挙げられる）。
【００４５】
本発明における一般式（Ｉ）で示される、重合体の繰り返し単位の具体例を列挙する。なお、これら具体例は、本発明を限定するものでもない。
【００４６】
【化２】
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【００４７】
【化３】
2006229053.tif 000005
【００４８】
【化４】
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【００４９】
【化５】
2006229053.tif 000007
【００５０】
【化６】
2006229053.tif 000008
【００５１】
【化７】
2006229053.tif 000009
【００５２】
【化８】
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【００５３】
【化９】
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【００５４】
【化１０】
2006229053.tif 000012
【００５５】
【化１１】
2006229053.tif 000013
【００５６】
【化１２】
2006229053.tif 000014
【００５７】
【化１３】
2006229053.tif 000015
【００５８】
【化１４】
2006229053.tif 000016
【００５９】
【化１５】
2006229053.tif 000017
【００６０】
【化１６】
2006229053.tif 000018
【００６１】
【化１７】
2006229053.tif 000019
【００６２】
【化１８】
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【００６３】
【化１９】
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【００６４】
【化２０】
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【００６５】
上記一般式に示される繰り返し単位を含む重合体の製造方法は、例えばアルデヒドとホスホネートを用いたＷｉｔｔｉｇ−Ｈｏｒｎｅｒ反応、アルデヒドとホスホニウム塩を用いたＷｉｔｔｉｇ反応、ビニル置換体とハロゲン化物を用いたＨｅｃｋ反応、アミンとハロゲン化物を用いたＵｌｌｍａｎｎ反応などを用いることができ、公知の方法により製造可能である。
【００６６】
特に、Ｗｉｔｔｉｇ−Ｈｏｒｎｅｒ反応及びＷｉｔｔｉｇ反応は、反応操作の簡便さのために有効である。
【００６７】
上記一般式に示される重合体の好ましい分子量はＧＰＣによるポリスチレン換算数平均分子量で１０００〜１００００００であり、より好ましくは２０００〜５０００００である。分子量が小さすぎる場合にはクラックの発生等成膜性が悪化し実用性に乏しくなる。また分子量が大きすぎる場合には、一般の有機溶媒への溶解性が悪くなり、溶液の粘度が高くなって塗工が困難になり、やはり実用性上問題になる。
【００６８】
本発明の半導体材料は種々の一般的有機溶媒、例えばジクロロメタン、テトラヒドロフラン、ジオキサン、クロロホルム、トルエン、ジクロロベンゼン及びキシレン等に対し、良好な溶解性を示す。従って本発明の高分子材料を溶解できる適当な溶媒により適当な濃度の溶液を作製し、これを用いて湿式成膜法により半導体薄膜を作製することができる。特にテトラヒドラフランを主成分とし、トルエン、キシレン、ジオキサン、クロロホルム、ジクロロメタンのうち少なくとも一種を混合した溶媒が好ましい。
【００６９】
有機半導体層を形成するための湿式成膜法としては、スピンコート法、ディッピング法、ブレード塗工法、スプレー塗工法、キャスト法、インクジェット法、印刷法等の公知の湿式成膜技術によって薄膜化することができる。これら各種成膜法に対し、上記記載の溶媒種から適切な溶媒が選択される。
【００７０】
本発明に係る有機半導体材料は、固体もしくは溶液の状態では、空気中でも実質的に酸化されることはない。
【００７１】
本発明の有機薄膜トランジスタにおいて、上記重合体にて形成される有機半導体材層の厚みは、均一なフィルム（即ち、材質のキャリア輸送特性に悪影響を及ぼすギャップやホールがない薄膜）が形成されるような厚みに選択される。有機半導体層の厚みは、約２００ｎｍ〜約５ｎｍが好ましく、特に約１００ｎｍ〜約５ｎｍが好適である。
【００７２】
（本発明における基板）
本発明の有機薄膜トランジスタは、絶縁性基板であればよく、ガラス、シリコン、プラスチックよりなる基板上に形成される。フレキシブル性を考慮して、薄板の歪み導入強化ガラス基板、プラスチックシートやニッケル電鋳シートに絶縁処理したものでも良く、フレキシビリティー、軽量、安価等の特性が所望される場合、プラスチック基板が好ましく用いられる。
【００７３】
（本発明におけるソース電極、ドレイン電極及びゲート電極）
本発明のデバイスは、３つの空間的に分離された電極（ソース、ドレイン、ゲート電極）を有する。ゲート電極は、絶縁層と接触している。各電極は周知の従来技術を用いて基板上に形成される。
【００７４】
ソース電極、ドレイン電極、ゲート電極の材質としては、導電性材料であれば特に限定されず、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、アルミニウム、亜鉛、マグネシウム、およびこれらの合金や、インジウム・錫酸化物等の導電性金属酸化物、あるいはドーピング等で導電率を向上させた無機および有機半導体、たとえばシリコン単結晶、ポリシリコン、アモルファスシリコン、ゲルマニウム、グラファイト、ポリアセチレン、ポリパラフェニレン、ポリチオフェン、ポリピロール、ポリアニリン、ポリチエニレンビニレン、ポリパラフェニレンビニレン等が挙げられる。ソース電極およびドレイン電極は、上記導電性物質の中でも半導体層との接触面においてオーミックに接続されるものが好ましい。
【実施例】
【００７５】
（比較例）
［Ｓｉ基板上にゲート電極を形成］
Ｓｉ基板（熱酸化膜：１００ｎｍ）にヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）蒸気処理を５分間施し、１２０℃で５分乾燥した。処理したＳｉ基板表面に、フォトレジスト（ＴＳＭＲ８８００；東京応化社製）をスピンコートし、表面のみ保護した。得たＳｉ基板（熱酸化膜：１００ｎｍ）を、バッファード・フッ酸（ＢＨＦ６３Ｕ；ダイキン工業製）に１００秒浸漬し、裏面の酸化膜を除去した。その後、超音波により洗浄を行った。さらに、Ｓｉ基板裏面に厚さ３００ｎｍのＡｌ膜を真空蒸着法により成膜し、表面レジストを除去した。
【００７６】
［有機半導体層形成］
上記で得たＳｉ基板表面にＨＭＤＳ蒸気処理を１分間施し、１２０℃で５分乾燥した。上記式（１）で示されるトリアリールアミンを半導体材料に用い、スピンコートにより膜厚３０ｎｍの有機半導体層を形成させた。
【００７７】
［ソース・ドレイン電極形成］
上記の通り形成させた有機半導体層上に、図１に示すように、厚さ１００ｎｍのＡｕ膜を真空蒸着法により成膜し、シリコン有機薄膜トランジスタ１を得た。シリコン有機薄膜トランジスタ１のトランジスタ静特性を図４に示す。図４の通り、シリコンをベースとした有機薄膜トランジスタ１は、マイナスの閾値電圧Ｖｔｈを示し、エンハンスメント動作をしていることが分かる。
【００７８】
（実施例１）
［ガラス基板上にゲート電極を形成］
光学研磨したガラス基板上に厚さ３００ｎｍのＣｒ膜を真空蒸着法により成膜し、フォトリソグラフィー・エッチングをし、ゲート電極を形成させた。
【００７９】
［ゲート絶縁膜形成］
上記の通りゲート電極を形成した後、シアノエチルプルラン絶縁膜（シアノレジンＣＲ−Ｓ；信越化学社製）をスピンコートし、ホットプレートを用い１００℃で３０分乾燥させ、膜厚９００ｎｍのゲート絶縁層を形成した。
【００８０】
［半導体層形成］
上記式（１）に示すトリアリールアミンを半導体材料に用い、スピンコートにより膜厚３０ｎｍの有機半導体層を形成させた。
【００８１】
［ソース・ドレイン電極形成］
半導体層の上に厚さ１００ｎｍ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、基板／ゲート電極（Ｃｒ）／シアノエチルプルラン／有機半導体／ソース・ドレイン電極（Ａｕ）（図２参照）という構成の有機薄膜トランジスタ１を得た。この有機薄膜トランジスタ１のトランジスタ静特性を図５に示す。図５の通り、サブスレッショルド電圧（ドレイン電流を一桁上昇させるのに必要な電圧）は小さい値となり、低電圧駆動が可能となった。また、ゲート電圧０Ｖにおいても電流が流れるという、デプレッション動作を示した。これにより、表示画素を駆動させる場合、ダイナミックレンジが小さくなり、オフ電流（ゲート電圧０Ｖにおけるドレイン電流）の増加はバッテリーライフを減少させた。このことは、シアノエチルプルラン表面に存在する水酸基によって分極が起こり、負の表面電位を形成することに起因すると考えられ、有機半導体層に負のゲートバイアスが印加されていることと同義であると考えられる。
【００８２】
（実施例２）
シアノエチルプルランでゲート絶縁層を形成させた後、シアノエチルプルランを含有するゲート絶縁層の表面上にヘキサメチルジシラザン蒸気処理を５分間施し、１２０℃で５分乾燥すること以外、実施例１と同様に行い、ガラス基板／ゲート電極（Ｃｒ）／シアノエチルプルラン／有機半導体／ソース・ドレイン電極（Ａｕ）の構造を有する有機薄膜トランジスタ２を得た。この有機薄膜トランジスタ２のトランジスタ静特性を図７に示す。図７からも分かるように、有機薄膜トランジスタ２は、エンハンスメント動作を示し（Ｖｔｈ＜０Ｖ）、オフ電流の低下によりオンオフ比の向上が見られた。また、サブスレッショルド電圧は小さく、上記シリコン有機薄膜トランジスタ１以上の性能が得られ、ガラス基板上においても高性能のトランジスタを作製することが可能となった。
【００８３】
（実施例３）
シアノエチルプルランを含有するゲート絶縁層を形成させた後ＲＦマグネトロンスパッタ法により、ＳｉＯ２ターゲットを用い、スパッタガスＡｒ＋Ｏ２（Ａｒ９５％）、基板温度室温にて膜厚５０ｎｍの無機絶縁膜をさらに成膜すること以外、実施例１と同様に行い、基板／ゲート電極（Ｃｒ）／シアノエチルプルラン／ＳｉＯ２／有機半導体／ソース・ドレイン電極（Ａｕ）の構造（図３参照）を有する有機薄膜トランジスタ３を得た。
【００８４】
上記実施例２にて得た、シアノエチルプルランのみをゲート絶縁層として備える有機薄膜トランジスタ２では、ＶＤＳ＝−２０Ｖ、ＶＧ＝−２０Ｖ時にゲートリーク電流は５０ｎＡ（Ｌ＝３０μｍ、Ｗ＝１０ｍｍ）となる一方、本実施例３で得られた有機薄膜トランジスタ３では、ＶＤＳ＝−２０Ｖ、ＶＧ＝−２０Ｖ時にゲートリーク電流は２０ｎＡ（Ｌ＝３０μｍ、Ｗ＝１０ｍｍ）であり、ゲートリーク電流が減少した。
【００８５】
また、上記比較例にて得た、シリコン有機薄膜トランジスタ１では、ＶＤＳ＝−２０Ｖ印加におけるオンオフ比は３００（ＶＧ＝−２０Ｖ／ＶＧ＝０Ｖ）である一方、本実施例３で得た、有機薄膜トランジスタ３では、ＶＤＳ＝−２０Ｖ印加におけるオンオフ比は６００となり（ＶＧ＝−２０Ｖ／ＶＧ＝０Ｖ）、オンオフ比の向上が観測された。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】シリコンベース薄膜トランジスタ構造である。
【図２】有機絶縁体にシアノエチルプルランを用いた有機トランジスタ構造である。
【図３】有機／無機積層絶縁膜を用いた有機トランジスタ構造である。
【図４】Si基板、SiO2絶縁体を用いた有機薄膜トランジスタの静特性である。
【図５】ガラス基板、シアノエチルプルラン絶縁膜を用いた有機薄膜トランジスタの静特性である。
【図６】ヘキサメチルジシラザン処理を施した有機トランジスタ構造である。
【図７】シアノエチルプルランにシランカップリング処理を施した有機トランジスタの静特性である。
【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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