(57)【要約】【課題】異物付着が少なく、かつ、厚みが薄いゲート絶縁層を有する有機半導体トランジスタが用いられた有機半導体素子を高生産性で製造することが可能な、有機半導体素子の製造方法を提供することを主目的とする。【解決手段】本発明は、基板と、上記基板上に形成され、金属材料からなるゲート電極とを有するゲート電極付基板を用い、紫外線を用いて上記ゲート電極の表面を酸化させることにより、上記ゲート電極の表面に上記金属材料の酸化物からなるゲート絶縁層を形成するゲート絶縁層形成工程を有することを特徴とする有機半導体素子の製造方法を提供することにより、上記課題を解決するものである。【選択図】図２
2008021838.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、前記基板上に形成され、金属材料からなるゲート電極とを有するゲート電極付基板を用い、紫外線を用いて前記ゲート電極の表面を酸化させることにより、前記ゲート電極の表面に前記金属材料の酸化物からなるゲート絶縁層を形成する、ゲート絶縁層形成工程を有することを特徴とする、有機半導体素子の製造方法。
【請求項２】
前記ゲート絶縁層形成工程が、基体と、前記基体上に形成され、光触媒を含有する光触媒処理層とを有する光触媒処理層基板を用い、前記光触媒処理層基板を前記光触媒処理層が前記ゲート電極と対向するように配置し、前記光触媒処理層基板の前記基体側から紫外線を照射することにより、前記ゲート電極の表面を酸化させて前記ゲート絶縁層を形成するものであることを特徴とする、請求項１に記載の有機半導体素子の製造方法。
【請求項３】
前記ゲート絶縁層形成工程が前記ゲート電極の表面に真空紫外光を照射することにより、前記ゲート電極の表面を酸化させて前記ゲート絶縁層を形成するものであることを特徴とする、請求項１に記載の有機半導体素子の製造方法。
【請求項４】
前記金属材料が、ＡｌまたはＴａであることを特徴とする、請求項１から請求項３までのいずれかの請求項に記載の有機半導体素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機半導体トランジスタが用いられた有機半導体素子の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＴＦＴに代表される半導体トランジスタは、近年、ディスプレイ装置の発展に伴ってその用途を拡大する傾向にある。このような半導体トランジスタは、半導体材料を介して電極が接続されていることにより、スイッチング素子としての機能を果たすものである。
【０００３】
従来、上記半導体トランジスタに用いられる半導体材料としては、シリコン（Ｓｉ）、ガリウム砒素（ＧａＡｓ）、および、インジウムガリウム砒素（ＩｎＧａＡｓ）などの無機半導体材料が用いられており、近年、普及が拡大している液晶表示素子のディスプレイ用ＴＦＴアレイ基板にもこのような無機半導体材料を用いた半導体トランジスタが用いられている。
その一方で、上記半導体材料としては、有機化合物からなる有機半導体材料も知られている。このような有機半導体材料は、上記無機半導体材料に比べて安価に大面積化が可能であり、フレキシブルなプラスチック基板上に形成でき、さらに機械的衝撃に対して安定であるという利点を有することから、電子ペーパー代表されるフレキシブルディスプレイ等の次世代ディスプレイ装置への応用を想定した研究が活発に行われている。
【０００４】
ここで、上記有機半導体材料が用いられた有機半導体トランジスタは、通常、ゲート電極、ゲート絶縁層、有機半導体材料からなる有機半導体層、ソース電極およびドレイン電極からなり、ゲート電圧によって上記有機半導体界面の電荷量を変化させ、ドレイン電流を制御してスイッチングさせるものである。
【０００５】
このような有機半導体トランジスタの性能を左右する重要な要素の１つにゲート絶縁層がある。一般的に、上記有機半導体トランジスタは、上記ゲート絶縁層の厚みが薄いほど、大きなゲインを得ることができるものである。
したがって、有機半導体トランジスタを製造するに際しては、絶縁性に優れ、かつ、厚みが薄いゲート絶縁層を形成することが求められている。
【０００６】
このようなゲート絶縁層を形成する方法としては、ゲート電極上に、ＢＺＴ（Ｂａｒｉｕｍ  Ｚｉｒｃｏｎａｔｅ  Ｔｉｔａｎａｔｅ）からなるゲート絶縁層を形成する方法（非特許文献１）や、同じくゲート電極上にＡｌ２Ｏ３からなるゲート絶縁層を形成する方法（非特許文献２）が知られている。
しかしながら、これらの方法はいずれもプロセス温度が低いため、厚みの薄いゲート絶縁層を形成しようとすると、形成されるゲート絶縁層にピンホールが形成されてしまうという問題点がある。
【０００７】
一方、特許文献１には金属材料からなるゲート電極の表面を陽極酸化法によって酸化することにより、上記金属材料の酸化物からなるゲート絶縁層を形成する方法が開示されている。ここで、上記陽極酸化法は、酸化物膜が形成される反応過程において、酸化物膜の厚みが薄い部分に電界が集中する自己整合作用を備えるものであるため、緻密で耐電圧が高く、さらに厚みが薄いゲート絶縁層を形成することができるという利点がある。
しかしながら、上記陽極酸化法を用いてゲート絶縁層を形成する場合、ゲート電極を、リン酸等の酸性物質を含有する酸溶液と接触させることが必須となるが、これにより上記酸溶液中に含まれる異物が、ゲート電極やゲート絶縁層に付着し、形成される有機半導体トランジスタの性能が損なわれることが問題となっている。
また、上記の酸性溶液でのプロセスを回避するためにホウ酸アンモニウムなどの中性液での陽極酸化法も検討されている。しかしながら、いずれにせよウエットプロセスであるため、連続プロセスへの適用、異物混入などの懸念点が発生してしまうという問題点は残ってしまう。
さらに、有機半導体トランジスタを用いた有機半導体素子は、プラスチック等のフレキシブル基板を用い、連続プロセスにより高生産性で製造することが望まれているが、上記陽極酸化法は酸溶液をゲート電極に接触させなければならないという性格上、連続プロセスへの適用が困難であるという問題点もある。
【０００８】
このようなことから、従来、異物付着が少なく、厚みが薄いゲート絶縁層を高生産性で形成することは困難であった。
【０００９】
【特許文献１】特開２００３−２５８２６１号公報
【非特許文献１】C.D.Dimitrakopoulos,S.Purushothaman.J.Kymissis,A.Callegari and J.M.Shaw,“low-Voltage Organic Transistors on Plastic ComprisingHigh-Dielectric Constant Gate Insulators”Science,vol.283,822-824(1999)
【非特許文献２】J.H.Schon,S.Berg,Ch.Kloc,B,Batlogg,“Ambipolar Pentacene Field-Effect Transistors and Inverters”Science,Vol.287,pp1022-1023(2000)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、異物付着が少なく、かつ、厚みが薄いゲート絶縁層を有する有機半導体トランジスタが用いられた有機半導体素子を、高生産性で製造することが可能な、有機半導体素子の製造方法を提供することを主目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために本発明は、基板と、上記基板上に形成され、金属材料からなるゲート電極とを有するゲート電極付基板を用い、紫外線を用いて上記ゲート電極の表面を酸化させることにより、上記ゲート電極の表面に上記金属材料の酸化物からなるゲート絶縁層を形成するゲート絶縁層形成工程を有することを特徴とする有機半導体素子の製造方法を提供する。
【００１２】
本発明によれば、上記ゲート絶縁層形成工程が、紫外線を用いて上記ゲート電極の表面を酸化させて上記ゲート絶縁層を形成するものであることにより、上記ゲート電極に対して非接触でゲート絶縁層を形成することができる。このため、本発明によれば異物付着が少ないゲート絶縁層を形成することが可能になる。
また、上記ゲート絶縁層形成工程がこのような方法でゲート絶縁層を形成するものであることにより、例えば、紫外線照射装置を用いることで容易に連続プロセスに適用することも可能となる。
さらに、上記ゲート絶縁層形成工程が、上記ゲート絶縁層の表面を酸化して上記ゲート絶縁層を形成するものであることにより、厚みの薄いゲート絶縁層を形成することが可能となる。
このようなことから、本発明の有機半導体素子の製造方法によれば、異物付着が少なく、かつ、厚みが薄いゲート絶縁層を有する有機半導体トランジスタが用いられた有機半導体素子を高生産性で製造することができる。
【００１３】
本発明の有機半導体素子の製造方法は、上記ゲート絶縁層形成工程が、基体と、上記基体上に形成され、光触媒を含有する光触媒処理層とを有する光触媒処理層基板を用い、上記光触媒処理層基板を上記光触媒処理層が上記ゲート電極と対向するように配置し、上記光触媒処理層基板の上記基体側から紫外線を照射することにより、上記ゲート電極の表面を酸化させて上記ゲート絶縁層を形成するものであることが好ましい。これにより、本発明の有機半導体素子の製造方法を用いて、より簡便に異物付着が少なく、かつ、厚みが薄いゲート絶縁層を有する有機半導体トランジスタが用いられた有機半導体素子を製造することが可能となるからである。
【００１４】
また、本発明の有機半導体素子の製造方法は、上記ゲート絶縁層形成工程が上記ゲート電極の表面に真空紫外光を照射することにより、上記ゲート電極の表面を酸化させて上記ゲート絶縁層を形成するものであっても良い。上記ゲート絶縁層形成工程がこのような方法でゲート絶縁層を形成するものであっても、異物付着が少なく、かつ、厚みが薄いゲート絶縁層を有する有機半導体トランジスタが用いられた有機半導体素子を製造することが可能だからである。
【００１５】
さらに本発明においては、上記金属材料が、Ａｌ、または、Ｔａであることが好ましい。このような金属材料を用いることにより、本発明により製造される有機半導体素子の性能を向上することができるからである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は、異物付着が少なく、かつ、厚みが薄いゲート絶縁層を有する有機半導体トランジスタが用いられた有機半導体素子を高生産性で製造することが可能であるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の有機半導体素子の製造方法について詳細に説明する。
【００１８】
本発明の有機半導体素子の製造方法は、基板と、上記基板上に形成され、金属材料からなるゲート電極とを有するゲート電極付基板を用い、紫外線を用いて上記ゲート電極の表面を酸化させることにより、上記ゲート電極の表面に上記金属材料の酸化物からなるゲート絶縁層を形成するゲート絶縁層形成工程を有することを特徴とするものである。
【００１９】
このような本発明の有機半導体素子の製造方法について図を参照しながら説明する。図１は本発明の有機半導体素子の製造方法の一例を示す概略図である。図１に例示するように本発明の有機半導体素子の製造方法は、基板１と、上記基板１上に形成され、金属材料からなるゲート電極２とを有するゲート電極付基板１０を用い（図１（ａ））、紫外線を用いて上記ゲート電極２の表面を酸化することにより、上記ゲート電極２を構成する金属材料の酸化物からなるゲート絶縁層３を形成するゲート絶縁層形成工程（図１（ｂ））を有するものである。
【００２０】
本発明によれば、上記ゲート絶縁層形成工程が、紫外線を用いて上記ゲート電極の表面を酸化させて上記ゲート絶縁層を形成するものであることにより、上記ゲート電極に対して非接触で上記ゲート絶縁層を形成することができる。このため、本発明によれば異物付着が少ないゲート絶縁層を形成することが可能になる。
また、上記ゲート絶縁層形成工程が、このような方法でゲート絶縁層を形成するものであることにより、例えば、紫外線照射装置を用いることで容易に連続プロセスに適用することも可能となる。
さらに、上記ゲート絶縁層形成工程が、上記ゲート絶縁層の表面を酸化して上記ゲート絶縁層を形成するものであることにより、厚みの薄いゲート絶縁層を形成することが可能となる。
このようなことから、本発明の有機半導体素子の製造方法によれば、異物付着が少なく、かつ、厚みが薄いゲート絶縁層を有する有機半導体トランジスタが用いられた有機半導体素子を高生産性で製造することができる。
【００２１】
本発明の有機半導体素子の製造方法は、少なくとも上記ゲート絶縁層形成工程を有するものである。
以下、本発明の有機半導体素子の製造方法に用いられる各工程について順に説明する。
【００２２】
１．ゲート絶縁層形成工程
まず、本発明に用いられるゲート絶縁層形成工程について説明する。本工程は、基板と、上記基板上に形成され、金属材料からなるゲート電極とを有するゲート電極付基板を用い、紫外線を用いて上記ゲート電極の表面を酸化させることにより、上記ゲート電極の表面に上記金属材料の酸化物からなるゲート絶縁層を形成する工程である。
【００２３】
本工程においてゲート絶縁層を形成する方法としては、紫外線を用いて後述するゲートゲート電極の表面を酸化できる方法であれば特に限定されるものではない。このような方法としては、基体と、上記基体上に形成され、光触媒を含有する光触媒処理層とを有する光触媒処理層基板を用い、上記光触媒処理層基板を上記光触媒処理層が上記ゲート電極と対向するように配置し、上記光触媒処理層基板の上記基体側から紫外線を照射する方法（第１態様）と、ゲート電極の表面に真空紫外光を照射する方法（第２態様）とを挙げることができる。
以下、これらの方法について順に説明する。
【００２４】
（１）第１態様
まず、上記第１態様について説明する。本態様は、基体と、上記基体上に形成され、光触媒を含有する光触媒処理層とを有する光触媒処理層基板を用い、上記光触媒処理層基板を上記光触媒処理層が上記ゲート電極と対向するように配置し、上記光触媒処理層基板の上記基体側から紫外線を照射するものである。
【００２５】
このような本態様ついて図を参照しながら説明する。図２は本態様によりゲート絶縁層を形成するゲート絶縁層形成工程の一例を示す概略図である。図２に例示するように、本態様の方法は、基体２１と、上記基体２１上に形成され、光触媒を含有する光触媒処理層２２とを有する光触媒処理層基板２０を用い（図２（ａ））、上記光触媒処理層基板２０を上記光触媒処理層２２がゲート電極付基板１０が備えるゲート電極２と、対向するように配置し（図２（ｂ）、上記光触媒処理層基板２０の上記基体２１側から紫外線を照射することにより、上記ゲート電極２の表面を酸化して、ゲート絶縁層３を形成するものである。
【００２６】
ここで、本態様によりゲート電極表面が酸化される機構については、必ずしも明確ではないが、紫外線照射によって上記光触媒処理層に含有される光触媒が酸化還元反応を引き起こし、これによって生成されたスーパーオキサイドラジカル（・Ｏ２−）やヒドロキシラジカル（・ＯＨ）などの活性酸素種が、ゲート電極表面に作用するためであると考えられる。
【００２７】
以下、本態様によりゲート絶縁層を形成する方法について詳細に説明する。
【００２８】
ａ．光触媒処理層基板
まず、本態様に用いられる光触媒処理層基板について説明する。本態様における光触媒処理層基板は、基体と、上記基体上に形成され、光触媒を含有する光触媒処理層とを有するものである。
【００２９】
（光触媒処理層）
本態様に用いられる光触媒処理層は光触媒を含有するものである。本態様に用いられる光触媒処理層の構成としては、光触媒処理層中の光触媒が紫外線の作用により後述するゲート電極の表面を酸化できるような構成であれば特に限定されるものではない。このような構成としては、例えば、光触媒とバインダとから構成されるものであってもよく、光触媒単体で構成されるものであってもよい。光触媒のみからなる光触媒処理層の場合は、後述するゲート電極の酸化効率が向上し、紫外線照射処理時間の短縮化等のコスト面で有利である。一方、光触媒とバインダとからなる光触媒処理層の場合は、光触媒処理層の形成が容易であるという利点を有する。
【００３０】
本態様に用いられる光触媒としては、光半導体として知られる、例えば二酸化チタン（ＴｉＯ２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ２）、チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ３）、酸化タングステン（ＷＯ３）、酸化ビスマス（Ｂｉ２Ｏ３）、および、酸化鉄（Ｆｅ２Ｏ３）を挙げることができる。これらの光触媒は、１種単独で用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。なかでも本態様においては二酸化チタンが好適に用いられる。二酸化チタンはバンドギャップエネルギーが高く、化学的に安定で毒性もなく、さらに入手も容易であることからである。
【００３１】
また、上記二酸化チタンとしてはアナターゼ型とルチル型とのいずれであっても使用することができるが、なかでもアナターゼ型二酸化チタンが好ましい。アナターゼ型二酸化チタンは励起波長が３８０ｎｍ以下にあるため、励起波長に相当する紫外線を照射することが容易だからである。
【００３２】
上記アナターゼ型二酸化チタンとしては、例えば、塩酸解膠型のアナターゼ型チタニアゾル（石原産業（株）製  ＳＴＳ−０２（平均粒径：７ｎｍ）、石原産業（株）製  ＳＴ−Ｋ０１）、硝酸解膠型のアナターゼ型チタニアゾル（日産化学（株）製  ＴＡ−１５（平均粒径：１２ｎｍ））等を挙げることができる。
【００３３】
なお、光触媒の粒径は、小さいほど光触媒反応が効果的に起こるので、光触媒の粒径は小さい方が好ましい。具体的には、光触媒の平均粒径は５０ｎｍ以下であることが好ましく、２０ｎｍ以下であることが特に好ましい。
【００３４】
一方、上記光触媒処理層が光触媒とバインダとからなるものである場合、本態様に用いられるバインダとしては、主骨格が光触媒の光励起により分解されないような高い結合エネルギーを有するものが好ましい。このようなバインダとしては、例えば、オルガノポリシロキサン、無定形シリカ前駆体を用いることができ、特開２０００−２４９８２１号公報や特開２００３−１９５０２９号公報に記載されているもの等を用いることができる。
【００３５】
また、上記光触媒処理層が光触媒とバインダとからなるものである場合、光触媒処理層中の光触媒の含有量は、５質量％〜６０質量％の範囲内で設定することができ、好ましくは２０質量％〜５０質量％の範囲内である。
【００３６】
本態様に用いられる上記光触媒処理層は、界面活性剤、その他添加剤を含有していてもよい。これらの添加剤としては、例えば特開２０００−２４９８２１号公報や特開２００３−１９５０２９号公報に記載されているもの等を用いることができる。
【００３７】
なお、光触媒処理層の厚みは、０．０５μｍ〜１０μｍの範囲内であることが好ましい。また、光触媒処理層表面の濡れ性は、親液性であっても撥液性であってもよい。
【００３８】
上記光触媒処理層の形成位置としては、例えば、基体上の全面に光触媒処理層が形成されていてもよく、基体上に光触媒処理層がパターン状に形成されていてもよい。
【００３９】
（基体）
上記光触媒処理層基板に用いられる基体としては、所定の強度を有し、かつ、その表面の光触媒処理層との密着性が良好であるものであれば特に限定されるものではない。このような基体としては、可撓性を有するフレキシブル基体であってもよく、または、可撓性を有しないリジット基体であっても良い。本態様に用いられる基体の具体例としては、ガラス、セラミック、金属、プラスチック等からなる基体を挙げることができる。
【００４０】
（光触媒処理層基板）
本態様に用いられる光触媒処理層基板は、遮光部がパターン状に形成されているものであってもよい。このような遮光部が形成されていることにより、本態様により容易にパターン状のゲート絶縁層を形成することが可能となる。
【００４１】
本態様に用いられる光触媒処理層基板に上記遮光部が形成されている態様としては特に限定されるものではないが、例えば、基体上に遮光部がパターン状に形成され、この遮光部を覆うように光触媒処理層が形成されている態様、基体上に光触媒処理層が形成され、この光触媒処理層上に遮光部がパターン状に形成されている態様、および、基体の光触媒処理層が形成されていない側の表面に遮光部がパターン状に形成されている態様等を挙げることができる。
なお、光触媒処理層上に遮光部が形成されている場合は、本態様によりゲート絶縁層を形成する際に、上記遮光部を光触媒処理層とゲート電極と対向配置する際の両層の間隔を制御するスペーサーとして用いることが可能になる。
【００４２】
ｂ．ゲート電極付基板
次に、本態様に用いられるゲート電極付基板について説明する。本態様に用いられるゲート電極付基板は、基板と、上記基板上に形成され、金属材料からなるゲート電極とを有するものである。
以下、このようなゲート電極付基板について説明する。
【００４３】
（ゲート電極）
まず、本態様に用いられるゲート電極について説明する。本態様に用いられる上記ゲート電極は金属材料からなるものである。
【００４４】
本態様に用いられるゲート電極を構成する金属材料としては、本態様において酸化することが可能であり、かつ、酸化物が所望の絶縁性を備えるものであれば特に限定されるものではない。このような金属材料としては、例えば、Ｔａ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｍｏ、および、Ｍｏ−Ｔａ合金等を挙げることができる。なかでも本態様においては、Ｔａ、または、Ａｌを用いることが好ましい。このような金属材料を用いることにより、本発明により製造される有機半導体素子の性能を向上することができるからである。
【００４５】
本態様において、ゲート電極が後述する基板上に形成されている態様としては、基板上の全面に形成されている態様であってもよく、または、基板上にパターン状に形成されている態様であってもよい。
なお、上記ゲート電極層が基板上の全面に形成されている態様のゲート電極付基板を用いた場合、通常、本工程の後にゲート電極がパターン加工されることになる。
【００４６】
（基板）
次に、本態様に用いられる基板について説明する。本態様に用いられる基板としては、本発明により製造される有機半導体素子の用途等に応じて任意の機能を有する基板を用いることができる。このような基板としては、ガラス基板等の可撓性を有さないリジット基板であっても良く、または、プラスチック樹脂フィルム等の可撓性を有するフレキシブル基板であっても良いが、なかでも本態様においてはフレキシブル基板を用いることが好ましい。このようなフレキシブル基板を用いることにより、本発明の有機半導体素子の製造方法をＲｏｌｌ  ｔｏ  Ｒｏｌｌプロセスで実施することが可能になるからである。
【００４７】
ここで、上記プラスチック樹脂フィルムに用いられる樹脂としては、例えば、ＰＥＴ、ＰＥＮ、ＰＥＳ、ＰＩ、ＰＥＥＫ、ＰＣ、ＰＰＳ、および、ＰＥＩ等を挙げることができる。
【００４８】
また、本態様に用いられる基板は、単一の構成からなるものであってもよく、または、複数の層が積層された構成を有するものであってもよい。本態様に用いられる基板が、複数の層が積層された構成を有する例としては、例えば、上述したプラスチック樹脂フィルムからなる基板上に、無機材料からなる保護層が積層されたものを挙げることができる。このような構成を有する基板を用いることにより、例えば、本工程においてゲート絶縁層を形成する際に、基板の表面が光触媒の作用により損傷を受けることを防止できるという利点を有する。
【００４９】
本態様に用いられる基板の厚みは、通常、１ｍｍ以下であることが好ましく、なかでも５０μｍ〜７００μｍの範囲内であることが好ましい。なお、本態様に用いられる基板が複数の層が積層された構成を有するものである場合、上記厚みは基板全体の厚みを意味するものとする。
【００５０】
（ゲート電極付基板の製造方法）
本態様に用いられるゲート電極付基板は、上記基板上に、ゲート電極を形成することにより製造することができる。このとき、上記基板上に上記ゲート電極を形成する方法としては、ゲート電極を構成する金属材料の種類に応じて所望の形態のゲート電極を形成できる方法であれば特に限定されるものではない。このような方法としては、例えば、真空蒸着法や金属ナノコロイドを用いた塗布法等を挙げることができる。
【００５１】
また、基板上にゲート電極がパターン状に形成されたゲート電極付基板の製造方法としては、例えば、上述した方法によって基板上の全面にゲート電極を形成した後、これをパターニングする方法や、基板上に直接パターン状のゲート電極を形成する方法により製造することができる。ここで、上記ゲート電極をパターニングする方法としては、通常、リソグラフィー法が用いられ、なかでもフォトレジストを用いたフォトリソグラフィー法が好適に用いられる。
一方、上記パターン状のゲート電極を直接形成する方法としては、マスク蒸着法等が好適に用いられる。
【００５２】
ｃ．ゲート絶縁層の形成方法
次に、本態様によりゲート絶縁層を形成する方法について説明する。本態様において、上記光触媒処理層基板を上記光触媒処理層が上記ゲート電極と対向するように配置する際の、上記光触媒処理層と上記ゲート電極との間隔としては、紫外線照射に伴う光触媒の作用が上記ゲート電極に及び得る範囲であれば特に限定されるものではない。したがって、本態様においては上記光触媒処理層と上記ゲート電極とが接触するように配置してもよい。なかでも本態様においては、上記間隔が２００μｍ以下であることが好ましく、特に０．２μｍ〜２０μｍの範囲内であることが好ましく、さらには１μｍ〜１０μｍの範囲内であることが好ましい。間隔が上記範囲よりも広いと、光触媒の作用により生じた活性酸素種がゲート電極の表面に届き難くなり、ゲート電極の酸化速度を遅くしてしまう可能性があるからである。また、間隔が上記範囲よりも狭いと、光触媒作用により生じた活性酸素種が脱着しにくくなり、結果的にゲート電極の酸化速度を遅くしてしまう可能性があるからである。
【００５３】
このような狭い間隙を均一に設けて光触媒処理層とゲート電極とを配置する方法としては、例えばスペーサーを用いる方法を挙げることができる。このようなスペーサーは、単独の部材として形成してもよいが、工程の簡略化等のため、光触媒処理層基板の光触媒処理層上にスペーサーが形成されていることが好ましい。
なお、上述したように光触媒処理層基板に遮光部が形成されている場合は、当該遮光部を上記スペーサーとして用いることができる場合がある。
【００５４】
本態様においては、上記光触媒処理層基板の基体側から紫外線を照射することにより、ゲート絶縁層を形成するが、このとき紫外線を照射する態様としては、上記基体側の全面に紫外線を照射する態様であってもよく、または、パターン状に紫外線を照射する態様であっても良い。
上記パターン状に紫外線を照射する方法としては、所望のパターンに紫外線を照射できる態様であれば特に限定されるものではない。このような方法としては、例えば、フォトマスクを介して紫外線を照射する方法や、レーザー等の指向性の高い光源を用いてパターン状に描画照射する方法等を挙げることができる。
【００５５】
本態様に用いられる紫外線の波長は、通常、４５０ｎｍ以下の範囲で設定され、好ましくは３８０ｎｍ以下の範囲で設定される。これは、上述したように、光触媒処理層に用いられる好ましい光触媒が二酸化チタンであり、この二酸化チタンにより光触媒作用を活性化させるエネルギーとして、上記の波長の紫外線が好ましいからである。
【００５６】
上記波長の紫外線を照射するために用いられる光源としては、例えば、水銀ランプ、メタルハライドランプ、キセノンランプ、エキシマーランプ、その他種々の光源を挙げることができる。また、上記描画照射に用いられる光源としては、エキシマー、ＹＡＧ等のレーザーを挙げることができる。
【００５７】
紫外線照射に際してのエネルギーの照射量は、光触媒処理層中の光触媒の作用によりゲート電極を酸化するのに必要な照射量とする。この際、光触媒処理層を加熱しながらエネルギー照射することが好ましい。これにより感度を上昇させことができ、効率的にゲート電極を酸化させることができるからである。具体的には、３０℃〜８０℃の範囲内で加熱することが好ましい。
【００５８】
本態様により形成されるゲート絶縁層の厚みは、後述するゲート電極を構成する金属材料の種類に応じて、所望の絶縁性を発現できる範囲であれば特に限定されない。なかでも本態様においては、１ｎｍ〜１００ｎｍの範囲内であることが好ましく、さらには５ｎｍ〜１０ｎｍの範囲内であることが好ましい。
【００５９】
（２）第２態様
次に、上記第２態様について説明する。本態様は、ゲート電極の表面に真空紫外光を照射することにより、ゲート電極の表面を酸化してゲート絶縁層を形成するものである。
【００６０】
このような本態様について図を参照しながら説明する。図３は本態様によりゲート絶縁層を形成するゲート絶縁層形成工程の一例を示す概略図である。図３に例示するように、本態様は、ゲート電極付基板１０を用い（図３（ａ））、上記ゲート電極付基板１０が備えるゲート電極２の表面に真空紫外光を照射して（図３（ｂ））、上記ゲート電極２の表面に上記ゲート電極２を構成する金属材料の酸化物からなるゲート絶縁層３を形成するものである（図３（ｃ））。
【００６１】
ここで、本態様によりゲート電極表面が酸化される機構については、必ずしも明確ではないが、真空紫外光と酸素との作用により生じた酸素ラジカルがゲート電極表面に作用するためであると考えられる。
【００６２】
以下、本態様によりゲート絶縁層を形成する方法について詳細に説明する。
【００６３】
本態様に用いられる真空紫外光の波長は、酸素と作用することにより酸素ラジカルを発生できる範囲内であれば特に限定されるものでないが、通常１００ｎｍ〜２５０ｎｍの範囲内であることが好ましく、なかでも１５０ｎｍ〜２００ｎｍの範囲内であることが好ましい。波長が上記範囲よりも長いと酸素ラジカルの発生効率が低くなり、ゲート電極の酸化効率が低下してしまう恐れがあるからである。また、波長が上記範囲よりも短いと、安定した真空紫外光の照射が困難となる可能性があるからである。
【００６４】
なお、上記波長範囲の真空紫外光の照射に用いられる光源としては、例えば、エキシマーランプ、低圧水銀ランプ、その他種々の光源を挙げることができる。
【００６５】
本態様において真空紫外光をゲート電極に照射する方法としては、ゲート電極の表面に均一な照射量で照射できる方法であれば特に限定されない。このような照射方法としては、例えば、ゲート電極表面の全面に同時に照射する方法、および、光源またはゲート電極付基板の少なくとも一方を移動させながら、順次に照射する方法とを挙げることができる。本態様においてはこれらの態様のいずれであっても好適に用いることができるが、なかでも後者の方法を用いることが好ましい。その理由は次の通りである。すなわち、真空紫外光は指向性のない分散光であるため、上記前者の方法では、例えば、大面積のゲート電極表面に真空紫外光を照射する場合に、中央部と端部とで真空紫外光の照射量に差が生じてしまう可能性がある。しかしながら、上記後者の方法によればたとえ大面積のゲート電極表面に真空紫外光を照射する場合であっても、全面に対して均一に照射することが容易になるからである。
【００６６】
また、本態様に用いられる真空紫外光の光源は、１つであってもよく、または、複数個を用いても良い。また、複数個の光源を用いる場合において、本態様における真空紫外光の照射方法として光源を移動させながら照射する方法を用いる場合は、複数個の光源を同じように移動させてもよく、または、個別に移動させてもよい。
【００６７】
さらに、本態様においてゲート電極表面に真空紫外光を照射する態様としては、ゲート電極表面の全面に直接照射する方法であってもよく、または、ゲート電極表面にメタルマスクを配置し、当該メタルマスクを介して真空紫外光を照射することにより、上記ゲート電極表面にパターン状に真空紫外光を照射する態様であっても良い。
【００６８】
なお、真空紫外光は指向性の無い分散光であることから、メタルマスクを介して真空紫外光を照射する場合は、上記メタルマスクをゲート電極に密着するように固定し、真空紫外光がゲート電極とメタルマスクとの間に回折しないようにすることが好ましい。
【００６９】
本態様により形成されるゲート絶縁層の厚みは、後述するゲート電極を構成する金属材料の種類に応じて、所望の絶縁性を発現できる範囲であれば特に限定されない。なかでも本態様においては、１ｎｍ〜１００ｎｍの範囲内であることが好ましく、さらには５ｎｍ〜１０ｎｍの範囲内であることが好ましい。
【００７０】
なお、本態様に用いられるゲート電極付基板については、上記「（１）第１態様」の項において説明したものと同様であるため、ここでの説明は省略する。
【００７１】
２．その他の工程
本発明の有機半導体素子の製造方法は、少なくとも上記ゲート絶縁層形成工程を有するものであり、通常、他の工程と合わせて実施されることにより有機半導体素子が製造される。本発明に用いられる上記他の工程としては、有機半導体素子の製造方法に用いられる工程として一般的に用いられているものを用いることができる。このような他の工程としては、例えば、基板上にゲート電極を形成することにより、ゲート電極付基板を形成するゲート電極付基板形成工程、上記ゲート絶縁層形成工程により形成されたゲート絶縁層上に有機半導体材料からなる有機半導体層を形成する有機半導体層形成工程、ソース電極およびドレイン電極を形成するソース・ドレイン電極形成工程、上記有機半導体層をパターニングする有機半導体層パターニング工程、および、有機半導体層を覆うようにパッシベーション層を形成するパッシベーション層形成工程等を挙げることができる。
【００７２】
本発明の有機半導体素子の製造方法が上記他の工程を有する場合について図を参照しながら説明する。図４は、本発明の有機半導体素子の製造方法が、上記他の工程を有する場合の一例を示す概略図である。図４に例示するように、本発明の有機半導体素子の製造方法は、通常、基板１を用い（図４（ａ））、上記基板１上に、ゲート電極２を形成することにより、ゲート電極付基板１０を形成するゲート電極付基板形成工程と（図４（ｂ））、上記ゲート電極２の表面に上述した方法によりゲート絶縁層３を形成する、ゲート絶縁層形成工程と（図４（ｃ））、上記ゲート絶縁層３および上記基板１上に、有機半導体材料からなる有機半導体層４を形成する有機半導体層形成工程（図４（ｄ））と、上記有機半導体層４上で対向するように、ソース電極５およびドレイン電極６を形成するソース・ドレイン電極形成工程（図４（ｅ）と、上記有機半導体層４、ソース電極５およびドレイン電極６上にパッシベーション層７を形成するパッシベーション層形成工程（図４（ｆ））と、上記有機半導体層４をパターニングする有機半導体層パターニング工程（図４（ｇ））とを用いて、上記基板１上に、有機半導体トランジスタが形成された有機半導体素子を形成する態様で実施される。
【００７３】
なお、上記図４においては、本発明によりボトムゲート・トップコンタクト型の有機半導体トランジスタを有する有機半導体素子を製造する例について説明したが、本発明の有機半導体素子の製造方法は、このような有機半導体素子を製造するものに限定されるものではなく、例えば、上記有機半導体層形成工程と、上記ソース・ドレイン電極形成工程との実施順を変更することにより、ボトムゲート・ボトムコンタクト型の有機半導体トランジスタを有する有機半導体素子を製造するものであってもよい。
また、上記図４においては、上記他の工程として、ゲート電極付基板形成工程、有機半導体層形成工程、ソース・ドレイン電極形成工程、パッシベーション層形成工程、および、有機半導体層パターニング工程のすべてが用いられる例を説明したが、本発明は必ずしも、これらの他の工程がすべて用いられるものではなく、本発明により製造する有機半導体素子の用途等に応じて、上記他の工程の中から適宜必要な工程を採用して実施されるものである。
【００７４】
以下、このような本発明に用いられる他の工程について順に説明する。
【００７５】
（１)ゲート電極付基板形成工程
まず、上記ゲート電極付基板形成工程について説明する。本工程は、基板を用い、上記基板上に金属材料からなるゲート電極を形成することによりゲート電極付基板を形成する工程である。
ここで、本工程に用いられる基板、本工程において形成されるゲート電極、および、本工程おいてゲート電極を形成する方法については、上記「１．ゲート絶縁層形成工程」の項において説明したものと同様であるため、ここでの説明は省略する。
【００７６】
本工程において形成されるゲート電極付基板は、ゲート電極が基板上の全面に形成されたものであっても良く、または、基板上にゲート電極がパターン状に形成されたものであっても良い。
なお、本工程において形成されるゲート電極付基板が、ゲート電極が基板上の全面に形成されたものである場合、通常、ゲート絶縁層形成工程前またはゲート絶縁層形成工程後に、上記ゲート電極をパターン加工するゲート電極パターニング工程が実施されることになる。このとき、ゲート電極をパターン加工する方法としては、通常、フォトリソグラフィー法が好適に用いられる。
【００７７】
（２）有機半導体層形成工程
次に、上記有機半導体層形成工程について説明する。本工程は、上記ゲート絶縁層形成工程により形成されたゲート絶縁層上に、有機半導体材料からなる有機半導体層を形成する工程である。
【００７８】
本工程において有機半導体層を形成する方法としては、本工程に用いられる有機半導体材料の種類等に応じて、所望の厚みの有機半導体層を形成できる方法であれば特に限定されるものではない。このような方法としては、例えば、上記有機半導体材料が溶媒に可溶なものである場合は、当該有機半導体材料を溶媒に溶解して有機半導体層形成用塗工液を調製した後、当該有機半導体層形成用塗工液を塗工する方法を挙げることができる。この場合の塗工方法としては、例えば、スピンコート法、ダイコート法、ロールコート法、バーコート法、ＬＢ法、ディップコート法、スプレーコート法、ブレードコート法、および、キャスト法等を挙げることができる。
一方、上記有機半導体材料が溶媒に不溶なものである場合は、例えば、真空蒸着法等のドライプロセスにより有機半導体層を形成する方法を挙げることができる。
【００７９】
本工程に用いられる有機半導体材料としては、本発明により製造される有機半導体素子の用途等に応じて、本工程により形成される有機半導体層に所望の半導体特性を付与できるものであれば特に限定されるものではない。このような有機半導体材料としては、例えば、π電子共役系の芳香族化合物、鎖式化合物、有機顔料、および、有機ケイ素化合物等を挙げることができる。より具体的には、ペンタセン等の低分子系有機半導体材料、および、ポリピロール、ポリ（Ｎ−置換ピロール）、ポリ（３−置換ピロール）、ポリ（３，４−二置換ピロール）等のポリピロール類、ポリチオフェン、ポリ（３−置換チオフェン）、ポリ（３，４−二置換チオフェン）、ポリベンゾチオフェン等のポリチオフェン類、ポリイソチアナフテン等のポリイソチアナフテン類、ポリチェニレンビニレン等のポリチェニレンビニレン類、ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）等のポリ（ｐ−フェニレンビニレン）類、ポリアニリン、ポリ（Ｎ−置換アニリン）等のポリアニリン類、ポリアセチレン等のポリアセチレン類、ポリジアセチレン、ポリアズレン等のポリアズレン類等の高分子系有機半導体材料を挙げることができる。なかでも本発明においてはペンタセン、または、ポリチオフェン類を好適に用いることができる。
【００８０】
また、本工程により形成される有機半導体層の厚みについては、上記有機半導体材料の種類等に応じて所望の半導体特性を備える有機半導体層を形成できる範囲であれば特に限定されない。なかでも本工程においては１０００ｎｍ以下であることが好ましく、なかでも５ｎｍ〜３００ｎｍの範囲内であることが好ましく、特に２０ｎｍ〜１００ｎｍの範囲内であることが好ましい。
【００８１】
(３）ソース・ドレイン電極形成工程
次に、上記ソース・ドレイン電極形成工程について説明する。本工程において、上記ソース電極およびドレイン電極を形成する方法としては、所望のチャネル長でソース電極およびドレイン電極を形成できる方法であれば特に限定されるものではない。このような形成方法としては、例えば、真空蒸着法や金属ナノコロイドを用いた塗布法等を挙げることができる。
【００８２】
また、本工程において形成されるソース電極およびドレイン電極は、通常、金属材料からなるものであるが、このような金属材料としては、例えば、Ｔａ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｍｏ、および、Ｍｏ−Ｔａ合金等を挙げることができる。
【００８３】
本工程を実施するタイミングとしては、上記図４に例示したように、上記有機半導体層形成工程後であっても良く、または、上記有機半導体層形成工程前であっても良い。
ここで、本工程を上記有機半導体層形成工程前に実施する場合、本発明により製造される有機半導体素子は、ボトムゲート・ボトムコンタクト型の有機半導体トランジスタを有するものとなる。
一方、本工程を上記有機半導体層形成工程後に実施する場合、本発明により製造される有機半導体素子は、ボトムゲート・トップコンタクト型の有機半導体トランジスタを有するものとなる。
【００８４】
（４）パッシベーション層形成工程
次に、上記パッシベーション層形成工程について説明する。本工程は、上記有機半導体層を覆うようにパッシベーション層を形成する工程である。
【００８５】
本工程において形成するパッシベーション層は、有機半導体層が空気中に含有される水分等に曝露されることを防止する保護機能を有するものである。したがって、本工程においてパッシベーション層を形成する方法としては、所望の保護機能を備えるパッシベーション層を形成できる方法であれば特に限定されるものではない。なかでも本工程においては、樹脂材料を溶媒に溶解したパッシベーション層形成用塗工液を用い、これを上記有機半導体層上に塗工する方法が好適に用いられる。このような方法としては、印刷法を用い、上記有機半導体層上に上記パッシベーション層形成用塗工液をパターン状に印刷する方法と、上記パッシベーション層形成用塗工液を上記有機半導体層上の全面に塗工することにより、パターニングされていないパッシベーション層を形成する方法とを挙げることができる。本工程においては上記のいずれの方法であっても好適に用いることができる。
【００８６】
本工程に用いられる上記樹脂材料としては、所望の保護機能を備えるパッシベーション層を形成できるものであれば特に限定されるものではない。このような樹脂材料としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレンーパーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、テトラフルオロエチレンーヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、テトラフルオロエチレンーエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、クロロトリフルオロエチレン−エチレン共重合体（ＥＣＴＦＥ）等のフッ素系樹脂、および、ＰＶＰ、ＰＶＡ等の水溶性樹脂等を挙げることができる。
【００８７】
また、上記パッシベーション層形成用塗工液に用いられる溶媒としては、本工程においてパッシベーション層を形成する際に、上記有機半導体層を浸食せず、かつ、上記樹脂材料を所望の濃度で溶解可能なものであれば特に限定されるものではない。このような溶媒としては、例えば、上記樹脂材料としてフッ素系樹脂を用いる場合には、パーフルオロメチルシクロヘキサン、パーフルオロ‐１，３ージメチルシクロヘキサン、パーフルオロ−２−メチル−２−ペンテン、パーフルオロデカリン等に代表される、アルカン、アルケン等の炭化水素の水素原子が全てフッ素に置換されたパーフルオロ系溶媒を用いることができる。また、上記樹脂材料として上記水溶性樹脂を用いる場合には、水を主成分とした溶媒を用いることができる。
【００８８】
（５）有機半導体層パターニング工程
次に、上記有機半導体層パターニング工程について説明する。本工程は、上記有機半導体層形成工程によって形成された有機半導体層をパターニングする工程である。
【００８９】
本工程において、上記有機半導体層をパターニングする方法としては、上記有機半導体層を所望のパターンにパターニングできる方法であれば特に限定されるものではない。このような方法としては、例えば、上記有機半導体層上のみにパターン状にパッシベーション層が形成されている場合は、当該パッシベーション層をマスクとして用い、上記有機半導体層の全面にエッチング処理を行うことにより、上記パッシベーション層が形成されていない部位の有機半導体層のみをエッチングする方法を用いることができる。このとき用いられる上記エッチング処理としては、上記パッシベーション層が形成されていない部位の有機半導体層をエッチングすることができ、かつ、上記パッシベーション層の保護機能が損なわれない方法であれば特に限定されるものではない。このような方法としては、例えば、上記有機半導体層を構成する有機半導体材料を溶解し、かつ、上記パッシベーション層を構成する樹脂材料を溶解しない溶媒で、上記有機半導体層を溶解させる方法を挙げることができる。
また、上記パッシベーション層を構成する樹脂材料としてフッ素系樹脂が用いられている場合には、真空紫外光を照射することにより上記有機半導体層をエッチングする方法を用いることも可能である。
【００９０】
一方、上記有機半導体層上にパッシベーション層が形成されていない場合、または、基板上の全面を覆うようにパッシベーション層が形成されている場合においては、例えば、フォトリソグラフィー法等により有機半導体層をパターニングする方法が用いられる。このとき、パッシベーション層が基板上の全面を覆うように形成されている場合は、有機半導体層とともに、上記パッシベーション層もパターニングされることになる。
【００９１】
３．有機半導体素子
本発明により製造される有機半導体素子は、基板上に有機半導体トランジスタが複数形成されたものとなる。また、上記有機半導体トランジスタは、ゲート電極がゲート絶縁層を介して、ソース電極およびドレイン電極よりも基板側に配置される、いわゆる「ボトムゲート型」のものとなる。
【００９２】
本発明により製造される有機半導体素子の用途としては、例えば、ＴＦＴ方式を用いるディスプレイ装置のＴＦＴアレイ基板として用いることができる。このようなディスプレイ装置としては例えば、液晶ディスプレイ装置、電気泳動ディスプレイ装置、および、有機ＥＬディスプレイ装置等を挙げることができる。
【００９３】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【実施例】
【００９４】
以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明する。
【００９５】
１．実施例１
（１）ゲート電極付基板形成工程
大きさ１５０ｍｍ×１５０ｍｍ×０．７ｍｍのガラス基板表面に、ゲート電極形状の開口部を有するメタルマスクを配置した後、膜厚５０ｎｍのアルミニウム膜を蒸着することによりゲート電極付基板を作製した。このとき、蒸着の際の真空度は１×１０‐４Ｐａで蒸着速度は〜１Å／ｓｅｃとした。
【００９６】
（２）ゲート絶縁層形成工程
次に、ゲート絶縁層を形成するために石英ガラスを準備した。酸化チタン光触媒無機コーティング液（ＳＴＳ−０１  石原産業製）をスピンコート法により厚さ０．５μｍの光触媒処理層を石英ガラス基板上に形成することにより、光触媒処理層基板を作製した。次いで、上記光触媒処理層基板と、ゲート電極付基板とを対向させ露光処理を行い、アルミニウム膜からなるゲート電極の表面にＡｌ２Ｏ３からなるゲート絶縁層を形成した。このとき、露光時のゲート電極付基板と、光触媒処理層基板とのギャップは１０μｍとし、露光量は３Ｊ／ｃｍ２（２５４ｎｍ）で行った。また、形成したＡｌ２Ｏ３からなるゲート絶縁層の厚さは約６ｎｍであった。
【００９７】
（３）ソース・ドレイン電極形成工程
次に、ゲート絶縁層が形成されたゲート電極付基板の表面にソース・ドレイン電極形状の開口部を有するメタルマスクを配置した後、膜厚５０ｎｍのアルミニウム膜を蒸着することにより、ソース・ドレイン電極を形成した。このとき、蒸着の際の真空度は１×１０‐４Ｐａとし、蒸着速度は〜１Å／ｓｅｃとした。また、反射型光学顕微鏡により、ソース・ドレイン電極を観察したところ、ソース電極とドレイン電極の電極間距離（チャネル長）は５０μｍであった。
【００９８】
（４）有機半導体層形成工程
次いで、上記ソース・ドレイン電極が形成されたゲート絶縁層付基板の表面に、チオフェン系の有機半導体層（膜厚５０ｎｍ）を全面蒸着することにより、有機半導体素子を作製した。
【００９９】
（５）評価
作製した有機半導体素子は、ＯＮ電流が２．２×１０−６Ａ、ＯＦＦ電流が１．８×１０−９Ａであった。測定条件はゲート電圧を２Ｖ〜−２Ｖまで−０．５Ｖ刻みで印加した。次いで、ソース・ドレイン電圧を−２Ｖと固定し、ソース・ドレイン間に流れる電流値を測定した。また、トランジスタ評価においてはいずれの場合においても大気中で測定を行った。
【０１００】
２．実施例２
（１）ゲート電極付基板形成工程
大きさ１５０ｍｍ×１５０ｍｍ×０．７ｍｍのガラス基板表面に、ゲート電極形状の開口部を有するメタルマスクを配置した後、膜厚５０ｎｍのアルミニウム膜を蒸着することによりゲート電極付基板を作製した。このとき、蒸着の際の真空度は１×１０‐４Ｐａで蒸着速度は〜１Å／ｓｅｃとした。
【０１０１】
（２）ゲート絶縁層形成工程
次に、ゲート絶縁層を形成するためにウシオ電機製の真空紫外光（波長１７２ｎｍ）照射装置を用いた。上記ゲート電極付基板上に真空紫外光を照射し、アルミニウム膜からなるゲート電極の表面にＡｌ２Ｏ３からなるゲート絶縁層を形成した。このときの照射量は１０ｍＷ／ｃｍ２（１７２ｎｍ）で６０ｓｅｃ行った。形成したＡｌ２Ｏ３からなるゲート絶縁層の厚さは約３ｎｍであった。
【０１０２】
（３）ソース・ドレイン電極形成工程
次に、ゲート絶縁層が形成されたゲート電極付基板の表面にソース・ドレイン電極形状の開口部を有するメタルマスクを配置した後、膜厚５０ｎｍのアルミニウム膜を蒸着することにより、ソース・ドレイン電極を形成した。このとき、蒸着の際の真空度は１×１０‐４Ｐａとし、蒸着速度は〜１Å／ｓｅｃとした。また、反射型光学顕微鏡により、ソース・ドレイン電極を観察したところ、ソース電極とドレイン電極の電極間距離（チャネル長）は５０μｍであった。
【０１０３】
（４）有機半導体層形成工程
次いで、上記ソース・ドレイン電極が形成されたゲート絶縁層付基板の表面に、チオフェン系の有機半導体層（膜厚５０ｎｍ）を全面蒸着することにより、有機半導体素子を作製した。
【０１０４】
（５）評価
作製した有機半導体素子は、ＯＮ電流が１．０×１０−６Ａ、ＯＦＦ電流が５．３×１０−９Ａであった。測定条件はゲート電圧を２Ｖ〜−２Ｖまで−０．５Ｖ刻みで印加した。次いで、ソース・ドレイン電圧を−２Ｖと固定し、ソース・ドレイン間に流れる電流値を測定した。また、トランジスタ評価においてはいずれの場合においても大気中で測定を行った。
【０１０５】
３．比較例
（１）ゲート電極付基板形成工程
大きさ１５０ｍｍ×１５０ｍｍ×０．７ｍｍのガラス基板表面に、ゲート電極形状の開口部を有するメタルマスクを配置した後、膜厚２００ｎｍのアルミニウム膜を蒸着することによりゲート電極付基板を作製した。このとき、蒸着の際の真空度は１×１０‐４Ｐａで蒸着速度は〜１Å／ｓｅｃとした。
【０１０６】
（２）ゲート絶縁層形成工程
次に、ゲート絶縁層を形成するために1質量％四ホウ酸アンモニウム溶液を作製した。その後、ゲート電極のアルミニウムを陽極とし、陰極との間に電流を流して陽極酸化を行った。このとき、電極間に流す電流値はゲート電極に対して０．１ｍＡ/ｃｍ２とし、室温で陽極酸化を行った。電極間の電圧を８０Ｖに設定しておき、８０Ｖに達した時点で陽極酸化を終了した。その後、ゲート電極およびゲート絶縁層が形成された基板を純水で洗浄し、１００℃で乾燥させた。ゲート電極の厚さは陽極酸化を行う電圧と比例関係にあり、８０Ｖの陽極酸化では膜厚は１４７ｎｍであった。
【０１０７】
（３）ソース・ドレイン電極形成工程
次に、ゲート絶縁層が形成されたゲート電極付基板の表面にソース・ドレイン電極形状の開口部を有するメタルマスクを配置した後、膜厚５０ｎｍのＡｕ膜を蒸着することにより、ソース・ドレイン電極を形成した。このとき、蒸着の際の真空度は１×１０‐４Ｐａとし、蒸着速度は〜１Å／ｓｅｃとした。また、反射型光学顕微鏡により、ソース・ドレイン電極を観察したところ、ソース電極とドレイン電極の電極間距離（チャネル長）は５０μｍであった。
【０１０８】
（４）有機半導体層形成工程
次いで、上記ソース・ドレイン電極が形成されたゲート絶縁層付基板の表面に、チオフェン系の有機半導体層（膜厚５０ｎｍ）を全面蒸着することにより、有機半導体素子を作製した。
【０１０９】
（５）評価
作製した有機半導体素子は、ＯＮ電流が４．８×１０−５Ａ、ＯＦＦ電流が１．０×１０−１０Ａであった。測定条件はゲート電圧を５Ｖ〜−５Ｖまで−０．５Ｖ刻みで印加した。次いで、ソース・ドレイン電圧を−５Ｖと固定し、ソース・ドレイン間に流れる電流値を測定した。また、トランジスタ評価においてはいずれの場合においても大気中で測定を行った。
【図面の簡単な説明】
【０１１０】
【図１】本発明の有機半導体素子の製造方法の一例を示す概略図である。
【図２】本発明に用いられるゲート絶縁層形成工程の一例を示す概略図である。
【図３】本発明に用いられるゲート絶縁層形成工程の他の例を示す概略図である。
【図４】本発明の有機半導体素子の製造方法の他の例を示す概略図である。
【符号の説明】
【０１１１】
１  …  基板
２  …  ゲート電極
３  …  ゲート絶縁層
４  …  有機半導体層
５  …  ソース電極
６  …  ドレイン電極
７  …  パッシベーション層
１０  …  ゲート電極付基板
２０  …  光触媒処理層基板
２１  …  基体
２２  …  光触媒処理層
【図１】
2008021838.tif 000003
【図２】
2008021838.tif 000004
【図３】
2008021838.tif 000005
【図４】
2008021838.tif 000006