(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板（１０）と、
前記基板の上に形成されたゲート電極（２０）と、
前記基板の上において前記ゲート電極を覆うゲート絶縁膜（３０）と、
前記ゲート電極上に前記ゲート絶縁膜を介して、互いに離間して配置されたソース電極（５０）およびドレイン電極（６０）と、
前記ゲート絶縁膜の表面上において、少なくとも前記ソース電極と前記ドレイン電極との間を繋ぐように形成された有機半導体層（４０）と、を備え、
前記ゲート絶縁膜は、有機金属膜（３１ａ、３１）と無機金属酸化膜（３２）とが積層されることで構成され、前記有機半導体層側となる最表面が前記有機金属膜とされたものであり、
前記最表面の前記有機金属膜（３１ａ）における膜厚方向における表層部分のみが、改質により形成された無機金属酸化層（３１ｂ）とされていることを特徴とする有機トランジスタ。
【請求項２】
前記最表面の有機金属膜の膜厚は５ｎｍ未満であることを特徴とする請求項１に記載の有機トランジスタ。
【請求項３】
前記ゲート絶縁膜は、前記有機金属膜と前記無機金属酸化膜とが交互に複数回積層されたものであることを特徴とする請求項１または２に記載の有機トランジスタ。
【請求項４】
前記ゲート絶縁膜において前記最表面の前記有機金属膜（３１ａ）以外の前記有機金属膜（３１）の膜厚が、１ｎｍ未満であることを特徴とする請求項３に記載の有機トランジスタ。
【請求項５】
基板（１０）を準備する工程と、
前記基板の上にゲート電極（２０）を形成する工程と、
前記基板の上において前記ゲート電極を覆うゲート絶縁膜（３０）を形成する工程と、
前記ゲート絶縁膜上に有機半導体層（４０）を形成する工程と、
前記ゲート電極と重なりつつ、前記ゲート絶縁膜上にて前記有機半導体層に接してソース電極（５０）とドレイン電極（６０）とを形成する工程と、を備える有機トランジスタの製造方法であって、
前記ゲート絶縁膜の形成工程は、有機金属膜（３１ａ、３１）と無機金属酸化膜（３２）とを積層してなり、前記有機半導体層側となる最表面が前記有機金属膜（３１ａ）とされた積層膜を形成する第１の工程と、前記第１の工程の後、前記最表面の前記有機金属膜における膜厚方向における表層部分のみを改質して無機金属酸化層（３１ｂ）とする第２の工程とを備えるものであり、
前記ゲート絶縁膜の形成工程における前記第１の工程と前記第２の工程との間に、前記最表面の前記有機金属膜を含む前記基板の表面を、水で洗浄する水洗浄工程を行うことを特徴とする有機トランジスタの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機半導体材料などで構成される半導体薄膜を用いて形成される有機トランジスタ、および、そのような有機トランジスタの製造方法に関するもので、有機ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）などに適用すると好適である。
【背景技術】
【０００２】
この種の一般的な有機トランジスタとしては、絶縁性の基板の上にゲート電極、ゲート電極を覆うゲート絶縁膜を形成し、ゲート電極上にゲート絶縁膜を介して互いに離間するソース電極およびドレイン電極を形成し、ゲート絶縁膜の表面上において、ソース電極とドレイン電極との間を繋ぐように有機半導体層を形成したものが提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
【０００３】
ここで、従来では、ゲート絶縁膜としては、一般的なアルミナ等の無機金属酸化膜や、特許文献１に記載されているようなポリマー絶縁層とその上の無機膜からなるものが採用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１９４２０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、従来のようにゲート絶縁膜を無機金属酸化膜で構成した場合には、有機トランジスタにおける高移動度、および、低駆動電圧の確保はなされるが、膜の応力が大きいことから、基板の反りの抑制については好ましくない。また、特許文献１の場合、ポリマー絶縁層が低誘電率であることから、低駆動電圧が実現しにくい。
【０００６】
このような事情を鑑みて、本発明者は、ゲート絶縁膜として、有機金属混合層を用いることについて検討した。有機金属混合層は、アルミナなどの無機金属酸化膜とアルコーン（Ａｌｕｃｏｎｅ）などの有機金属膜とを積層したものである。
【０００７】
このような有機金属混合層をゲート絶縁膜として用いた場合、高誘電率であることから、駆動電圧（ゲート駆動電圧）を低減できる。また、膜の応力も小さいことから、基板の反りの抑制についても良好となる。
【０００８】
しかしながら、本発明者のさらなる検討によれば、この有機金属混合層において有機半導体層側となる最表面すなわち有機半導体層の下地が、無機金属酸化膜である場合と、有機金属膜である場合とで、それぞれ問題が生じることがわかった。
【０００９】
まず、有機金属混合層の最表面が有機金属膜である場合、低駆動電圧は確保される。しかし、有機金属膜では接触角が高いため、有機半導体層の結晶性が乱れ、有機トランジスタの移動度が低下しやすくなってしまう。一方、有機金属混合層の最表面が無機金属酸化膜である場合、低駆動電圧および高移動度はともに確保される。しかし、この場合、膜の水耐性に問題が生じる。
【００１０】
典型的には、有機金属膜は分子層堆積法（ＭＬＤ）で形成され、金属酸化膜は原子層堆積法（ＡＬＤ）で形成されるものである。そのため、この有機金属混合層としてのゲート絶縁膜をＭＬＤやＡＬＤにより成膜した後のパターニングの際、すなわちエッチングの際に発生した残留物等を除去するため、基板を水で洗浄する水洗浄工程を行う必要がある。そうすると、この水洗浄工程では、水がゲート絶縁膜の表面に接触する。この水に対する膜の溶けだし難さが、水耐性である。
【００１１】
そこで、ゲート絶縁膜の最表面に関しては、水耐性が必要となるが、有機金属混合層の最表面が無機金属酸化膜である場合、膜が水に溶けてしまう問題、いわゆる膜減りの問題が生じることがわかった。一方、有機金属混合層の最表面が有機金属膜である場合には、水耐性は確保される。
【００１２】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、低駆動電圧を確保できる有機金属混合層をゲート絶縁膜に用いた有機トランジスタにおいて、水耐性と有機トランジスタにおける高移動度とを両立させるのに適した構成を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、基板（１０）と、基板の上に形成されたゲート電極（２０）と、基板の上においてゲート電極を覆うゲート絶縁膜（３０）と、ゲート電極上にゲート絶縁膜を介して、互いに離間して配置されたソース電極（５０）およびドレイン電極（６０）と、ゲート絶縁膜の表面上において、少なくともソース電極とドレイン電極との間を繋ぐように形成された有機半導体層（４０）と、を備え、ゲート絶縁膜は、有機金属膜（３１ａ、３１）と無機金属酸化膜（３２）とが積層されることで構成され、有機半導体層側となる最表面が有機金属膜とされたものであり、最表面の有機金属膜（３１ａ）における膜厚方向における表層部分のみが、改質により形成された無機金属酸化層（３１ｂ）とされていることを特徴とする。
【００１４】
水洗浄工程では、ゲート絶縁膜の最表面が無機金属酸化膜の場合に、当該膜の溶け出しによる膜減りを発生させなければよい。そして、水洗浄工程は、成膜後の汚れ等を洗浄して除去するものであるから、ゲート絶縁膜としては、すべての膜が成膜完了した状態、つまり、最表面の有機金属膜が成膜された状態であれば、水洗浄工程を行うことができる。
【００１５】
つまり、積層構造は形成されたが最表面の有機金属膜の表層部分を改質する前の状態のゲート絶縁膜に対して、水洗浄工程を行えばよい。これによれば、水耐性の高い有機金属膜により膜減りが防止される。
【００１６】
そして、水洗浄工程後に、最表面の有機金属膜の表層部分を改質して無機金属酸化層としてやれば、最終的には、移動度確保の点で望ましい無機金属酸化層が有機半導体層の下地となるゲート絶縁膜が形成される。
【００１７】
このように、本発明によれば、水耐性と有機トランジスタにおける高移動度とを両立させるのに適した構成を実現することができる。
【００１８】
ここで、最表面の有機金属膜が厚すぎると、最表面の有機金属膜全体のうち表層部分のみを改質して無機金属酸化層としても、内層部分の有機金属部分が厚く残ってしまい、膜全体として有機金属膜としての特性が強くなりやすい。有機金属膜の持つラフネスの影響から、有機金属膜を有機半導体層の下地とした場合、有機半導体層の結晶性が乱れ、移動度の低下を発生しやすい。このことから、請求項２に記載の発明のように、最表面の有機金属膜の膜厚は５ｎｍ未満が望ましい。
【００１９】
請求項５に記載の発明は、基板（１０）を準備する工程と、基板の上にゲート電極（２０）を形成する工程と、基板の上においてゲート電極を覆うゲート絶縁膜（３０）を形成する工程と、ゲート絶縁膜上に有機半導体層（４０）を形成する工程と、ゲート電極と重なりつつ、ゲート絶縁膜上にて有機半導体層に接してソース電極（５０）とドレイン電極（６０）とを形成する工程と、を備える有機トランジスタの製造方法であって、さらに以下の点を特徴とするものである。
【００２０】
・ゲート絶縁膜の形成工程は、有機金属膜（３１ａ、３１）と無機金属酸化膜（３２）とを積層してなり、有機半導体層側となる最表面が有機金属膜（３１ａ）とされた積層膜を形成する第１の工程と、第１の工程の後、最表面の有機金属膜における膜厚方向における表層部分のみを改質して無機金属酸化層（３１ｂ）とする第２の工程とを備えるものであること。
【００２１】
・ゲート絶縁膜の形成工程における第１の工程と第２の工程との間に、最表面の有機金属膜を含む基板の表面を、水で洗浄する水洗浄工程を行うこと。請求項５の製造方法は、これらの点を特徴としている。
【００２２】
それによれば、最表面の有機金属膜の表層部分を改質する前の状態のゲート絶縁膜に対して、水洗浄工程が行われるが、水耐性の高い有機金属膜により膜減りが防止される。そして、水洗浄工程後に、最表面の有機金属膜の表層部分を改質して無機金属酸化層とするので、最終的には、移動度確保の点で望ましい無機金属酸化層が有機半導体層の下地となるゲート絶縁膜が形成される。
【００２３】
よって、本発明によれば、水耐性と有機トランジスタにおける高移動度とを両立させるのに適した構成を実現することができる。
【００２４】
なお、特許請求の範囲およびこの欄で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施形態にかかる有機トランジスタの断面構成を示す概略断面図である。
【図２】図１中の丸で囲まれたＡ部の概略構成を示す拡大図である。
【図３】上記実施形態にかかる有機トランジスタの製造方法を示す工程図である。
【図４】図３に続く有機トランジスタの製造方法を示す工程図である。
【図５】ゲート絶縁膜の剥離の様子を模式的に示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各図相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、説明の簡略化を図るべく、図中、同一符号を付してある。
【００２７】
本発明の実施形態にかかる有機トランジスタの構成について、図１、図２を参照して述べる。この有機トランジスタは、たとえばＥＬ素子の駆動回路に備えられるトランジスタなどに適用されるものである。
【００２８】
本実施形態の有機トランジスタは、図１に示される構造によって構成されている。具体的には、無アルカリガラスなどの絶縁性のフレキシブル基板を基材とする基板１０の上に、Ｃｒ（クロム）などで構成されたゲート電極２０が形成されており、このゲート電極２０を覆うように絶縁材料で構成されたゲート絶縁膜３０が形成されている。このゲート絶縁膜３０の構造が本発明の特徴となる部分である。このゲート絶縁膜３０の詳細構造については、後述する。
【００２９】
ゲート絶縁膜３０の上には、有機半導体層４０が形成されている。有機半導体層４０は、例えばチオフェン系有機半導体材料（例えばＣ８−ＢＴＢＴ）によって構成されており、チャネル層として機能する。
【００３０】
そして、有機半導体層４０の上には、ソース電極５０およびドレイン電極６０が形成されている。ソース電極５０およびドレイン電極６０は、ゲート電極２０の両端上において、ゲート絶縁膜３０および有機半導体層４０を介して、互いに離間するように配置されている。
【００３１】
そして、有機半導体層４０は、ソース電極５０とドレイン電極６０との間を繋ぐように形成されている。これらソース電極５０およびドレイン電極６０は、たとえばＡｕ（金）などによって構成されている。このような構造により、本実施形態にかかる有機トランジスタが構成されている。
【００３２】
次に、上記のように構成された有機トランジスタに備えられたゲート絶縁膜３０の詳細構造について説明する。
【００３３】
ゲート絶縁膜３０は、有機金属膜３１ａ、３１と無機金属酸化膜３２とが積層された積層膜としての有機金属混合層により構成されている。そして、ゲート絶縁膜３０における有機半導体層４０側となる最表面すなわち有機半導体層４０の下地の面が、有機金属膜３１ａとされている。ここでは、この最表面の有機金属膜３１ａと、それ以外の有機金属膜３１とで符号を変えてある。
【００３４】
有機金属膜３１ａ、３１は、例えばアルコーン（Ａｌｕｃｏｎｅ）、ジンコーン（ｚｉｎｃｏｎｅ）などによって構成され、無機金属酸化膜３２は、例えばアルミナ（ＡｌＯｘ）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ）、酸化ハフニウム（ＨｆＯ）などによって構成されている。
【００３５】
ただし、本実施形態では、最表面の有機金属膜３１ａについては、図２に示されるように、膜厚方向における表層部分のみが、改質により形成された無機金属酸化層３１ｂとされている。
【００３６】
つまり、最表面の有機金属膜３１ａについては、当該膜のうちの表層部分が有機金属を改質することにより形成された無機の酸化金属よりなる無機金属酸化層３１ｂとされており、この無機金属酸化層３１ｂよりも内層部分は有機金属のままの有機金属層とされたものとなっている。
【００３７】
ここで、改質方法としては、限定するものではないが、たとえばＵＶ（紫外線）照射等が挙げられる。たとえば、最表面の有機金属膜３１ａを構成する有機金属がアルコーンの場合、このＵＶ照射による改質によれば、アルコーンのＣ−Ｏ結合が切れて、次の化学式１に示されるような化学反応を起こす。
（化１）
−Ａｌ−Ｏ−ＣＨ２−ＣＨ２−Ｏ−（アルコーン）  →  −Ａｌ−Ｏ−（アルミナ）
これにより、アルコーンの表層部分のみがアルミナよりなる無機金属酸化層３１ｂに改質される。
【００３８】
ここで、最表面の有機金属膜３１ａが厚すぎると、最表面の有機金属膜３１ａ全体のうち表層部分のみを改質して無機金属酸化層３１ｂとしても、内層部分の有機金属部分が厚く残ってしまい、膜全体として有機金属膜としての特性が強くなりやすい。上述のように、有機金属膜を有機半導体層４０の下地とした場合、有機半導体層４０の結晶性が乱れ、移動度の低下を発生しやすい。
【００３９】
このことから、最表面の有機金属膜３１ａの膜厚は５ｎｍ未満が望ましい。ここで、最表面の有機金属膜３１ａのうち表層側の無機金属酸化層３１ｂは、ＵＶ照射等により有機金属を改質することにより形成されるものであるから、せいぜい最大でも１ｎｍ以下の厚さである。そして、残部の内層側が有機金属層とされる。
【００４０】
また、本実施形態のゲート絶縁膜３０は、有機金属膜と無機金属酸化膜とが積層されることで構成され、最表面が上記無機金属酸化層３１ｂを有する有機金属膜３１ａとされたものであればよく、たとえば、基板１０側から１層の無機金属酸化膜３２、１層の有機金属膜３１ａが順次積層された２層のものであってもよい。
【００４１】
しかし、好ましくは、図２に示されるように、ゲート絶縁膜３０は、有機金属膜３１ａ、３１と無機金属酸化膜３２とが交互に複数回積層されたものが望ましい。具体的には、基板１０側から無機金属酸化膜３２、有機金属膜３１、無機金属酸化膜３２、有機金属膜３１、・・・、無機金属酸化膜３２、最表面の有機金属膜３１ａというように、有機金属膜と無機金属酸化膜とが繰り返し積層された構成となる。ここで、基板１０側の最初の膜としては、有機金属膜３１でもよいし、無機金属酸化膜３２でもよい。
【００４２】
また、この場合、繰り返し回数は特に限定するものではないが、たとえば無機金属酸化膜３２は１〜１０層、有機金属膜３１ａ、３１も１〜１０層として、これら無機金属酸化膜および有機金属膜が１層ずつ交互に積層された構成とすることができる。また、ゲート絶縁膜３０の全体の膜厚としては、限定するものではないが、たとえば１００ｎｍ未満程度とすることができる。
【００４３】
次に、本実施形態の有機トランジスタの製造方法について、図３、図４を参照して説明する。
【００４４】
［図３（ａ）に示す工程］
無アルカリガラスなどの絶縁性のフレキシブル基板を基材とする基板１０を準備し、この基板１０の表面にＣｒなどの電極材料をスパッタ法などによって例えば５０ｎｍの厚みで成膜する。その後、これをフォトリソグラフィ法によるレジスト膜パターンを用いたエッチングにてゲート電極２０を形成する。
【００４５】
［図３（ｂ）に示す工程］
次に、基板１０の上においてゲート電極２０を覆うゲート絶縁膜３０を形成する。有機金属膜３１ａ、３１については、たとえば分子堆積法（ＭＬＤ：Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｌａｙｅｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）によって成膜することができる。分子堆積法は、逐次の自己限定的表面反応に基づいて有機金属膜３１ａ、３１を成膜するものであり、分子堆積法での反応中に「有機」の単位が堆積されていくことで有機金属膜３１ａ、３１が形成される。
【００４６】
すなわち有機金属膜３１ａ、３１では、金属または半金属の単位と有機の単位を有する単一もしくは分岐のある線状構造として記載される。この繰り返し単位の概略は、以下の構造式で表される。
【００４７】
（化２）
［−Ｍ−Ｚ−Ｒ−Ｚ−］
上記化学式中、Ｍは金属又は半金属原子、好ましくはアルミニウム、チタン、ジルコニウム、ハフニウムなどが挙げられる。各Ｚはヘテロ原子、特に酸素原子が好適である。Ｒ基は好ましくはヒドロカルビル基、置換ヒドロカルビル基であり、炭素数が２以上のアルキレンなどが挙げられる。
【００４８】
分子堆積法では、無機反応物と有機反応物を共に用いることにより、有機−無機ハイブリッドポリマーの有機金属膜３１ａ、３１を実現できる。例えば、Ａｌ（ＣＨ３）、トリメチルアルミニウム（以下、ＴＭＡという）は、酸素を含む化学種と容易に反応し、ＴＭＡとエチレングリコール（以下、ＥＧという）（ＨＯ−（ＣＨ２）２−ＯＨ）を逐次的な段階的プロセスで共に使用すると、アルコーンとして知られる有機−無機ハイブリッドポリマーの有機金属膜３１ａ、３１を堆積できる。
【００４９】
具体的には、ゲート電極２０を形成した基板１をＴＭＡに曝露することで、ＴＭＡを化学吸着させた単層を形成する。吸着後に、気相中の過剰なＴＭＡについては、窒素（Ｎ２）パージすることによって除去する。
【００５０】
次に、ＴＭＡ単層を化学吸着させた後の試料をＥＧに曝露すると、ＴＭＡ単層と反応してアルコーンの層が形成される。その後、反応生成物（この場合はメタン）と過剰のＥＧを除去することで、膜形成の１サイクルが完了するため、これを有機金属膜３１ａ、３１の１層分として目的の膜厚が得られるまで繰り返す。このような有機金属膜３１ａ、３１の成膜については、高温下（例えば１３０℃）において実施することができる。
【００５１】
一方、無機金属酸化膜３２については、たとえば、原子層堆積法（ＡＬＤ：Ａｔｏｍｉｃ  Ｌａｙｅｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）によって成膜することができる。原子層堆積法は、原料となる複数のガスを交互に切替えて基板１０の上に導き、化学吸着により基板１０上へ単原子層（ガス分子層）を形成することで、基板１０上での化学反応により無機層を１層ずつ形成するものである。例えば、無機金属酸化膜３２をアルミナによって構成する場合、Ａｌ源として（ＴＭＡ）を使用し、酸素（Ｏ）源として水（Ｈ２Ｏ）などを使用する。
【００５２】
具体的には、有機金属膜３１を形成した基板１０をＴＭＡに曝露することで、ＴＭＡを化学吸着させた単層を形成する。吸着後に、気相中の過剰なＴＭＡについては、窒素（Ｎ２）パージすることによって除去する。次に、ＴＭＡ単層を化学吸着させた後の試料を水蒸気に曝露すると、ＴＭＡ単層と反応してＡｌ２Ｏ３層が形成される。
【００５３】
その後、反応生成物（この場合はメタン）と過剰のＨ２Ｏを除去することで、膜形成の１サイクルが完了するため、これを無機金属酸化膜３２の１層分として目的の膜厚が得られるまで繰り返す。
【００５４】
このような無機金属酸化膜３２の成膜については、いわゆる「ＡＬＤウィンドウ」と呼ばれる前駆体特異的な温度領域（例えば１３０℃）で処理することで、膜の成長が線形となり、厚さをオングストローム（０．１ｎｍ）規模で制御することが可能となる。
【００５５】
このような有機金属膜３１ａ、３１と無機金属酸化膜３２の成膜を所定の繰り返し回数実施することで、有機金属膜３１ａ、３１と無機金属酸化膜３２とを積層してなり、最表面が有機金属膜３１ａとされた積層膜が形成される。こうして、ゲート絶縁膜３０の形成において実質的に成膜が完了する。
【００５６】
この積層膜は、必要に応じてフォトリソグラフ法等によって所望の形状にエッチングされる。ここまでが、ゲート絶縁膜３０の形成工程における第１の工程である。なお、ここまでの状態では、最表面の有機金属膜３１ａは、改質される前のものであり、膜全体が有機金属よりなるものである。
【００５７】
次に、図示しないが、最表面の有機金属膜３１ａを含む基板１０の表面を、水で洗浄する水洗浄工程を行う。これは、上記したエッチング等により残る残留物を除去するために行われる。
【００５８】
具体的には、純水を用いて基板１０の表面を流水洗浄したり、水槽に基板１０を浸漬したりすることにより、洗浄を行う。このとき、ゲート絶縁膜３０における最表面の有機金属膜３１ａの表層部分は、水耐性に優れた有機金属であるから、膜減りの発生は極力防止される。
【００５９】
［図３（ｃ）に示す工程］
この水洗浄工程の後、基板１０の乾燥を行い、続いてゲート絶縁膜３０の形成工程における第２の工程を行う。この第２の工程では、最表面の有機金属膜３１ａにおける膜厚方向における表層部分のみを改質して無機金属酸化層３１ｂとする。
【００６０】
具体的には、紫外線（ＵＶ）照射することにより、最表面の有機金属膜３１ａの表層に位置する有機金属部分を無機金属酸化層３１ｂに改質する。たとえばアルコーンからアルミナへの改質反応は上述の通りである。
【００６１】
なお、改質方法としては、ＵＶ照射に限定されるものではなく、それ以外の光照射、あるいは、改質反応を引き起こすための反応エネルギーを付与できるものであるならば、特に限定するものではない。
【００６２】
こうして、図３（ｃ）に示される第２の工程によれば、最表面の有機金属膜３１ａの表層部分が無機金属酸化層３１ｂに改質されたゲート絶縁膜３０、つまり、完成品としてのゲート絶縁膜３０ができあがる。
【００６３】
［図４（ａ）に示す工程］
次に、ゲート絶縁膜３０上に有機半導体層４０を塗布成膜等により形成する。たとえば、チオフェン系有機半導体材料（例えばＣ８−ＢＴＢＴ）をドロップキャスト法により４０ｎｍ成膜することで有機半導体層４０が成膜される。このとき、ゲート絶縁膜３０の最表面の有機金属膜３１ａの表層部分が無機金属酸化層３１ｂで構成されていることから、有機半導体層４０を結晶性の良い良好な膜質で成膜することが可能となる。
【００６４】
［図４（ｂ）に示す工程］
次に、ゲート電極２０と重なりつつ、ゲート絶縁膜３０上にて有機半導体層４０に接してソース電極５０とドレイン電極６０とを形成する。具体的には、有機半導体層４０の表面に例えばシャドウマスクを用いた真空蒸着法によってＡｕ層を５０ｎｍの厚みで成膜することでソース電極５０およびドレイン電極６０を形成する。このようにして、本実施形態にかかる有機トランジスタを製造することができる。
【００６５】
ところで、本実施形態によれば、最表面の有機金属膜３１ａの表層部分を改質する前の状態のゲート絶縁膜３０に対して、水洗浄工程が行われるが、この時点では、最表面の有機金属膜３１ａの表層部分は有機金属であり、水耐性の高いものであるから、水洗浄による膜減りが防止される。
【００６６】
そして、水洗浄工程後に、最表面の有機金属膜３１ａの表層部分を改質して無機金属酸化層３１ｂとするので、最終的には、無機金属酸化層３１ｂが有機半導体層４０の下地となっているゲート絶縁膜３０が形成される。そのため、有機半導体層４０は結晶性良く成膜されることとなり、高移動度が確保されることになる。
【００６７】
このように、本実施形態によれば、水耐性と高移動度とを両立させるのに適した構成を有する有機トランジスタ、および、そのような有機トランジスタを適切に製造する製造方法を提供することができる。
【００６８】
また、図２に示したように、本実施形態のゲート絶縁膜３０が、有機金属膜３１ａ、３１と無機金属酸化膜３２とが交互に複数回積層されてなる場合、ゲート絶縁膜３０における最表面の有機金属膜３１ａ以外の有機金属膜３１の膜厚が、１ｎｍ未満であることが望ましい。
【００６９】
このことは、本発明者が実験的に見出したもので、最表面の有機金属膜３１ａ以外の有機金属膜３１の膜厚を１ｎｍ未満とすることで、無機金属酸化膜３２と有機金属膜３１との積層部分における剥離を抑制しやすい。この剥離は、具体的には、図５に示されるように、ＵＶ照射時にて無機金属酸化膜３２と有機金属膜３１との界面にて発生するものである。
【００７０】
たとえば、ゲート絶縁膜３０における無機金属酸化膜３２を膜厚２．２ｎｍ〜７．７ｎｍのアルミナよりなるものとし、アルコーンよりなる有機金属膜３１の膜厚を変えて剥離の有無を調べた。
【００７１】
その結果、アルコーンよりなる有機金属膜３１の膜厚が０．９５ｎｍの場合では、剥離が発生しなかったのに対し、当該膜厚が１．６ｎｍ、２．３ｎｍの場合では、剥離が発生した。このことから、最表面の有機金属膜３１ａ以外の有機金属膜３１の膜厚を１ｎｍ未満とすることが好ましいと言える。
【００７２】
（他の実施形態）
なお、上記実施形態では、ゲート絶縁膜３０の上に有機半導体層４０を塗布成膜したのち、その上にソース電極５０およびドレイン電極６０を形成した構造としていた。しかし、有機トランジスタとしては、ゲート絶縁膜３０の上にソース電極５０およびドレイン電極６０を形成した後、有機半導体層４０を塗布成膜した構造であってもよい。つまり、上記実施形態において、有機半導体層４０とソース電極５０およびドレイン電極６０との上下関係を入れ替えた構造としてもよい。
【００７３】
また、水洗浄工程は、ゲート絶縁膜３０の形成工程における第１の工程と第２の工程との間に行ったが、たとえば、必要に応じて、ゲート電極２０の形成後であってゲート絶縁膜３０の形成前にて、基板１０の表面に対して同様の水洗浄を行ってもよい。
【００７４】
また、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。また、上記各実施形態は、互いに無関係なものではなく、組み合わせが明らかに不可な場合を除き、適宜組み合わせが可能であり、また、上記各実施形態は、上記の図示例に限定されるものではない。また、上記各実施形態において、実施形態を構成する要素は、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。また、上記各実施形態において、実施形態の構成要素の個数、数値、量、範囲等の数値が言及されている場合、特に必須であると明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではない。また、上記各実施形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に特定の形状、位置関係等に限定される場合等を除き、その形状、位置関係等に限定されるものではない。
【符号の説明】
【００７５】
１０    基板
２０    ゲート電極
３０    ゲート絶縁膜
３１    ゲート絶縁膜における有機金属膜
３１ａ  ゲート絶縁膜における最表面の有機金属膜
３１ｂ  最表面の有機金属膜における無機金属酸化層
３２    ゲート絶縁膜における無機金属酸化膜
４０    有機半導体層
５０    ソース電極
６０    ドレイン電極
【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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