(57)【要約】【課題】水によるＴＦＴ特性の不安定性を改善し、且つＴＦＴの初期特性を向上させる。【解決手段】基板上に形成されたゲート電極と、前記ゲート電極を覆うように形成されたゲート絶縁層と、前記ゲート絶縁層上に形成された酸化物半導体からなる活性層と、前記活性層と前記ゲート絶縁層の間に又は前記活性層上に、互いに離間して形成されたソース電極及びドレイン電極と、前記ソース電極と前記ドレイン電極で覆われていない前記活性層の上面を覆う疎水性を有する有機単分子膜と、前記活性層上の前記有機単分子膜上に形成された保護層と、を有した薄膜トランジスタを採用する。【選択図】図１
2011077450.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に形成されたゲート電極と、
前記ゲート電極を覆うように形成されたゲート絶縁層と、
前記ゲート絶縁層上に形成された酸化物半導体からなる活性層と、
前記活性層と前記ゲート絶縁層の間に又は前記活性層上に、互いに離間して形成されたソース電極及びドレイン電極と、
前記ソース電極と前記ドレイン電極で覆われていない前記活性層の上面を覆う疎水性を有する有機単分子膜と、
前記活性層上の前記有機単分子膜上に形成された保護層と、
を有する薄膜トランジスタ。
【請求項２】
前記保護層は、感光性樹脂から構成されている請求項１に記載の薄膜トランジスタ。
【請求項３】
前記有機単分子膜は、有機シラン化合物から構成されている請求項１又は請求項２に記載の薄膜トランジスタ。
【請求項４】
前記酸化物半導体がＩｎ、Ｇａ及びＺｎのうちの少なくとも１種を含む酸化物である請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の薄膜トランジスタ。
【請求項５】
基板上にゲート電極を形成する工程と、
前記ゲート電極を覆うようにゲート絶縁層を形成する工程と、
前記ゲート絶縁層上に、酸化物半導体からなる活性層、ソース電極及びドレイン電極を形成する工程と、
少なくとも前記活性層上に、疎水性を有する有機単分子膜を形成する工程と、
前記活性層上に形成された前記有機単分子膜上に保護層を形成する工程と、
前記保護層を形成した後、熱処理する工程と、
を有する薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項６】
前記保護層の構成材料として、感光性樹脂を用いる請求項５に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項７】
前記保護層を形成した後、前記ソース電極及びドレイン電極上の有機単分子膜を除去する工程を有する請求項６に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項８】
前記熱処理の温度は、１００℃以上２００℃以下である請求項６又は請求項７に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項９】
前記有機単分子膜を、有機シラン化合物を用いて形成する請求項５〜請求項８のいずれか１項に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項１０】
前記酸化物半導体の構成材料として、Ｉｎ、Ｇａ及びＺｎのうちの少なくとも１種を含む酸化物を用いる請求項５〜請求項９のいずれか１項に記載の薄膜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、薄膜トランジスタ及び薄膜トランジスタの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、酸化物半導体材料を活性層に用いた薄膜トランジスタ（ＴＦＴ：Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）の開発が進められている。特に、透明な酸化物半導体材料として、ＩＧＺＯ系の酸化物半導体、すなわち、Ｉｎ、Ｇａ、及びＺｎを含む酸化物半導体（以下、ＩＧＺＯという）が注目されている。ＩＧＺＯは透明であるだけでなく、スパッタリングによって室温でアモルファスＩＧＺＯの成膜が可能であり、アモルファスであっても、アモルファスシリコンに比べてキャリア移動度が高いことなど優れたトランジスタ特性（以下、ＴＦＴ特性という）を有することが報告されている。
【０００３】
しかし、酸化物半導体材料（特にアモルファスＩＧＺＯ）は、水や周囲の雰囲気に対して不安定であることが知られている。具体的には、この酸化物半導体を活性層として用いたＴＦＴは、活性層上に水や酸素が吸着して導電率が変化し、閾値電圧やオフ電流が変化してしまい、ＴＦＴ特性が不安定となる。従って、酸化物半導体を活性層として用いる場合には、ＴＦＴ特性の安定性を確保する必要がある。
【０００４】
また、ＴＦＴ特性の初期特性としては、ゲート電圧を印加しない時には電流が流れない(オフ電流が小さい)「ノーマリーオフ特性」が望ましい。また、オフ電流はリーク電流が高いほど増加するため、リーク電流が低いことも望ましい。
【０００５】
そこで、特許文献１では、ＴＦＴ特性の不安定性を改善するため、アモルファスＩＧＺＯ層（活性層）の上にポリイミド膜やシリコーン膜等の有機物膜又はＡｌ２Ｏ３やＧａ２Ｏ３等の金属膜からなる保護層を形成することが提案されている。
【０００６】
また、特許文献２では、特に水に対する影響を抑えるため、アモルファスＩＧＺＯ層（活性層）の上に、ＩＧＺＯ層表面と化学吸着するオクチルトリエトキシシラン（ＯＴＥＳ）等のシラン化合物からなる保護層を形成することが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−７３７０５号公報
【特許文献２】特開２００７−１５８１４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１では、保護層を通過した水を防ぐことができない。また、保護層（有機物膜）が感光性樹脂からなる場合は、感光性樹脂から出る水も防ぐ必要がある。さらに、アモルファスＩＧＺＯ層（活性層）の上にポリイミド膜やシリコーン膜等の有機物膜とＡｌ２Ｏ３やＧａ２Ｏ３等の金属酸化膜の２層からなる保護層を形成することも提案されているが、有機物膜が有機単分子膜からなる点や、有機単分子膜上に保護層、特に感光性樹脂が形成される点は記載されておらず、水の防止やＴＦＴの初期特性の向上は図られていない。
【０００９】
同様に、特許文献２では、保護層が有機単分子膜となり得るシラン化合物から構成されるものの、ＴＦＴの初期特性の向上を図ったものではない。また、保護層がシラン化合物のみから構成される場合、そのパターニングをすることができず、ソース電極やドレイン電極等に不要なシラン化合物が残存することになる。この結果、ソース電極やドレイン電極から配線を引き出す際に邪魔となる。
【００１０】
本発明は、水によるＴＦＴ特性の不安定性を改善し、且つＴＦＴの初期特性を向上させることが可能な薄膜トランジスタ及び薄膜トランジスタの製造方法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】
【００１１】
本発明の上記課題は下記の手段によって解決された。
【００１２】
＜１＞基板上に形成されたゲート電極と、前記ゲート電極を覆うように形成されたゲート絶縁層と、前記ゲート絶縁層上に形成された酸化物半導体からなる活性層と、前記活性層と前記ゲート絶縁層の間に又は前記活性層上に、互いに離間して形成されたソース電極及びドレイン電極と、前記ソース電極と前記ドレイン電極で覆われていない前記活性層の上面を覆う疎水性を有する有機単分子膜と、前記活性層上の前記有機単分子膜上に形成された保護層と、を有する薄膜トランジスタ。
＜２＞前記保護層は、感光性樹脂から構成されている＜１＞に記載の薄膜トランジスタ。
＜３＞前記有機単分子膜は、有機シラン化合物から構成されている＜１＞又は＜２＞に記載の薄膜トランジスタ。
＜４＞前記酸化物半導体がＩｎ、Ｇａ及びＺｎのうちの少なくとも１種を含む酸化物である＜１＞〜＜３＞のいずれか１つに記載の薄膜トランジスタ。
＜５＞基板上にゲート電極を形成する工程と、前記ゲート電極を覆うようにゲート絶縁層を形成する工程と、前記ゲート絶縁層上に、酸化物半導体からなる活性層、ソース電極及びドレイン電極を形成する工程と、少なくとも前記活性層上に、疎水性を有する有機単分子膜を形成する工程と、前記活性層上に形成された前記有機単分子膜上に保護層を形成する工程と、前記保護層を形成した後、熱処理する工程と、を有する薄膜トランジスタの製造方法。
＜６＞前記保護層の構成材料として、感光性樹脂を用いる＜５＞に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
＜７＞前記保護層を形成した後、前記ソース電極及びドレイン電極上の有機単分子膜を除去する工程を有する＜６＞に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
＜８＞前記熱処理の温度は、１００℃以上２００℃以下である＜６＞又は＜７＞に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
＜９＞前記有機単分子膜を、有機シラン化合物を用いて形成する＜５＞〜＜８＞のいずれか１つに記載の薄膜トランジスタの製造方法。
＜１０＞前記酸化物半導体の構成材料として、Ｉｎ、Ｇａ及びＺｎのうちの少なくとも１種を含む酸化物を用いる＜５＞〜＜９＞のいずれか１つに記載の薄膜トランジスタの製造方法。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、水によるＴＦＴ特性の不安定性を改善し、且つＴＦＴの初期特性を向上させることが可能な薄膜トランジスタ及び薄膜トランジスタの製造方法を提供することができた。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態に係る薄膜トランジスタであって、逆スタガ構造でトップコンタクト型の一例を示す模式図である。
【図２】本発明の実施形態に係る薄膜トランジスタであって、逆スタガ構造でボトムコンタクト型の一例を示す模式図である。
【図３】本発明の実施形態に係る薄膜トランジスタであって、逆スタガ構造でトップコンタクト型の別の例を示す模式図である。
【図４】本発明の実施形態に係るＴＦＴの製造方法の一例を示す図であり、具体的には図３に示すＴＦＴの製造方法に係る工程図である。
【図５】図３に示すＴＦＴにおいて、ソース・ドレイン電極から配線を引き出す方法を示す図である。
【図６】ＴＦＴ２、比較ＴＦＴ１、比較ＴＦＴ３及び比較ＴＦＴ４におけるＴＦＴ初期特性（Ｖｇ−Ｉｄ特性）の測定結果を示し、同じベーク温度でのＴＦＴ初期特性を比較可能とした図である。
【図７】ＴＦＴ１及びＴＦＴ２におけるＴＦＴ初期特性（Ｖｇ−Ｉｄ特性）の測定結果を示し、ベーク温度によるＴＦＴ初期特性の変化を確認可能とした図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の薄膜トランジスタ及び薄膜トランジスタの製造方法の一の実施の形態について、図面を用いて説明する。なお、実質的に同様の機能を有するものには、全図面を通して同じ符号を付して説明し、場合によってはその説明を省略することがある。
【００１６】
＜１．薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）＞
本発明の実施形態に係るＴＦＴは、少なくとも、ゲート電極、ゲート絶縁層、活性層、ソース電極及びドレイン電極を有し、ゲート電極に電圧を印加して、活性層に流れる電流を制御し、ソース電極とドレイン電極間の電流をスイッチングする機能を有するアクテイブ素子である。
【００１７】
ＴＦＴの素子構造としては、ゲート電極の位置に基づいた、いわゆる逆スタガ構造（ボトムゲート型とも呼ばれる）であれば、活性層とソース電極及びドレイン電極（適宜、「ソース・ドレイン電極」という。）との接触部分に基づいた、いわゆるトップコンタクト型、ボトムコンタクト型のいずれの態様であってもよい。
【００１８】
なお、ボトムゲート型とは、ゲート絶縁層の下側にゲート電極が配置され、ゲート絶縁層の上側に活性層が形成された形態である。また、ボトムコンタクト型とは、ソース・ドレイン電極が活性層よりも先に形成されて活性層の下面がソース・ドレイン電極に接触する形態であり、トップコンタクト型とは、活性層がソース・ドレイン電極よりも先に形成されて活性層の上面がソース・ドレイン電極に接触する形態である。
【００１９】
本発明の実施形態に係るＴＦＴは、前記ソース電極と前記ドレイン電極で覆われていない前記活性層の上面を覆う疎水性を有する有機単分子膜と、前記活性層上の前記有機単分子膜上に形成された保護層と、を有する。
好ましくは、前記保護層は、感光性樹脂から構成されている。
好ましくは、前記有機単分子膜は、有機シラン化合物から構成されている。
好ましくは、前記酸化物半導体がＩｎ、Ｇａ及びＺｎのうちの少なくとも１種を含む酸化物である。
【００２０】
１）構造
次に、図面を用いて、詳細に本発明の実施形態に係るＴＦＴの構造を説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る薄膜トランジスタであって、逆スタガ構造でトップコンタクト型の一例を示す模式図である。図１に示すＴＦＴ１０は、基板１２の上にゲート電極１４と、ゲート絶縁層１６と、活性層１８とを順に積層して有し、活性層１８の表面上にソース電極２０及びドレイン電極２２が互いに離間して設置されている。さらに、ソース電極２０及びドレイン電極２２と接触せず、ソース・ドレイン電極２０，２２で覆われていない（ソース電極２０及びドレイン電極２２間の）活性層１８上面が疎水性を有する有機単分子膜２４と保護層２６により順次被覆されている。
【００２１】
該構成によれば、保護層２６を通過した水を、活性層１８へ到達する前に疎水性を有する有機単分子膜２４により防ぐことができる。特に、保護層２６が感光性樹脂からなる場合は、感光性樹脂から出る水をも防ぐことが可能となる。従って、水によるＴＦＴ特性の不安定性を改善することができる。
また、特許文献１のような活性層を保護層のみ、又は特許文献２のような有機単分子膜のみで覆う構成の場合、後述する実施例でも示しているように、ＴＦＴ初期特性（例えばノーマリーオフ特性）を向上させることはできないが、本実施形態の構成によればこのＴＦＴ初期特性を大幅に向上させることができる。
特に、閾値電圧に関しては、活性層を保護層のみ又は有機単分子膜のみで覆っても、全く向上（閾値電圧が０Ｖ側にシフト）しないにも関らず、有機単分子膜と保護層を組み合わせることで向上可能という顕著な効果を有する。
さらにまた、有機単分子膜には粘着性があるため、保護層と活性層の間に有機単分子膜を挟むことにより保護層と活性層の密着性を向上させることができる。
【００２２】
図２は、本発明の実施形態に係る薄膜トランジスタであって、逆スタガ構造でボトムコンタクト型の一例を示す模式図である。図２に示すＴＦＴ３０は、基板３２の上にゲート電極３４と、ゲート絶縁層３６と、を順に積層して有し、ゲート絶縁層３６の表面上にソース電極３８及びドレイン電極４０が互いに離間して設置されている。また、ゲート絶縁層３６、ソース電極３８及びドレイン電極４０上に活性層４２を積層して有している。さらに、少なくともソース・ドレイン電極３８，４０で覆われていない活性層４２上面が有機単分子膜４４と保護層４６により順次被覆されている。
【００２３】
該構成によれば、図１に示す構造と同様に、水によるＴＦＴ特性の不安定性を改善し、且つＴＦＴの初期特性を向上させることができる。
【００２４】
図３は、本発明の実施形態に係る薄膜トランジスタであって、逆スタガ構造でトップコンタクト型の別の例を示す模式図である。図３に示すＴＦＴ５０は、基板５２の上にゲート電極５４と、ゲート絶縁層５６と、低抵抗層５８ａ及び高抵抗層５８ｂの二層構造からなる活性層５８とを順に積層して有し、活性層５８の表面上にソース電極６０及びドレイン電極６２が互いに離間して設置されている。さらに、ソース電極６０及びドレイン電極６２と接触せず、ソース・ドレイン電極６０，６２で覆われていない（ソース電極６０及びドレイン電極６２間の）活性層５８上面が有機単分子膜６４と保護層６６により順次被覆されている。
【００２５】
該構成によれば、図１に示す構造と同様に、水によるＴＦＴ特性の不安定性を改善し、且つＴＦＴの初期特性を向上させることができる。
【００２６】
以下、本発明の実施形態に係る薄膜トランジスタの各構成について、符号を省略して具体的に説明するが、該説明は図１〜図３に示すＴＦＴ１０，３０，５０の各構成に当てはめることができる。
【００２７】
２）基板
本実施形態に用いられる基板は特に限定されることはなく、例えばガラス、ＹＳＺ（ジルコニア安定化イットリウム）等の無機材料、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレ−ト、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリエ−テルスルホン、ポリアリレ−ト、アリルジグリコールカーボネート、ポリイミド、ポリシクロオレフィン、ノルボルネン樹脂、及びポリ（クロロトリフルオロエチレン）等の合成樹脂等の有機材料、などが挙げられる。前記有機材料の場合、耐熱性、寸法安定性、耐溶剤性、電気絶縁性、加工性、低通気性、又は低吸湿性等に優れていることが好ましい。
【００２８】
本実施形態においては特に可撓性基板が好ましく用いられる。可撓性基板に用いる材料としては、透過率の高い有機プラスティックフィルムが好ましく、例えばポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンフタレート、ポリエチレンナフタレート等のポリエステル、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリエーテルスルホン、ポリアリレート、ポリイミド、ポリシクロオレフィン、ノルボルネン樹脂、又はポリ（クロロトリフルオロエチレン）等のプラスティックフィルムを用いることができる。また、フィルム状プラスティック基板には、絶縁性が不十分な場合は絶縁層、水や酸素の透過を防止するためのガスバリア層、フィルム状プラスティック基板の平坦性や電極や絶縁層との密着性を向上するためのアンダーコート層等を備えることも好ましい。
【００２９】
ここで、可撓性基板の厚みは、５０μｍ以上５００μｍ以下とすることが好ましい。これは、可撓性基板の厚みを５０μｍ未満とした場合には、基板自体が十分な平坦性を保持することが難しいためである。また、可撓性基板の厚みを５００μｍよりも厚くした場合には、基板自体を自由に曲げることが困難になる、すなわち基板自体の可撓性が乏しくなるためである。
【００３０】
３）ゲート電極
ゲート電極としては、例えば、Ａｌ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｔａ、Ｔｉ、Ａｕ、Ａｇ等の金属、Ａｌ−Ｎｄ、Ａｇ−Ｐｄ−Ｃｕ等の合金、酸化錫、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）、酸化亜鉛インジウム（ＩＺＯ）等の金属酸化物導電膜、ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリピロ−ルなどの有機導電性化合物、またはこれらの混合物が好適に挙げられる。
ゲート電極の厚みは、好ましくは、１０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下である。より好ましくは、２０ｎｍ以上５００ｎｍ以下、さらに好ましくは、４０ｎｍ以上１００ｎｍ以下である。
【００３１】
４）ゲート絶縁層
ゲート絶縁層としては、ＳｉＯ２、ＳｉＮｘ、ＳｉＯＮ、Ａｌ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ５、又はＨｆＯ２等の絶縁体、又はそれらの化合物を少なくとも二つ以上含む混晶化合物が用いられる。また、ポリイミドのような高分子絶縁体もゲート絶縁層として用いることができる。
【００３２】
ゲート絶縁層の膜厚としては、好ましくは、１０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下である。より好ましくは、５０ｎｍ以上５００ｎｍ以下、さらに好ましくは、１００ｎｍ以上２００ｎｍ以下である。ゲート絶縁層はリーク電流を減らし、電圧耐性を上げる為に、ある程度膜厚を厚くする必要がある。しかし、ゲート絶縁層の膜厚を厚くすると、ＴＦＴの駆動電圧の上昇を招く結果となる。その為、ゲート絶縁層の膜厚は無機絶縁体だと５０ｎｍ〜１０００ｎｍ、高分子絶縁体だと０．５μｍ〜５μｍで用いられることが、より好ましい。特に、ＨｆＯ２のような高誘電率絶縁体をゲート絶縁層に用いると、膜厚を厚くしても、低電圧でのＴＦＴ駆動が可能であるので、特に好ましい。
【００３３】
５）活性層
＜素材＞
活性層としては、酸化物半導体が用いられ、好ましくは、アモルファス酸化物半導体が用いられる。活性層を酸化物半導体により形成すれば、アモルファスシリコンの活性層に比べて電荷の移動度がはるかに高く、低電圧で駆動させることができる。また、酸化物半導体を用いれば、通常、シリコンよりも光透過性が高い活性層を形成することができる。また、酸化物半導体、特にアモルファス酸化物半導体は、低温（例えば室温）で均一に成膜が可能であるため、プラスティックのような可撓性のある樹脂基板２を用いるときに特に有利となる。
【００３４】
酸化物半導体としては、従来公知のものが包含され、例えばＩｎ，Ｔｉ，Ｎｂ，Ｓｎ，Ｚｎ，Ｇｄ，Ｃｄ，Ｚｒ，Ｙ，Ｌａ，Ｔａ等の遷移金属の酸化物の他、ＳｒＴｉＯ3，ＣａＴｉＯ3，ＺｎＯ・Ｒｈ２Ｏ３，ＣｕＧａＯ２，ＳｒＣｕ２Ｏ２等の酸化物等が挙げられる。
このように、活性層に用いられる酸化物半導体は、特に限定されることはないが、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ｇａ及びＣｄのうち少なくとも１種を含む酸化物が好ましく、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｚｎ及びＧａのうち少なくとも１種を含む酸化物がより好ましく、Ｉｎ、Ｇａ及びＺｎのうちの少なくとも１種を含む酸化物（例えばＩｎ−Ｏ系）がさらに好ましい。
特に、Ｉｎ、Ｇａ及びＺｎのうちの少なくとも２種を含む酸化物（例えばＩｎ−Ｚｎ−Ｏ系、Ｉｎ−Ｇａ−Ｏ系、Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系）が好ましく、Ｉｎ、Ｇａ及びＺｎを全て含む酸化物がより好ましい。Ｉｎ−Ｇａ−Ｚｎ−Ｏ系酸化物半導体としては、結晶状態における組成がＩｎＧａＯ３（ＺｎＯ）ｍ（ｍは６未満の自然数）で表される酸化物半導体が好ましく、特に、ＩｎＧａＺｎＯ４がより好ましい。この組成の酸化物半導体の特徴としては、電気伝導度が増加するにつれ、電子移動度が増加する傾向を示す。
ただし、ＩＧＺＯの組成比は、厳密にＩｎ：Ｇａ：Ｚｎ＝１：１：１となる必要はない。また、活性層は、上記のような酸化物半導体を主成分として含有していれば良く、その他に不純物等を含有していても良い。ここで、「主成分」とは、活性層を構成する構成成分のうち、最も多く含有される成分を表す
【００３５】
＜電気伝導度＞
ここで電気伝導度とは、物質の電気伝導のしやすさを表す物性値であり、物質のキャリア濃度ｎ、キャリア移動度μとすると物質の電気伝導度σは以下の式で表される。
σ＝ｎｅμ
活性層がｎ型半導体である時はキャリアは電子であり、キャリア濃度とは電子キャリア濃度を、キャリア移動度とは電子移動度を示す。同様に活性層がｐ型半導体ではキャリアは正孔であり、キャリア濃度とは、正孔キャリア濃度を、キャリア移動度とは正孔移動度を示す。尚、物質のキャリア濃度とキャリア移動度とは、ホール測定により求めることができる。
電気伝導度は、厚みが分かっている膜のシート抵抗を測定することにより、膜の電気伝導度を求めることができる。半導体の電気伝導度は温度により変化するが、本願明細書における電気伝導度は、室温（２０℃）での電気伝導度を示す。
【００３６】
活性層の電気伝導度は、活性層のドレイン電極及びソース電極近傍よりゲート絶縁層近傍において高くすることが好ましい。より好ましくは、ゲート絶縁層近傍の電気伝導度のドレイン電極及びソース電極近傍の電気伝導度に対する比率（ゲート絶縁層近傍の電気伝導度／ドレイン電極及びソース電極近傍の電気伝導度）が、好ましくは、１０１以上１０１０以下であり、より好ましくは、１０２以上１０８以下である。好ましくは、活性層のゲート絶縁層界面近傍の電気伝導度が１０−４Ｓｃｍ−１以上１０２Ｓｃｍ−１未満であり、より好ましくは１０−１Ｓｃｍ−１以上１０２Ｓｃｍ−１未満である。
【００３７】
活性層の層構造は、２層以上から構成されていても良く、例えば、図３に示すように活性層５８が低抵抗層５８ａと高抵抗層５８ｂより形成され、低抵抗層５８ａがゲート絶縁層５６と接し、高抵抗層５８ｂがソース電極６０及びドレイン電極６２の少なくとも一方と電気的に接していることが好ましい。また、より好ましくは、低抵抗層５８ａの電気伝導度の高抵抗層５８ｂの電気伝導度に対する比率（低抵抗層５８ａの電気伝導度／高抵抗層５８ｂの電気伝導度）が、１０１以上１０１０以下であり、さらに好ましくは、１０２以上１０８以下である。
また、好ましくは、低抵抗層５８ａの電気伝導度が１０−４Ｓｃｍ−１以上１０２Ｓｃｍ−１未満であり、より好ましくは１０−１Ｓｃｍ−１以上１０２Ｓｃｍ−１未満である。高抵抗層５８ｂの電気伝導度は、好ましくは１０−１Ｓｃｍ−１以下、より好ましくは１０−９Ｓｃｍ−１以上１０−３Ｓｃｍ−１以下である。
【００３８】
上記のようなＩＧＺＯ等の酸化物半導体により２層構造の活性層を形成すれば、移動度が１０ｃｍ２／（Ｖ・秒）以上の高い移動度のＴＦＴで、ＯＮ／ＯＦＦ比が１０６以上のトランジスタ特性を実現でき、一層低電圧化を図ることができる。
【００３９】
活性層は、上述のように活性層のドレイン電極及びソース電極近傍よりゲート絶縁層近傍において電気伝導度がより大きくなるように調整することが好ましい。活性層を酸化物半導体で形成する場合、電気伝導度の調整手段として下記の手段を挙げることが出来る。
【００４０】
（１）酸素欠陥による調整
酸化物半導体において、酸素欠陥ができると、キャリア電子が発生し、電気伝導度が大きくなることが知られている。よって、酸素欠陥量を調整することにより、酸化物半導体の電気伝導度を制御することが可能である。酸素欠陥量を制御する具体的な方法としては、成膜中の酸素分圧、成膜後の後処理時の酸素濃度と処理時間等がある。ここでいう後処理とは、具体的に１００℃以上の熱処理、酸素プラズマ、ＵＶオゾン処理などがある。これらの方法の中でも、生産性の観点から成膜中の酸素分圧を制御する方法が好ましい。成膜中の酸素分圧を調整することにより、酸化物半導体の電気伝導度の制御を行うことができる。
【００４１】
（２）組成比による調整
酸化物半導体の金属組成比を変えることにより、電気伝導度を変化させることもできる。例えば、ＩｎＧａＺｎ１−ＸＭｇＸＯ４において、Ｍｇの比率が増えていくと、電気伝導度が小さくなる。また、（Ｉｎ２Ｏ３）１−Ｘ（ＺｎＯ）Ｘの酸化物系において、Ｚｎ／Ｉｎ比が１０％以上では、Ｚｎ比率が増加するにつれ、電気伝導度が小さくなることが報告されている（「透明導電膜の新展開ＩＩ」、シーエムシー出版、３４頁−３５頁）。これら組成比を変える具体的な方法としては、例えば、スパッタによる成膜方法においては、組成比が異なるターゲットを用いる方法が挙げられる。または、多元のターゲットにより、共スパッタし、そのスパッタレートを個別に調整することにより、膜の組成比を変えることが可能である。  
【００４２】
（３）不純物による調整
酸化物半導体に、Ｌｉ，Ｎａ，Ｍｎ，Ｎｉ，Ｐｄ，Ｃｕ，Ｃｄ，Ｃ，Ｎ，Ｐ等の元素を不純物として添加することにより、電子キャリア濃度を減少させること、つまり電気伝導度を小さくすることが可能である。
不純物を添加する方法としては、酸化物半導体と不純物元素とを共蒸着により行う、成膜された酸化物半導体膜に不純物元素のイオンをイオンドープ法により行う等がある。
【００４３】
（４）酸化物半導体材料による調整
上記（１）〜（３）においては、同一酸化物半導体系での電気伝導度の調整方法を述べたが、もちろん酸化物半導体材料を変えることにより、電気伝導度を変えることができる。例えば、一般的にＳｎＯ２系酸化物半導体は、Ｉｎ２Ｏ３系酸化物半導体に比べて電気伝導度が小さいことが知られている。このように酸化物半導体材料を変えることにより、電気伝導度の調整が可能である。
【００４４】
＜活性層の膜厚＞
活性層の厚みは、好ましくは、１ｎｍ以上１００ｎｍ以下であり、より好ましくは、２．５ｎｍ以上５０ｎｍ以下である。
活性層が低抵抗層と高抵抗層の２層構造からなる場合、低抵抗層の厚みは、好ましくは、０．１ｎｍ以上１００ｎｍであり、より好ましくは１ｎｍ以上５０ｎｍであり、さらに好ましくは２ｎｍ以上１０ｎｍ以下である。また、高抵抗層の厚みは、好ましくは、１ｎｍ以上１００ｎｍ以下であり、好ましくは５ｎｍ以上５０ｎｍ以下であり、さらに好ましくは１０ｎｍ以上２０ｎｍ以下である。
この活性層の膜厚は、作製した素子断面のＨＲＴＥＭ（Ｈｉｇｈ  Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ  ＴＥＭ）写真撮影により測定することができる。
【００４５】
６）ソース電極及びドレイン電極
ソース電極及びドレイン電極材料としては、例えば、Ａｌ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｔａ、Ｔｉ、Ａｕ、及びＡｇ等の金属、Ａｌ−Ｎｄ、ＡＰＣ等の合金、酸化錫、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）、酸化亜鉛インジウム（ＩＺＯ）等の金属酸化物導電膜、ポリアニリン、ポリチオフェン、及びポリピロ−ルなどの有機導電性化合物、またはこれらの混合物を好適に挙げられる。特に好ましくは、ＩＺＯである。
ソース電極及びドレイン電極の厚みは、好ましくは、１０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下である。より好ましくは、２０ｎｍ以上５００ｎｍ以下、さらに好ましくは、４０ｎｍ以上１００ｎｍ以下である。
【００４６】
７）有機単分子膜
＜素材＞
本実施形態の有機単分子膜は、化学吸着或いは物理吸着により活性層表面を被覆することのでき、疎水性を有しているものであればよく、例えば、アルキルチオール類（例えばオクチルチオール）、アリールチオール類（例えばペンタフルオロフェニルチオール）、また界面活性剤（アニオン活性剤、カチオン活性剤、ノニオン活性剤）等の化学吸着物質等を用いることができるが、本実施形態においては、有機シラン化合物が好ましい。
【００４７】
なお、「単分子膜」とは、「自己組織化単分子膜」の意味であり、例えば、有機シラン化合物と活性層表面を接触させることで形成させることができる。「自己組織化単分子膜」とは、活性層表面の構成原子（例えば前記水酸基）と結合可能な官能基を有する化合物（例えば、有機分子中にトリクロロシリル基等を有する有機シラン化合物）を、気体又は液体の状態で活性層表面と共存させることにより、官能基が活性層表面の構成原子と吸着乃至結合して、直鎖分子を外側に向けて形成された緻密で粘着性のある単分子膜である。この単分子膜は、化合物の活性層表面に対する自発的な化学吸着によって形成されることから、自己組織化単分子膜（ＳＡＭ膜）と称される。
【００４８】
また、「疎水性を有する」とは、具体的には、有機単分子膜内に、メチル基、エチル基などのアルキル基やフェニル基等の疎水基を有するものを指す。
【００４９】
有機シラン化合物としては従って、活性層表面と結合可能な官能基を有する化合物であり、所謂シランカップリング剤が好ましい。
【００５０】
これらの有機シラン化合物としてはシランカップリング剤が好ましく、アルキルシラン、アルキルジシラザン類からなるシランカップリング剤が好ましい。これらのシランカップリング剤は、末端のアルキル基のほかハロゲノシラン、アルコキシシラン等の活性層表面の水酸基等と反応性を有する基が置換されており、活性層表面に化学的に結合してＳＡＭ膜を形成する。
【００５１】
これらアルキルシラン、アルキルジシラザン類の例としては、メチルトリエトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、イソプロピルトリメトキシシラン、イソプロピルトリエトキシシラン、ブチルトリメトキシシラン、オクチルトリエトキシシラン、オクタデシルトリエトキシシラン、トリメチルエトキシシラン等、また、メチルトリクロロシラン、エチルトリクロロシラン、ジメチルクロロシラン、ジメチルジクロロシラン、イソプロピルトリクロロシラン、イソプロピルトリクロロシラン、ブチルトリクロロシラン、オクチルトリクロロシラン、トリメチルクロロシラン、オクタデシルトリクロロシラン等、更にアルキルジシラザン類としてはヘキサメチルジシラザン等の化合物が挙げられる。
【００５２】
具体的には、信越化学社製のケイ素化合物試薬、または米国のＧｅｌｅｓｔ，Ｉｎｃ．Ｍｅｔａｌ−Ｏｒｇａｎｉｃｓ  ｆｏｒ  Ｍａｔｅｒｉａｌ＆Ｐｏｌｙｅｒ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、チッソ社製ＳＩＬＩＣＯＮ  ＣＨＥＭＩＣＡＬＳ等の化合物カタログに記載されているものの中からアルキルシラン、アルキルジシラザン類を選択して用いればよい。
【００５３】
特にオクチルトリエトキシシラン（ＯＴＥＳ）、オクチルトリクロロシラン（ＯＴＳ）、ヘキサメチルジシラザン（ＨＭＤＳ）が好ましい疎水化処理剤である。なお、例えばＨＭＤＳ（ヘキサメチルジシラザン）は、（ＣＨ3）3ＳｉＮＨＳｉ（ＣＨ3）3の構造式を有する化合物であり、一般的には、クロロトリメチルシランにアンモニアを作用させて得ることが出来る無色の液体である。
【００５４】
＜有機単分子膜の厚膜＞
有機単分子膜の厚みは、構成する高分子にもよるが、通常０．１ｎｍ以上１００ｎｍ程度であり、例えば１ｎｍ付近である。
この有機単分子膜の膜厚は、作製した素子断面のＨＲＴＥＭ（Ｈｉｇｈ  Ｒｅｓｏｌｕｔｉｏｎ  ＴＥＭ）写真撮影により測定することができる。
【００５５】
８）保護層
保護層を構成する材料としては、ＳｉＯ２、ＳｉＯ、ＭｇＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＧｅＯ、ＮｉＯ、ＣａＯ、ＢａＯ、ＺｎＯ、ＳｒＯ、Ｆｅ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３、ＺｒＯ２、ＣｅＯ２、Ｌｉ２Ｏ、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ、Ｒｂ２Ｏ、Ｓｃ２Ｏ３、Ｌａ２Ｏ３、Ｎｄ２Ｏ３、Ｓｍ２Ｏ３、Ｇｄ２Ｏ３、Ｄｙ２Ｏ３、Ｅｒ２Ｏ３、Ｙｂ２Ｏ３、Ｔａ２Ｏ５、Ｎｂ２Ｏ５、ＨｆＯ２Ｇａ２Ｏ３、Ｉｎ２Ｏ３又はＴｉＯ２等の金属酸化物、ＳｉＮｘ、ＳｉＮｘＯｙ等の金属窒化物、ＭｇＦ２、ＬｉＦ、ＡｌＦ３、又はＣａＦ２等の金属フッ化物等の無機材料が挙げられる。また、ポリイミド、アクリル樹脂などの有機材料を用いることもできる。
そして、保護層を構成する材料として好ましくは、樹脂素材が用いられ、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、フッ素系樹脂、シリコン系樹脂、ゴム系樹脂、またはエステル系樹脂等を用いることができるものであり、より好ましくは、感光性樹脂もしくは熱硬化性樹脂であり、リソグラフィー法によりパターニング可能な樹脂である。
【００５６】
保護層の厚みは、１μｍ以上１ｍｍ以下が好ましい。更に好ましくは５μｍ以上１００μｍ以下であり、最も好ましくは１０μｍ以上５０μｍ以下である。
【００５７】
＜２．薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）の製造方法＞
次に、本発明の実施形態に係るＴＦＴの製造方法について説明する。
本発明の実施形態に係るＴＦＴの製造方法は、基板上にゲート電極を形成する工程と、前記ゲート電極を覆うようにゲート絶縁層を形成する工程と、前記ゲート絶縁層上に、酸化物半導体からなる活性層、ソース電極及びドレイン電極を形成する工程と、少なくとも前記活性層上に、疎水性を有する有機単分子膜を形成する工程と、前記活性層上に形成された前記有機単分子膜上に保護層を形成する工程と、前記保護層を形成した後、熱処理する工程と、を有する。
【００５８】
好ましくは、前記保護層の構成材料として、感光性樹脂を用いる。
好ましくは、前記保護層を形成した後、前記ソース電極及びドレイン電極上の有機単分子膜を除去する工程を有する。
好ましくは、前記熱処理の温度は、１００℃以上２００℃以下である。
好ましくは、前記有機単分子膜を、有機シラン化合物を用いて形成する。
好ましくは、前記酸化物半導体の構成材料として、Ｉｎ、Ｇａ及びＺｎのうちの少なくとも１種を含む酸化物を用いる。
【００５９】
次に、図面を用いて、詳細に本発明の実施形態に係るＴＦＴの製造方法を説明する。
図４は、本発明の実施形態に係るＴＦＴの製造方法の一例を示す図であり、具体的には図３に示すＴＦＴ５０の製造方法に係る工程図である。なお、図１に示すＴＦＴ１０や図２に示すＴＦＴ３０の製造方法の説明は省略するが、以下と同様に製造することができる。
【００６０】
９）ゲート電極の形成
まず、基板５２上にゲート電極５４を形成する（図４（Ａ））。このゲート電極５４の成膜法は特に限定されることはなく、印刷方式、コ−ティング方式等の湿式方式、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレ−ティング法等の物理的方式、ＣＶＤ、プラズマＣＶＤ法等の化学的方式、などの中から前記材料との適性を考慮して適宜選択した方法に従って基板５２上に形成することができる。例えば、ＩＴＯを選択する場合には、直流あるいは高周波スパッタリング法、真空蒸着法、イオンプレ−ティング法等に従って行うことができる。またゲート電極５４の材料として有機導電性化合物を選択する場合には湿式製膜法に従って行うことができる。
成膜後、フォトリソグラフィ法によって所定の形状にパターニングを行う。このとき、ゲート電極５４及びゲート配線（不図示）を同時にパターニングすることが好ましい。
また、形成すべきゲート電極５４のパターンに応じた開口部を有するメタルマスク（シャドウマスク）を介して成膜とともにパターニングを行ってもよい。
【００６１】
１０）ゲート絶縁層の形成
基板５２上にゲート電極５４を形成した後、ゲート電極５４を覆うゲート絶縁層５６を形成する（図４（Ｂ））。ゲート絶縁層５６は、印刷方式、コーティング方式等の湿式方式、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等の物理的方式、ＣＶＤ、プラズマＣＶＤ法等の化学的方式などの中から使用する材料との適性を考慮して適宜選択した方法に従って成膜し、必要に応じてフォトリソグラフィ法によって所定の形状にパターニングを行う。
【００６２】
１１）活性層の形成
次に、ゲート絶縁層５６上に低抵抗層５８ａと高抵抗層５８ｂを順次形成して、活性層５８を形成する（図４（Ｃ）、図４（Ｄ））。
【００６３】
活性層５８（低抵抗層５８ａ及び高抵抗層５８ｂ）の成膜方法としては、酸化物半導体の多結晶焼結体をターゲットとして、気相成膜法を用いるのが好ましい。気相成膜法の中でも、スパッタリング法、パルスレーザー蒸着法（ＰＬＤ法）が適している。さらに、量産性の観点から、スパッタリング法が好ましい。例えば、ＲＦマグネトロンスパッタリング蒸着法により、真空度及び酸素流量を制御して成膜される。
なお、成膜の際、電気伝導度を調整する手段としては、上記（１）〜（４）の方法を単独で用いても良いし、組み合わせても良い。また、成膜後には、適宜エッチング等によるパターニングや熱処理が行われる。
【００６４】
成膜された膜は、周知のＸ線回折法により結晶状態を確認することができる。また成膜された膜の組成比は、ＲＢＳ（ラザフォード後方散乱）分析法により求められる。
【００６５】
１２）ソース・ドレイン電極の形成
活性層５８を形成した後、ソース・ドレイン電極６０，６２を、電極間に隙間を有し、活性層５８を介して導通可能となるように形成する（図４（Ｅ））。
【００６６】
ソース・ドレイン電極６０，６２の形成方法は特に限定されず、印刷方式、コーティング方式等の湿式方式、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法等の物理的方式、ＣＶＤ、プラズマＣＶＤ法等の化学的方式などの中から材料との適性を考慮して選択した方法に従って成膜すればよい。例えば、ＩＴＯを選択する場合には、直流あるいは高周波スパッタリング法、真空蒸着法、イオンプレーティング法等に従って成膜することができる。またソース電極・ドレイン電極６０，６２の材料として有機導電性化合物を選択する場合には湿式成膜法に従って行うことができる。
【００６７】
また、ソース・ドレイン電極６０，６２のパターニング方法としては、例えば、形成すべきパターンに応じた開口部を有するメタルマスク（シャドウマスク）を介して成膜とともにパターニングする方法、成膜後、フォトリソグラフィ法及びエッチング法によりパターンニングする方法、リフトオフ法によりパターニングする方法などが挙げられる。
【００６８】
１３）有機単分子膜の形成
ソース・ドレイン電極６０，６２を形成した後、少なくとも活性層５８上に、疎水性を有する有機単分子膜６４を形成する（図４（Ｆ））。
有機単分子膜６４の形成は、上述した疎水化処理剤を、スクリーン印刷法、インクジェット印刷法により、また、例えばスピンコート法や種々のコーターを用いた塗布、浸漬法、スプレー法、滴下法、ラングミュア・ブロジェット法等といった各種の溶液プロセスを活性層上に適用して、洗浄、乾燥すればよい。特に、疎水化処理剤の溶液を活性層５８に塗布して乾燥する湿式法が好ましい。例えば疎水化処理剤としてのＨＭＤＳを活性層上に塗布して、乾燥する（以下、ＨＭＤＳ処理という）。
【００６９】
また、疎水化処理剤を含む反応ガスを５０〜５００℃の範囲で加熱された活性層５８上に供給する、熱ＣＶＤ法や、放電ガス、反応ガスを用い０．０１〜１００Ｐａの減圧下で行うプラズマＣＶＤ法、また、好ましくは９３〜１０４ｋＰａという略大気圧下で行う大気圧プラズマＣＶＤ法を用いて活性層５８上に形成してもよい。
【００７０】
なお、疎水化処理剤の塗布後に、乾燥のため通常加熱処理を施すが、常温で乾燥しても良く、後述する保護層６６を形成した後に、有機単分子膜６４と保護層６６をまとめて加熱しても良い。
【００７１】
＜ＨＭＤＳ処理＞
以下、有機単分子膜の形成方法として、ＨＭＤＳ処理を一例に挙げて具体的に説明する。なお、ＨＭＤＳ処理剤による有機単分子膜の形成方法としては、以下の方法が用いられるが、これらの方法に限定されるものではない。
すなわち、活性層５８上面のＨＭＤＳ処理は、略密閉された容器内に、ＨＭＤＳ処理剤を入れ、ＨＭＤＳ蒸気に活性層５８を接触させた後、容器から取り出して、更に活性層５８を加熱して、疎水化処理が完了する。
【００７２】
前記略密閉とは、ＨＭＤＳ蒸気が自然蒸発して揮散、消失しない閉じた状態をいう。使用できる容器としては、ＨＭＤＳ蒸気により腐食、分解または吸着等の影響が無いものであれば良く、特に限定されるものではないが、ステンレス等を挙げることが出来る。略密閉された容器内には、通常、空気が存在するが、空気以外の他の気体を置換してもよい
【００７３】
活性層５８をＨＭＤＳ蒸気に接触する温度は、適宜選択できるが、常温におけるＨＭＤＳ蒸気で該ＨＭＤＳ処理を達成することができる。必要に応じて、ＨＭＤＳを３０℃〜８０℃の温度に加温することも可能である。該活性層５８をＨＭＤＳ蒸気に接触させる時間としては、５〜２００秒が好ましく、更に、２０〜６０秒が均一処理の観点から好ましい。
【００７４】
ＨＭＤＳ処理された活性層５８（活性層５８を積層した基板５２）を加熱する方法としては、通常使用できる方法が適宜選択採用できるが、ホットプレート、コンベクションオーブンまたは遠赤外線照射による加熱が好ましい。さらに、ホットプレートが生産性の観点から好ましい。
【００７５】
活性層５８のＨＭＤＳ蒸気との接触後における加熱温度は、水を十分に除去させるという観点から１００℃以上であることが好ましい。
【００７６】
本実施形態において、ＨＭＤＳ蒸気に接触させるとは、ＨＭＤＳが活性層５８の表面で接して、活性層５８の表面とＨＭＤＳとの界面で反応が進行可能である状態を意味する。すなわち、ＨＭＤＳ蒸気の雰囲気下に活性層５８を放置する方法、ＨＭＤＳを活性層５８に液体または気体の状態で塗布する方法、ＨＭＤＳの液中に活性層５８を浸漬させる方法等が挙げられるが、疎水化処理が可能な状態であれば、特に、これらに限定されるものではない。
【００７７】
ＨＭＤＳを活性層５８に液体の状態で直接塗布する方法としては、活性層５８にＨＭＤＳを塗布し、ＨＭＤＳ残液が蒸発した後、上記と同様な方法で処理することもできる。 直接塗布する方法としては、スプレーコーティング、スピンコーティング、スリットコーティングなどがある。
【００７８】
また、活性層５８をＨＭＤＳで処理する別の方法としては、活性層５８を積層する基板５２をホットプレートで加熱しながら、活性層５８表面にＨＭＤＳ蒸気をスプレー等から噴射させ吹き付けることにより疎水化処理することができる。
【００７９】
更に、活性層５８をＨＭＤＳで処理する別の方法としては、活性層５８を積層した基板５２をＨＭＤＳ中に浸漬させ、引き上げて液が蒸発した後、上記と同様な方法で加熱処理することにより、疎水化処理することができる。
【００８０】
１４）保護層の形成
次に、活性層５８上に形成された有機単分子膜６４上に保護層６６を形成する（図４（Ｇ）。
【００８１】
保護層６６の作製方法は特に限定されることはなく、例えば、樹脂溶液を塗布する方法、樹脂シートを圧着または熱圧着する方法、蒸着やスパッタリング等により乾式重合する方法が挙げられる。
【００８２】
１５）熱処理
最後に、保護層６６を形成した後、少なくとも有機単分子膜６４及び保護層６６から水が蒸発するように熱処理（ベーク）を施す（図４（Ｈ））。
【００８３】
熱処理の温度は、水を十分に蒸発させることができる１００℃以上である。また、後述する実施例から１２０℃、１５０℃と加熱温度を上げるにつれてＴＦＴの初期特性が向上していることから、温度が高い程好ましいが、保護層６６が感光性樹脂からなる場合は、耐熱性の観点から２００℃以下であることが好ましい。さらに、基板５２がPENフィルム基板である場合は、耐熱性の観点から１５０℃以下であることが好ましい。
【００８４】
以上のような工程を経て、水によるＴＦＴ特性の不安定性を改善し、且つＴＦＴの初期特性を向上させることが可能なＴＦＴ５０を作製することができる。
ＴＦＴ５０を製造した後は、最終製品（表示装置、撮像装置など）に応じてさらに層間絶縁膜、画素電極等を形成すればよい。例えば、有機ＥＬディスプレイを製造する場合は、層間絶縁膜及び画素電極を順次形成した後、少なくとも発光層を含む有機エレクトロルミネッセンス層及びＩＴＯ、Ａｌ等により上部電極（共通電極）を順次形成した後、封止用の樹脂フィルムを貼り付ける。これにより、例えばフレキシブルな有機ＥＬディスプレイを製造することができる。
【００８５】
なお、最終製品に応じて、ソース・ドレイン電極６０、６２上面から配線を引き出す場合が生ずる。この場合、ソース・ドレイン電極６０、６２上面の有機単分子膜６４が邪魔となる。ここで、例えば、特許文献２の構成の場合、活性層上にシラン化合物のみからなる保護層を設けているが、シラン化合物のみではその後パターニングはできないため、パターニングするためには、有機単分子膜６４の形成が印刷等の方法に限られる。
【００８６】
しかしながら、本実施形態では、有機単分子膜６４上に、保護層６６、特に感光性樹脂からなる保護層６６を形成するため、有機単分子膜６４をパターニングすることができるようになる。
図５は、図３に示すＴＦＴ５０において、ソース・ドレイン電極６０、６２から配線６８を引き出す方法を示す図である。
【００８７】
まず、感光性樹脂からなる保護層６６をフォトリソグラフィによってパターニングする（図５（Ａ））。次に、ドライエッチング等でソース・ドレイン電極６０、６２上の不要な有機単分子膜６４を除去する（図５（Ｂ））。そして、感光性樹脂はそのまま保護層６６として用い、配線６８を構成する導電膜を形成した後、パターニングを行う。これによりソース・ドレイン電極６０、６２と配線６８とが確実に電気的に接続され、ソース・ドレイン電極６０、６２上面及び側面から配線６８が引き出される（図５（Ｃ））。
【実施例】
【００８８】
以下に、本発明に係る薄膜トランジスタ及び薄膜トランジスタの製造方法について、実施例により説明するが、本発明はこれら実施例により何ら限定されるものではない。
【００８９】
−ＴＦＴ初期特性の評価−
まず、ＴＦＴ初期特性の評価のため、以下の実施例１，２及び比較例１〜５によりＴＦＴを作製した。
（実施例１）
実施例１では、図３に示す構成のＴＦＴ１を作製した。ＴＦＴ１の作製方法は以下の通りである。
＜ゲート電極＞
基板としては、無アルカリガラス板（コーニング社、品番ＮＯ．１７３７）を用いた。
次いで、純水１５分→アセトン１５分→純水１５分の順で超音波洗浄を行なった前記基板上に、ＲＦマグネトロンスパッタ（条件：スパッタガスＡｒ＝１３ｓｃｃｍ、ＲＦパワー３８０Ｗ）により、ゲート電極としてＭｏ薄膜（厚み４０ｎｍ）を成膜した。ゲート電極（Ｍｏ薄膜）のパターニングは、フォトレジスト層の露光、現像により所定のパターンを形成するフォトリソグラフィ法により行なった。
【００９０】
＜ゲート絶縁層＞
次に、ゲート電極上に、下記のゲート絶縁層の形成を行なった。
ＳｉＯ２をＲＦマグネトロンスパッタ法（条件：ターゲットＳｉＯ２、スパッタガスＡｒ／Ｏ２＝１２／２ｓｃｃｍ、ＲＦパワー４００Ｗ）にて２００ｎｍ形成し、ゲート絶縁層を設けた。ゲート絶縁層のパターニングには、フォトリソグラフィ法により行なった。
【００９１】
＜活性層＞
このゲート絶縁層上に、活性層のうちの低抵抗層を形成した。低抵抗層の成膜は、ＩｎＧａＺｎＯ４の組成を有する多結晶焼結体をターゲットとして、ＲＦマグネトロンスパッタ真空蒸着法により、Ａｒ流量９７ｓｃｃｍ、Ｏ２流量２．０ｓｃｃｍ、ＲＦパワー２００Ｗ、全圧０．３８Ｐａの条件で行った。低抵抗層の厚みは、５０ｎｍであった。
【００９２】
低抵抗層の上に、活性層のうちの高抵抗層を形成した。高抵抗層の成膜は、層表面（厚み方向と直交する面）および側面の全体を覆うようにして、ＩＧＺＯ／Ｇａ２Ｏ３について共スパッタにより行った。具体的には、ＩＧＺＯスパッタについては、ＩｎＧａＺｎＯ４の組成をターゲットとして、Ａｒ流量１２ｓｃｃｍ、Ｏ２流量５．０ｓｃｃｍ、ＲＦパワー４００Ｗ、全圧０．４Ｐａの条件とし、酸化ガリウムスパッタについては、ＲＦマグネトロンスパッタ法により、Ｇａ２Ｏ３の組成をターゲットとして、Ａｒ流量１２ｓｃｃｍ、Ｏ２流量５．０ｓｃｃｍ、ＲＦパワー1００Ｗ、全圧０．４Ｐａの条件とした。そして、成膜時間を調整して目標の成膜厚みを得た。
【００９３】
成膜の結果、高抵抗層は、ＩＧＺＯ及びＧａ２Ｏ３を含有する厚み１０ｎｍの混合膜と、Ｇａ２Ｏ３を含有する厚み１０ｎｍの単一膜からなる２層構造となった。パターニングは、フォトリソグラフィ法により行なった。
【００９４】
成膜された活性層（低抵抗層及び高抵抗層）は、周知のＸ線回折法によりアモルファス膜であることが確認された。
＜ソース・ドレイン電極＞
次いで、抵抗層の上に、ＲＦマグネトロンスパッタ（条件：スパッタガスＡｒ＝１３ｓｃｃｍ、ＲＦパワー３８０Ｗ）により、ソース・ドレイン電極としてＭｏ薄膜（厚み１００ｎｍ）を成膜した。ゲート電極（Ｍｏ薄膜）のパターニングは、フォトリソグラフィ法により行なった。
【００９５】
＜有機単分子膜＞
活性層の上に、スピンコート法により、疎水化処理剤としてのＨＭＤＳを用い、有機単分子膜（以下、ＨＭＤＳ処理膜という）を形成した。具体的には、ミカサ株式会社の      MSA200型のスピンコート装置を用い、回転数を５００ｒｐｍとして有機単分子膜を塗布した。なお、回転数を１０００ｒｐｍとしても有機単分子膜を塗布することを確認した。
【００９６】
＜保護層＞
有機単分子膜の上に、感光性アクリル樹脂（ＪＳＲ製ＰＣ−４０５Ｇ）の塗布液を塗布した。そして、１５０℃の温度で１０分間ベーク処理を行って厚み１μｍの塗布層を作製し、保護層とした。
【００９７】
以上の製造方法を経て、ＴＦＴ１を作製した。
【００９８】
ＴＦＴ１の構成をまとめると、以下のようになった。
ＴＦＴ１：glass/Mo(40nm)/SiO2(200nm)/IGZO(50nm)/IGZO+Ga2O3(10nm)/Ga2O3(10nm)/Mo(100nm)/HMDS処理膜/感光性アクリル樹脂(1μm)
【００９９】
（実施例２）
実施例２では、図３に示す構成のＴＦＴ２を作製した。ＴＦＴ２の作製方法は、保護層形成後のベーク温度が１２０℃である以外は、実施例１と同様とした。
【０１００】
ＴＦＴ２の構成をまとめると、以下のようになった。
ＴＦＴ２：glass/Mo(40nm)/SiO2(200nm)/IGZO(50nm)/IGZO+Ga2O3(10nm)/Ga2O3(10nm)/Mo(100nm)/HMDS処理膜/感光性アクリル樹脂(1μm)
【０１０１】
（比較例１）
比較例１では、図３に示す構成で保護層を有していない比較ＴＦＴ１を作製した。比較ＴＦＴ１の作製方法は、保護層を形成せず、ＨＭＤＳ処理膜形成後に１２０℃で１０分間ベーク処理した以外は、実施例１と同様とした。
【０１０２】
比較ＴＦＴ１の構成をまとめると、以下のようになった。
比較ＴＦＴ１：
glass/Mo(40nm)/SiO2(200nm)/IGZO(50nm)/IGZO+Ga2O3(10nm)/Ga2O3(10nm)/Mo(100nm)/HMDS処理膜
【０１０３】
（比較例２）
比較例２では、図３に示す構成で有機単分子膜を有していない比較ＴＦＴ２を作製した。比較ＴＦＴ２の作製方法は、有機単分子膜を形成せず、保護層形成後に１５０℃で１０分間ベークした以外は実施例１と同様とした。
【０１０４】
比較ＴＦＴ２の構成をまとめると、以下のようになった。
比較ＴＦＴ２：
glass/Mo(40nm)/SiO2(200nm)/IGZO(50nm)/IGZO+Ga2O3(10nm)/Ga2O3(10nm)/Mo(100nm)/感光性アクリル樹脂(1μm)
【０１０５】
（比較例３）
比較例３では、図３に示す構成で有機単分子膜を有していない比較ＴＦＴ３を作製した。比較ＴＦＴ３の作製方法は、有機単分子膜を形成せず、保護層形成後に１２０℃で１０分間ベークした以外は実施例１と同様とした。
【０１０６】
比較ＴＦＴ３の構成をまとめると、以下のようになった。
比較ＴＦＴ３：
glass/Mo(40nm)/SiO2(200nm)/IGZO(50nm)/IGZO+Ga2O3(10nm)/Ga2O3(10nm)/Mo(100nm)/感光性アクリル樹脂(1μm)
【０１０７】
（比較例４）
比較例４では、図３に示す構成で有機単分子膜及び保護層を有していない比較ＴＦＴ４を作製した。比較ＴＦＴ４の作製方法は、有機単分子膜及び保護層を形成せず、ソース・ドレイン電極形成後に１２０℃で１０分間ベークした以外は実施例１と同様とした。
【０１０８】
比較ＴＦＴ４の構成をまとめると、以下のようになった。
比較ＴＦＴ４：
glass/Mo(40nm)/SiO2(200nm)/IGZO(50nm)/IGZO+Ga2O3(10nm)/Ga2O3(10nm)/Mo(100nm)
【０１０９】
（比較例５）
比較例５では、図３に示す構成で有機単分子膜及び保護層を有していない比較ＴＦＴ５を作製した。比較ＴＦＴ５の作製方法は、有機単分子膜及び保護層を形成せず、またソース・ドレイン電極形成後にベークもしない以外は実施例１と同様とした。
【０１１０】
比較ＴＦＴ５の構成をまとめると、以下のようになった。
比較ＴＦＴ５：
glass/Mo(40nm)/SiO2(200nm)/IGZO(50nm)/IGZO+Ga2O3(10nm)/Ga2O3(10nm)/Mo(100nm)
【０１１１】
（ＴＦＴ初期特性評価）
得られた各ＴＦＴについて、飽和領域ドレイン電圧（Ｖｄ）＝１０Ｖ（ゲート電圧（Ｖｇ）：−１０Ｖ≦Ｖｇ≦１５Ｖ）でのＴＦＴ伝達特性の測定を行い、ＴＦＴの性能（ＴＦＴの初期特性）を評価した。ＴＦＴ伝達特性の測定は、半導体パラメータ・アナライザー４１５６Ｃ（アジレントテクノロジー社製）を用いて行った。各パラメータの定義は下記の通りである。なお、ＴＦＴ初期特性とは、活性層が水等で劣化する前のＴＦＴ作製直後のＴＦＴ特性のことをいう。
・ＴＦＴの閾値電圧（Ｖｔｈ０）：ドレイン電流値がＷ／Ｌ×１０ｎＡとなるときのゲート電圧である。ここで、ＴＦＴサイズはＷ／Ｌ＝１０００／２００＝５であるので、ドレイン電流値が５０ｎＡとなる時のゲート電圧を用いた。なお、Ｖｔｈ０の「０」とは、同一の測定を５回行ったうちの１回目の閾値電圧Ｖｔｈを示している。また、２回目以降の閾値電圧も測定しているが、Ｖｔｈ０とほぼ同様の結果が得られているので省略する。
・リーク電流（Ｉｇ）：およそ実用的にかかる電圧であり（通常動作する電圧の範囲内で、例えば１０Ｖ以下）、本評価ではゲート電圧が７Ｖの時のドレイン電流値である。単位は［Ａ］である。
・ＯＦＦ電流（Ｉｏｆｆ）：ゲート電圧がＶｔｈ０の時のドレイン電流値である。単位は［Ａ］である。
【０１１２】
得られたＴＦＴ初期特性を表１に示した。
また、図６には、ＴＦＴ２、比較ＴＦＴ１、比較ＴＦＴ３及び比較ＴＦＴ４におけるＴＦＴ初期特性（Ｖｇ−Ｉｄ特性）の測定結果を示し、同じベーク温度でのＴＦＴ初期特性を比較可能としている。
さらに、図７には、ＴＦＴ１及びＴＦＴ２におけるＴＦＴ初期特性（Ｖｇ−Ｉｄ特性）の測定結果を示し、ベーク温度によるＴＦＴ初期特性の変化を確認可能としている。なお、図７には、参考としてＴＦＴ１の構造において保護層形成後且つベーク前のＴＦＴ初期特性の測定結果も示している。また、その他の各比較例のＴＦＴ初期特性の測定結果は図示を省略する。
【表１】
2011077450.tif 000003
【０１１３】
表１及び図６の結果より、まず、比較ＴＦＴ４又は比較ＴＦＴ５と比較ＴＦＴ３を比較すると、活性層上に保護層（アクリル樹脂）のみを設けると、オフ電流は低くなるものの、リーク電流はほぼ変化せず、閾値電圧はマイナス側にシフトしノーマリーオフ特性が悪化していることが分かった。なお、ノーマリーオフ特性とは、特に電圧をかけなくても電流が流れないようなＴＦＴ特性のことで、消費電力の点で有利なＴＦＴ特性である。
また、表１の結果より、比較ＴＦＴ４又は比較ＴＦＴ５と比較ＴＦＴ２を比較すると、活性層上に保護層（アクリル樹脂）のみを設け、比較ＴＦＴ３のベーク温度よりも高めにすることで、オフ電流及びリーク電流は低くなるものの、閾値電圧は変化しないことが分かった。
【０１１４】
また、比較ＴＦＴ４又は比較ＴＦＴ５と比較ＴＦＴ１を比較すると、活性層上に有機単分子膜（ＨＭＤＳ処理膜）のみを設けても、閾値電圧、リーク電流及びオフ電流は特に変化がなく、ＴＦＴ初期特性は向上しないことが分かった。
【０１１５】
一方、表１及び図６の結果より、ＴＦＴ２と各比較ＴＦＴ１〜５を比較すると、活性層上に有機単分子膜（ＨＭＤＳ処理膜）を介して保護層（アクリル樹脂）を設けることで、閾値電圧が０Ｖ側にシフトし、リーク電流及びオフ電流も低下して、ＴＦＴ初期特性（ノーマリーオフ特性）が向上していることが分かる。特に、閾値電圧に関しては、活性層上に保護層又は有機単分子膜を設けるだけでは、向上（閾値電圧が０Ｖ側にシフト）しなかったにも関らず、有機単分子膜と保護層を組み合わせることで向上可能という顕著な効果を見出した。
【０１１６】
また、表１及び図８の結果より、ＴＦＴ１とＴＦＴ２を比べると、ベーク温度を１２０℃から１５０℃に高くすれば、閾値電圧が０Ｖ側によりシフトし、また、オフ電流も低下し、ＴＦＴ初期特性がさらに向上することが分かった。
【０１１７】
以上より、実施例１〜実施例２により製造したＴＦＴ１〜２は、比較例１〜５により製造した比較ＴＦＴ１〜５に比べて、ＴＦＴ初期特性が向上した、と言える。
【０１１８】
−水に対するＴＦＴ特性の安定性−
次に、水に対するＴＦＴ特性の安定性を評価するため、以下の実験例によりＴＦＴを作製した。
【０１１９】
（実験例１）
実験例１では、図３に示す構成で活性層上に保護層を形成しない実験ＴＦＴ１を作製した。基板としては、ｎ−Ｓｉ板（三菱マテリアル社、N型4インチSiウエハー）を用いた。なお、この基板は、ゲート電極を兼ねている。ゲート絶縁層としては、ＳｉＯ２を用いた。ゲート絶縁層の厚みは１００ｎｍであった。ゲート絶縁層上に形成する活性層としては、ＩＧＺＯ／ＩＧＺＯ及びＧａ２Ｏ３／Ｇａ２Ｏ３からなる３層構造とした。各層の厚みは、それぞれ５０ｎｍ、１０ｎｍ、１０ｎｍであった。活性層上に形成するソース・ドレイン電極としては、Ａｌを用いた。また活性層上に形成する有機単分子膜としては、ＨＭＤＳ処理膜を用いた。なお、これらの形成方法は、実施例１と同様である。
【０１２０】
実験ＴＦＴ１の構成をまとめると、以下のようになった。
実験ＴＦＴ１：
n-Si/SiO2(100nm)/IGZO(50nm)/IGZO+Ga2O3(10nm)/Ga2O3(10nm)/Al(400nm)/HMDS処理膜
【０１２１】
（実験例２）
実験例２では、図１に示す構成で活性層上に保護層を形成しないＴＦＴを作製した。基板としては、ｎ−Ｓｉ板（三菱マテリアル社、N型4インチSiウエハー）を用いた。なお、この基板は、ゲート電極を兼ねている。ゲート絶縁層としては、ＳｉＯ２を用いた。ゲート絶縁層の厚みは１００ｎｍであった。ゲート絶縁層上に形成する活性層としては、ＩＧＺＯを用いた。活性層の厚みは５０ｎｍであった。活性層上に形成するソース・ドレイン電極としては、Ａｌを用いた。また活性層上に形成する有機単分子膜としては、ＨＭＤＳ処理膜を用いた。なお、これらの形成方法は、実施例１と同様である。
【０１２２】
実験ＴＦＴ２の構成をまとめると、以下のようになった。
実験ＴＦＴ２：
n-Si/SiO2(100nm)/IGZO(50nm)/Al(400nm)/HMDS処理膜
【０１２３】
（実験例３）
実験例３では、図３に示す構成で活性層上に有機単分子膜及び保護層を形成しない実験ＴＦＴ３を作製した。基板としては、ｎ−Ｓｉ板三菱マテリアル社、N型4インチSiウエハー）を用いた。なお、この基板は、ゲート電極を兼ねている。ゲート絶縁層としては、ＳｉＯ２を用いた。ゲート絶縁層の厚みは１００ｎｍであった。ゲート絶縁層上に形成する活性層としては、ＩＧＺＯ／ＩＧＺＯ及びＧａ２Ｏ３／Ｇａ２Ｏ３からなる３層構造とした。各層の厚みは、それぞれ５０ｎｍ、１０ｎｍ、１０ｎｍであった。活性層上に形成するソース・ドレイン電極としては、Ａｌを用いた。
【０１２４】
実験ＴＦＴ３の構成をまとめると、以下のようになった。
実験ＴＦＴ３：
n-Si/SiO2(100nm)/IGZO(50nm)/IGZO+Ga2O3(10nm)/Ga2O3(10nm)/Al(400nm)
【０１２５】
（実験例４）
実験例４では、図１に示す構成で活性層上に有機単分子膜及び保護層を形成しない実験ＴＦＴ４を作製した。基板としては、ｎ−Ｓｉ板（三菱マテリアル社、N型4インチSiウエハー）を用いた。なお、この基板は、ゲート電極を兼ねている。ゲート絶縁層としては、ＳｉＯ２を用いた。ゲート絶縁層の厚みは１００ｎｍであった。ゲート絶縁層上に形成する活性層としては、ＩＧＺＯを用いた。活性層の厚みは５０ｎｍであった。活性層上に形成するソース・ドレイン電極としては、Ａｌを用いた。
【０１２６】
実験ＴＦＴ４の構成をまとめると、以下のようになった。
実験ＴＦＴ４：
n-Si/SiO2(100nm)/IGZO(50nm)/Al(400nm)
【０１２７】
（水に対するＴＦＴ特性の安定性）
室温で１μｌの純水を得られた各ＴＦＴのソース・ドレイン電極間に滴下する前後で、飽和領域ドレイン電圧（Ｖｄ）＝１０Ｖ（ゲート電圧（Ｖｇ）：−１０Ｖ≦Ｖｇ≦１５Ｖ）でのＴＦＴ伝達特性の測定を行い、ＴＦＴの閾値電圧（Ｖｔｈ）を評価した。ＴＦＴ伝達特性の測定は、半導体パラメータ・アナライザー４１５６Ｃ（アジレントテクノロジー社製）を用いて行った。
【０１２８】
得られた結果を表２に示す。なお、表２中の「Ｖｔｈ０」は、水を接触させる前のＶｔｈであり、「Ｖｔｈ１」は、室温で１μｌの純水をソース・ドレイン電極間に滴下して風乾燥後のＶｔｈである。
【０１２９】
【表２】
2011077450.tif 000004
【０１３０】
実験例１〜４では、図１〜図３に示すように有機単分子膜上に保護層を設けることはしていないが、表２の結果より、実験ＴＦＴ３より有機単分子膜としてのＨＭＤＳ処理膜を形成した実験ＴＦＴ１の方が、また実験ＴＦＴ４より活性層上にＨＭＤＳ処理膜を形成した実験ＴＦＴ２の方が、水の接触前後で閾値電圧の変化が小さく、水に対するＴＦＴ特性が安定していることが分かった。これにより、仮に有機単分子膜が形成された活性層上に保護層を設けたとしても、保護層を通過した水を、活性層へ到達する前に疎水性を有する有機単分子膜により防ぐことができる、と言える。また、保護層としての感光性樹脂から出る水をも防ぐことができる、と言える。
【符号の説明】
【０１３１】
１０、３０、５０  ＴＦＴ（薄膜トランジスタ）
１２、３２、５２  基板
１４、３４、５４  ゲート電極
１６、３６、５６  ゲート絶縁層
１８、４２、５８  活性層
２０、３８、６０  ソース電極
２２、４０、６２  ドレイン電極
２４、４４、６４  有機単分子膜
２６、４６、６６  保護層
【図１】
2011077450.tif 000005
【図２】
2011077450.tif 000006
【図３】
2011077450.tif 000007
【図４】
2011077450.tif 000008
【図５】
2011077450.tif 000009
【図６】
2011077450.tif 000010
【図７】
2011077450.tif 000011