(57)【要約】【課題】トランジスタ特性および耐候性に優れ、かつ消費電力の少ないトランジスタ、かかるトランジスタを容易に製造可能なトランジスタの製造方法、トランジスタを備えるトランジスタ回路、電子デバイスおよび電子機器を提供すること。【解決手段】薄膜トランジスタ１は、ソース電極３およびドレイン電極４と、有機半導体層５と、ゲート絶縁層６と、ゲート電極７とを有している。また、ゲート絶縁層６のほぼ全面を覆うように保護膜８が設けられている。このうち、ゲート絶縁層６は、原料ガスをプラズマ重合し、得られた重合物を堆積させることにより形成されている。原料ガスとしては、フッ素系ガスが好ましく用いられる。このようなゲート絶縁層６は、緻密であり、密度が大きい。また、薄膜化しても、十分な絶縁特性を維持することができる。【選択図】図２
2008147465.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に設けられ、ソース電極と、ドレイン電極と、ゲート電極と、有機半導体層と、前記ゲート電極に対して前記ソース電極および前記ドレイン電極を絶縁するゲート絶縁層とを備える薄膜トランジスタを製造する薄膜トランジスタの製造方法であって、
前記基板上に、前記ソース電極および前記ドレイン電極を形成する工程と、
少なくとも前記ソース電極と前記ドレイン電極との間に、前記有機半導体層を形成する工程と、
前記ソース電極、前記ドレイン電極および前記有機半導体層を覆うように、前記ゲート絶縁層を形成する工程と、
前記ゲート絶縁層上に、前記ゲート電極を形成する工程とを有し、
前記ゲート絶縁層を形成する工程において、前記ゲート絶縁層の厚さ方向の少なくとも一部を、原料ガスをプラズマ重合し、得られた重合物を堆積させることにより形成することを特徴とするトランジスタの製造方法。
【請求項２】
基板上に設けられ、ソース電極と、ドレイン電極と、ゲート電極と、有機半導体層と、前記ゲート電極に対して前記ソース電極および前記ドレイン電極を絶縁するゲート絶縁層とを備える薄膜トランジスタを製造する薄膜トランジスタの製造方法であって、
前記基板上に、前記ゲート電極を形成する工程と、
前記ゲート電極上に、前記ゲート絶縁層を形成する工程と、
前記ゲート絶縁層上に、前記有機半導体層を形成する工程と、
前記有機半導体層上に、前記ソース電極および前記ドレイン電極を形成する工程とを有し、
前記ゲート絶縁層を形成する工程において、前記ゲート絶縁層の厚さ方向の少なくとも一部を、原料ガスをプラズマ重合し、得られた重合物を堆積させることにより形成することを特徴とするトランジスタの製造方法。
【請求項３】
前記原料ガスは、フッ素系ガスを主成分とするものである請求項１または２に記載のトランジスタの製造方法。
【請求項４】
前記フッ素系ガスは、ＣＨＦ３である請求項３に記載のトランジスタの製造方法。
【請求項５】
前記原料ガスは、フッ素を含有する液状物質の気化物を含むものである請求項１または２に記載のトランジスタの製造方法。
【請求項６】
前記フッ素を含有する液状物質は、Ｃ８Ｆ１８である請求項５に記載のトランジスタの製造方法。
【請求項７】
前記有機半導体層は、ｐ型の有機半導体材料で構成されており、
前記ゲート絶縁層を形成する工程において、前記ゲート絶縁層のうちの少なくとも前記有機半導体層側の部分を、フッ素を含む原料ガスをプラズマ重合し、得られた重合物を堆積させることにより形成する請求項１ないし６のいずれかに記載のトランジスタの製造方法。
【請求項８】
前記プラズマ重合におけるプラズマ出力を設定することにより、前記ゲート絶縁層の密度を調整する請求項１ないし７のいずれかに記載のトランジスタの製造方法。
【請求項９】
前記プラズマ重合における前記原料ガスの流量および圧力の少なくとも一方を設定することにより、前記ゲート絶縁層の成膜速度を調整する請求項１ないし８のいずれかに記載のトランジスタの製造方法。
【請求項１０】
請求項１ないし９のいずれかに記載の薄膜トランジスタの製造方法により製造されたことを特徴とするトランジスタ。
【請求項１１】
ソース電極と、ドレイン電極と、ゲート電極と、有機半導体層と、前記ゲート電極に対して、前記ソース電極、前記ドレイン電極および前記有機半導体層を絶縁するゲート絶縁層とを備える薄膜トランジスタであって、
前記ゲート絶縁層の厚さ方向の少なくとも一部が、緻密質のプラズマ重合膜で構成されていることを特徴とするトランジスタ。
【請求項１２】
前記有機半導体層は、ｐ型の有機半導体材料で構成されており、
前記ゲート絶縁層のうち、少なくとも前記有機半導体層に隣接する部分が、フッ素を含むプラズマ重合膜で構成されている請求項１１に記載のトランジスタ。
【請求項１３】
ソース電極と、ドレイン電極と、ゲート電極と、有機半導体層と、前記ゲート電極に対して、前記ソース電極、前記ドレイン電極および前記有機半導体層を絶縁するゲート絶縁層とを備える薄膜トランジスタであって、
前記ゲート絶縁層の密度が、１．５〜２．５ｇ／ｃｍ３であることを特徴とするトランジスタ。
【請求項１４】
前記ゲート絶縁層の平均厚さは、１０〜５０００ｎｍである請求項１０ないし１３のいずれかに記載のトランジスタ。
【請求項１５】
請求項１０ないし１４のいずれかに記載のトランジスタを備えることを特徴とするトランジスタ回路。
【請求項１６】
請求項１５に記載のトランジスタ回路を備えることを特徴とする電子デバイス。
【請求項１７】
請求項１６に記載の電子デバイス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、トランジスタの製造方法、トランジスタ、トランジスタ回路、電子デバイスおよび電子機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体的な電気伝導を示す有機材料（有機半導体材料）を使用した薄膜トランジスタの開発が進められている。この薄膜トランジスタは、薄型軽量化に適すること、可撓性を有すること、材料コストが安価であること等の長所を有しており、フレキシブルディスプレイ等のスイッチング素子として期待されている。
このような薄膜トランジスタとしては、基板上に、ソース電極およびドレイン電極と、有機半導体層が形成され、これら各部の上にゲート絶縁層、ゲート電極がこの順に積層されたトップゲート構造と、基板上に、ゲート電極、ゲート絶縁層がこの順に積層され、これら各部の上に、ソース電極およびドレイン電極と、有機半導体層が形成されたボトムゲート構造のものが提案されている。
【０００３】
ところで、このような薄膜トランジスタのゲート絶縁層を化学的気相成長法により形成する薄膜トランジスタの製造方法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１に記載の方法では、気相成長法により膜を形成した後、この膜にレーザーや紫外線を照射して、膜中の炭化水素を除去することによりゲート絶縁層を得る。ところが、膜にレーザーや紫外線を照射した際に、ゲート絶縁層に隣接する有機半導体層またはゲート電極の変質・劣化を伴うおそれがある。
【０００４】
また、真空蒸着法により形成した膜は、密度が低いため、ゲート絶縁層中のイオンが隣接する有機半導体層に拡散し易くなる。その結果、薄膜トランジスタのオフ電流が増大するおそれがある。特に、薄膜トランジスタの動作中は、ゲート絶縁層に電圧が印加されるので、イオンが拡散する傾向がより顕著になる。
さらに、ゲート絶縁層の密度が低いと、水分を吸着・吸収し易くなる。このため、ゲート絶縁層の絶縁特性が低下し、ゲートリーク電流が増大するおそれがある。
【０００５】
一方、ゲート絶縁層の原材料を溶解した溶液を、スピンコート法やインクジェット法のような方法で塗布して液状被膜を形成し、この液状被膜中から溶媒を除去することにより、ゲート絶縁層を得る方法も知られている。しかしながら、この方法で形成されたゲート絶縁層も、密度が低いので、ゲート絶縁層中のイオンが有機半導体層に拡散することが避けられない。
また、下地の凹凸形状の影響により、液状被膜の厚さが不均一になり易いため、均一な厚さのゲート絶縁層を得ることは困難である。
さらに、溶液中の溶媒として極性溶媒を用いた場合、製造過程で溶媒が含水し易くなる。このため、この水分によって、ゲート絶縁層の絶縁特性が低下するおそれがある。
【０００６】
【特許文献１】特開平６−１２４８９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、トランジスタ特性および耐候性に優れ、かつ消費電力の少ないトランジスタ、かかるトランジスタを容易に製造可能なトランジスタの製造方法、トランジスタを備えるトランジスタ回路、電子デバイス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】
【０００８】
上記目的は、下記により達成される。
本発明のトランジスタの製造方法は、基板上に設けられ、ソース電極と、ドレイン電極と、ゲート電極と、有機半導体層と、前記ゲート電極に対して前記ソース電極および前記ドレイン電極を絶縁するゲート絶縁層とを備える薄膜トランジスタを製造する薄膜トランジスタの製造方法であって、
前記基板上に、前記ソース電極および前記ドレイン電極を形成する工程と、
少なくとも前記ソース電極と前記ドレイン電極との間に、前記有機半導体層を形成する工程と、
前記ソース電極、前記ドレイン電極および前記有機半導体層を覆うように、前記ゲート絶縁層を形成する工程と、
前記ゲート絶縁層上に、前記ゲート電極を形成する工程とを有し、
前記ゲート絶縁層を形成する工程において、前記ゲート絶縁層の厚さ方向の少なくとも一部を、原料ガスをプラズマ重合し、得られた重合物を堆積させることにより形成することを特徴とする。
これにより、トランジスタ特性および耐候性に優れ、かつ消費電力の少ない薄膜トランジスタを容易に製造することができる。
【０００９】
本発明のトランジスタの製造方法は、基板上に設けられ、ソース電極と、ドレイン電極と、ゲート電極と、有機半導体層と、前記ゲート電極に対して前記ソース電極および前記ドレイン電極を絶縁するゲート絶縁層とを備える薄膜トランジスタを製造する薄膜トランジスタの製造方法であって、
前記基板上に、前記ゲート電極を形成する工程と、
前記ゲート電極上に、前記ゲート絶縁層を形成する工程と、
前記ゲート絶縁層上に、前記有機半導体層を形成する工程と、
前記有機半導体層上に、前記ソース電極および前記ドレイン電極を形成する工程とを有し、
前記ゲート絶縁層を形成する工程において、前記ゲート絶縁層の厚さ方向の少なくとも一部を、原料ガスをプラズマ重合し、得られた重合物を堆積させることにより形成することを特徴とする。
これにより、トランジスタ特性および耐候性に優れ、かつ消費電力の少ない薄膜トランジスタを容易に製造することができる。
【００１０】
本発明のトランジスタの製造方法では、前記原料ガスは、フッ素系ガスを主成分とするものであることが好ましい。
フッ素系ガスを含む原料ガスは、プラズマ重合により、フッ素原子を含有する緻密質の重合物を形成することができる。この重合物は、フッ素原子に起因する撥水性と、かかる撥水性に伴う耐湿性を示すものとなる。したがって、このような原料ガスを用いることにより、水分の吸着・吸収を抑制または防止し得るゲート絶縁膜を容易に形成することができる。
【００１１】
本発明のトランジスタの製造方法では、前記フッ素系ガスは、ＣＨＦ３であることが好ましい。
ＣＨＦ３は、プラズマ重合により、より緻密で密度の高い重合物を形成することができる。また、気体分子中のフッ素原子の含有率が高いため、より撥水性の高い重合物を得ることができる。
【００１２】
本発明のトランジスタの製造方法では、前記原料ガスは、フッ素を含有する液状物質の気化物を含むものであることが好ましい。
これにより、原料の取り扱いが容易になる。
本発明のトランジスタの製造方法では、前記フッ素を含有する液状物質は、Ｃ８Ｆ１８であることが好ましい。
Ｃ８Ｆ１８によれば、フッ素原子の含有率が高いため、より撥水性および耐湿性に優れた重合物を形成することができる。
【００１３】
本発明のトランジスタの製造方法では、前記有機半導体層は、ｐ型の有機半導体材料で構成されており、
前記ゲート絶縁層を形成する工程において、前記ゲート絶縁層のうちの少なくとも前記有機半導体層側の部分を、フッ素を含む原料ガスをプラズマ重合し、得られた重合物を堆積させることにより形成することが好ましい。
フッ素は、電気陰性度が非常に高いため、電子を引き付け易い。このため、フッ素を含むプラズマ重合膜が有機半導体層に接していることにより、撥水性および耐湿性に優れるという効果に加え、チャネル領域の電子移動性が向上するという効果も得られる。その結果、薄膜トランジスタのトランジスタ特性の向上（動作速度の向上やオン電流の増大）を図ることができる。また、かかる効果は、プラズマ重合膜が緻密なため、フッ素原子を高密度で含むことができることに起因して得られるものである。
【００１４】
本発明のトランジスタの製造方法では、前記プラズマ重合におけるプラズマ出力を設定することにより、前記ゲート絶縁層の密度を調整することが好ましい。
これにより、プラズマ重合膜の密度、すなわちゲート絶縁層の密度を容易に調整することができる。
本発明のトランジスタの製造方法では、前記プラズマ重合における前記原料ガスの流量および圧力の少なくとも一方を設定することにより、前記ゲート絶縁層の成膜速度を調整することが好ましい。
これにより、プラズマ重合を生じる確率を制御することができ、その結果、成膜速度を容易に調整することができる。このため、成膜速度を調整して、効率よく重合物を形成することができ、プラズマ重合膜の形成効率を高めることができる。
【００１５】
本発明のトランジスタは、本発明の薄膜トランジスタの製造方法により製造されたことを特徴とする。
これにより、信頼性の高い薄膜トランジスタが得られる。
本発明のトランジスタは、ソース電極と、ドレイン電極と、ゲート電極と、有機半導体層と、前記ゲート電極に対して、前記ソース電極、前記ドレイン電極および前記有機半導体層を絶縁するゲート絶縁層とを備える薄膜トランジスタであって、
前記ゲート絶縁層の厚さ方向の少なくとも一部が、緻密質のプラズマ重合膜で構成されていることを特徴とする。
これにより、トランジスタ特性および耐候性に優れ、かつ消費電力の少ない薄膜トランジスタが得られる。
【００１６】
本発明のトランジスタでは、前記有機半導体層は、ｐ型の有機半導体材料で構成されており、
前記ゲート絶縁層のうち、少なくとも前記有機半導体層に隣接する部分が、フッ素を含むプラズマ重合膜で構成されていることが好ましい。
これにより、撥水性および耐湿性に優れ、かつ、トランジスタ特性が特に高い（動作速度が特に速い、または、オン電流が特に大きい）薄膜トランジスタが得られる。
【００１７】
本発明のトランジスタは、ソース電極と、ドレイン電極と、ゲート電極と、有機半導体層と、前記ゲート電極に対して、前記ソース電極、前記ドレイン電極および前記有機半導体層を絶縁するゲート絶縁層とを備える薄膜トランジスタであって、
前記ゲート絶縁層の密度が、１．５〜２．５ｇ／ｃｍ３であることを特徴とする。
これにより、トランジスタ特性および耐候性に優れ、かつ消費電力の少ない薄膜トランジスタが得られる。
本発明のトランジスタでは、前記ゲート絶縁層の平均厚さは、１０〜５０００ｎｍであることが好ましい。
これにより、ゲートリーク電流を十分に小さくするとともに、ゲート絶縁層の厚さが厚くなり過ぎて、ゲート電圧が増大するのを防止することができる。
【００１８】
本発明のトランジスタ回路は、本発明のトランジスタを備えることを特徴とする。
これにより、動作特性と信頼性の高い薄膜トランジスタ回路が得られる。
本発明の電子デバイスは、本発明のトランジスタ回路を備えることを特徴とする。
これにより、動作特性と信頼性の高い電子デバイスが得られる。
本発明の電子機器は、本発明の電子デバイスを備えることを特徴とする。
これにより、動作特性と信頼性の高い電子機器が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の薄膜トランジスタの製造方法、薄膜トランジスタ、薄膜トランジスタ回路、電子デバイスおよび電子機器について、好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。
＜アクティブマトリクス装置の第１実施形態＞
まず、本発明の薄膜トランジスタを備えるアクティブマトリクス装置（本発明の薄膜トランジスタ回路）の第１実施形態について説明する。
【００２０】
図１は、アクティブマトリクス装置の第１実施形態を示す平面図、図２は、図１中のＸ−Ｘ線断面図である。なお、以下の説明では、図２中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
図１に示すアクティブマトリクス装置３０は、互いに直交する複数のデータ線３１と、複数の走査線３２と、これらのデータ線３１と走査線３２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。
【００２１】
各薄膜トランジスタ１は、それぞれ、図２に示すように、ソース電極３およびドレイン電極４と、有機半導体層５と、ゲート絶縁層６と、ゲート電極７とを有している。
本実施形態では、図１中横方向（左右方向に）一列に配設された薄膜トランジスタ１は、それらのゲート電極７が一体的に形成され、走査線３２を構成している。そして、この走査線３２の一端部は、基板５０に設けられた接続用電極３３に接続されている。この接続用電極３３は外部電極と接続を行う接続端子である。
【００２２】
また、各薄膜トランジスタ１が備えるソース電極３はデータ線３１に、ドレイン電極４は後述する電気泳動表示部４０が備える画素電極（個別電極）４１に、それぞれ接続されている。
なお、各画素電極４１は、それぞれ、各薄膜トランジスタ１に対応してマトリクス状に配置されている。
【００２３】
以下、薄膜トランジスタ１の構成について、詳述する。
薄膜トランジスタ１では、基板５０上に、ソース電極３およびドレイン電極４が分離して設けられ、これらのソース電極３およびドレイン電極４に接触して有機半導体層５が設けられている。また、この有機半導体層５に接触してゲート絶縁層６が設けられている。さらに、このゲート絶縁層６上には、少なくともソース電極３とドレイン電極４との間の領域に重なるようにゲート電極７が設けられ、また、ゲート絶縁層６のほぼ全面を覆うように保護膜８が設けられている。
【００２４】
この薄膜トランジスタ１では、有機半導体層５のうち、ソース電極３とドレイン電極４との間の領域が、キャリアが移動するチャネル領域５１となっており、このチャネル領域５１に誘起された大部分のキャリアは、有機半導体層５のゲート絶縁層６との界面に沿って移動する。
以下、このチャネル領域５１において、キャリアの移動方向の長さ、すなわちソース電極３とドレイン電極４との間の距離をチャネル長Ｌ、チャネル長Ｌ方向と直交する方向の長さをチャネル幅Ｗと言う。
【００２５】
このような薄膜トランジスタ１は、ソース電極３およびドレイン電極４が、ゲート絶縁層６を介してゲート電極７よりも基板５０側に設けられた構成の薄膜トランジスタ、すなわち、トップゲート構造の薄膜トランジスタである。
基板５０は、薄膜トランジスタ１を構成する各層（各部）を支持するものである。基板５０には、例えば、ガラス基板、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、芳香族ポリエステル（液晶ポリマー）等で構成されるプラスチック基板（樹脂基板）、石英基板、シリコン基板、ガリウム砒素基板等を用いることができる。薄膜トランジスタ１に可撓性を付与する場合には、基板５０には、樹脂基板が選択される。
【００２６】
この基板５０上には、下地層が設けられていてもよい。下地層としては、例えば、基板５０表面からのイオンの拡散を防止する目的、ソース電極３およびドレイン電極４と、基板５０との密着性（接合性）を向上させる目的等により設けられる。
この下地層は、例えば、酸化珪素（ＳｉＯ２）、窒化珪素（ＳｉＮ）、ポリイミド、ポリアミド、架橋により不溶化したポリマー等により構成することができる。
【００２７】
基板５０上には、ソース電極３およびドレイン電極４が、チャネル長Ｌ方向に沿って、所定距離離間して並設されている。
これらのソース電極３およびドレイン電極４の構成材料としては、例えば、Ｐｄ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｗ、Ｔａ、Ｍｏ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｃｕまたはこれらを含む合金等の金属材料が挙げられ、チャネル領域を移動するキャリアに応じて適宜選択するのが好ましい。
例えば、チャネル領域をホールが移動するｐチャネル薄膜トランジスタの場合には、仕事関数が比較的大きいＰｄ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｎｉ、Ｃｕまたはこれら金属を含む合金を使用するのが好ましい。
【００２８】
また、ソース電極３およびドレイン電極４の構成材料としては、前記の金属材料の他、ＩＴＯ、ＦＴＯ、ＡＴＯ、ＳｎＯ２等の導電性酸化物、カーボンブラック、カーボンナノチューブ、フラーレン等の炭素材料、ポリアセチレン、ポリピロール、ＰＥＤＯＴ（ｐｏｌｙ−ｅｔｈｙｌｅｎｅｄｉｏｘｙｔｈｉｏｐｈｅｎｅ）のようなポリチオフェン、ポリアニリン、ポリ（ｐ−フェニレン）、ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）、ポリフルオレン、ポリカルバゾール、ポリシランまたはこれらの誘導体等の導電性高分子材料等が挙げられ、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。
なお、前記導電性高分子材料は、通常、塩化鉄、ヨウ素、無機酸、有機酸、ポリスチレンサルフォニック酸のようなポリマー等がドープされ、導電性を付与された状態で用いられる。
【００２９】
ソース電極３およびドレイン電極４の平均厚さは、特に限定されないが、それぞれ、３０〜３００ｎｍ程度であるのが好ましく、５０〜１５０ｎｍ程度であるのがより好ましい。
ソース電極３とドレイン電極４との間の距離（離間距離）、すなわち、チャネル長Ｌは、２〜３０μｍ程度であるのが好ましく、５〜２０μｍ程度であるのがより好ましい。チャネル長Ｌを前記下限値より小さくすると、得られた薄膜トランジスタ１同士でチャネル長に誤差が生じ、特性（トランジスタ特性）がばらつくおそれがある。一方、チャネル長Ｌを前記上限値より大きくすると、しきい値電圧の絶対値が大きくなるとともに、ドレイン電流の値が小さくなり、薄膜トランジスタ１の特性が不十分となるおそれがある。
【００３０】
また、チャネル幅Ｗは、０．１〜５ｍｍ程度であるのが好ましく、０．５〜３ｍｍ程度であるのがより好ましい。チャネル幅Ｗを前記下限値より小さくすると、ドレイン電流の値が小さくなり、薄膜トランジスタ１の特性が不十分となるおそれがある。一方、チャネル幅Ｗを前記上限値より大きくすると、薄膜トランジスタ１が大型化してしまうとともに、寄生容量の増大や、ゲート絶縁層６を介したゲート電極７へのリーク電流（ゲートリーク電流）の増大を招くおそれがある。
また、基板５０上には、ソース電極３とドレイン電極４との間、および、これらのソース電極３およびドレイン電極４の一部を覆うように、有機半導体層５が設けられている。
【００３１】
有機半導体層５は、有機半導体材料（半導体的な電気伝導を示す有機材料）を主材料として構成されている。
この有機半導体層５は、少なくともチャネル領域５１においてチャネル長Ｌ方向とほぼ平行となるように配向しているのが好ましい。これにより、チャネル領域５１におけるキャリア移動度が高いものとなり、その結果、薄膜トランジスタ１は、その作動速度がより速いものとなる。
【００３２】
有機半導体材料としては、例えば、ナフタレン、アントラセン、テトラセン、ペンタセン、ヘキサセン、フタロシアニン、ペリレン、ヒドラゾン、トリフェニルメタン、ジフェニルメタン、スチルベン、アリールビニル、ピラゾリン、トリフェニルアミン、トリアリールアミン、オリゴチオフェン、フタロシアニンまたはこれらの誘導体のような低分子の有機半導体材料や、ポリ−Ｎ−ビニルカルバゾール、ポリビニルピレン、ポリビニルアントラセン、ポリチオフェン、ポリアルキルチオフェン、ポリヘキシルチオフェン、ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）、ポリチニレンビニレン、ポリアリールアミン、ピレンホルムアルデヒド樹脂、エチルカルバゾールホルムアルデヒド樹脂、フルオレン−ビチオフェン共重合体、フルオレン−アリールアミン共重合体またはこれらの誘導体のような高分子の有機半導体材料（共役系高分子材料）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が、特に、高分子の有機半導体材料（共役系高分子材料）を主とするものを用いるのが好ましい。共役系高分子材料は、その特有な電子雲の広がりにより、キャリアの移動能が特に高い。
【００３３】
高分子の有機半導体材料は、簡易な方法で成膜することができるとともに、比較的容易に配向させることができる。また、このうち、空気中で酸化され難く、安定であること等の理由から、高分子の有機半導体材料（共役系高分子材料）としては、フルオレン−ビチオフェン共重合体、フルオレン−アリールアミン共重合体、ポリアリールアミンまたはこれらの誘導体のうちの少なくとも１種を主成分とするものを用いるのが特に好ましい。
また、高分子の有機半導体材料を主材料として構成される有機半導体層５は、薄型化・軽量化が可能であり、可撓性にも優れるため、フレキシブルディスプレイのスイッチング素子等として用いられる薄膜トランジスタへの適用に適している。
【００３４】
有機半導体層５の平均厚さは、１〜２００ｎｍ程度であるのが好ましく、１０〜１００ｎｍ程度であるのがより好ましい。
なお、有機半導体層５は、ソース電極３およびドレイン電極４を覆うように設けられる構成のものに限定されず、少なくともソース電極３とドレイン電極４との間の領域（チャネル領域５１）に設けられていればよい。
【００３５】
有機半導体層５上には、ゲート絶縁層６が設けられている。本実施形態では、ゲート絶縁層６は、ソース電極３、ドレイン電極４および有機半導体層５を覆うように設けられている。
このゲート絶縁層６は、ソース電極３およびドレイン電極４に対してゲート電極７を絶縁するものである。
【００３６】
ゲート絶縁層６は、プラズマ重合膜で構成されている。このプラズマ重合膜は、後に詳述するが、原料ガスをプラズマ重合し、得られた重合物を堆積させることにより形成される。
このようなプラズマ重合膜によれば、緻密で、密度の大きいゲート絶縁層６が得られる。
【００３７】
ところで、一般に、いかなる方法で形成した層（膜）中にも、微量なイオンが存在している。従来、ゲート絶縁層中のイオンが、有機半導体層に拡散することにより、チャネル領域のキャリア移動性に影響を与えていた。このため、このイオンにより、薄膜トランジスタ１のオフ電流が増大するという問題があった。
これに対し、本発明では、ゲート絶縁層６が緻密かつ密度の大きいプラズマ重合膜で構成されているので、このイオンが、ゲート絶縁層６に隣接する有機半導体層５に拡散し難くなる。このため、薄膜トランジスタ１のオフ電流が増大するのを防止することができる。その結果、薄膜トランジスタ１の消費電力の低減を図ることができる。
【００３８】
また、プラズマ重合膜で構成されたゲート絶縁層６は、緻密なため、絶縁特性が高い。このため、薄膜化してもゲートリーク電流の増大を防止することができる。したがって、ゲート絶縁層６の厚さを薄くして、しきい値電圧（Ｖｔｈ）を低下させることができる。その結果、ゲート電圧を低く設定することができ、薄膜トランジスタ１のさらなる省電力化を図ることができる。
【００３９】
また、ゲート絶縁層６の密度が高いと、水分を吸着・吸収し難くなる。このため、この水分によって、ゲート絶縁層６の絶縁特性が低下するのを防止することができる。換言すれば、水分量が変化するような環境で薄膜トランジスタ１を動作させても、一定のトランジスタ特性を維持しつつ、安定的に動作可能な薄膜トランジスタ１を得ることができる。
なお、オフ電流とは、ゲート電圧が０のときに、ソース電極−ドレイン電極間に流れる電流のことを言う。
【００４０】
このようなゲート絶縁層６の密度は、１．５〜２．５ｇ／ｃｍ３程度であるのが好ましく、１．８〜２．２ｇ／ｃｍ３程度であるのがより好ましい。ゲート絶縁層６の密度が前記範囲のように大きいと、ゲート絶縁層６中のイオンが、有機半導体層５に特に拡散し難くなる。このため、薄膜トランジスタ１のオフ電流が増大するのを、特に確実に防止することができる。
【００４１】
さらに、上記のような高い密度を有するゲート絶縁層６は、水分の吸着・吸収を抑制または防止する効果がより確実に発揮される。このため、この水分によって、ゲート絶縁層６の絶縁特性が低下するのをより確実に防止することができる。
なお、ゲート絶縁層６の密度が前記上限値を上回ってもよいが、より優れた効果を期待することはできない。
【００４２】
ゲート絶縁層６は、例えば、フッ素系、炭化水素系、有機シリコン系等のプラズマ重合膜で構成することができるが、特に、主としてフッ素系のプラズマ重合膜で構成されるのが好ましい。これにより、ゲート絶縁層６は、フッ素原子に起因する撥水性と、この撥水性に伴う耐湿性を示すものとなる。このため、ゲート絶縁層６において、水分の吸着・吸収を抑制または防止する効果がより顕著なものとなる。そして、耐候性に特に優れた薄膜トランジスタ１を得ることができる。
【００４３】
このようなゲート絶縁層６の平均厚さは、１０〜５０００ｎｍ程度であるのが好ましく、１００〜１０００ｎｍ程度であるのがより好ましい。ゲート絶縁層６の厚さが前記範囲内であれば、ゲートリーク電流を十分に小さくするとともに、ゲート絶縁層６の厚さが厚くなり過ぎて、ゲート電圧が増大するのを防止することができる。
なお、ゲート絶縁層６の平均厚さが前記下限値を下回った場合、ゲートリーク電流が大きくなり、薄膜トランジスタ１の消費電力が著しく増大するおそれがある。
【００４４】
一方、ゲート絶縁層６の平均厚さが前記上限値を上回った場合、ゲート電圧を著しく高める必要がある。このため、薄膜トランジスタ１の消費電力が著しく増大するおそれがある。
なお、ゲート絶縁層６は、単層構成であってもよいが、複数の層を積層した積層体で構成されていてもよい。
【００４５】
ゲート絶縁層６上には、ゲート電極７が設けられている。
ゲート電極７の構成材料としては、前記ソース電極３および前記ドレイン電極４で挙げたものと同様のものを用いることができる。
ゲート電極７の平均厚さは、特に限定されないが、０．１〜５０００ｎｍ程度であるのが好ましく、１〜５０００ｎｍ程度であるのがより好ましく、１０〜５０００ｎｍ程度であるのがさらに好ましい。
【００４６】
また、ゲート絶縁層６上には、そのほぼ全面を覆うように保護膜８が設けられている。
この保護膜８は、各薄膜トランジスタ１を機械的に保護するとともに、例えば、アクティブマトリクス装置３０を後述するような電気泳動表示装置２０に適用する場合に、マイクロカプセル４２に封入された電気泳動分散液４２０（親油性の液体）が、何らかの要因で外部に流出した際でも、薄膜トランジスタ１側に拡散するのを防止する機能を有するものである。
【００４７】
このような保護膜８の構成材料としては、例えば、ポリビニルアルコール、エチレン−ビニルアルコール共重合体、塩化ビニル−ビニルアルコール共重合体および酢酸ビニル−ビニルアルコール共重合体のような有機材料や、ＳｉＯ２のような無機材料を用いることができる。
保護膜８の平均厚さは、特に限定されないが、１００〜５０００ｎｍ程度であるのが好ましく、３００〜３０００ｎｍであるのがより好ましい。これにより、保護膜８は、その機能を十分に発揮することができる。
なお、保護膜８は必要に応じて設ければよく、省略することもできる。
【００４８】
このような薄膜トランジスタ１において、ゲート電極７に印加する電圧を変化させることにより、ソース電極３とドレイン電極４との間に流れる電流量が制御される。
すなわち、ゲート電極７に電圧が印加されていないＯＦＦ状態では、ソース電極３とドレイン電極４との間に電圧を印加しても、有機半導体層５中にほとんどキャリアが存在しないため、微少な電流しか流れない。一方、ゲート電極７に電圧が印加されているＯＮ状態では、有機半導体層５のゲート絶縁層６に面した部分に可動電荷（キャリア）が誘起され、チャネル領域５１に流路が形成される。この状態でソース電極３とドレイン電極４との間に電圧を印加すると、チャネル領域５１を通って電流が流れる。
【００４９】
＜第１実施形態にかかるアクティブマトリクス装置の製造方法＞
次に、図１に示すアクティブマトリクス装置の製造方法（本発明の薄膜トランジスタの製造方法）について説明する。
図３および図４は、それぞれ、図１および図２に示すアクティブマトリクス装置の製造方法を説明するための図（縦断面図）、図５は、プラズマ重合装置の構成を示す模式図である。なお、以下の説明では、図３および図４中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
アクティブマトリクス装置３０の製造方法は、［１］電極（ゲート電極を除く）および配線形成工程と、［２］有機半導体層形成工程と、［３］ゲート絶縁層形成工程と、［４］ゲート電極形成工程と、［５］保護膜形成工程を有している。以下、これらの各工程について、順次説明する。
【００５０】
［１］電極および配線形成工程
図３（ａ）に示すように基板５０を用意し、この基板５０上に、ソース電極３、ドレイン電極４、画素電極４１、データ線３１および接続用電極３３を形成する。
図３（ｂ）に示すように、まず、基板５０上に金属膜（金属層）９を形成する。
これは、例えば、プラズマＣＶＤ、熱ＣＶＤ、レーザーＣＶＤのような化学蒸着法（ＣＶＤ）、真空蒸着、スパッタリング（低温スパッタリング）、イオンプレーティング等の乾式メッキ法、電解メッキ、浸漬メッキ、無電解メッキ等の湿式メッキ法、溶射法、ゾル・ゲル法、ＭＯＤ法、金属箔の接合等により形成することができる。
【００５１】
この金属膜９上に、フォトリソグラフィー法により、ソース電極３、ドレイン電極４、画素電極４１、データ線３１および接続用電極３３の形状に対応する形状のレジスト層を形成する。このレジスト層をマスクとして用いて、金属膜９の不要部分を除去する。
この金属膜９の除去には、例えば、プラズマエッチング、リアクティブイオンエッチング、ビームエッチング、光アシストエッチング等の物理的エッチング法、ウェットエッチング等の化学的エッチング法等のうちの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。
その後、レジスト層を除去することにより、図３（ｃ）に示すように、ソース電極３、ドレイン電極４、画素電極４１、データ線３１および接続用電極３３が得られる。
【００５２】
なお、これらのソース電極３、ドレイン電極４、画素電極４１、データ線３１および接続用電極３３は、それぞれ、例えば、導電性粒子を含有するコロイド液（分散液）、導電性ポリマーを含有する液体（溶液または分散液）等の液状材料を基板５０上に供給して被膜を形成した後、必要に応じて、この被膜に対して後処理（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もできる。
【００５３】
前記液状材料を基板５０上に供給する方法としては、例えば、ディッピング法、スピンコート法、キャスティング法、マイクログラビアコート法、グラビアコート法、バーコート法、ロールコート法、ワイヤーバーコート法、ディップコート法、スプレーコート法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、インクジェット法、マイクロコンタクトプリンティング法等が挙げられ、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。
【００５４】
これらの中でも、特に、インクジェット法（液滴吐出法）を用いるのが好ましい。インクジェット法（液滴吐出法）によれば、ソース電極３、ドレイン電極４、画素電極４１、データ線３１および接続用電極３３を、容易かつ寸法精度よく形成することができる。
なお、基板５０の表面には、あらかじめ酸素プラズマ処理を施しておくのが好ましい。これにより、各電極３、４と基板５０との密着性が向上する。
【００５５】
［２］有機半導体層形成工程
次に、図３（ｄ）に示すように、ソース電極３およびドレイン電極４が形成された基板５０上に、ソース電極３とドレイン電極４との間および各電極３、４の一部を覆うように、有機半導体層５を形成する。
このとき、ソース電極３とドレイン電極４との間（ゲート電極７に対応する領域）には、チャネル領域５１が形成される。
【００５６】
例えば、有機半導体層５を有機高分子材料で構成する場合、有機半導体層５は、有機高分子材料またはその前駆体を含有する液状材料を、基板５０上にソース電極３およびドレイン電極４を覆うように供給して被膜を形成した後、必要に応じて、この被膜に対して後処理（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。
前記液状材料を基板５０上に供給する方法としては、前記工程［１］で挙げたのと同様の方法を用いることができる。
【００５７】
なお、有機半導体層５の形成領域は、図示の構成に限定されず、有機半導体層５は、ソース電極３とドレイン電極４との間の領域（チャネル領域５１）にのみ形成してもよい。これにより、同一基板上に、複数の薄膜トランジスタ１（素子）を並設する場合に、各素子の有機半導体層５を独立して形成することにより、リーク電流、各素子間のクロストークを抑えることができる。また、有機半導体材料の使用量を削減することができ、製造コストの削減を図ることもできる。
また、チャネル領域５１にのみ有機半導体層５を形成する際、インクジェット法（液滴吐出法）は非接触で行える点で特に適している。また、薄膜トランジスタ１を製造するのに要求される解像度も５〜１００μｍであり、インクジェット法の解像度に適合している。
【００５８】
［３］ゲート絶縁層形成工程
次に、図４（ｅ）に示すように、有機半導体層５上に、ゲート絶縁層６を形成する。
このゲート絶縁層６は、例えば、図５に示すプラズマ重合装置１００を用いて、プラズマ重合法により形成することができる。
図５に示すプラズマ重合装置１００は、真空ポンプ１１０が接続された真空チャンバ１２０を備え、この真空チャンバ１２０内に、電極１３０およびステージ１４０が設けられている。
【００５９】
電極１３０は、真空チャンバ１２０の上部に絶縁体１２１を介して取り付けられ、真空チャンバ１２０の外部に配設された高周波電源１５０に接続されている。この高周波電源１５０により高周波電力が出力される。
この高周波電力の出力（プラズマ出力）は、５〜５００Ｗ程度であるのが好ましく、１０〜１００Ｗ程度であるのがより好ましい。
また、高周波電力の周波数は、特に限定されず、例えば一般的な工業用周波数である１３．５６ＭＨｚとすることができる。
【００６０】
ステージ１４０は、各電極３、４と有機半導体層５とを形成した基板５０が載置されるものであり、真空チャンバ１２０の下部に、電極１３０と対向するように配設されている。このステージ１４０には、基板５０の温度を調整する温度調節機構が設けられている。
また、真空チャンバ１２０には、ガス供給管１６０および原料供給管１７０が接続されている。
【００６１】
ガス供給管１６０には、ガス供給源１８０が流量制御弁１６１を介して接続されている。この流量制御弁１６１の開閉操作によって、真空チャンバ１２０へ供給されるガスの流量が調整される。
また、ガス供給源１８０より供給する添加ガスとしては、例えば、アルゴン、ヘリウム、窒素等が挙げられるが、これらの中でも、アルゴンを用いるのが好ましい。
【００６２】
原料供給管１７０には、原料ガスを収納する原料容器１９０が流量制御弁１７１を介して接続されている。この原料容器１９０の下部にはヒータ１９１が設置され、原料容器１９０内の原料が液状物質である場合に、ヒータ１９１で液状物質を加熱して気化させ、ガス状にすることができる。
原料ガスは、真空チャンバ１２０の負圧により吸引され、原料供給管１７０を通って真空チャンバ１２０に供給される。この真空チャンバ１２０へ供給される原料ガスの流量は、流量制御弁１７１の開閉操作によって制御される。
【００６３】
次に、図５に示すプラズマ重合装置１００を用いて、ゲート絶縁層６を形成する方法について説明する。
［３−１］まず、各電極３、４と有機半導体層５とを形成した基板５０を、真空チャンバ１２０内のステージ１４０上に載置する。
【００６４】
［３−２］次に、ポンプ１１０を作動させることにより、真空チャンバ１２０内の圧力を設定値まで減圧する。
この減圧による真空チャンバ１２０内の圧力は、１Ｔｏｒｒ（１．３×１０−４ＭＰａ）以下であるのが好ましく、１×１０−４Ｔｏｒｒ（１．３×１０−８ＭＰａ）以下であるのがより好ましい。
次に、ステージ１４０の温度調整機構を調整することにより、基板５０の温度を、原料ガスのプラズマ重合反応が促進されるように温度を設定する。
このとき、基板５０の温度は、２５℃以上であるのが好ましく、２５〜１００℃程度であるのがより好ましい。
【００６５】
次に、添加ガスをガス供給管１６０から、原料ガスを原料供給管１７０から、それぞれ真空チャンバ１２０内に供給する。
添加ガスの流量は、１０〜５００ｓｃｃｍ程度であるのが好ましい。
一方、原料ガスの流量は、１〜１００ｓｃｃｍ程度であるのが好ましく、３０〜７０ｓｃｃｍ程度であるのがより好ましい。
また、原料ガスの供給後の真空チャンバ１２０内の圧力は、０．０１〜１Ｔｏｒｒ（１．３×１０−６〜１．３×１０−４ＭＰａ）程度であるのが好ましく、０．１〜０．５Ｔｏｒｒ（１．３×１０−５〜６．７×１０−５ＭＰａ）程度であるのがより好ましい。
【００６６】
［３−３］次に、高周波電源１５０よって高周波電力を電極１３０に印加する。これにより、真空チャンバ１２０内にアルゴンプラズマが生成する。そして、このアルゴンプラズマの電子衝突励起によって原料ガスが活性化されて重合反応を生じ、有機半導体層５上に重合物が堆積する。その結果、有機半導体層５上に、プラズマ重合膜で構成されたゲート絶縁層６が形成される。
【００６７】
真空チャンバ１２０内に供給される原料ガスとしては、例えば、ＣＨＦ３（トリフルオロメタン）、Ｃ２Ｆ４（テトラフルオロエチレン）、Ｃ２Ｆ６（ヘキサフルオロエタン）、Ｃ４Ｆ８（オクタフルオロシクロブタン）のようなフッ素系ガス、Ｃ２Ｈ４（エチレン）、Ｃ３Ｈ６（プロピレン）、Ｃ８Ｈ８（スチレン）のような炭化水素系ガス、Ｃ６Ｈ１８ＯＳｉ２（ヘキサメチルジシロキサン）、Ｃ８Ｈ２４Ｏ２Ｓｉ３（オクタメチルトリシロキサン）のような有機シリコン系ガス、またはこれらの混合ガス等が挙げられる。
【００６８】
このうち、原料ガスとしては、フッ素系ガスを主成分とするものが好ましい。フッ素系ガスを含む原料ガスは、プラズマ重合により、フッ素原子を含有する緻密質の重合物を形成することができる。この重合物は、フッ素原子に起因する撥水性と、かかる撥水性に伴う耐湿性を示すものとなる。したがって、このような原料ガスを用いることにより、水分の吸着・吸収を抑制または防止し得るゲート絶縁層６を容易に形成することができる。
【００６９】
また、フッ素系ガスの中でも、特にＣＨＦ３を用いるのが好ましい。このフッ素系ガスは、プラズマ重合により、より緻密で密度の高い重合物を形成することができる。さらに、気体分子中のフッ素原子の含有率が高いため、より撥水性の高い重合物を得ることができる。
また、本発明に用いられる原料ガスは、フッ素を含有する液状物質を気化させたもの（気化物）を主成分とするものでもよい。これにより、原料の取り扱いが容易になる。
【００７０】
このようなフッ素を含有する液状物質としては、例えば、Ｃ８Ｆ１８（オクタデカフルオロオクタン）、Ｃ６Ｆ６（ヘキサフルオロベンゼン）、Ｃ６Ｈ３Ｆ３（トリフルオロベンゼン）、Ｃ６Ｈ２Ｆ４（テトラフルオロベンゼン）、またはこれらの混合物等が挙げられるが、特に、Ｃ８Ｆ１８が好ましい。この液状物質によれば、フッ素原子の含有率が高いため、より撥水性および耐湿性に優れた重合物を形成得ることができる。
【００７１】
高周波電力を印加する時間（重合物の形成時間）は、１０〜６０分程度であるのが好ましく、２０〜３０分程度であるのがより好ましい。
また、特に、有機半導体層５がｐ型の有機半導体材料で構成されている場合、ゲート絶縁層６のうち、少なくとも有機半導体層５に隣接する部分（半導体層隣接部分）が、フッ素系のプラズマ重合膜で構成されているのが好ましい。フッ素は、電気陰性度が非常に高いため、電子を引き付け易い。フッ素と接している有機半導体は、フッ素に電子を引き抜かれ、正孔キャリアが発生する。このため、フッ素を含むプラズマ重合膜が有機半導体層５に接していることにより、前述のような効果に加え、チャネル領域５１において、より多くの正孔キャリアが発生するという効果も得られる。その結果、薄膜トランジスタ１のトランジスタ特性の向上（動作速度の向上やオン電流の増大）を図ることができる。また、かかる効果は、プラズマ重合膜が緻密なため、フッ素原子を高密度で含むことができることに起因して得られるものである。
【００７２】
なお、この場合、ゲート絶縁層６の全体がフッ素系のプラズマ重合膜で構成されていてもよいが、前記半導体層隣接部分以外の部分は、フッ素を含まない層で構成されていてもよい。このフッ素を含まない層は、プラズマ重合で形成するのが好ましいが、気相成膜法、液相成膜法等の他の形成方法で形成するようにしてもよい。
ここで、ゲート絶縁層６の前記半導体層隣接部分がフッ素系のプラズマ重合膜で構成され、かつ、ゲート絶縁層６の前記半導体層隣接部分以外の部分が炭化水素系のプラズマ重合膜で構成されている場合、プラズマ重合の途中で原料ガスの種類を切り替えるようにすればよい。
すなわち、まず、フッ素系ガスを用いて、前述のようにしてプラズマ重合を行う。そして、所定厚さのプラズマ重合膜が形成されたら、原料ガスの種類を炭化水素系ガスに切り替えて、同様にプラズマ重合を行う。このようにすれば、１回の成膜過程にもかかわらず、組成の異なる２つの層を積層した積層体を容易に得ることができる。
【００７３】
一方、有機半導体層５がｎ型の有機半導体材料で構成されている場合、ゲート絶縁層６のうち、少なくとも有機半導体層５に隣接する部分（半導体層隣接部分）は、フッ素を含まない層で構成されていて、かつ、前記半導体層隣接部分以外の部分が、フッ素系のプラズマ重合膜で構成されているのが好ましい。ｎ型の有機半導体材料では、電子がキャリアであるため、電気陰性度の高いフッ素がチャネル領域５１の近傍に存在すると、フッ素の電子引き抜き効果によって生成したホールが、キャリアである電子を捕捉してしまい、トランジスタ特性が低下するおそれがある。したがって、半導体層隣接部分がフッ素を含まない層で構成されていることにより、フッ素による電子の捕捉が防止され、トランジスタ特性が低下するのを防止することができる。
【００７４】
また、前記半導体層隣接部分以外の部分はフッ素系のプラズマ重合膜で構成されているので、ゲート絶縁層６の密度が向上し、かつ撥水性と耐湿性が付与されるという前述の効果が併せて発揮される。
なお、この場合も、フッ素を含まない層は、プラズマ重合で形成するのが好ましいが、その他の形成方法で形成するようにしてもよい。
また、上記のようなゲート絶縁層６は、前述のように、プラズマ重合の途中で原料ガスの種類を切り替える等の方法により、容易に形成することができる。
【００７５】
［３−４］なお、このようにして重合物を成膜してプラズマ重合膜を得た後、このプラズマ重合膜に加熱処理（アニール処理）を行うようにしてもよい。これにより、プラズマ重合膜の緻密性を高めることができる。その結果、ゲート絶縁層６から有機半導体層５へのイオンの拡散や、ゲート絶縁層６の水分の吸着・吸収を、より確実に抑制または防止することができる。
この熱処理は、窒素雰囲気等の不活性ガス雰囲気下、１００〜４５０℃程度×１〜１０分程度で行うのが好ましく、１５０〜２３０℃程度×１〜３分程度で行うのがより好ましい。
【００７６】
また、上記のようなプラズマ重合の際に、原料ガスの流量および圧力の少なくとも一方を適宜設定することにより、得られる重合物（プラズマ重合膜）の成膜速度を調整することができる。
具体的には、例えば、原料ガスの流量を前述の範囲内で大きくすることにより、成膜速度を速くすることができる。また、プラズマ重合の際の原料ガスの圧力（分圧）を大きくすることによっても、成膜速度を速くすることができる。
【００７７】
このように原料ガスの流量や圧力を設定することにより、プラズマ重合を生じる確率を制御することができ、その結果、成膜速度を容易に調整することができる。このため、成膜速度を調整して、効率よく重合物を形成することができ、プラズマ重合膜の形成効率を高めることができる。
このようにして調整される成膜速度は、特に限定されるものではないが、３〜７０ｎｍ／ｍｉｎ程度に調整されるのが好ましく、５〜３０ｎｍ／ｍｉｎ程度に調整されるのがより好ましい。成膜速度が前記範囲内であれば、特に効率よく重合物を得ることができる。
【００７８】
一方、高周波電力の出力（プラズマ出力）を適宜設定すれば、得られる重合物、すなわちプラズマ重合膜の密度を調整することができる。
例えば、プラズマ出力を前述の範囲内で大きくすることにより、得られるプラズマ重合膜の密度を高めることができる。
これにより、原料ガスの気体分子とプラズマとが接触した際に、気体分子に付与されるプラズマエネルギーを調整して、プラズマ重合膜の重合度を制御することができる。したがって、プラズマ出力を適宜設定することにより、プラズマ重合膜の密度を容易に調整することができる。
さらに、プラズマ重合装置１００の構成（例えば、電極１３０とステージ１４０との間の距離等）を設定することによっても、成膜速度やプラズマ重合膜の密度等を調整することができる。
以上のようにして、ゲート絶縁層６が得られる。
【００７９】
［４］走査線（ゲート電極）形成工程
次に、図４（ｆ）に示すように、ゲート絶縁層６上に、走査線３２（ゲート電極７）を形成する。
走査線３２は、前記ソース電極３および前記ドレイン電極４と同様にして形成することができる。
【００８０】
すなわち、前述したような液状材料を、一列に配列された薄膜トランジスタ１のゲート電極７を形成するように、ほぼ直線状に供給して被膜を形成した後、必要に応じて、この被膜に対して後処理（例えば加熱、赤外線の照射、超音波の付与等）を施すことにより走査線３２を形成することができる。
なお、前記液状材料を供給する方法には、特に、インクジェット法を用いるのが好ましい。インクジェット法によれば、走査線３２に対応して、液状材料を精度よく供給することができる。これにより、走査線３２を高い寸法精度で形成することができる。
【００８１】
［５］保護膜形成工程
次に、図４（ｇ）に示すように、ゲート絶縁層６のほぼ全面を覆うように、保護膜８を形成する。
保護膜８は、有機高分子材料またはその前駆体を含有する液状材料を、ゲート絶縁層６上に供給して被膜を形成した後、必要に応じて、この被膜に対して後処理（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。
【００８２】
この場合、前記液状材料をゲート絶縁層６上に供給する方法としては、前記工程［１］で挙げたのと同様の方法を用いることができる。
また、この場合、前記液状材料中における有機高分子材料の濃度（含有率）は、３％ｗｔ／ｖｏｌ以下であるのが好ましく、０．５〜２％ｗｔ／ｖｏｌ程度であるのがより好ましい。有機高分子材料の濃度が前記範囲よりも大きい場合には、液状材料の粘度や曳糸性が高くなり、液状材料の供給（塗布）操作が不安定になるおそれがある。
【００８３】
以上のような工程を経て、図１および図２に示すアクティブマトリクス装置３０が得られる。
このようなアクティブマトリクス装置３０では、ゲート絶縁層６が緻密で密度が大きいため、ゲート絶縁層６中のイオンが、有機半導体層５に拡散することが抑制または防止される。これにより、薄膜トランジスタ１、ひいてはアクティブマトリクス装置３０のオフ電流の増大を防止し、消費電力の低減を図ることができる。
また、このようなゲート絶縁層６は、薄膜化しても、ゲートリーク電流の増大が防止される。このため、オフ電流を低く維持しつつ、しきい値電圧も低減することができる。その結果、ゲート電圧の低減を図り、薄膜トランジスタ１（アクティブマトリクス装置３０）の消費電力のさらなる低減を図ることができる。
【００８４】
＜アクティブマトリクス装置の第２実施形態＞
次に、本発明の薄膜トランジスタを備えるアクティブマトリクス装置（本発明の薄膜トランジスタ回路）の第２実施形態について説明する。
図６は、アクティブマトリクス装置の第２実施形態を示す縦断面図である。なお、以下の説明では、図６中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
【００８５】
以下、第２実施形態にかかるアクティブマトリクス装置およびその製造方法について説明するが、それぞれ、前記第１実施形態にかかるアクティブマトリクス装置およびその製造方法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。
第２実施形態にかかるアクティブマトリクス装置３０は、各薄膜トランジスタ１を構成する各部の積層順が異なり、それ以外は、前記第１実施形態にかかるアクティブマトリクス装置３０と同様である。
【００８６】
図６に示すアクティブマトリクス装置３０における各薄膜トランジスタ１は、ゲート電極７と、ゲート絶縁層６と、ソース電極３およびドレイン電極４と、有機半導体層５と、保護膜８とが、この順で基板５０側から積層されて構成されている。
すなわち、各薄膜トランジスタ１は、ゲート７電極がゲート絶縁層６を介してソース電極３およびドレイン電極４よりも基板５０側に設けられた構成の薄膜トランジスタ、すなわち、ボトムゲート構造の薄膜トランジスタである。
【００８７】
具体的には、薄膜トランジスタ１では、基板５０上に、ゲート電極７が設けられ、このゲート電極７を覆うようにゲート絶縁層６が設けられている。また、ゲート絶縁層６上には、ゲート電極７に対応する領域を間隙として、ソース電極３およびドレイン電極４が分離して設けられている。そして、ソース電極３とドレイン電極４との間隙と、これらの電極３、４の一部とを覆うように、有機半導体層５が設けられている。
また、有機半導体層５と、各電極３、４とを覆うように、保護膜８が設けられている。
【００８８】
このようなアクティブマトリクス装置３０は、前記第１実施形態にかかるアクティブマトリクス装置３０の製造方法における［４］ゲート電極形成工程、［３］ゲート絶縁層形成工程、［１］電極および配線形成工程、［２］有機半導体層形成工程、［５］保護膜形成工程を、この順序で行うことにより製造することができる。
以上のような第２実施形態にかかるアクティブマトリクス装置３０およびその製造方法によっても、前記第１実施形態にかかるアクティブマトリクス装置３０およびその製造方法と同様の作用・効果が得られる。
【００８９】
＜電子デバイス＞
次に、前述したようなアクティブマトリクス装置３０を備える電子デバイス（本発明の電子デバイス）について、電気泳動表示装置を一例に説明する。
図７は、本発明の電子デバイスを電気泳動表示装置に適用した場合の実施形態を示す縦断面図である。
【００９０】
図７に示す電気泳動表示装置２０は、基板５０上に設けられたアクティブマトリクス装置３０と、このアクティブマトリクス装置３０に電気的に接続された電気泳動表示部４０とで構成されている。
図７に示すように、電気泳動表示部４０は、基板５０上に、順次積層された、画素電極４１と、マイクロカプセル４２と、透明電極（共通電極）４３および透明基板４４とを有している。
そして、マイクロカプセル４２がバインダ材４５により、画素電極４１と透明電極４３との間に固定されている。
【００９１】
画素電極４１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４２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。
【００９２】
このような電気泳動表示装置２０では、１本あるいは複数本の走査線３２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３２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３１と画素電極４１とは、実質的に導通する。このとき、データ線３１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４１に供給される。
これにより、画素電極４１と透明電極４３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、いずれかの電極の方向に向かって電気泳動する。
【００９３】
一方、この状態から、走査線３２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３１と画素電極４１とは非導通状態となる。
したがって、走査線３２への選択信号の供給および停止、あるいは、データ線３１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２０の表示面側（透明基板４４側）に、所望の画像（情報）を表示させることができる。
特に、本実施形態にかかる電気泳動表示装置２０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。
【００９４】
また、本実施形態にかかる電気泳動表示装置２０は、アクティブマトリクス装置３０を有することにより、特定の走査線３２に接続された薄膜トランジスタ１を選択的に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、高い品質の画像（情報）を得ることができる。
また、本実施形態にかかる電気泳動表示装置２０は、低い駆動電圧で作動するため、省電力化が可能である。特に、アクティブマトリクス装置３０が備える薄膜トランジスタ１は、オフ電流が小さいので、待機時（非動作時）の消費電力を低減することができる。
なお、本発明の電子デバイスは、このような電気泳動表示装置２０への適用に限定されるものではなく、液晶表示装置、有機または無機ＥＬ表示装置等に適用することもできる。
【００９５】
＜電子機器＞
このような電気泳動表示装置２０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２０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８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２０で構成されている。
【００９６】
＜＜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９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８に示す構成と同様のものである。
【００９７】
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。
【００９８】
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。
【００９９】
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２０で構成されている。
【０１００】
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２０を適用することが可能である。
【０１０１】
以上、本発明の薄膜トランジスタの製造方法、薄膜トランジスタ、薄膜トランジスタ回路、電子デバイス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、薄膜トランジスタ回路、電子デバイス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製造方法では、必要に応じて、任意の工程を追加することもできる。
【実施例】
【０１０２】
次に、本発明の具体的実施例について説明する。
１．表示装置の製造
（実施例１）
まず、平均厚さ１ｍｍのガラス基板を用意し、水（洗浄液）を用いて洗浄した。なお、ガラス基板には、あらかじめ、酸素プラズマ処理を施した。
次に、基板上にＡｕを蒸着することにより、ソース電極およびドレイン電極を形成した。
次に、ソース電極とドレイン電極とを覆うように、Ｆ８Ｔ２（フルオレン−ビチオフェン共重合体）を溶解したトリメチルベンゼン溶液を、スピンコート法により塗布して液状被膜を形成した後、この液状被膜を乾燥した。これにより、平均厚さ３０ｎｍの有機半導体層を形成した。なお、Ｆ８Ｔ２は、ｐ型の有機半導体材料である。
【０１０３】
次に、ソース電極、ドレイン電極および有機半導体層を形成したガラス基板を、図５に示す真空チャンバ内のステージ上に載置した。
そして、真空チャンバ内を９×１０−５Ｔｏｒｒ（１．２×１０−８ＭＰａ）まで減圧した後、真空チャンバ内にアルゴンガス（添加ガス）とＣＨＦ３ガス（原料ガス）を導入し、以下の条件でＣＨＦ３のプラズマ重合を行い、プラズマ重合膜を得た。
【０１０４】
＜プラズマ重合の条件＞
・ガス圧力              ：０．２Ｔｏｒｒ（２．７×１０−５ＭＰａ）
・ガス流量              ：５０ｓｃｃｍ
・プラズマ出力          ：２５Ｗ
・高周波電力周波数      ：１３．５６ＭＨｚ
・処理時間              ：６分
・成膜速度              ：８ｎｍ／ｍｉｎ
以上により、有機半導体層上に平均厚さ５０ｎｍのゲート絶縁層を形成した。
次に、ゲート絶縁層上の、ソース電極とドレイン電極との間の領域に対応する部分に、Ａｕを蒸着することにより、ゲート電極を形成した。
以上により、薄膜トランジスタを得た。
【０１０５】
（実施例２）
ＣＨＦ３ガスをＣ２Ｆ６ガスに変更した以外は、前記実施例１と同様にして薄膜トランジスタを得た。
（実施例３）
ＣＨＦ３ガスに代えて、Ｃ８Ｆ１８を気化させたガスを用いた以外は、前記実施例１と同様にして薄膜トランジスタを製造した。
【０１０６】
（実施例４）
プラズマ重合の際のプラズマ出力を、１０Ｗに変更した以外は、前記実施例１と同様にして薄膜トランジスタを製造した。
（実施例５）
ＣＨＦ３ガスの流量を１００ｓｃｃｍとした以外は、前記実施例１と同様にして薄膜トランジスタを製造した。
なお、プラズマ重合の際の成膜速度は、１２ｎｍ／ｍｉｎであった。
（実施例６）
プラズマ重合の際の雰囲気圧力を、０．４Ｔｏｒｒ（５．３×１０−５ＭＰａ）に変更した以外は、前記実施例１と同様にして薄膜トランジスタを製造した。
なお、プラズマ重合の際の成膜速度は、１５ｎｍ／ｍｉｎであった。
【０１０７】
（実施例７）
以下のようにしてゲート絶縁層を形成するようにした以外は、前記実施例１と同様にして薄膜トランジスタを製造した。
まず、原料ガスとしてＣ２Ｈ４（エチレン）ガスを用い、前記実施例１と同様にしてプラズマ重合膜を形成した。なお、プラズマ重合の処理時間を３分間とした。
次に、原料ガスをＣＨＦ３ガスに変更し、同様にプラズマ重合膜を形成した。なお、プラズマ重合の処理時間は３分間とした。これにより、有機半導体層上に平均厚さ５０ｎｍのゲート絶縁層を形成した。
（実施例８）
蒸着法により、フッ素化銅フタロシアニンで構成された有機半導体層を形成するようにした以外は、前記実施例７と同様にして薄膜トランジスタを製造した。なお、フッ素化銅フタロシアニンは、ｎ型の有機半導体材料である。
【０１０８】
（比較例１）
ゲート絶縁層を以下の方法で形成した以外は、前記実施例１と同様にして薄膜トランジスタを製造した。
まず、ポリビニルフェノール（ＰＶＰ）を溶解した１−プロパノール溶液を、スピンコート法により、ソース電極、ドレイン電極および有機半導体層を形成したガラス基板上に塗布して液状被膜を形成した。
次に、この液状被膜を乾燥させ、平均厚さ１００ｎｍのゲート絶縁層を形成した。
（比較例２）
前記実施例８と同様にしてフッ素化銅フタロシアニンで構成された有機半導体層を形成するようにした以外は、前記比較例１と同様にして薄膜トランジスタを製造した。
【０１０９】
２．評価
２．１  ゲート絶縁層の密度の評価
各実施例および各比較例で得られた薄膜トランジスタについて、それぞれ、ゲート絶縁層の密度を測定した。
なお、密度は、Ｘ線反射率測定法（ＧＩＸＲ）により測定した。
測定結果を表１に示す。なお、各薄膜トランジスタにおけるゲート絶縁層の密度は、各比較例で得られた薄膜トランジスタにおけるゲート絶縁層の密度を１としたときの相対値とした。
【０１１０】
２．２  オフ電流の評価
各実施例および各比較例で得られた薄膜トランジスタについて、それぞれオフ電流を測定し、以下の基準にしたがって評価した。
◎：オフ電流が非常に小さい
○：オフ電流がやや大きいが、実用上問題ない
△：オフ電流がやや大きいが、用途によっては使用可能である
×：オフ電流が非常に大きく、実用性に乏しい
なお、オフ電流の測定は、各薄膜トランジスタの製造直後と、３０日間放置後とに行った。
また、各薄膜トランジスタを放置した環境は、気温２３℃、湿度７０％Ｒ．Ｈ．とした。
評価結果を表１に示す。
【０１１１】
２．３  キャリア移動度の評価
各実施例および各比較例で得られた薄膜トランジスタについて、それぞれチャネル領域のキャリア移動を測定し、以下の基準にしたがって評価した。
◎：キャリア移動度が非常に大きい
○：キャリア移動度がやや大きい
△：キャリア移動度がやや小さい
×：キャリア移動度が非常に小さい
評価結果を表１に示す。
【０１１２】
【表１】
2008147465.tif 000003
【０１１３】
表１からも明らかなように、各実施例で得られた薄膜トランジスタが備えるゲート絶縁層は、いずれも、比較例で得られた薄膜トランジスタが備えるゲート絶縁層よりも密度が高かった。
また、各実施例で得られた薄膜トランジスタは、比較例で得られた薄膜トランジスタに比べて、オフ電流が低く抑えられていた。特に、実施例１、３、５、６、８では、長期にわたって、その傾向が顕著であった。この傾向は、実施例１、３、５、６、８のゲート絶縁層の密度が特に高かったことに起因すると推察される。
一方、実施例８は、ｎ型の有機半導体層を用いた比較例２の薄膜トランジスタに比べ、キャリア移動度が大きかった。
【図面の簡単な説明】
【０１１４】
【図１】アクティブマトリクス装置の第１実施形態を示す平面図である。
【図２】図１中のＸ−Ｘ線断面図である。
【図３】アクティブマトリクス装置の製造方法を説明するための図である。
【図４】アクティブマトリクス装置の製造方法を説明するための図である。
【図５】プラズマ重合装置の構成を示す模式図である。
【図６】アクティブマトリクス装置の第２実施形態を示す縦断面図である。
【図７】電気泳動表示装置の実施形態を示す縦断面図である。
【図８】電子ペーパーの実施形態を示す斜視図である。
【図９】ディスプレイの実施形態を示す図である。
【符号の説明】
【０１１５】
１……薄膜トランジスタ  ３……ソース電極  ４……ドレイン電極  ５……有機半導体層  ５１……チャネル領域  ６……ゲート絶縁層  ７……ゲート電極  ８……保護膜  ９……金属膜  ２０……電気泳動表示装置  ３０……アクティブマトリクス装置  ３１……データ線  ３２……走査線  ３３……接続用電極  ４０……電気泳動表示部  ４１……画素電極  ４２……マイクロカプセル  ４２０……電気泳動分散液  ４２１、４２２……電気泳動粒子  ４３……透明電極  ４４……透明基板  ４５……バインダ材  ５０……基板  １００……プラズマ重合装置  １１０……真空ポンプ  １２０……真空チャンバ  １２１……絶縁体  １３０……電極  １４０……ステージ  １５０……高周波電源  １６０……ガス供給管  １６１、１７１……流量制御弁  １７０……原料供給管  １８０……ガス供給源  １９０……原料容器  １９１……ヒータ  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】
2008147465.tif 000004
【図２】
2008147465.tif 000005
【図３】
2008147465.tif 000006
【図４】
2008147465.tif 000007
【図５】
2008147465.tif 000008
【図６】
2008147465.tif 000009
【図７】
2008147465.tif 000010
【図８】
2008147465.tif 000011
【図９】
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