(57)【要約】【課題】低電圧駆動が可能であり、低コストの有機薄膜トランジスタ及び有機薄膜トランジスタシートを提供する。【解決手段】支持体上に互いに異なる金属からなる第１、第２金属層を形成し、少なくとも第２金属の一部を陽極酸化することにより、ゲート絶縁層の少なくとも一部を形成する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持体、ゲート電極、ゲート絶縁層、ソース電極、ドレイン電極及び有機半導体からなる活性層を有する有機薄膜トランジスタにおいて、
前記ゲート電極は第１金属層からなり、前記ゲート絶縁層の少なくとも一部は前記第１金属層を構成する金属とは異なる金属の第２陽極酸化膜からなることを特徴とする有機薄膜トランジスタ。
【請求項２】
支持体、ゲート電極、ゲート絶縁層、ソース電極、ドレイン電極及び有機半導体からなる活性層を有する有機薄膜トランジスタにおいて、
前記ゲート電極は、第１金属層及び該第１金属層を構成する金属とは異なる金属からなる第２金属層からなり、前記ゲート絶縁層の少なくとも一部は前記第２金属層を構成する金属の第２陽極酸化膜からなることを特徴とする有機薄膜トランジスタ。
【請求項３】
支持体、ゲート電極、ゲート絶縁層、ソース電極、ドレイン電極及び有機半導体からなる活性層を有する有機薄膜トランジスタにおいて、
前記ゲート電極は第１金属層からなり、前記ゲート絶縁層の少なくとも一部は前記第１金属層を構成する金属の第１陽極酸化膜及び第１金属層を構成する金属とは異なる金属の第２陽極酸化膜からなることを特徴とする有機薄膜トランジスタ。
【請求項４】
前記第１金属層又は前記第２金属層は、スパッタリング法又はＣＶＤ法により形成されたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の有機薄膜トランジスタ。
【請求項５】
前記第１陽極酸化膜又は前記第２陽極酸化膜は、スパッタリング法又はＣＶＤ法により形成された金属層を陽極酸化処理することにより形成されたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の有機薄膜トランジスタ。
【請求項６】
前記第１金属層は、３０μΩ・ｃｍ以下の比抵抗を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の有機薄膜トランジスタ。
【請求項７】
前記第１陽極酸化膜又は前記第２陽極酸化膜は、６以上の比誘電率を有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の有機薄膜トランジスタ。
【請求項８】
前記第１金属層は、Ａｌ又はＣｕからなり、前記第２金属層はＡｌ又はＴａからなることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の有機薄膜トランジスタ。
【請求項９】
前記第１陽極酸化膜は、Ａｌの酸化物からなり、前記第２陽極酸化膜は、Ｔａの酸化物からなることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の有機薄膜トランジスタ。
【請求項１０】
前記ゲート絶縁層は、前記第２陽極酸化膜上に形成された絶縁膜を有することを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の有機薄膜トランジスタ。
【請求項１１】
前記絶縁膜は、ポリマーからなることを特徴とする請求項１０に記載の有機薄膜トランジスタ。
【請求項１２】
前記絶縁膜は、無機酸化物又は無機窒化物からなることを特徴とする請求項１０に記載の有機薄膜トランジスタ。
【請求項１３】
前記第１、第２陽極酸化膜は封孔処理されていることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の有機薄膜トランジスタ。
【請求項１４】
無機酸化物又は前記無機窒化物からなる前記絶縁膜は、大気圧プラズマ法により形成されたことを特徴とする請求項１２に記載の有機薄膜トランジスタ。
【請求項１５】
支持体上に第１金属層を形成する第１金属層形成工程、
前記第１金属層上に、前記第１金属層を構成する金属とは異なる金属からなる第２金属層を形成する第２金属層形成工程及び、
少なくとも前記第２金属層の一部を陽極酸化する陽極酸化処理工程を有し、少なくとも前記第１金属層によりゲート電極を形成し、前記陽極酸化処理で形成された第２陽極酸化膜により、ゲート絶縁層の少なくとも一部を形成することを特徴とする有機薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項１６】
前記ゲート電極を前記第１金属層により形成することを特徴とする請求項１５に記載の有機薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項１７】
前記ゲート電極を前記第１金属層及び前記第２金属層の一部で形成することを特徴とする請求項１５に記載の有機薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項１８】
前記ゲート絶縁層を前記第１金属層の一部を陽極酸化処理した第１陽極酸化膜及び前記第２金属層を陽極酸化処理した前記第２陽極酸化膜で形成することを特徴とする請求項１５に記載の有機薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項１９】
前記第１金属層及び前記第２金属層を、スパッタリング法又はＣＶＤ法により形成することを特徴とする請求項１５〜１８のいずれか１項に記載の有機薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項２０】
前記第１金属層は、Ａｌ又はＣｕからなり、前記第２金属層はＡｌ又はＴａからなることを特徴とする請求項１５〜１９のいずれか１項に記載の有機薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項２１】
前記第２陽極酸化膜上に絶縁膜を形成することにより前記ゲート絶縁層を形成することを特徴とする請求項１５〜２０のいずれか１項に記載の有機薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項２２】
前記絶縁膜は、ポリマーからなることを特徴とする請求項２１に記載の有機薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項２３】
前記絶縁膜は、無機酸化物又は無機窒化物からなることを特徴とする請求項２１に記載の有機薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項２４】
前記絶縁膜を大気圧プラズマ法により形成することを特徴とする請求項２３に記載の有機薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項２５】
前記第１、第２陽極酸化膜を封孔処理する封孔処理工程を有することを特徴とする請求項１５〜２４のいずれか１項に記載の有機薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項２６】
表面粗さＲｍａｘが５０ｎｍ以下の前記第２金属層を形成することを特徴とする請求項１５〜２５のいずれか１項に記載の有機薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項２７】
表面粗さＲｍａｘが５０ｎｍ以下の前記第２陽極酸化膜を形成することを特徴とする請求項１５〜２６のいずれか１項に記載の有機薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項２８】
支持体、ゲートバスライン、ゲート電極、ゲート絶縁層、ソースバスライン、ソース電極、ドレイン電極及び有機半導体からなる活性層を有する有機薄膜トランジスタシートにおいて、
前記ゲートバスライン及び前記ゲート電極は第１金属層からなり、前記ゲート絶縁層の少なくとも一部は前記第１金属層を構成する金属とは異なる金属の第２陽極酸化膜からなることを特徴とする有機薄膜トランジスタシート。
【請求項２９】
支持体、ゲートバスライン、ゲート電極、ゲート絶縁層、ソースバスライン、ソース電極、ドレイン電極及び有機半導体からなる活性層を有する有機薄膜トランジスタシートにおいて、
前記ゲートバスライン及び前記ゲート電極は第１金属層及び該第１金属層を構成する金属とは異なる金属からなる第２金属層からなり、前記ゲート絶縁層の少なくとも一部は前記第２金属層を構成する金属の第２陽極酸化膜からなることを特徴とする有機薄膜トランジスタシート。
【請求項３０】
支持体、ゲートバスライン、ゲート電極、ゲート絶縁層、ソースバスライン、ソース電極、ドレイン電極及び有機半導体からなる活性層を有する有機薄膜トランジスタシートにおいて、
前記ゲートバスライン及び前記ゲート電極は第１金属層からなり、前記ゲート絶縁層の少なくとも一部は前記第１金属層を構成する金属の第１陽極酸化膜及び第１金属層を構成する金属とは異なる金属の第２陽極酸化膜からなることを特徴とする有機薄膜トランジスタシート。
【請求項３１】
前記第１金属層及び前記第２金属層は、スパッタリング法又はＣＶＤ法により形成されたことを特徴とする請求項２８〜３０のいずれか１項に記載の有機薄膜トランジスタシート。
【請求項３２】
前記第１金属層は、３０μΩ・ｃｍ以下の比抵抗を有することを特徴とする請求項２８〜３１のいずれか１項に記載の有機薄膜トランジスタシート。
【請求項３３】
前記第１、第２陽極酸化膜は、６以上の比誘電率を有することを特徴とする請求項２８〜３２のいずれか１項に記載の有機薄膜トランジスタシート。
【請求項３４】
前記第１金属層は、Ａｌ又はＣｕからなり、前記第２金属層はＡｌ又はＴａからなることを特徴とする請求項２８〜３３のいずれか１項に記載の有機薄膜トランジスタシート。
【請求項３５】
前記第１陽極酸化膜は、Ａｌの酸化物からなり、前記第２陽極酸化膜は、Ｔａの酸化物からなることを特徴とする請求項２８〜３４のいずれか１項に記載の有機薄膜トランジスタシート。
【請求項３６】
前記ゲート絶縁層は、前記第２陽極酸化膜上に形成された絶縁膜を有することを特徴とする請求項２８〜３５のいずれか１項に記載の有機薄膜トランジスタシート。
【請求項３７】
前記絶縁膜は、ポリマーからなることを特徴とする請求項３５に記載の有機薄膜トランジスタシート。
【請求項３８】
前記絶縁膜は、無機酸化物又は無機窒化物からなることを特徴とする請求項３５に記載の有機薄膜トランジスタシート。
【請求項３９】
前記第１、第２陽極酸化膜は封孔処理されていることを特徴とする請求項２８〜３８のいずれか１項に記載の有機薄膜トランジスタシート。
【請求項４０】
無機酸化物又は無機窒化物からなる前記絶縁膜は、大気圧プラズマ法により形成されたことを特徴とする請求項３８に記載の有機薄膜トランジスタシート。
【請求項４１】
支持体上に第１金属層を形成する第１金属層形成工程、
前記第１金属層上に、前記第１金属層を構成する金属とは異なる金属からなる第２金属層を形成する第２金属層形成工程及び、
少なくとも前記第２金属層の一部を陽極酸化する陽極酸化処理工程を有し、少なくとも前記第１金属層によりゲート電極及びゲートバスラインを形成し、前記陽極酸化処理工程で形成された第２陽極酸化膜により、ゲート絶縁層の少なくとも一部を形成することを特徴とする有機薄膜トランジスタシートの製造方法。
【請求項４２】
前記ゲート電極及び前記ゲートバスラインを前記第１金属層により形成することを特徴とする請求項４１に記載の有機薄膜トランジスタシートの製造方法。
【請求項４３】
前記ゲート電極及び前記ゲートバスラインを前記第１金属層及び前記第２金属層の一部で形成することを特徴とする請求項４１に記載の有機薄膜トランジスタシートの製造方法。
【請求項４４】
前記ゲート絶縁層の少なくとも一部を、前記第１金属層の一部の第１陽極酸化膜及び前記第２金属層の第２陽極酸化膜で形成することを特徴とする請求項４１に記載の有機薄膜トランジスタシートの製造方法。
【請求項４５】
前記第１金属層及び前記第２金属層を、スパッタリング法又はＣＶＤ法により形成することを特徴とする請求項４１〜４４のいずれか１項に記載の有機薄膜トランジスタシートの製造方法。
【請求項４６】
前記第１金属層は、Ａｌ又はＣｕからなり、前記第２金属層はＡｌ又はＴａからなることを特徴とする請求項４１〜４５のいずれか１項に記載の有機薄膜トランジスタシートの製造方法。
【請求項４７】
前記第２陽極酸化膜上に絶縁膜を形成することにより前記ゲート絶縁層を形成することを特徴とする請求項４１〜４６のいずれか１項に記載の有機薄膜トランジスタシートの製造方法。
【請求項４８】
前記絶縁膜は、ポリマーからなることを特徴とする請求項４７に記載の有機薄膜トランジスタシートの製造方法。
【請求項４９】
前記絶縁膜は、無機酸化物又は無機窒化物からなることを特徴とする請求項４７に記載の有機薄膜トランジスタシートの製造方法。
【請求項５０】
前記絶縁膜を大気圧プラズマ法により形成することを特徴とする請求項４９に記載の有機薄膜トランジスタシートの製造方法。
【請求項５１】
前記第１、第２陽極酸化膜を封孔処理する封孔処理工程を有することを特徴とする請求項４１〜５０のいずれか１項に記載の有機薄膜トランジスタシートの製造方法。
【請求項５２】
表面粗さＲｍａｘが５０ｎｍ以下の前記第２金属層を形成することを特徴とする請求項４１〜５１のいずれか１項に記載の有機薄膜トランジスタシートの製造方法。
【請求項５３】
表面粗さＲｍａｘが５０ｎｍ以下の前記第２陽極酸化膜を形成することを特徴とする請求項４１〜５２のいずれか１項に記載の有機薄膜トランジスタシートの製造方法。
【請求項５４】
支持体、ゲート電極、ゲート絶縁層、ソース電極、ドレイン電極及び有機半導体からなる活性層を有する有機薄膜トランジスタにおいて、前記支持体上に複数の金属層を形成した後に、該複数の金属層を部分的に陽極酸化することにより前記ゲート電極及び前記ゲート絶縁層の少なくとも一部を形成したことを特徴とする有機薄膜トランジスタ。
【請求項５５】
支持体、ゲートバスライン、ゲート電極、ゲート絶縁層、ソースバスライン、ソース電極、ドレイン電極及び有機半導体からなる活性層を有する有機薄膜トランジスタシートにおいて、
前記支持体上に複数の金属層を形成した後に、該複数の金属層を部分的に陽極酸化することにより前記ゲート電極、前記ゲートバスライン及び前記ゲート絶縁層の少なくとも一部を形成したことを特徴とする有機薄膜トランジスタシート。
【請求項５６】
支持体上に複数の金属層を形成する工程と、
前記複数の金属層を部分的に陽極酸化する工程とにより、
有機薄膜トランジスタにおけるゲート電極及びゲート絶縁層の少なくとも一部を形成することを特徴とする有機薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項５７】
支持体上に複数の金属層を形成する工程と、
前記複数の金属層を部分的に陽極酸化する工程とにより、
有機薄膜トランジスタにおけるゲート電極、ゲートバスライン及びゲート絶縁層の少なくとも一部を形成することを特徴とする有機薄膜トランジスタシートの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、有機半導体からなる活性層を有する有機薄膜トランジスタ、有機薄膜トランジスタシートおよびこれらの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
情報端末の普及に伴い、コンピュータ用のディスプレイとしてフラットパネルディスプレイに対するニーズが高まっている。またさらに情報化の進展に伴い、従来紙媒体で提供されていた情報が電子化されて提供される機会が増え、薄くて軽い、手軽に持ち運びが可能なモバイル用表示媒体として、電子ペーパーあるいはデジタルペーパーへのニーズも高まりつつある。
【０００３】
一般に平板型のディスプレイ装置においては液晶、有機ＥＬ、電気泳動などを利用した素子を用いて表示媒体を形成している。またこうした表示媒体では画面輝度の均一性や画面書き換え速度などを確保するために、アクティブ駆動素子を用いる技術が主流になっている。例えば通常のコンピュータディスプレイではガラス基板上にアクティブ駆動素子としてＴＦＴ素子（薄膜トランジスタ素子）を形成し、液晶、有機ＥＬ材料等が封止されている。
【０００４】
一方、最近、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）内の活性半導体層として使用するために有機材料が検討されている。有機材料は加工が容易であり、一般にＴＦＴが形成されるプラスチック基板と親和性が高いので、薄膜デバイス内の活性半導体層としての利用が期待されている。従って、低コストで大面積のデバイス、特にディスプレイのアクティブ駆動素子として検討が進められており、例えば、特許文献１及び２などの技術が開示されている。
【０００５】
従来、薄膜トランジスタのゲート絶縁膜は、スパッタリング法あるいはＣＶＤ法などの真空系設備を用いたドライプロセスによる酸化物ないしは窒化物の薄膜により形成されることが一般的であった。
【０００６】
特許文献３等により、ポリマー溶液の塗布により形成されたゲート絶縁層を用いた、安価な有機薄膜トランジスタの技術が開示されている。しかし、ゲート絶縁層に比誘電率の低い有機物を用いているため、電界効果が弱く、スイッチング時のソース・ドレイン間の電流ｏｎ／ｏｆｆ比が低い、したがってこれを向上させるためには、ゲート電圧を高くする必要があるという問題があった。
【０００７】
それらの問題を改善する方法として、ゲート電極材料としてＴａを用いるとともに、その陽極酸化膜をゲート絶縁層として利用する技術が提案されているが（非特許文献１）、ゲート絶縁膜の絶縁性に問題があり、ゲートのリーク電流が大きい、ブレークダウンが生じるなどの問題があった。また、ゲートバスラインをＴａで形成した場合には、Ｔａの抵抗が高いために、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）駆動の遅延が大きくなって、ディスプレイに使用するのに問題がある。
【０００８】
【特許文献１】
特開平１０−１９０００１号公報
【０００９】
【特許文献２】
特開２０００−３０７１７２号公報
【００１０】
【特許文献３】
国際公開００／７９６１７号パンフレット
【００１１】
【非特許文献１】
第４９回応用物理学関係連合講演会、講演予稿集、Ｎｏ．３、ｐ１２
３７
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、従来の有機薄膜トランジスタにおける前記問題を解決し、低コストで高性能の有機薄膜トランジスタ及び有機薄膜トランジスタシートを提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
前記した本発明の目的は下記の発明により達成される。
【００１４】
１．支持体、ゲート電極、ゲート絶縁層、ソース電極、ドレイン電極及び有機半導体からなる活性層を有する有機薄膜トランジスタにおいて、
前記ゲート電極は第１金属層からなり、前記ゲート絶縁層の少なくとも一部は前記第１金属層を構成する金属とは異なる金属の第２陽極酸化膜からなることを特徴とする有機薄膜トランジスタ。
【００１５】
２．支持体、ゲート電極、ゲート絶縁層、ソース電極、ドレイン電極及び有機半導体からなる活性層を有する有機薄膜トランジスタにおいて、
前記ゲート電極は、第１金属層及び該第１金属層を構成する金属とは異なる金属からなる第２金属層からなり、前記ゲート絶縁層の少なくとも一部は前記第２金属層を構成する金属の第２陽極酸化膜からなることを特徴とする有機薄膜トランジスタ。
【００１６】
３．支持体、ゲート電極、ゲート絶縁層、ソース電極、ドレイン電極及び有機半導体からなる活性層を有する有機薄膜トランジスタにおいて、
前記ゲート電極は第１金属層からなり、前記ゲート絶縁層の少なくとも一部は前記第１金属層を構成する金属の第１陽極酸化膜及び第１金属層を構成する金属とは異なる金属の第２陽極酸化膜からなることを特徴とする有機薄膜トランジスタ。
【００１７】
４．前記第１金属層又は前記第２金属層は、スパッタリング法又はＣＶＤ法により形成されたことを特徴とする前記１〜３のいずれか１項に記載の有機薄膜トランジスタ。
【００１８】
５．前記第１陽極酸化膜又は前記第２陽極酸化膜は、スパッタリング法又はＣＶＤ法により形成された金属層を陽極酸化処理することにより形成されたことを特徴とする前記１〜４のいずれか１項に記載の有機薄膜トランジスタ。
【００１９】
６．前記第１金属層は、３０μΩ・ｃｍ以下の比抵抗を有することを特徴とする前記１〜５のいずれか１項に記載の有機薄膜トランジスタ。
【００２０】
７．前記第１陽極酸化膜又は前記第２陽極酸化膜は、６以上の比誘電率を有することを特徴とする前記１〜６のいずれか１項に記載の有機薄膜トランジスタ。
【００２１】
８．前記第１金属層は、Ａｌ又はＣｕからなり、前記第２金属層はＡｌ又はＴａからなることを特徴とする前記１〜７のいずれか１項に記載の有機薄膜トランジスタ。
【００２２】
９．前記第１陽極酸化膜は、Ａｌの酸化物からなり、前記第２陽極酸化膜は、Ｔａの酸化物からなることを特徴とする前記１〜８のいずれか１項に記載の有機薄膜トランジスタ。
【００２３】
１０．前記ゲート絶縁層は、前記第２陽極酸化膜上に形成された絶縁膜を有することを特徴とする前記１〜９のいずれか１項に記載の有機薄膜トランジスタ。
【００２４】
１１．前記絶縁膜は、ポリマーからなることを特徴とする前記１０に記載の有機薄膜トランジスタ。
【００２５】
１２．前記絶縁膜は、無機酸化物又は無機窒化物からなることを特徴とする前記１０に記載の有機薄膜トランジスタ。
【００２６】
１３．前記第１、第２陽極酸化膜は封孔処理されていることを特徴とする前記１〜１２のいずれか１項に記載の有機薄膜トランジスタ。
【００２７】
１４．無機酸化物又は前記無機窒化物からなる前記絶縁膜は、大気圧プラズマ法により形成されたことを特徴とする前記１２に記載の有機薄膜トランジスタ。
【００２８】
１５．支持体上に第１金属層を形成する第１金属層形成工程、
前記第１金属層上に、前記第１金属層を構成する金属とは異なる金属からなる第２金属層を形成する第２金属層形成工程及び、
少なくとも前記第２金属層の一部を陽極酸化する陽極酸化処理工程を有し、少なくとも前記第１金属層によりゲート電極を形成し、前記陽極酸化処理で形成された第２陽極酸化膜により、ゲート絶縁層の少なくとも一部を形成することを特徴とする有機薄膜トランジスタの製造方法。
【００２９】
１６．前記ゲート電極を前記第１金属層により形成することを特徴とする前記１５に記載の有機薄膜トランジスタの製造方法。
【００３０】
１７．前記ゲート電極を前記第１金属層及び前記第２金属層の一部で形成することを特徴とする前記１５に記載の有機薄膜トランジスタの製造方法。
【００３１】
１８．前記ゲート絶縁層を前記第１金属層の一部を陽極酸化処理した第１陽極酸化膜及び前記第２金属層を陽極酸化処理した前記第２陽極酸化膜で形成することを特徴とする前記１５に記載の有機薄膜トランジスタの製造方法。
【００３２】
１９．前記第１金属層及び前記第２金属層を、スパッタリング法により形成することを特徴とする前記１５〜１８のいずれか１項に記載の有機薄膜トランジスタの製造方法。
【００３３】
２０．前記第１金属層は、Ａｌ又はＣｕからなり、前記第２金属層はＡｌ又はＴａからなることを特徴とする前記１５〜１９のいずれか１項に記載の有機薄膜トランジスタの製造方法。
【００３４】
２１．前記第２陽極酸化膜上に絶縁膜を形成することにより前記ゲート絶縁層を形成することを特徴とする前記１５〜２０のいずれか１項に記載の有機薄膜トランジスタの製造方法。
【００３５】
２２．前記絶縁膜は、ポリマーからなることを特徴とする前記２１に記載の有機薄膜トランジスタの製造方法。
【００３６】
２３．前記絶縁膜は、無機酸化物又は無機窒化物からなることを特徴とする前記２１に記載の有機薄膜トランジスタの製造方法。
【００３７】
２４．前記絶縁膜を大気圧プラズマ法により形成することを特徴とする前記２３に記載の有機薄膜トランジスタの製造方法。
【００３８】
２５．前記第１、第２陽極酸化膜を封孔処理する封孔処理工程を有することを特徴とする前記１５〜２４のいずれか１項に記載の有機薄膜トランジスタの製造方法。
【００３９】
２６．表面粗さＲｍａｘが５０ｎｍ以下の前記第２金属層を形成することを特徴とする前記１５〜２５のいずれか１項に記載の有機薄膜トランジスタの製造方法。
【００４０】
２７．表面粗さＲｍａｘが５０ｎｍ以下の前記第２陽極酸化膜を形成することを特徴とする前記１５〜２６のいずれか１項に記載の有機薄膜トランジスタの製造方法。
【００４１】
２８．支持体、ゲートバスライン、ゲート電極、ゲート絶縁層、ソースバスライン、ソース電極、ドレイン電極及び有機半導体からなる活性層を有する有機薄膜トランジスタシートにおいて、
前記ゲートバスライン及び前記ゲート電極は第１金属層からなり、前記ゲート絶縁層の少なくとも一部は前記第１金属層を構成する金属とは異なる金属の第２陽極酸化膜からなることを特徴とする有機薄膜トランジスタシート。
【００４２】
２９．支持体、ゲートバスライン、ゲート電極、ゲート絶縁層、ソースバスライン、ソース電極、ドレイン電極及び有機半導体からなる活性層を有する有機薄膜トランジスタシートにおいて、
前記ゲートバスライン及び前記ゲート電極は第１金属層及び該第１金属層を構成する金属とは異なる金属からなる第２金属層からなり、前記ゲート絶縁層の少なくとも一部は前記第２金属層を構成する金属の第２陽極酸化膜からなることを特徴とする有機薄膜トランジスタシート。
【００４３】
３０．支持体、ゲートバスライン、ゲート電極、ゲート絶縁層、ソースバスライン、ソース電極、ドレイン電極及び有機半導体からなる活性層を有する有機薄膜トランジスタシートにおいて、
前記ゲートバスライン及び前記ゲート電極は第１金属層からなり、前記ゲート絶縁層の少なくとも一部は前記第１金属層を構成する金属の第１陽極酸化膜及び第１金属層を構成する金属とは異なる金属の第２陽極酸化膜からなることを特徴とする有機薄膜トランジスタシート。
【００４４】
３１．前記第１金属層及び前記第２金属層は、スパッタリング法又はＣＶＤ法により形成されたことを特徴とする前記２８〜３０のいずれか１項に記載の有機薄膜トランジスタシート。
【００４５】
３２．前記第１金属層は、３０μΩ・ｃｍ以下の比抵抗を有することを特徴とする前記２８〜３１のいずれか１項に記載の有機薄膜トランジスタシート。
【００４６】
３３．前記第１、第２陽極酸化膜は、６以上の比誘電率を有することを特徴とする前記２８〜３２のいずれか１項に記載の有機薄膜トランジスタシート。
【００４７】
３４．前記第１金属層は、Ａｌ又はＣｕからなり、前記第２金属層はＡｌ又はＴａからなることを特徴とする前記２８〜３３のいずれか１項に記載の有機薄膜トランジスタシート。
【００４８】
３５．前記第１陽極酸化膜は、Ａｌの酸化物からなり、前記第２陽極酸化膜は、Ｔａの酸化物からなることを特徴とする前記２８〜３４のいずれか１項に記載の有機薄膜トランジスタシート。
【００４９】
３６．前記ゲート絶縁層は、前記第２陽極酸化膜上に形成された絶縁膜を有することを特徴とする前記２８〜３５のいずれか１項に記載の有機薄膜トランジスタシート。
【００５０】
３７．前記絶縁膜は、ポリマーからなることを特徴とする前記３５に記載の有機薄膜トランジスタシート。
【００５１】
３８．前記絶縁膜は、無機酸化物又は無機窒化物からなることを特徴とする前記３５に記載の有機薄膜トランジスタシート。
【００５２】
３９．前記第１、第２陽極酸化膜は封孔処理されていることを特徴とする前記２８〜３８のいずれか１項に記載の有機薄膜トランジスタシート。
【００５３】
４０．無機酸化物又は前記無機窒化物からなる前記絶縁膜は、大気圧プラズマ法により形成されたことを特徴とする前記３８に記載の有機薄膜トランジスタシート。
【００５４】
４１．支持体上に第１金属層を形成する第１金属層形成工程、
前記第１金属層上に、前記第１金属層を構成する金属とは異なる金属からなる第２金属層を形成する第２金属層形成工程及び、
少なくとも前記第２金属層の一部を陽極酸化する陽極酸化処理工程を有し、少なくとも前記第１金属層によりゲート電極及びゲートバスラインを形成し、前記陽極酸化処理工程で形成された第２陽極酸化膜により、ゲート絶縁層の少なくとも一部を形成することを特徴とする有機薄膜トランジスタシートの製造方法。
【００５５】
４２．前記ゲート電極及び前記ゲートバスラインを前記第１金属層により形成することを特徴とする前記４１に記載の有機薄膜トランジスタシートの製造方法。
【００５６】
４３．前記ゲート電極及び前記ゲートバスラインを前記第１金属層及び前記第２金属層の一部で形成することを特徴とする前記４１に記載の有機薄膜トランジスタシートの製造方法。
【００５７】
４４．前記ゲート絶縁層の少なくとも一部を、前記第１金属層の一部の第１陽極酸化膜及び前記第２金属層の第２陽極酸化膜で形成することを特徴とする前記４１に記載の有機薄膜トランジスタシートの製造方法。
【００５８】
４５．前記第１金属層及び前記第２金属層を、スパッタリング法又はＣＶＤ法により形成することを特徴とする前記４１〜４４のいずれか１項に記載の有機薄膜トランジスタシートの製造方法。
【００５９】
４６．前記第１金属層は、Ａｌ又はＣｕからなり、前記第２金属層はＡｌ又はＴａからなることを特徴とする前記４１〜４５のいずれか１項に記載の有機薄膜トランジスタシートの製造方法。
【００６０】
４７．前記第２陽極酸化膜上に絶縁膜を形成することにより前記ゲート絶縁層を形成することを特徴とする前記４１〜４６のいずれか１項に記載の有機薄膜トランジスタシートの製造方法。
【００６１】
４８．前記絶縁膜は、ポリマーからなることを特徴とする前記４７に記載の有機薄膜トランジスタシートの製造方法。
【００６２】
４９．前記絶縁膜は、無機酸化物又は無機窒化物からなることを特徴とする前記４７に記載の有機薄膜トランジスタシートの製造方法。
【００６３】
５０．前記絶縁膜を大気圧プラズマ法により形成することを特徴とする前記４９に記載の有機薄膜トランジスタシートの製造方法。
【００６４】
５１．前記第１、第２陽極酸化膜を封孔処理する封孔処理工程を有することを特徴とする前記４１〜５０のいずれか１項に記載の有機薄膜トランジスタシートの製造方法。
【００６５】
５２．表面粗さＲｍａｘが５０ｎｍ以下の前記第２金属層を形成することを特徴とする前記４１〜５１のいずれか１項に記載の有機薄膜トランジスタシートの製造方法。
【００６６】
５３．表面粗さＲｍａｘが５０ｎｍ以下の前記第２陽極酸化膜を形成することを特徴とする前記４１〜５２のいずれか１項に記載の有機薄膜トランジスタシートの製造方法。
【００６７】
５４．支持体、ゲート電極、ゲート絶縁層、ソース電極、ドレイン電極及び有機半導体からなる活性層を有する有機薄膜トランジスタにおいて、前記支持体上に複数の金属層を形成した後に、該複数の金属層を部分的に陽極酸化することにより前記ゲート電極及び前記ゲート絶縁層の少なくとも一部を形成したことを特徴とする有機薄膜トランジスタ。
【００６８】
５５．支持体、ゲートバスライン、ゲート電極、ゲート絶縁層、ソースバスライン、ソース電極、ドレイン電極及び有機半導体からなる活性層を有する有機薄膜トランジスタシートにおいて、
前記支持体上に複数の金属層を形成した後に、該複数の金属層を部分的に陽極酸化することにより前記ゲート電極、前記ゲートバスライン及び前記ゲート絶縁層の少なくとも一部を形成したことを特徴とする有機薄膜トランジスタシート。
【００６９】
５６．支持体上に複数の金属層を形成する工程と、
前記複数の金属層を部分的に陽極酸化する工程とにより、
有機薄膜トランジスタにおけるゲート電極及びゲート絶縁層の少なくとも一部を形成することを特徴とする有機薄膜トランジスタの製造方法。
【００７０】
５７．支持体上に複数の金属層を形成する工程と、
前記複数の金属層を部分的に陽極酸化する工程とにより、
有機薄膜トランジスタにおけるゲート電極、ゲートバスライン及びゲート絶縁層の少なくとも一部を形成することを特徴とする有機薄膜トランジスタシートの製造方法。
【００７１】
【発明の実施の形態】
本発明に係る有機薄膜トランジスタは、支持体、ゲート電極、ゲート絶縁層、ソース電極、ドレイン電極及び有機半導体からなる活性層を有する。図１は本発明の実施の形態に係る有機薄膜トランジスタの例を示す。
【００７２】
図１において、１は支持体、５は有機半導体層、６はソース電極、７はドレイン電極である。ソース電極６とドレイン電極７間の有機半導体層５が活性層５ａとして機能する。
【００７３】
図１（ａ）に示す例では、第１金属層２ａがゲート電極を形成し、第２陽極酸化膜３ｂがゲート絶縁層を構成する。第２陽極酸化膜３ｂは第１金属層２ａを構成する金属とは異なる金属を陽極酸化処理することにより形成される。
【００７４】
図１（ｂ）に示す例では、第１金属層２ａに上に第２金属層２ｂが形成され、こらら金属層がゲート電極を形成する。そして第１金属層２ａと第２金属層２ｂとは異なる金属材料で構成される。ゲート絶縁層は第２陽極酸化膜３ｂからなり、第２陽極酸化膜３ｂは第２金属層２ｂを構成する金属を陽極酸化処理することにより形成される。
【００７５】
図１（ｃ）に示す例では、第１金属層２ａの上に第１陽極酸化膜３ａ及び第２陽極酸化膜３ｂが形成され、第１金属層２ａがゲート電極を構成し、第１陽極酸化膜３ａ及び第２陽極酸化膜３ｂがゲート絶縁層を構成する。第１陽極酸化膜３ａは第１金属層２ａを構成する金属を陽極酸化処理することにより形成され、第２陽極酸化膜３ｂは第１金属層２ａを構成する金属とは異なる金属を陽極酸化処理することにより形成される。
【００７６】
図１（ａ）、図１（ｂ）及び図１（ｃ）に示す有機薄膜トランジスタにいて、ゲート電極及びゲート絶縁層の層構成は、異なる金属からなる２層を形成した後に陽極酸化処理することにより形成され、図１（ａ）〜（ｃ）のいずれの層構成とするかは、陽極酸化の程度を制御することにより選択される。
【００７７】
第１陽極酸化膜３ａ及び第２陽極酸化膜３ｂは、必要に応じて封孔処理される。
【００７８】
図２は本発明の実施の形態に係る有機薄膜トランジスタの他の例を示す。図２において、図１と同一の構成層には同一の符号を付す。
【００７９】
図２（ａ）に示す例では、ゲート電極は金属層２’からなり、ゲート絶縁層は、陽極酸化膜３’及び絶縁膜４からなり、絶縁膜４上に形成されたソース電極６とドレイン電極７間の間隙に有機半導体層５が形成される。図２（ｂ）に示す例は、図２（ａ）に示した有機薄膜トランジスタを保護膜８で被覆した例である。
【００８０】
図２（ｃ）に示す例は、絶縁膜４上に有機半導体層５を形成し、有機半導体層５上にソース電極６及びドレイン電極７を形成することにより、これら電極６、７間の間隙に対応する活性層５ａとした例である。
【００８１】
図２（ａ）、図２（ｂ）及び図２（ｃ）に示す有機薄膜トランジスタの各々には、それぞれ図１（ａ）、図１（ｂ）、図１（ｃ）に示すような、ゲート電極とゲート絶縁層の層構成に関する変形例が含まれる。すなわち、図２における金属層２’は図１における第１金属層２ａ又は第１金属層２ａ及び第２金属層２ｂからなり、陽極酸化膜３’は図１における第２陽極酸化膜３ｂ又は第１陽極酸化膜３ａ及び第２陽極酸化膜３ｂからなる。
【００８２】
図３は本発明の実施の形態に係る有機薄膜トランジスタシート１０の回路図である。
【００８３】
有機薄膜トランジスタシート１０はマトリクス配置された多数の有機薄膜トランジスタ素子１４を有する。１１は各有機薄膜トランジスタ素子１４のゲート電極のゲートバスラインであり、１２は各有機薄膜トランジスタ素子のソース電極のソースバスラインである。各有機薄膜トランジスタ素子１４のドレイン電極には、出力電極１３が接続され、各出力電極１３には、液晶、電気泳動素子等の出力素子１６が接続され、表示装置における画素を構成する。図示の例では、出力素子１６としての液晶が抵抗とコンデンサからなる等価回路で示されている。１５は蓄積コンデンサ、１７は垂直駆動回路、１８は水平駆動回路である。
【００８４】
図４は図３に示す有機薄膜トランジスタシートの各マトリクスセルにおける電極の配置を示す。図４（ａ）に示す例は、出力電極１３から突出させたドレイン電極１３ａとソースバスライン１２との間の間隙がゲートバスライン１１の上に形成されるように、ソースバスライン１２及び出力電極１３を形成し、前記間隙を埋めるように有機半導体層５を設層して有機半導体の活性層を形成することにより、有機薄膜トランジスタ素子を構成した例であり、図４（ｂ）に示す例は、ソースバスライン１２から突出させたソース電極１２ａとドレイン電極としての出力電極１３との間の間隙がゲートバスライン１１上に形成されるように、ソースバスライン１２及び出力電極１３を形成し、前記間隙を埋めるように有機半導体層５を形成することにより有機半導体の活性層を形成して有機薄膜トランジスタ素子を構成した例であり、図４（ｃ）に示す例は、ソースバスライン１２とドレイン電極としての出力電極１３との間隙がゲートバスライン１１の突出部として形成したゲート電極１１ａの上に形成されるように、ソースバスライン１２及び出力電極１３を形成し、該間隙を埋めるように有機半導体層５を設層することにより、有機半導体の活性層を形成し、有機薄膜トランジスタ素子を形成した例である。
【００８５】
次に、有機薄膜トランジスタを構成する層の個々について説明する。
〈支持体〉
支持体はガラスやフレキシブルな樹脂製シートで構成され、例えばプラスチックフィルムをシートとして用いることができる。前記プラスチックフィルムとしては、例えば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）、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンスルフィド、ポリアリレート、ポリイミド、ボリカーボネート（ＰＣ）、セルローストリアセテート（ＴＡＣ）、セルロースアセテートプロピオネート（ＣＡＰ）等からなるフィルム等が挙げられる。これらのフィルムは公知の表面処理、表面コートを行うことができる。例えば酸化ケイ素と酸化アルミニウムの共蒸着膜や、大気圧プラズマ法等による酸化ケイ素と酸化アルミニウムなどの無機酸化物の混合膜あるいは多層複合膜を、ガスバリア層として形成させても良い。またアルミニウムなどの金属薄膜を蒸着したフィルム等をラミネートして複合フィルムを用いてもよいし、フィルム中に無機酸化物微粒子を含有させてもよい。このように、プラスチックフィルムを用いることで、ガラス基板を用いる場合に比べて軽量化を図ることができ、可搬性を高めることができるとともに、衝撃に対する耐性を向上できる。
【００８６】
〈ゲート電極、ゲートバスライン〉
ゲート電極及びゲートバスラインは金属材料かならり、金属材料としては銅、アルミニウム又はタンタルが好ましい。ゲート電極及びゲートバスラインを同一材料で形成することにより、ゲート電極とゲートバスラインを１工程で形成することが可能になる。ゲートバスラインには、抵抗の低い材料が望ましく、比抵抗３０Ω・ｃｍ以下の材料が好ましい。
【００８７】
ゲート電極は、真空蒸着法、イオンプレーティング法、ＣＶＤ法、スパッタリング法などを用い、マスキングやエッチングによりパターン化される。ゲート電極の表面は平滑であることが望ましく、ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１による表面粗さＲｍａｘ、Ｒａが次の範囲にあることが望ましい。
【００８８】
Ｒｍａｘ・・・・・５０ｍｎ以下、Ｒａ・・・・・３０ｎｍ以下。
Ｒｍａｘが１０ｎｍ以下、Ｒａが６ｎｍ以下であることが特に望ましい。
【００８９】
このように平滑なゲート電極を形成するには、スパッタリング法を用いることが望ましい。
【００９０】
膜厚は１０〜１０００ｎｍ、後に続く陽極酸化膜の形成により消費されるため、１００〜５００ｎｍが好ましい。
【００９１】
〈ゲート絶縁層〉
ゲート絶縁層は陽極酸化膜又は該陽極酸化膜と絶縁膜とで構成される。陽極酸化膜は封孔処理されることが望ましい。陽極酸化膜は、陽極酸化が可能な金属を公知の方法により陽極酸化することにより形成される。
【００９２】
陽極酸化処理可能な金属としては、アルミニウム又はタンタルを挙げることができ、陽極酸化処理の方法には特に制限はなく、公知の方法を用いることができる。陽極酸化処理を行なうことにより、酸化被膜が形成される。陽極酸化処理に用いられる電解液としては、多孔質酸化皮膜を形成することができるものならばいかなるものでも使用でき、一般には、硫酸、燐酸、蓚酸、クロム酸、ホウ酸、スルファミン酸、ベンゼンスルホン酸等あるいはこれらを２種類以上組み合わせた混酸あるいそれらの塩が用いられる。陽極酸化の処理条件は使用する電解液により種々変化するので一概に特定し得ないが、一般的には、電解液の濃度が１〜８０質量％、電解液の温度５〜７０℃、電流密度０．５〜６０Ａ／ｄｍ２、電圧１〜１００ボルト、電解時間１０秒〜５分の範囲が適当である。好ましい陽極酸化処理は、電解液として硫酸、リン酸又はホウ酸の水溶液を用い、直流電流で処理する方法であるが、交流電流を用いることもできる。これらの酸の濃度は５〜４５質量％であることが好ましく、電解液の温度２０〜５０℃、電流密度０．５〜２０Ａ／ｄｍ２で２０〜２５０秒間電解処理するのが好ましい。
【００９３】
図１、２に示したように、ゲート電極とゲート絶縁層の少なくとも一部とは、金属層と陽極酸化膜とからなり、金属層と陽極酸化膜との次のような組合わせによりゲート電極及びゲート絶縁層の少なくとも一部が形成される。
（１）ゲート電極・・・・第１金属層
ゲート絶縁層・・・・・前記第１金属層とは異なる金属の第２陽極酸化膜
（２）ゲート電極・・・・・第１金属層＋第２金属層
ゲート絶縁層・・・・・第２金属層を構成する金属の第２陽極酸化膜、ただし、第１金属層と第２金属層とは異なる金属からなる
（３）ゲート電極・・・・・第１金属層
ゲート絶縁層・・・・・第１金属層を構成する金属の第１陽極酸化膜＋第１金属層とは異なる金属の第２陽極酸化膜
このような組み合わせを実現する金属材料としては、
前記第１金属層に、銅又はアルミニウムを用いることができ、第２金属層に、アルミニウム又はタンタルを用いることができる。
【００９４】
特に望ましい材料の組み合わせとしては、第１金属層に銅を用い、第２金属層にアルミニウムを用いるものと、第１金属層にアルミニウムを用い、第２金属層にタンタルを用いるものがある。
【００９５】
陽極酸化膜の表面、すなわち、絶縁膜と接する陽極酸化膜の表面又は有機半導体層と接する陽極酸化膜の表面は平滑であることが望ましく、その表面粗さは、Ｒｍａｘで５０ｍｎ以下、Ｒａで３０ｎｍ以下であることが望ましく、Ｒｍａｘで１０ｎｍ以下、Ｒａで６ｎｍ以下であることが特に望ましい。
【００９６】
このような平滑性の高い陽極酸化膜を形成するために、陽極酸化される金属層はスパッタリング法又はＣＶＤ法により形成されることが望ましく、特にスパッタリング法又は大気圧プラズマ法により形成されることが望ましい。特に、２層構成とすることにより平滑性を向上することができる。
【００９７】
高い平滑性の陽極酸化膜を形成することにより、その上に形成される有機半導体の配向性を向上することができる、活性層におけるキャリアの移動度を向上することができる等の効果が得られる。
【００９８】
前記したように、本発明においては、ゲート絶縁層の少なくとも一部が陽極酸化膜により形成されるが、該陽極酸化膜はゲート絶縁層の比誘電率を高め、その絶縁性を高める上で有効であり、該陽極酸化膜の比誘電率は６以上であることが望ましい。
【００９９】
陽極酸化膜上にはさらに絶縁膜を設けることができ、ゲート絶縁層は前記陽極酸化膜と前記絶縁膜とで構成される。かかる絶縁膜の材料としては、公知の絶縁体を用いることができ、無機酸化物、無機窒化物、ポリマー等を用いることができるが、特に、比誘電率の高い無機酸化物皮膜が好ましい。無機酸化物としては、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化タンタル、酸化チタン、酸化スズ、酸化バナジウム、チタン酸バリウムストロンチウム、ジルコニウム酸チタン酸バリウム、ジルコニウム酸チタン酸鉛、チタン酸鉛ランタン、チタン酸ストロンチウム、チタン酸バリウム、フッ化バリウムマグネシウム、チタン酸ビスマス、チタン酸ストロンチウムビスマス、タンタル酸ストロンチウムビスマス、タンタル酸ニオブ酸ビスマス、トリオキサイドイットリウムなどが挙げられる。それらのうち好ましいのは、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化タンタル、酸化チタンである。窒化ケイ素、窒化アルミニウムなどの無機窒化物も好適に用いることができる。
【０１００】
絶縁膜の形成方法としては、真空蒸着法、分子線エピタキシャル成長法、イオンクラスタービーム法、低エネルギーイオンビーム法、イオンプレーティング法、ＣＶＤ法、スパッタリング法、大気圧プラズマ法などのドライプロセスや、スプレーコート法、スピンコート法、ブレードコート法、デイップコート法、キャスト法、ロールコート法、バーコート法、ダイコート法などの塗布による方法、印刷やインクジェットなどのパターニングによる方法などのウェットプロセスが挙げられ、材料に応じて使用できる。ウェットプロセスは、無機酸化物の微粒子を、任意の有機溶剤あるいは水に必要に応じて界面活性剤などの分散補助剤を用いて分散した液を塗布、乾燥する方法や、酸化物前駆体、例えばアルコキシド体の溶液を塗布、乾燥する、いわゆるゾルゲル法が用いられる。これらのうち好ましいのは、大気圧プラズマ法である。
【０１０１】
大気圧下でのプラズマ製膜処理による絶縁膜（例えば無機酸化物：ＳｉＯ２、ＴｉＯ２等又は無機窒化物：Ｓｉ３Ｎ４等）の形成方法については以下のように説明される。
【０１０２】
上記大気圧下でのプラズマ製膜処理とは、大気圧または大気圧近傍の圧力下で放電し、反応性ガスをプラズマ励起し、基材上に薄膜を形成する処理を指し、その方法については特開平１１−１３３２０５号、特開２０００−１８５３６２号、特開平１１−６１４０６号、特開２０００−１４７２０９号、特開２０００−１２１８０４号等に記載されている（以下、大気圧プラズマ法とも称する）。これによって高機能性の薄膜を、生産性高く形成することができる。
【０１０３】
図５はプラズマ製膜処理を行う装置を示す図である。図５において、プラズマ放電処理容器３１、ガス発生装置５１、電源４１、電極冷却ユニット６０等が装置構成として配置されている。電極冷却ユニット６０の冷却剤としては、蒸留水、油等の絶縁性材料が用いられる。
【０１０４】
前記プラズマ放電処理容器３１内にロール電極２５、固定されている電極３６を所定位置に配置し、ガス発生装置５１で発生させた混合ガスを流量制御して、吸気口５２よりプラズマ放電処理容器３１内に入れ、プラズマ放電処理容器３１内をプラズマ処理に用いる混合ガスで充満し排気口５３より排気する。次に電源４１により電極３６に電圧を印加する。ロール電極２５はアースに接地し、放電プラズマを発生させる。ここで、ロール状の元巻き基材６１より基材Ｆを供給し、ガイドローラ６４を介して、ロール電極２５に巻回された基材Ｆは、ニップローラ６５、６６で押圧され、プラズマ放電処理容器３１の電極間を片面接触（ロール電極２５に接触している）の状態で搬送され、基材Ｆは搬送中に放電プラズマにより表面が放電処理され、その後にガイドローラ６７を介して、次行程に搬送される。ここで、基材Ｆはロール電極２５に接触していない面のみ放電処理がなされる。
【０１０５】
また、仕切板５４は前記ニップローラ６５、６６に近接して配置され、基材Ｆは同伴する空気がプラズマ放電処理容器３１に進入するのを抑制する。
【０１０６】
アース電極であるロール電極２５は、金属等の導電性母材に対しセラミックスを溶射後、無機材料を用いて封孔処理したセラミック被覆処理誘電体を被覆した組み合わせで構成されているものである。または、金属等の導電性母材へライニングにより無機材料を設けたライニング処理誘電体を被覆した組み合わせでもよい。ライニング材としては、ケイ酸塩系ガラス、ホウ酸塩系ガラス、リン酸塩系ガラス、ゲルマン酸塩系ガラス、亜テルル酸塩ガラス、アルミン酸塩ガラス、バナジン酸塩ガラス等が好ましく用いられるが、この中でもホウ酸塩系ガラスが加工し易いので、更に好ましく用いられる。金属等の導電性母材としては、銀、白金、ステンレス、アルミニウム、鉄等の金属等が挙げられるが、加工の観点からステンレスが好ましい。また、溶射に用いるセラミックス材としては、アルミナ・窒化珪素等が好ましく用いられるが、この中でもアルミナが加工し易いので、更に好ましく用いられる。ロール電極２５の母材は、冷却水による冷却手段を有するステンレス製ジャケットロール母材を使用することができる（不図示）。
【０１０７】
印加電極３６に電圧を印加する電源４１としては、特に限定はないが、パール工業製高周波電源（２００ｋＨｚ）、パール工業製高周波電源（８００ｋＨｚ）、日本電子製高周波電源（１３．５６ＭＨｚ）、パール工業製高周波電源（１５０ＭＨｚ）等が使用できる。
【０１０８】
電極間の距離は、電極３６の母材に設置した固体誘電体の厚さ、印加電圧の大きさ、プラズマを利用する目的等を考慮して決定される。電極の一方に固体誘電体を設置した場合の固体誘電体と電極の最短距離、電極の双方に固体誘電体を設置した場合の固体誘電体同士の距離としては、いずれの場合も均一な放電を行う観点から０．５ｍｍ〜２０ｍｍが好ましく、特に好ましくは１ｍｍ±０．５ｍｍである。
【０１０９】
対向する電極間には１００ｋＨｚを越えた高周波電圧で、且つ、１Ｗ／ｃｍ２以上の電力を供給し、反応性ガスを励起してプラズマを発生させる。このようなハイパワーの電界を印加することによって、緻密で、膜厚均一性の高い高機能性の薄膜を、生産効率高く得ることが可能である。
【０１１０】
ここで電極間に印加する高周波電圧の周波数の上限値は、好ましくは１５０ＭＨｚ以下である。また、高周波電圧の周波数の下限値としては、好ましくは２００ｋＨｚ以上、さらに好ましくは８００ｋＨｚ以上である。
【０１１１】
さらに電極間に供給する電力の下限値は、好ましくは１．２Ｗ／ｃｍ２以上であり、上限値としては、好ましくは５０Ｗ／ｃｍ２以下、さらに好ましくは２０Ｗ／ｃｍ２以下である。尚、電極における電圧の印加面積（／ｃｍ２）は、放電が起こる範囲の面積のことを指す。
【０１１２】
電源４１より固定されている電極３６に印加される電圧の値は適宜決定される。なお電源の印加法に関しては、連続モードと呼ばれる連続サイン波状の連続発振モードとパルスモードと呼ばれるｏｎ／ｏｆｆを断続的に行う断続発振モードのどちらを採用しても良いが連続モードの方がより緻密で良質な膜が得られる。
【０１１３】
また、放電プラズマ処理時の基材への影響を最小限に抑制するために、放電プラズマ処理時の基材の温度を常温（１５℃〜２５℃）〜２００℃未満の温度に調整することが好ましく、更に好ましくは常温〜１００℃に調整することである。上記の温度範囲に調整する為、必要に応じて電極、基材は冷却手段で冷却しながら放電プラズマ処理される。
【０１１４】
上記の放電プラズマ処理はが大気圧または大気圧近傍で行われるが、ここで大気圧近傍とは、２０ｋＰａ〜１１０ｋＰａの圧力を表し、好ましくは、９３ｋＰａ〜１０４ｋＰａが好ましい。
【０１１５】
また、薄膜形成方法に係る放電用電極においては、電極の少なくとも基材と接する側のＪＩＳ  Ｂ  ０６０１で規定される表面粗さの最大高さ（Ｒｍａｘ）が１０μｍ以下になるように調整されることが、好ましいが、更に好ましくは、表面粗さの最大値が８μｍ以下であり、特に好ましくは、７μｍ以下に調整することである。
【０１１６】
また、ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１で規定される中心線平均表面粗さ（Ｒａ）は０．５μｍ以下が好ましく、更に好ましくは０．１μｍ以下である。
【０１１７】
次に、混合ガスについて説明する。
薄膜形成方法を実施するにあたり、使用するガスは、基材上に設けたい薄膜の種類によって異なるが、基本的に、不活性ガスと、薄膜を形成するための反応性ガスの混合ガスである。反応性ガスは、混合ガスに対し、０．０１〜１０体積％含有させることが好ましい。
【０１１８】
上記不活性ガスとは、周期表の第１８属元素、具体的には、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン、ラドン等が挙げられるが、ヘリウム、アルゴンが好ましく用いられる。
【０１１９】
例えば、反応性ガスとしてジンクアセチルアセトナート、トリエチルインジウム、トリメチルインジウム、ジエチル亜鉛、ジメチル亜鉛、エトラエチル錫、エトラメチル錫、二酢酸ジ−ｎ−ブチル錫、テトラブチル錫、テトラオクチル錫などから選択された少なくとも１つの有機金属化合物を含む反応性ガスを用いて、導電性膜あるいは帯電防止膜、あるいは反射防止膜の中屈折率層として有用な無機酸化物層を形成することができる。
【０１２０】
また、フッ素含有化合物ガスを用いることによって、基材表面にフッ素含有基を形成させて表面エネルギーを低くし、撥水性表面を得る撥水膜を得ることが出来る。フッ素元素含有化合物としては、６フッ化プロピレン（ＣＦ３ＣＦＣＦ２）、８フッ化シクロブタン（Ｃ４Ｆ８）等のフッ素・炭素化合物が挙げられる。安全上の観点から、有害ガスであるフッ化水素を生成しない６フッ化プロピレン、８フッ化シクロブタンを用いる。
【０１２１】
また、分子内に親水性基と重合性不飽和結合を有するモノマーの雰囲気下で処理を行うことにより、親水性の重合膜を堆積させることもできる。上記親水性基としては、水酸基、スルホン酸基、スルホン酸塩基、１級若しくは２級又は３級アミノ基、アミド基、４級アンモニウム塩基、カルボン酸基、カルボン酸塩基等の親水性基等が挙げられる。又、ポリエチレングリコール鎖を有するモノマーを用いても同様に親水性重合膜を堆積が可能である。
【０１２２】
上記モノマーとしては、アクリル酸、メタクリル酸、アクリルアミド、メタクリルアミド、Ｎ，Ｎ−ジメチルアクリルアミド、アクリル酸ナトリウム、メタクリル酸ナトリウム、アクリル酸カリウム、メタクリル酸カリウム、スチレンスルホン酸ナトリウム、アリルアルコール、アリルアミン、ポリエチレングリコールジメタクリル酸エステル、ポリエチレングリコールジアクリル酸エステルなどが挙げられ、これらの少なくとも１種が使用できる。
【０１２３】
また、有機フッ素化合物、珪素化合物またはチタン化合物を含有する反応性ガスを用いることにより、低屈折率層または高屈折率層を設けることが出来る。
【０１２４】
有機フッ素化合物としては、フッ化炭素ガス、フッ化炭化水素ガス等が好ましく用いられる。フッ化炭素ガスとしては、４フッ化炭素、６フッ化炭素、具体的には、４フッ化メタン、４フッ化エチレン、６フッ化プロピレン、８フッ化シクロブタン等が挙げられる。前記のフッ化炭化水素ガスとしては、２フッ化メタン、４フッ化エタン、４フッ化プロピレン、３フッ化プロピレン等が挙げられる。
【０１２５】
更に、１塩化３フッ化メタン、１塩化２フッ化メタン、２塩化４フッ化シクロブタン等のフッ化炭化水素化合物のハロゲン化物やアルコール、酸、ケトン等の有機化合物のフッ素置換体を用いることが出来るがこれらに限定されない。また、これらの化合物が分子内にエチレン性不飽和基を有していても良い。前記の化合物は単独でも混合して用いても良い。
【０１２６】
混合ガス中に上記記載の有機フッ素化合物を用いる場合、放電プラズマ処理により基材上に均一な薄膜を形成する観点から、混合ガス中の有機フッ素化合物の含有率は、０．１〜１０体積％であることが好ましいが、更に好ましくは、０．１〜５体積％である。
【０１２７】
また、有機フッ素化合物が常温、常圧で気体である場合は、混合ガスの構成成分として、そのまま使用できるので最も容易に遂行することができる。しかし、有機フッ素化合物が常温・常圧で液体又は固体である場合には、加熱、減圧等の方法により気化して使用すればよく、また、又、適切な溶剤に溶解して用いてもよい。
【０１２８】
混合ガス中に上記記載のチタン化合物を用いる場合、放電プラズマ処理により基材上に均一な薄膜を形成する観点から、混合ガス中のチタン化合物の含有率は、０．１〜１０体積％であることが好ましいが、更に好ましくは、０．１〜５体積％である。
【０１２９】
また、上記記載の混合ガス中に水素ガスを０．１〜１０体積％含有させることにより薄膜の硬度を著しく向上させることが出来る。
【０１３０】
また、混合ガス中に酸素、オゾン、過酸化水素、二酸化炭素、一酸化炭素、水素、窒素から選択される成分を０．０１〜５体積％含有させることにより、反応促進され、且つ、緻密で良質な薄膜を形成することができる。
【０１３１】
上記記載の珪素化合物、チタン化合物としては、取り扱い上の観点から金属水素化合物、金属アルコキシドが好ましく、腐食性、有害ガスの発生がなく、工程上の汚れなども少ないことから、金属アルコキシドが好ましく用いられる。
【０１３２】
また、上記記載の珪素化合物、チタン化合物を放電空間である電極間に導入するには、両者は常温常圧で、気体、液体、固体いずれの状態であっても構わない。気体の場合は、そのまま放電空間に導入できるが、液体、固体の場合は、加熱、減圧、超音波照射等の手段により気化させて使用される。珪素化合物、チタン化合物を加熱により気化して用いる場合、テトラエトキシシラン、テトライソプロポキシチタンなど、常温で液体で、沸点が２００℃以下である金属アルコキシドが好適に用いられる。上記金属アルコキシドは、溶媒によって希釈して使用されても良く、溶媒は、メタノール、エタノール、ｎ−ヘキサンなどの有機溶媒及びこれらの混合溶媒が使用できる。尚、これらの希釈溶媒は、プラズマ放電処理中において、分子状、原子状に分解される為、基材上への薄膜の形成、薄膜の組成などに対する影響は殆ど無視することが出来る。
【０１３３】
上記記載の珪素化合物としては、例えば、ジメチルシラン、テトラメチルシランなどの有機金属化合物、モノシラン、ジシランなどの金属水素化合物、二塩化シラン、三塩化シランなどの金属ハロゲン化合物、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、ジメチルジエトキシシランなどのアルコキシシラン、オルガノシランなどを用いることが好ましいがこれらに限定されない。また、これらは適宜組み合わせて用いることが出来る。
【０１３４】
混合ガス中に上記記載の珪素化合物を用いる場合、放電プラズマ処理により基材上に均一な薄膜を形成する観点から、混合ガス中の珪素化合物の含有率は、０．１〜１０体積％であることが好ましいが、更に好ましくは、０．１〜５体積％である。
【０１３５】
上記記載のチタン化合物としては、テトラジメチルアミノチタンなどの有機金属化合物、モノチタン、ジチタンなどの金属水素化合物、二塩化チタン、三塩化チタン、四塩化チタンなどの金属ハロゲン化合物、テトラエトキシチタン、テトライソプロポキシチタン、テトラブトキシチタンなどの金属アルコキシドなどを用いることが好ましいがこれらに限定されない。
【０１３６】
また絶縁膜を形成するポリマーとしては、ポリイミド、ポリアミド、ポリエステル、ＰＭＭＡに代表されるポリアクリレート、光ラジカル重合系、光カチオン重合系の光硬化性樹脂、あるいはアクリロニトリル成分を含有する共重合体、ポリビニルアルコール、ポリビニルフェノール・ノボラック樹脂・レゾール樹脂などのフェノール樹脂、およびシアノエチルプルラン、ポリマー体、エラストマー体を含むホスファゼン化合物、等を用いることもできる。
【０１３７】
これらのうち、ポリイミド、ポリエステル、ポリアクリレート、フェノール樹脂が好ましい。有機化合物皮膜の形成法としては、前記ウェットプロセスが好ましい。
【０１３８】
陽極酸化膜の厚さは１０〜３００ｎｍであり、陽極酸化膜上に形成する絶縁膜の厚さは１０ｎｍ〜３μｍ、好ましくは、３０ｎｍ〜５００ｎｍである。
【０１３９】
陽極酸化膜の形成後、封孔処理することが好ましい。封孔処理により、上記に示した絶縁膜を設けない構成でも、良好な絶縁性が得られる。封孔処理は、熱水処理、沸騰水処理、水蒸気処理、珪酸ソーダ処理、重クロム酸塩水溶液処理、亜硝酸塩処理、酢酸アンモニウム塩処理、電着封孔処理等の公知の方法を用いて行うことができる。
【０１４０】
〈有機半導体層〉
活性層を構成する有機半導体にはπ共役系材料が用いられる。たとえばポリピロール、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）などのポリピロール類、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などのポリチオフェン類、ポリイソチアナフテンなどのポリイソチアナフテン類、ポリチェニレンビニレンなど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）などのポリ（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）、ポリ（３−置換アニリン）、ポリ（２，３−置換アニリン）などのポリアニリン類、ポリアセチレンなどのポリアセチレン類、ポリジアセチレンなどのポリジアセチレン類、ポリアズレンなどのポリアズレン類、ポリピレンなどのポリピレン類、ポリカルバゾール、ポリ（Ｎ−置換カルバゾール）などのポリカルバゾール類、ポリセレノフェンなどのポリセレノフェン類、ポリフラン、ポリベンゾフランなどのポリフラン類、ポリ（ｐ−フェニレン）などのポリ（ｐ−フェニレン）類、ポリインドールなどのポリインドール類、ポリピリダジンなどのポリピリダジン類、ナフタセン、ペンタセン、ヘキサセン、ヘプタセン、ジベンゾペンタセン、テトラベンゾペンタセン、ピレン、ジベンゾピレン、クリセン、ペリレン、コロネン、テリレン、オバレン、クオテリレン、サーカムアントラセンなどのポリアセン類およびポリアセン類の炭素の一部をＮ、Ｓ、Ｏなどの原子、カルボニル基などの官能基に置換した誘導体（トリフェノジオキサジン、トリフェノジチアジン、ヘキサセン−６，１５−キノンなど）、ポリビニルカルバゾール、ポリフエニレンスルフィド、ポリビニレンスルフィドなどのポリマーや特開平１１−１９５７９０に記載された多環縮合体などを用いることができる。また、これらのポリマーと同じ繰返し単位を有するたとえばチオフェン６量体であるα−セクシチオフェンα，ω−ジヘキシル−α−セクシチオフェン、α，ω−ジヘキシル−α−キンケチオフェン、α，ω−ビス（３−ブトキシプロピル）−α−セクシチオフェン、スチリルベンゼン誘導体などのオリゴマーも好適に用いることができる。さらに銅フタロシアニンや特開平１１−２５１６０１に記載のフッ素置換銅フタロシアニンなどの金属フタロシアニン類、ナフタレン１，４，５，８−テトラカルボン酸ジイミド、Ｎ，Ｎ’−ビス（４−トリフルオロメチルベンジル）ナフタレン１，４，５，８−テトラカルボン酸ジイミドとともに、Ｎ，Ｎ’−ビス（１Ｈ，１Ｈ−ペルフルオロオクチル）、Ｎ，Ｎ’−ビス（１Ｈ，１Ｈ−ペルフルオロブチル）及びＮ，Ｎ’−ジオクチルナフタレン１，４，５，８−テトラカルボン酸ジイミド誘導体、ナフタレン２，３，６，７テトラカルボン酸ジイミドなどのナフタレンテトラカルボン酸ジイミド類、及びアントラセン２，３，６，７−テトラカルボン酸ジイミドなどのアントラセンテトラカルボン酸ジイミド類などの縮合環テトラカルボン酸ジイミド類、Ｃ６０、Ｃ７０、Ｃ７６、Ｃ７８、Ｃ８４等フラーレン類、ＳＷＮＴなどのカーボンナノチューブ、メロシアニン色素類、ヘミシアニン色素類などの色素などがあげられる。
これらのπ共役系材料のうちでも、チオフェン、ビニレン、チェニレンビニレン、フェニレンビニレン、ｐ−フェニレン、これらの置換体またはこれらの２種以上を繰返し単位とし、かつ該繰返し単位の数ｎが４〜１０であるオリゴマーもしくは該繰返し単位の数ｎが２０以上であるポリマー、ペンタセンなどの縮合多環芳香族化合物、フラーレン類、縮合環テトラカルボン酸ジイミド類、金属フタロシアニンよりなる群から選ばれた少なくとも１種が好ましい。
【０１４１】
また、その他の有機半導体材料としては、テトラチアフルバレン（ＴＴＦ）−テトラシアノキノジメタン（ＴＣＮＱ）錯体、ビスエチレンテトラチアフルバレン（ＢＥＤＴＴＴＦ）−過塩素酸錯体、ＢＥＤＴＴＴＦ−ヨウ素錯体、ＴＣＮＱ−ヨウ素錯体、などの有機分子錯体も用いることができる。さらにポリシラン、ポリゲルマンなどのσ共役系ポリマーや特開２０００−２６０９９９に記載の有機・無機混成材料も用いることができる。
【０１４２】
本発明においては、有機半導体層に、たとえば、アクリル酸、アセトアミド、ジメチルアミノ基、シアノ基、カルボキシル基、ニトロ基などの官能基を有する材料や、ベンゾキノン誘導体、テトラシアノエチレンおよびテトラシアノキノジメタンやそれらの誘導体などのように電子を受容するアクセプターとなる材料や、たとえばアミノ基、トリフェニル基、アルキル基、水酸基、アルコキシ基、フェニル基などの官能基を有する材料、フェニレンジアミンなどの置換アミン類、アントラセン、ベンゾアントラセン、置換ベンゾアントラセン類、ピレン、置換ピレン、カルバゾールおよびその誘導体、テトラチアフルバレンとその誘導体などのように電子の供与体であるドナーとなるような材料を含有させ、いわゆるドーピング処理を施してもよい。
【０１４３】
前記ドーピングとは電子授与性分子（アクセクター）または電子供与性分子（ドナー）をドーパントとして該薄膜に導入することを意味する。従って，ドーピングが施された薄膜は、前記の縮合多環芳香族化合物とドーパントを含有する薄膜である。本発明に用いるドーパントとしてアクセプター、ドナーのいずれも使用可能である。このアクセプターとしてＣｌ２、Ｂｒ２、Ｉ２、ＩＣｌ、ＩＣｌ３、ＩＢｒ、ＩＦなどのハロゲン、ＰＦ５、ＡｓＦ５、ＳｂＦ５、ＢＦ３、ＢＣ１３、ＢＢｒ３、ＳＯ３などのルイス酸、ＨＦ、ＨＣｌ、ＨＮＯ３、Ｈ２ＳＯ４、ＨＣｌＯ４、ＦＳＯ３Ｈ、ＣｌＳＯ３Ｈ、ＣＦ３ＳＯ３Ｈなどのプロトン酸、酢酸、蟻酸、アミノ酸などの有機酸、ＦｅＣｌ３、ＦｅＯＣｌ、ＴｉＣｌ４、ＺｒＣｌ４、ＨｆＣｌ４、ＮｂＦ５、ＮｂＣｌ５、ＴａＣｌ５、ＭｏＣｌ５、ＷＦ５、ＷＣｌ６、ＵＦ６、ＬｎＣｌ３（Ｌｎ＝Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｐｒ、などのランタノイドとＹ）などの遷移金属化合物、Ｃｌ−、Ｂｒ−、Ｉ−、ＣｌＯ４−、ＰＦ６−、ＡｓＦ５−、ＳｂＦ６−、ＢＦ４−、スルホン酸アニオンなどの電解質アニオンなどを挙げることができる。またドナーとしては、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓなどのアルカリ金属、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａなどのアルカリ土類金属、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｙｂなどの希土類金属、アンモニウムイオン、Ｒ４Ｐ＋、Ｒ４Ａｓ＋、Ｒ３Ｓ＋、アセチルコリンなどをあげることができる。これらのドーパントのドーピングの方法として予め有機半導体の薄膜を作製しておき、ドーパントを後で導入する方法、有機半導体の薄膜作製時にドーパントを導入する方法のいずれも使用可能である。前者の方法のドーピングとして、ガス状態のドーパントを用いる気相ドーピング、溶液あるいは液体のドーパントを該薄膜に接触させてドーピングする液相ドーピング、個体状態のドーパントを該薄膜に接触させてドーパントを拡散ドーピングする固相ドーピングの方法をあげることができる。また液相ドーピングにおいては電解を施すことによってドーピングの効率を調整することができる。後者の方法では、有機半導体化合物とドーパントの混合溶液あるいは分散液を同時に塗布、乾燥してもよい。たとえば真空蒸着法を用いる場合、有機半導体化合物とともにドーパントを共蒸着することによりドーパントを導入することができる。またスパッタリング法で薄膜を作製する場合、有機半導体化合物とドーパントの二元ターゲットを用いてスパッタリングして薄膜中にドーパントを導入させることができる。さらに他の方法として、電気化学的ドーピング、光開始ドーピング等の化学的ドーピングおよび例えば刊行物｛工業材料、３４巻、第４号、５５頁、１９８６年｝に示されたイオン注入法等の物理的ドーピングの何れも使用可能である。
【０１４４】
これら有機薄膜の作製法としては、真空蒸着法、分子線エピタキシャル成長法、イオンクラスタービーム法、低エネルギーイオンビーム法、イオンプレーティング法、ＣＶＤ法、スパッタリング法、プラズマ重合法、電解重合法、化学重合法、スプレーコート法、スピンコート法、ブレードコート法、デイップコート法、キャスト法、ロールコート法、バーコート法、ダイコート法およびＬＢ法等が挙げられ、材料に応じて使用できる。ただし、この中で生産性の点で、有機半導体の溶液をもちいて簡単かつ精密に薄膜が形成できるスピンコート法、ブレードコート法、デイップコート法、ロールコート法、バーコート法、ダイコート法等が好まれる。これら有機半導体からなる薄膜の膜厚としては、特に制限はないが、得られたトランジスタの特性は、有機半導体からなる活性層の膜厚に大きく左右される場合が多く、その膜厚は、有機半導体により異なるが、一般に１μｍ以下、特に１０〜３００ｎｍが好ましい。
【０１４５】
〈ソース、ソースバスライン、ドレイン電極、出力電極〉
ソース電極、ソースバスライン、ドレイン電極及び出力電極を構成する材料としては、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、パラジウム、テルル、レニウム、イリジウム、アルミニウム、ルテニウム、ゲルマニウム、モリブデン、タングステン、酸化スズ・アンチモン、酸化インジウム・スズ（ＩＴＯ）、フッ素ドープ酸化亜鉛、亜鉛、炭素、グラファイト、グラッシーカーボン、銀ペーストおよびカーボンペースト、リチウム、ベリリウム、ナトリウム、マグネシウム、カリウム、カルシウム、スカンジウム、チタン、マンガン、ジルコニウム、ガリウム、ニオブ、ナトリウム、ナトリウム−カリウム合金、マグネシウム、リチウム、アルミニウム、マグネシウム／銅混合物、マグネシウム／銀混合物、マグネシウム／アルミニウム混合物、マグネシウム／インジウム混合物、アルミニウム／酸化アルミニウム混合物、リチウム／アルミニウム混合物等が用いられるが、特に、白金、金、銀、銅、アルミニウム、インジウム、ＩＴＯおよび炭素が好ましい。あるいはドーピング等で導電率を向上させた公知の導電性ポリマー、例えば導電性ポリアニリン、導電性ポリピロール、導電性ポリチオフェン、ポリエチレンジオキシチオフェンとポリスチレンスルホン酸の錯体なども好適に用いられる。ソース電極、ドレイン電極は、上に挙げた中でも半導体層との接触面において電気抵抗が少ないものが好ましい。
【０１４６】
ソース電極、ソースバスライン、ドレイン電極及び出力電極の形成方法としては、上記材料を原料として蒸着やスパッタリング等の方法を用いて形成した導電性薄膜を、公知のフォトリソグラフ法やリフトオフ法を用いて電極形成する方法、アルミニウムや銅などの金属箔上に熱転写、インクジェット等によるレジストを用いてエッチングする方法がある。また導電性ポリマーの溶液あるいは分散液、導電性微粒子分散液を直接インクジェットによりパターニングしてもよいし、塗工膜からリソグラフやレーザーアブレーションなどにより形成してもよい。さらに導電性ポリマーや導電性微粒子を含むインク、導電性ペーストなどを凸版、凹版、平版、スクリーン印刷などの印刷法でパターニングする方法も用いることができる。
【０１４７】
粒子径が１〜５０ｎｍ好ましくは１〜１０ｎｍの金属微粒子を加熱融着して形成された電極を用いる。金属材料は白金、金、銀、ニッケル、クロム、銅、鉄、錫、タンタル、インジウム、コバルト、パラジウム、テルル、レニウム、イリジウム、アルミニウム、ルテニウム、ゲルマニウム、モリブデン、タングステン、亜鉛、等を用いることができるが、特に、仕事関数が４．５ｅＶ以上の白金、金、銀、銅、コバルト、クロム、イリジウム、ニッケル、パラジウム、モリブデン、タングステンが好ましい。
【０１４８】
上記導電性微粒子として、粒子径が１〜５０ｎｍ好ましくは１〜１０ｎｍの白金、金、銀、銅、コバルト、クロム、イリジウム、ニッケル、パラジウム、モリブデン、タングステンなどの金属微粒子が挙げられる。このような金属微粒子分散液の製造方法として、ガス中蒸発法、スパッタリング法、金属蒸気合成法などの物理的生成法や、コロイド法、共沈法などの、液相で金属イオンを還元して金属微粒子を生成する化学的生成法が挙げられるが、好ましくは、特開平１１−７６８００、同１１−８０６４７、同１１−３１９５３８、特開２０００−２３９８５３などに示されたコロイド法、特開２００１−２５４１８５、特開２００１−５３０２８、特開２００１−３５８１４、特開２００１−３５２５５、特開２０００−１２４１５７、特開２０００−１２３６３４などに記載されたガス中蒸発法により製造された分散物である。これらの分散物を、塗設し電極パターン状に成型した後、溶媒を乾燥させ、さらに１００℃〜３００℃、好ましくは１５０℃〜２００℃の範囲で熱処理することにより、金属微粒子を熱融着させることで電極形成する。
【０１４９】
〈保護膜〉
大気中の酸素、水分などによって寿命が低下するのを抑止するため、有機半導体層は、保護膜により分離されていることが好ましい。保護膜を構成する材料としては、ＰＶＡ、エチレン−ビニルアルコール共重合体などのガスバリア性フィルムや、絶縁層の記載に示した無機物を用いることができる。
【０１５０】
本発明の実施の形態に係る有機薄膜トランジスタの製造方法及び有機薄膜トランジスタシートの製造方法は、
支持体上に第１金属層を形成する第１金属層形成工程、
前記第１金属層上に、前記第１金属層を構成する金属とは異なる金属からなる第２金属層を形成する第２金属層形成工程及び、
少なくとも前記第２金属層の一部を陽極酸化する陽極酸化処理工程を有し、少なくとも前記第１金属層によりゲート電極を形成し、前記陽極酸化処理で形成された陽極酸化膜により、ゲート絶縁層の少なくとも一部を形成することを特徴とする。
【０１５１】
次に、本発明の実施の形態に係る有機薄膜トランジスタの製造方法及び有機薄膜トランジスタシートの製造方法における各工程について図６を用いて説明する。
【０１５２】
（１）支持体上に第１金属層を形成する第１金属層形成工程｛図６（ａ）｝
前記したように、スパッタリング法等により第１金属層２ａが形成される。第１金属層２ａは、マスキング、エッチング等によりパターニングされ、ゲート電極及びゲートバスラインが形成される。
【０１５３】
（２）前記第１金属層上に第２金属層を形成する第２金属層形成工程｛図６（ｂ）｝
前記したように、スパッタリング法等により第２金属層２ｂが形成され、マスキング、エッチング等によりパターニングされる。前記に説明したように第２金属層は第１金属層とは異なる金属からなる。
【０１５４】
（３）陽極酸化処理工程｛図６（ｃ）｝
前記に説明した陽極酸化処理工程においては、少なくとも第２金属層の一部が陽極酸化膜に変換され、陽極酸化膜３が形成される。
【０１５５】
前記に説明したように、陽極酸化の程度により、第２金属層の一部、第２金属層の全部又は第１金属層の一部及び第２金属層の全部の酸化物が陽極酸化膜３を構成する。
【０１５６】
（４）封孔処理工程
陽極酸化膜３は前記した方法により必要に応じて封孔処理される。該封孔処理によりゲート絶縁層の絶縁性を向上し、ゲートリーク電流を低減することができる。
【０１５７】
（５）絶縁膜形成工程｛図６（ｄ）｝
陽極酸化膜３上に絶縁膜４が前記した方法により必要に応じて形成される。絶縁膜の付加により、ゲート絶縁層の絶縁性を向上し、ゲートリーク電流を低減することができる。
【０１５８】
（６）有機半導体層形成工程｛図６（ｅ）｝
塗布法等のように前記に説明した膜形成方法により前記に説明した有機半導体層５が形成される。図１、２に示すように、有機半導体層は陽極酸化膜又は絶縁膜上に形成される。
【０１５９】
（７）ソース電極、ソースバスライン、ドレイン電極及び出力電極の形成工程｛図６（ｆ）｝
前記に説明した方法によりソース電極６、ソースバスライン１２及びドレイン電極７及び出力電極１３が形成されるが、ソースバスライン１２及び出力電極１３はそれぞれ、ソース電極６及びドレイン電極７の形成時に同一材料により同時に形成される。
【０１６０】
（８）保護膜形成工程
図示しないが、前記に説明した保護膜が前記に説明した方法により、図６（ｆ）に示した有機薄膜トランジスタが保護膜により被覆される。保護膜形成工程は、必須ではなく、必要に応じて実施される。
【０１６１】
本発明は以上説明した実施の形態に限られない、例えば、支持体に２層以上の金属層を形成する工程と、形成した複数の金属層を部分的に陽極酸化して陽極酸化膜を形成工程とにより、ゲート電極、ゲートバスライン及びゲート絶縁層を形成して有機薄膜トランジスタシートを形成することも可能である。前記複数の金属層としては異種金属の２層が含まれることを条件として所望の数の層を設層することができる。
【０１６２】
【実施例】
○ゲートバスライン、ゲート電極：
無アルカリ基板上に、第１金属層及び第２金属層を形成し、フォトリソグラフ用の感光性レジストを塗設した後、リフトオフ法により幅３０μｍのゲートバスライン（電極）を形成した。前記金属層はスパッタリング法により形成した。なお、試料Ｎｏ．３については、第１金属層を蒸着により形成した。
【０１６３】
○陽極酸化膜：
３０質量％硫酸水溶液中で、３０Ｖの定電圧電源から供給される直流を用いて陽極酸化処理を行い、陽極酸化膜を形成した。陽極酸化膜の厚さは、処理時間を制御することにより制御した。
【０１６４】
さらに、封孔処理を行う試料、ポリマーからなる絶縁膜を設層する試料及び無機酸化物からなる絶縁膜を設層する試料についてそれぞれ次の処理を行った。
【０１６５】
○封孔処理：
１気圧、１００℃の飽和した蒸気チャンバーの中で、蒸気封孔処理を施した。
【０１６６】
○ポリマーからなる絶縁膜：
ＰＭＭＡの１質量％ＭＥＫ溶液を、アプリケーターを用いて塗布し、１００℃で３分乾燥させ、厚さ３０ｎｍのＰＭＭＡ膜を形成した。また、ＰＭＭＡに代えてポリビニルフェノールの溶液を作成して厚さ３０ｎｍのポリビニルフェノール膜を形成した。
【０１６７】
○無機酸化物からなる絶縁膜：
〈反応性ガス〉
プラズマ処理に用いる混合ガス（反応性ガス）の組成：
・ＳｉＯ２層用：
不活性ガス：アルゴン９８．２５体積％
反応性ガス：水素ガス１．５体積％
反応性ガス：テトラメトキシシラン蒸気（アルゴンガスにてバブリング）０．２５体積％
・ＴｉＯ２層用：
不活性ガス：アルゴン９８．９体積％
反応性ガス：水素ガス０．８体積％
反応性ガス：テトラプロポキシチタン蒸気（１５０℃に加熱した液体にアルゴンガスをバブリング）０．３体積％
〈放電条件〉
放電出力：１０Ｗ／ｃｍ２
〈電極条件〉
ロール電極は、冷却水による冷却手段を有するステンレス製ジャケットロール母材に対して、セラミック溶射によるアルミナを１ｍｍ被覆し、その後、テトラメトキシシランを酢酸エチルで希釈した溶液を塗布乾燥後、紫外線照射により封孔処理を行い、表面を平滑にしてＲｍａｘ５μｍとした誘電体（比誘電率１０）を有するロール電極であり、アースされている。一方、印加電極としては、中空の角型のステンレスパイプに対し、上記同様の誘電体を同条件にて被覆した。
【０１６８】
・基材フィルムのハードコート層上に、上記反応性ガス、上記放電条件および上記電極条件により、連続的に大気圧プラズマ処理して薄膜を設ける。
【０１６９】
○有機半導体層：
昇華精製されたペンタセンを蒸着して厚さ７０ｎｍの有機半導体層を形成した。
【０１７０】
○ソース電極、ソースバスライン、ドレイン電極、出力電極：
マスクを介して厚さ５０ｎｍの金層及び厚さ１００ｎｍのクロム層を順次蒸着により形成した。
【０１７１】
以上により、チャネル幅Ｗ＝１５０μｍ、チャネル長Ｌ＝１５μｍの有機薄膜トランジスタが形成された。以下の条件における測定値により、有機薄膜トランジスタ間の性能比較を行った。
▲１▼ゲートのリーク電流Ｉｇ−ｓｄ；ソース、ゲート間のバイアスを−３０Ｖとしたときのリーク電流Ｉｇ−ｓｄを測定した。
▲２▼キャリア移動度およびＶｔｈ（スレッショルド電圧）
有機薄膜トランジスタの静特性を測定し、飽和領域の移動度およびゲート電圧閾値を公知の方法で求めた。
【０１７２】
得られた有機薄膜トランジスタは、ｐ活性層のエンハンスメント型ＦＥＴの良好な動作特性を示した。
【０１７３】
実験の条件及び結果を表１に示す。
【０１７４】
【表１】
2004152959.tif 000003
【０１７５】
比較例として、タンタル層（厚さ３５０ｎｍ）を形成し、該層の一部を陽極酸化することにより、ゲート電極及びゲート絶縁層を形成して有機薄膜トランジスタを作成した。この有機薄膜トランジスタでは、電極の抵抗が高いために動作時間の遅延があった。動作特性を改善するためには、ゲートバスラインをアルミニウムで形成する必要があった。
【０１７６】
【発明の効果】
本発明によれば、有機薄膜トランジスタに特有の効果として、有機半導体により形成されるチャネルにおけるキャリア移動度が非常に高く、ゲート電圧の閾値を低減でき低電圧駆動可能な有機薄膜トランジスタが得られるという予想外の効果が得られる。さらに低コストで製造可能な、電極と絶縁膜との接着性が高い堅牢な有機薄膜トランジスタが実現できる。
【０１７７】
また本発明により、駆動速度が大きい有機薄膜トランジスタシートが実現できる。この有機薄膜トランジスタシートをディスプレイ等に用いた場合に、フレーム周波数を高くすることができ、フリッカやちらつきを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る有機薄膜トランジスタの例の層構成を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る有機薄膜トランジスタの他の層構成を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る有機薄膜トランジスタシートの回路図である。
【図４】図３に示す有機薄膜トランジスタシートの各マトリクスセルにおける電極の配置を示す図である。
【図５】大気圧プラズマ法による製膜装置の概略図である。
【図６】本発明の実施の形態に係る有機薄膜トランジスタ及び有機薄膜トランジスタシートの製造工程を示す図である。
【符号の説明】
１  支持体
２ａ  第１金属層
２ｂ  第２金属層
２’  金属層
３ａ  第１陽極酸化膜
３ｂ  第２陽極酸化膜
３’  陽極酸化膜
４  絶縁膜
５  有機半導体層
５ａ  活性層
６、１２ａ  ソース電極
７、１３ａ  ドレイン電極
８  保護膜
１０  有機薄膜トランジスタシート
１１  ゲートバスライン
１１ａ  ゲート電極
１２  ソースバスライン
１３  出力電極
【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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