(57)【要約】【課題】ポリイミドと金属材料の混合物からなるゲート絶縁膜を有する高性能な有機半導体装置およびその製造方法を提供することを課題とする。【解決手段】有機半導体からなる活性層、金属材料からなるゲート電極およびゲート電極上に形成されたポリイミドと金属材料の混合物からなるゲート絶縁膜を含むことを特徴とする有機半導体装置により、上記の課題を解決する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機半導体からなる活性層、金属材料からなるゲート電極およびゲート電極上に形成されたポリイミドと金属材料の混合物からなるゲート絶縁膜を含むことを特徴とする有機半導体装置。
【請求項２】
金属材料が、金、白金、アルミニウム、チタン、タングステンおよびタングステン窒化物から選択される少なくとも１種である請求項１に記載の有機半導体装置。
【請求項３】
有機半導体装置が、その構成層を覆うパッシベーション有機絶縁膜を有する請求項１または２に記載の有機半導体装置。
【請求項４】
パッシベーション有機絶縁膜が、クロロメチル化ポリスチレン、ノボラック樹脂、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）およびその誘導体から選択される材料で形成されてなる請求項３に記載の有機半導体装置。
【請求項５】
請求項１〜４の有機半導体装置の製造方法であって、
（ａ）金属材料を用いてゲート電極を形成した基板上の全面にポリイミドの前駆体を塗布し、プリベークを行い、ポリイミド層を形成する工程、
（ｂ）ゲート電極上のポリイミド層の一部に開口部を形成する工程、および
（ｃ）不活性ガス雰囲気中でハードベークを行い、開口部のゲート電極上にポリイミドの蒸発成分を堆積させて、ポリイミドと金属材料の混合物からなるゲート絶縁膜を形成する工程
を含むことを特徴とする有機半導体装置の製造方法。
【請求項６】
工程（ｃ）におけるハードベークを、不活性ガスを循環させない系で行う請求項５に記載の有機半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ポリイミドと金属材料の混合物からなるゲート絶縁膜を有する高性能な有機半導体装置およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
有機半導体を用いた電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）などの半導体装置は、フレキシブルディスプレイなどへの応用が期待されている。このようなフレキシブルディスプレイに用いるＦＥＴは、有機半導体層とゲート絶縁膜とに挟持されたゲート電極に電圧を印加し、有機半導体層の空乏層を変調し、ソース電極とドレイン電極に流れる電流を変化させることにより駆動する。
【０００３】
従来、ＦＥＴのゲート絶縁膜は、ＳｉＮやＳｉＯ2などのセラミック材料を用いて形成されていた。しかし、フレキシブルディスプレイに応用するためには、ゲート絶縁膜の柔軟性が要求され、有機材料を用いたゲート絶縁膜が開発されている。
例えば、特開平５−１１００６９号公報（特許文献１）には、ポリイミドなどの絶縁性の有機材料からなるゲート絶縁膜を有するＦＥＴが開示されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平５−１１００６９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、ＦＥＴの特性は、ゲート絶縁膜の誘電率や膜厚に大きな影響を受けることが知られている。すなわち、高性能なＦＥＴを得るためには、誘電率は大きい方が好ましく、膜厚は薄い方が好ましい。
しかしながら、絶縁性の有機材料は、その比誘電率が通常２〜４であり、セラミック材料に比べて低く、有効な絶縁膜になり難いという問題がある。
【０００６】
また、有機材料からなるゲート絶縁膜の膜厚を１００ｎｍ以下にすると、均一性に問題が生じ、例えば、スピンコート法で有機材料からなるゲート絶縁膜を形成した場合、その形成限界の膜厚は、１００ｎｍ程度である。
このように、絶縁性の有機材料を用いたゲート絶縁膜は、比誘電率が低く、膜厚を薄くできないため、ＦＥＴの特性を向上できないという問題がある。
【０００７】
そこで、本発明は、ポリイミドと金属材料の混合物からなるゲート絶縁膜を有する高性能な有機半導体装置およびその製造方法を提供することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記の課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、ポリイミドのハードベーク（「ポストベーク」ともいう）時に生じる蒸発成分がゲート電極表面に堆積して形成されるゲート電極の金属材料との混合物が、ゲート絶縁膜として利用できること、およびその混合物が有機半導体層との馴染み（密着性）が良好であり、かつ薄く形成でき、高性能な有機半導体装置を提供できることを見出し、本発明を完成するに到った。
【０００９】
かくして、本発明によれば、有機半導体からなる活性層、金属材料からなるゲート電極およびゲート電極上に形成されたポリイミドと金属材料の混合物からなるゲート絶縁膜を含むことを特徴とする有機半導体装置が提供される。
【００１０】
また、本発明によれば、上記の有機半導体装置の製造方法であって、
（ａ）金属材料を用いてゲート電極を形成した基板上の全面にポリイミドの前駆体を塗布し、プリベークを行い、ポリイミド層を形成する工程、
（ｂ）ゲート電極上のポリイミド層の一部に開口部を形成する工程、および
（ｃ）不活性ガス雰囲気中でハードベークを行い、開口部のゲート電極上にポリイミドの蒸発成分を堆積させて、ポリイミドと金属材料の混合物からなるゲート絶縁膜を形成する工程
を含むことを特徴とする有機半導体装置の製造方法が提供される。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の有機半導体装置は、有機半導体からなる活性層、金属材料からなるゲート電極およびゲート電極上に形成されたポリイミドと金属材料の混合物からなるゲート絶縁膜を含むことを特徴とする。ここで、「ポリイミドと金属材料の混合物」とは、例えば、ポリイミドのハードベーク時に生じる蒸発成分がゲート電極表面に堆積して形成されるゲート電極の金属材料との混合物であり、これはポリイミドと金属が反応して、ゲート電極として好適な物性（絶縁性など）を有する化合物を形成しているものと考えられる。
ポリイミド以外の窒素成分を含まない揮発成分の場合、例えば、ノボラック樹脂や、ＰＭＭＡなどをハードベークすることにより生じる再堆積物は、酸素プラズマ中、１５０℃で１５分間処理することにより除去される。
【００１２】
ゲート電極以外の部分に堆積したポリイミドの蒸発成分は、０．５Ｔｏｒｒの酸素圧下、５０Ｗのマイクロ波によって形成された酸素プラズマ中、１５０℃で１５分間処理することにより除去されるのに対して、本発明の「ポリイミドと金属材料の混合物」は、上記の酸素プラズマによる処理でも除去されないことを本発明者は実験により確認している。このような事実からも、本発明の「ポリイミドと金属材料の混合物からなるゲート電極」は、ゲート電極上に堆積されたポリイミド層、ポリイミドとゲート電極の金属材料とが強固な結合をつくる層、ポリイミドの一部または全部と金属材料との反応性生物層のいずれであってもよい。以下、本発明の有機半導体装置の構成およびその製造方法を具体的に説明するが、これらの説明により本発明が限定されるものではない。
【００１３】
実施形態１
図１は、本発明の有機半導体装置（実施形態１）の概略断面図（Ａ）および概略平面図（Ｂ）である。
この有機半導体装置は、基板１００上にゲート電極１０１が形成され、ゲート電極１０１の両側は、ポリイミド層１０２によって覆われている。ポリイミド層１０２上には、ソース電極１０３とドレイン電極１０４が形成され、これらの一部に重なるように、ゲート電極１０１上に有機半導体層１０５が形成されている。また、ゲート電極１０１と有機半導体層１０５の間には、ポリイミドの蒸発成分が堆積して形成されるゲート電極の金属材料との混合物からなるゲート絶縁膜１０６が存在する。
【００１４】
図２は、本発明の有機半導体装置（実施形態１）の製造工程を示す概略断面図である。
まず、工程（Ａ）において、リフトオフ法などの公知の方法により、基板２００上の一部に金属材料を用いてゲート電極２０１を形成する（図２（Ａ））。
基板としては、有機半導体装置の形成が可能な基板であれば特に限定されず、具体的には、半導体基板、ガラス基板、プラスチック基板などが挙げられる。
基板としてプラスチック基板を用いることにより、ゲート電極（金属電極）以外を全て有機材料で構成することができ、フレキシブルディスプレイやカードＩＣに応用されるフレキシブル有機半導体装置を実現できる。
【００１５】
ゲート電極を形成する金属材料としては、公知の電極材料が挙げられ、金、白金、アルミニウム、チタン、タングステンおよびタングステン窒化物から選択される少なくとも１種が特に好ましい。ここで、タングステン窒化物は、窒素ガス中で、タングステンターゲットからのスパッタを行うことにより得られる反応性スパッタの生成物で、タングステンと窒素がほぼ1対１の割合で存在するものである。これらの金属材料の中でも、後記するゲート絶縁膜との結合性および得られるゲート絶縁膜の性状などの観点から、金、白金およびタングステン窒化物が特に好ましい。
ゲート電極の膜厚は、通常、５０〜２００ｎｍ程度である。
ゲート電極としては、例えば、膜厚１０ｎｍのチタンと膜厚９０ｎｍの金とを順次形成した積層膜が挙げられる。
【００１６】
次に、工程（Ｂ）では、スピンコート法などの公知の方法により、ゲート電極２０１を形成した基板上の全面にポリイミドの前駆体を塗布し、プリベークを行い、ポリイミド層２０２を形成する（図２（Ｂ））。
ポリイミドの前駆体とは、最終的加熱反応を行う前の化合物であり、イオン結合性の前駆体構造をもつもの、エステル系前駆体構造をもつものなどが挙げられる。前駆体の構造により、後記する工程（Ｄ）のハードベークで発生する蒸発成分（窒素を含有したヤニ成分やポリイミド前駆体）の種類や量が異なるが、イオン結合性の前駆体構造をもつポリイミドは、蒸発成分が多く、好ましい。具体的には、感光性のポリイミドが挙げられる。ポリイミドの前駆体には、基板との密着性を向上させるために、シランカップリング剤などの密着剤が添加されていてもよい。
塗布後のプリベークの条件は、通常、８０〜１００℃程度で２０〜４０分間程度であり、例えば、９０℃の３０分間が挙げられる。
ポリイミド層の膜厚は、プリベーク終了時で、１．０〜２．０μｍ程度である。
【００１７】
次に、工程（Ｃ）では、パターン露光および現像などの公知の方法により、ゲート電極２０１上のポリイミド層２０２の一部に開口部を形成する。図２（Ｃ）の図番２０３は、パターン形成されたポリイミド層を示す（図２（Ｃ））。
開口部の形成においては、パターン形成されたポリイミド層が、ゲート電極端を少し覆うようにするのが好ましい。これによりゲート電極の耐圧不良などの問題が生じ難くなる。
パターン形成されたポリイミド層端とゲート電極端との重なりは、１〜１０μｍの範囲が好ましく、３〜５μｍが特に好ましい。この重なりが１μｍ未満の場合には、アライメント精度が低下したり、ポリイミド層のハードベーク時の縮小時に端部が覆われず、歩留りが低下するので好ましくない。また、１０μｍを超える場合には、ゲート電極と、ソース電極やドレイン電極との重なりが増え、容量成分が増加するため、素子としての高速応答性能を損なうことがあるので好ましくない。
【００１８】
次に、工程（Ｄ）では、不活性ガス雰囲気中でハードベークを行い、開口部のゲート電極２０１上にポリイミドの蒸発成分を堆積させて、ゲート絶縁膜２０５を形成する。図２（Ｄ）の図番２０４は、ハードベーク後のポリイミド層を示す（図２（Ｄ））。
不活性ガス雰囲気としては、窒素、アルゴンなどの雰囲気が挙げられ、堆積物の形成に大きな差はないが、コストの観点から、窒素雰囲気が特に好ましい。
また、ハードベークは、通常、低温から高温まで多段階に行うのが好ましい。ハードベークの最高温度の条件は、２５０〜３５０℃で２０〜６０分間が好ましい。例えば、窒素雰囲気中で、１５０℃で３０分間、２００℃で３０分間および３００℃で３０分間の条件で、連続して段階的に処理するのが好ましい。
【００１９】
本発明の有機半導体装置のゲート絶縁膜は、ポリイミドのハードベークで発生した蒸発成分がゲート電極表面に堆積（付着）して形成されるゲート電極の金属材料との混合物である。
通常のポリイミドのハードベークは、蒸発成分の付着を防止するために、不活性ガスを循環させ、かつ蒸発成分を補足する冷却機構を備えた系内で行われている。本発明においては、蒸発成分の付着を促進するために、不活性ガスを循環させない系で行うのが好ましい。
【００２０】
ポリイミドの蒸発成分とゲート電極の金属材料は、強固な結合を有する化合物（反応生成物）を形成しているものと考えられる。その化合物は、金属材料の種類により異なるものと考えられ、上記の金属材料が特に好ましい。ポリイミド以外の窒素成分を含まない揮発成分の場合、例えば、ノボラック樹脂や、ＰＭＭＡなどをハードベークすることにより生じる再堆積物は、酸素プラズマ中、１５０℃で１５分間処理することにより除去されることから、例えば、金属材料が金の場合、揮発成分に含まれるポリイミド前駆体の窒素化合物と金に結合が生じ、金窒素化合物を形成しているものと考えられる。
ゲート絶縁膜の膜厚は、金属材料の種類とハードベークの条件に依存し、ハードベーク温度が高いほど厚くなる。本発明者らが行った試験によれば、表１のような結果が得られた。
【００２１】
【表１】
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【００２２】
金属材料としてアルミニウム、チタン、タングステンを用いてゲート電極を形成した場合には、通常、大気中または製造装置内に存在する酸素によって、ゲート電極の表面に、用いた金属の酸化膜が形成される。このような金属酸化膜は、耐圧が低く、破壊しやすいが、その表面にポリイミドの蒸発成分が堆積することにより、金属酸化膜が補強され、耐圧特性に優れたゲート絶縁膜が得られる。
【００２３】
ポリイミド層は、ハードベークにより収縮するが、通常、その膜厚は、０．２〜１．５μｍ程度である。
また、ポリイミド層は、図２（Ｄ）に示すように、収縮と共に、そのエッジ部分が緩やかな角度に変形することがある。このような変形は、その上に堆積する有機半導体層が、段切れを起こさず、段差を滑らかにするため、パッシベーションが有効に作用するなどの観点から好ましい。しかし、用いるポリイミドの種類によっては、膜厚は収縮するものの、エッジ部分が変形しないものもある。その場合には、工程（Ｃ）の開口部の形成において、例えば、パターン露光のフォーカスをぼかすことによって、緩やかな角度に変形したエッジ部分を形成することできる。
【００２４】
次に、工程（Ｅ）では、ハードベーク後のポリイミド層２０４上に、ソース電極２０６およびドレイン電極２０７をそれぞれ形成する（図２（Ｅ））。
ソース電極およびドレイン電極は、公知の電極材料を用い、レジストを用いたリフトオフ法などの公知の方法により形成することができ、チタンと金の多層電極、チタンと白金の多層電極が好適に用いられる。接触層との密着性の観点から、チタンはポリイミド層側に、金や白金は有機半導体層側に形成するのが好ましい。
【００２５】
また、ｐ型の有機半導体層の場合には、酸素の存在によって、アクセプタ準位が増加し、ドーピングされたような効果が生じ、電流が流れ易くなる。したがって、金属酸化物を用いてソース電極およびドレイン電極を形成すると、有機半導体層との接触部分が、酸素の存在によりドーピングされたようになり、電流が流れ易くなるので好ましい。金属酸化物としては、ルテニウムやイリジウムの酸化物が挙げられる。
ソース電極およびドレイン電極の膜厚は、通常、１００〜２００ｎｍ程度である。
ソース電極およびドレイン電極としては、例えば、膜厚１０ｎｍのチタンと膜厚９０ｎｍの金とを順次形成した積層膜が挙げられる。
【００２６】
最後に、工程（Ｆ）では、ソース電極２０６、ドレイン電極２０７およびハードベーク後のポリイミド層２０４に接触するように、ゲート絶縁膜２０５上に有機半導体層２０８を形成する（図２（Ｆ））。
有機半導体層は、ペンタセンのような公知の材料を用い、金属ステンシルなどのマスクを用いた公知の方法により形成することができる。その膜厚は、５０〜２００ｎｍ程度である。
【００２７】
実施形態２
本発明の有機半導体装置は、その構成層を覆うパッシベーション有機絶縁膜を有するのが好ましい。
このような有機半導体装置は、工程（Ｆ）の後、（Ｇ）ポリイミド層を含む基板上の全面にパッシベーション有機絶縁膜を形成する工程により得ることができる。
【００２８】
この付加工程（Ｇ）を経て得られる本発明の有機半導体装置（実施形態２）の概略断面図を図４に示す。
この有機半導体装置は、ポリイミド層を含む基板上の全面にパッシベーション有機絶縁膜が設けられていること以外は、基本的に実施形態１の有機半導体装置と同様である。具体的には、基板４００上にゲート電極４０１が形成され、ゲート電極４０１の両側は、ポリイミド層４０２によって覆われている。ポリイミド層４０２上には、ソース電極４０３とドレイン電極４０４が形成され、これらの一部に重なるように、ゲート電極４０１上に有機半導体層４０５が形成されている。また、ゲート電極４０１と有機半導体層４０５の間には、ポリイミドの蒸発成分が堆積して形成されるゲート電極の金属材料との混合物からなるゲート絶縁膜４０６が存在し、ポリイミド層４０２を含む基板４００上の全面にパッシベーション有機絶縁膜４０７が設けられている。このパッシベーション有機絶縁膜は、下地層との密着性が良好であり、装置内への酸素や水分の進入を効果的に防止する。
【００２９】
工程（Ｇ）では、実施形態１に引き続いて、スピンコート法のような公知の方法ならびに熱および／または光重合のような公知の方法により、ポリイミド層４０２を含む基板４００上の全面にパッシベーション有機絶縁膜４０７を形成する。その膜厚は、１００〜３００ｎｍ程度である。
パッシベーション有機絶縁膜は、クロロメチル化ポリスチレンなどのハロゲンメチル化ポリスチレン、ノボラック樹脂、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）などのアクリレート系樹脂およびその誘導体から選択される材料で形成されるのが好ましい。これらの材料は、有機半導体装置の用途および求められる性能により適宜選択すればよい。
【００３０】
ハロゲンメチル化ポリスチレンは、遠紫外光（Ｄ−ＵＶ）照射により重合反応が生じ、強固なパッシベーション有機絶縁膜を形成する。また、重合反応により発生するハロゲンが、有機半導体層４０５に拡散し、ドーピング効果が生じ、有機半導体装置の性能が向上する点で好ましい。
ノボラック樹脂は、加熱や紫外光（ＵＶ）照射により架橋反応を生じ、強固なパッシベーション有機絶縁膜を形成する。また、この膜は熱に強い点で好ましい。
【００３１】
ＰＭＭＡは、Ｄ−ＵＶ照射により重合反応が生じると共に、部分的に分解されるという欠点を有するものの、高い透明度を示すので、本発明の有機半導体装置をディスプレイ用途に用いる場合に有効である。
【００３２】
上記の工程により得られる本発明の有機半導体装置は、絶縁性の有機材料を用いた、膜厚の薄いゲート絶縁膜を有するので、優れた特性を有し、かつフレキシブルディスプレイに応用することができる。
【００３３】
本発明の有機半導体装置の製造方法は、（ａ）金属材料を用いてゲート電極を形成した基板上の全面にポリイミドの前駆体を塗布し、プリベークを行い、ポリイミド層を形成する工程（上記の工程（Ｂ）に対応する）、
（ｂ）ゲート電極上のポリイミド層の一部に開口部を形成する工程（上記の工程（Ｃ）に対応する）、および
（ｃ）不活性ガス雰囲気中でハードベークを行い、開口部のゲート電極上にポリイミドの蒸発成分を堆積させて、ポリイミドと金属材料の混合物からなるゲート絶縁膜を形成する工程（上記の工程（Ｄ）に対応する）
を含むことを特徴とする。
【００３４】
【実施例】
本発明を実施例および比較例によりさらに具体的に説明するが、これらの実施例により本発明が限定されるものではない。
【００３５】
実施例１
図２の製造工程により、図１の有機半導体装置を作製した。
まず、リフトオフ法により、ガラス基板２００上の一部に、膜厚１０ｎｍのチタンと膜厚９０ｎｍの金とを順次形成し、この積層膜をゲート電極２０１とした（図２（Ａ））。
次いで、スピンコート法により、ゲート電極２０１を形成した基板上の全面に感光性のポリイミドを塗布し、９０℃で３０分間プリベークを行い、膜厚０．８μｍのポリイミド層２０２を得た（図２（Ｂ））。
【００３６】
次いで、パターン露光および現像により、ゲート電極２０１上のポリイミド層２０２の一部に開口部を形成した（図２（Ｃ））。なお、パターン形成されたポリイミド層２０３とゲート電極２０１との重なりは、３μｍ程度であった。
次いで、窒素雰囲気中（但し、ガス循環なし）、１５０℃で３０分間、引き続き２００℃で３０分間、さらに３００℃で３０分間の条件でハードベークを行い、開口部のゲート電極２０１上にポリイミドの蒸発成分を堆積させて、膜厚が３０ｎｍのゲート絶縁膜２０５を形成した（図２（Ｄ））。なお、ハードベーク後のポリイミド層２０４の膜厚は、０．４μｍに収縮していた。
【００３７】
次いで、リフトオフ法により、ハードベーク後のポリイミド層２０４上に、それぞれ膜厚１０ｎｍのチタンと膜厚９０ｎｍの金とを順次形成し、この積層膜をソース電極２０６およびドレイン電極２０７とした（図２（Ｅ））。
最後に、金属ステンシルのマスクを用いた方法により、ソース電極２０６、ドレイン電極２０７およびハードベーク後のポリイミド層２０４に接触するように、ゲート絶縁膜２０５上に、有機半導体層２０８として、膜厚１５０ｎｍ程度のペンタセン層を形成し（図２（Ｆ））、図１の有機半導体装置を得た。
得られた有機半導体装置を評価したところ、この有機半導体装置は、ドレイン電圧が５Ｖで、ドレイン電流のＯＮ／ＯＦＦ比が７桁を示す優れた性能を有していた。
【００３８】
実施例２および比較例１
工程（Ｄ）のポリイミド層のハードベーク時に、窒素ガスを循環させる場合と、循環させない場合における有機半導体装置の性能を比較した。
まず、実施例１と同様にして、有機半導体装置を得た（実施例２）。
また、ハードベーク時に窒素ガスを循環させないこと以外は、実施例２と同様にして、有機半導体装置を得た（比較例１）。
得られた有機半導体装置について、逆方向耐圧を評価した。すなわち、ソース電極およびドレイン電極を共通にグランドとし、ゲート電極に対して、電圧をプラスに印加した際の破壊した電圧（ゲート耐圧）を測定した。得られた結果を図３に示す。
【００３９】
図３は、本発明の有機半導体装置におけるゲート耐圧とポリイミドのハードベーク時の雰囲気との関係を示す図である。図中、３０１（□）は、ハードベーク時に窒素ガスを循環させなかった場合（実施例２）、３０２（○）は、ハードベーク時に窒素ガスを窒素循環させた場合（比較例１）を示す。
図３の結果から、実施例２の有機半導体装置は４０Ｖ以上の耐圧を有することがわかる。一方、比較例１の殆どの有機半導体装置がショート状態で、ごく一部しかゲート逆方向耐圧を形成していないことがわかる。
したがって、ポリイミド層のハードベーク時に、窒素ガスを循環させない方が、ゲート絶縁膜の付着が促進され、逆耐圧に優れたゲート絶縁膜を形成できることがわかる。
【００４０】
実施例３〜５および比較例２
図２の製造工程および実施形態２の付加工程（Ｇ）により、図４の有機半導体装置を作製した。
まず、実施例１と同様にして、工程（Ａ）〜（Ｆ）により図１の有機半導体装置を得た。なお、ゲート絶縁膜の膜厚は３０ｎｍであった。
【００４１】
次いで、スピンコート法による塗布および熱および／または光重合により、ポリイミド層４０２を含む基板４００上の全面に、膜厚１００ｎｍ程度のパッシベーション有機絶縁膜４０７を形成し、図４の有機半導体装置を得た。
パッシベーション有機絶縁膜４０７の形成材料としては、ＰＭＭＡ（実施例３）、ノボラック樹脂（実施例４）およびクロロメチル化ポリスチレン（実施例５）を用いた。
また、ポリイミドの堆積物とゲート電極の金属材料との混合物およびポリイミドの代わりに、プラズマ  ケミカル  ベーパー  デポジション（ＰＣＶＤ）によって堆積させたシリコン酸化膜を用いること以外は、実施例３と同様にして、図４の有機半導体装置を得た（比較例２）。
【００４２】
得られた有機半導体装置について、耐湿性試験を行った。すなわち、有機半導体装置を１２５℃の水蒸気雰囲気（約２気圧）に放置し、室温まで冷却した後に大気中に取り出し、２４時間放置後に、有機半導体装置の特性を測定し、試験後に動作しているものの歩留まりを評価した。得られた結果を図５に示す。
【００４３】
図５は、本発明の有機半導体装置における耐湿試験時間と素子歩留りとの関係を示す図である。図中、５０１（○）は、ポリイミドを使わない有機半導体装置で、ＰＭＭＡでパッシベーション有機絶縁膜を形成した場合（比較例２）、５０２（■）は、ポリイミドを用いた有機半導体装置で、ＰＭＭＡでパッシベーション有機絶縁膜を形成した場合（実施例３）、５０３（●）は、ポリイミドを用いた有機半導体装置で、ノボラック樹脂でパッシベーション有機絶縁膜を形成した場合（実施例４）、５０４（□）は、ポリイミドを用いた有機半導体装置で、クロロメチル化ポリスチレンでパッシベーション有機絶縁膜を形成した場合（実施例５）を示す。
【００４４】
図５の結果から、ポリイミドを用いた有機半導体装置（実施例３）は、ポリイミドを使わない有機半導体装置（比較例２）に比べて、優れた耐湿性能を有し、かつ効果的なパッシベーションを実現していることがわかる。また、ポリイミドを用いた有機半導体装置では、パッシベーション有機絶縁膜の形成材料によってその効果が異なり、ＰＭＭＡ（実施例３）、ノボラック樹脂（実施例４）、クロロメチル化ポリスチレン（実施例５）の順に、パッシベーションの効果が高くなることがわかる。
【００４５】
実施例６〜８
ガラス基板の代わりにプラスチック基板を用いること以外は、実施例３〜５と同様にして、図４の有機半導体装置を得た。
得られた有機半導体装置を評価したところ、これらの有機半導体装置は、基板を曲げても壊れずに動作し、ドレイン電圧が５Ｖで、ドレイン電流のＯＮ／ＯＦＦ比が６桁を示す優れた性能を有していた。
また、これらの有機半導体装置は、プラスチック基板を用いているので、フレキシブル有機半導体装置として用いることができる。
【００４６】
【発明の効果】
本発明によれば、ポリイミドと金属材料の混合物からなるゲート絶縁膜を有する高性能な有機半導体装置およびその製造方法を提供することができる。具体的には、ゲート電極の電圧の変化に対して、有機半導体層の空乏層の広がりを容易に変調できる有機半導体装置を提供することができる。
つまり、本発明の有機半導体装置のゲート絶縁膜は、有機材料と相性がよく、かつ薄いので、高性能な有機半導体装置が得られる。また、ポリイミドのハードベーク工程によりゲート絶縁膜を形成するので、新たなゲート絶縁膜の形成工程を設ける必要がなく、製造工程を短縮することができる。さらに、ポリイミドを用いることにより、有機材料を用いた、有効なパッシベーション有機絶縁膜を使用できるので、フレキシブルな基板の上に、安定な有機半導体装置を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の有機半導体装置（実施形態１）の概略断面図（Ａ）および概略平面図（Ｂ）である。
【図２】本発明の有機半導体装置（実施形態１）の製造工程を示す概略断面図である。
【図３】本発明の有機半導体装置におけるゲート耐圧とポリイミドのハードベーク時の雰囲気との関係を示す図である。
【図４】本発明の有機半導体装置（実施形態２）の概略断面図である。
【図５】本発明の有機半導体装置における耐湿試験時間と素子歩留りとの関係を示す図である。
【符号の説明】
１００、２００、４００  基板（ガラス基板）
１０１、２０１、４０１  ゲート電極
１０２、２０２、４０２  ポリイミド層（感光性ポリイミド）
１０３、２０６、４０３  ソース電極
１０４、２０７、４０４  ドレイン電極
１０５、２０８、４０５  有機半導体層
１０６、４０６  ゲート絶縁膜
２０３  パターン形成されたポリイミド層
２０４  ハードベーク後のポリイミド層
２０５  ゲート絶縁膜
３０１  窒素循環させなかった場合
３０２  窒素循環させた場合
４０７  パッシベーション有機絶縁膜
５０１  ポリイミドを使わない有機半導体装置で、ＰＭＭＡでパッシベーション有機絶縁膜を形成した場合
５０２  ポリイミドを用いた有機半導体装置で、ＰＭＭＡでパッシベーション有機絶縁膜を形成した場合
５０３  ポリイミドを用いた有機半導体装置で、ノボラック樹脂でパッシベーション有機絶縁膜を形成した場合
５０４  ポリイミドを用いた有機半導体装置で、クロロメチル化ポリスチレンでパッシベーション有機絶縁膜を形成した場合
【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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