(57)【要約】【課題】特性に優れた薄膜トランジスタを製造することができる薄膜トランジスタの製造方法、薄膜トランジスタの製造方法により製造される薄膜トランジスタ、この薄膜トランジスタを備える薄膜トランジスタ回路、電子デバイスおよび電子機器を提供すること。【解決手段】本発明の薄膜トランジスタの製造方法は、ソース電極およびドレイン電極が形成された基板上に、互いに相溶しない有機半導体層形成用材料および第１のゲート絶縁層形成用材料と、これらの材料の双方を溶解し得る溶媒とを含有する液状材料を供給して液状層９を形成する工程と、液状層９中から溶媒を除去することにより、主に有機半導体層形成用材料を含む第１のドメイン９１’と主に第１のゲート絶縁層形成用材料を含む第２のドメイン９２’とを、液状層９の厚さ方向に相分離させるとともに固化させて、有機半導体層と第１のゲート絶縁層とを得る工程とを有する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ソース電極と、ドレイン電極と、ゲート電極と、前記ソース電極およびドレイン電極に対して前記ゲート電極を絶縁する有機絶縁体層と、該有機絶縁体層に接触する有機半導体層とを有する薄膜トランジスタを製造する方法であって、
前記ソース電極およびドレイン電極、または、前記ゲート電極が形成された基板上に、前記有機半導体層を形成するための第１の材料と、該第１の材料と相溶しない前記有機絶縁体層を形成するための第２の材料と、前記第１の材料および前記第２の材料の双方を溶解し得る溶媒とを含有する液状材料を供給して液状層を形成する第１の工程と、
前記液状層中から前記溶媒を除去することにより、主に前記第１の材料を含む第１のドメインと、主に前記第２の材料を含む第２のドメインとを、前記液状層の厚さ方向に相分離させるとともに固化させて、前記有機半導体層と前記有機絶縁体層とを得る第２の工程とを有することを特徴とする薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項２】
前記第１の工程に先立って、前記基板の前記液状層を形成する面側に、前記有機半導体層および前記有機絶縁体層のうち、前記基板側とする一方の層を形成するための材料との親和性を、他方の層を形成するための材料との親和性より高くする親和性向上処理を施す工程を有する請求項１に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項３】
前記親和性向上処理は、プラズマ処理である請求項２に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項４】
前記親和性向上処理は、前記第１の材料または前記第２の材料を構成する化合物の一部を含む化学構造を導入する化学修飾処理である請求項３に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項５】
前記第１の材料および前記第２の材料のうちの少なくとも一方は、高分子材料である請求項１ないし４のいずれかに記載の薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項６】
前記第１の材料が高分子材料であり、その重量平均分子量が４０００〜３０００００である請求項５に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項７】
前記第２の材料が高分子材料であり、その重量平均分子量が１００００〜２００００００である請求項５または６に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項８】
前記溶媒は、高沸点溶媒である請求項１ないし７のいずれかに記載の薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項９】
前記溶媒は、低沸点溶媒である請求項１ないし７のいずれかに記載の薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項１０】
前記液状材料中における前記第１の材料と前記第２の材料との混合比は、重量比で３：１〜１：３である請求項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。
【請求項１１】
前記第１の工程において、前記液状材料は、液滴吐出法により供給される請求項１ないし１０のいずれかに記載の薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項１２】
前記第２の工程において、前記液状層を固化させるのに要する時間は、５秒以上である請求項１ないし１１のいずれかに記載の薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項１３】
固化後の前記液状層の平均厚さをｔとしたとき、前記２の工程において、前記液状層の平均厚さが１．２ｔ〜１０ｔの範囲における、前記第１のドメインまたは前記第２のドメインのうちのいずれか一方の前記液状層を形成する面に対する接触角が３０°以下である請求項１ないし１２のいずれかに記載の薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項１４】
前記第２の工程において、固化後の前記液状層に対して熱処理を施す請求項１ないし１３のいずれかに記載の薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項１５】
請求項１ないし１４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薄膜トランジスタ。
【請求項１６】
請求項１５に記載の薄膜トランジスタを備えることを特徴とする薄膜トランジスタ回路。
【請求項１７】
請求項１６に記載の薄膜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１８】
請求項１７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、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が形成され、これら電極上に有機半導体層、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、ゲート絶縁層と、有機半導体層がこの順に積層され、この有機半導体層上にソース電極およびドレイン電極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において、有機半導体層やゲート絶縁層の形成方法として、各層の構成材料を溶媒に溶解した溶液を塗布する溶液プロセスによる方法が知られている。この溶液プロセスは、真空蒸着法等で用いるような、大がかりな装置を使用せず、簡易な工程で成膜を行うことができるという利点を有している。
この溶液プロセスによって、例えばトップゲート構造の有機半導体層およびゲート絶縁層を形成するには、ソース電極およびドレイン電極が形成された基板上に、有機半導体材料を溶解した溶液を塗布し、乾燥等を行うことによって有機半導体層を形成した後、この有機半導体層上に、有機絶縁材料を溶解した溶液を塗布し、乾燥等を行うことによってゲート絶縁層を形成する（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
また、ボトムゲート構造のゲート絶縁層および有機半導体層を形成するには、ゲート電極が形成された基板上に、有機絶縁材料を溶解した溶液を塗布し、乾燥等を行うことによってゲート絶縁層を形成した後、このゲート絶縁層上に、有機半導体材料を溶解した溶液を塗布し、乾燥等を行うことによって有機半導体層を形成する。
しかしながら、このようにして有機半導体層およびゲート絶縁層を形成すると、各有機材料や溶媒の組み合わせによっては、上側となる層（上部層）を形成するための溶液の溶媒によって、下側の層（下部層）が膨潤、溶解してしまうことがある。
【０００５】
このような不都合を回避するため、上部層を形成するための溶液の溶媒として、下部層の構成材料を膨潤、溶解しないものを使用することが行われている。
例えば、芳香族炭化水素系溶媒は、一般に、有機半導体材料は溶解するが、有機絶縁材料は溶解し難い。また、ケトン系やエーテル系の含酸素溶媒は、有機絶縁材料は溶解するが、有機半導体材料は溶解し難い。
したがって、これら溶媒をそれぞれ有機半導体層用の溶媒、ゲート絶縁層用の溶媒として使用することにより、下部層となるゲート絶縁層または有機半導体層の膨潤、溶解を防止することができる。
【０００６】
ところが、この方法では、使用できる溶媒が制限され、したがって有機半導体材料または有機絶縁材料もその溶媒に溶解できるものに制限されるため、材料の選択の幅が狭く、各層の特性の最適化を図るのが困難であるといった問題がある。
また、下部層の膨潤、溶解を防止する他の方法としては、下部層に架橋構造を形成し、不溶化する方法もある。具体的には、下部層形成用の溶液に、下部層の構成材料とともに架橋剤やラジカル発生剤を添加し、この溶液を塗布することで塗膜を形成する。そして、この塗膜に、加熱処理や紫外線照射を行うことによって架橋構造を形成する。
しかしながら、この方法では、溶液に添加した架橋剤、ラジカル発生剤の未反応物や反応生成物の影響によって、トランジスタの特性が劣化するといった問題がある。
また、特に有機半導体層では、架橋構造を形成すると、半導体としての特性を決める電子共役系が破壊されるため、架橋構造を形成するのは好ましくない。
【０００７】
【特許文献１】特表２００３−５１８７５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、特性に優れた薄膜トランジスタを製造することができる薄膜トランジスタの製造方法、かかる薄膜トランジスタの製造方法により製造される薄膜トランジスタ、および、この薄膜トランジスタを備える薄膜トランジスタ回路、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】
【０００９】
このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の薄膜トランジスタの製造方法は、ソース電極と、ドレイン電極と、ゲート電極と、前記ソース電極およびドレイン電極に対して前記ゲート電極を絶縁する有機絶縁体層と、該有機絶縁体層に接触する有機半導体層とを有する薄膜トランジスタを製造する方法であって、
前記ソース電極およびドレイン電極、または、前記ゲート電極が形成された基板上に、前記有機半導体層を形成するための第１の材料と、該第１の材料と相溶しない前記有機絶縁体層を形成するための第２の材料と、前記第１の材料および前記第２の材料の双方を溶解し得る溶媒とを含有する液状材料を供給して液状層を形成する第１の工程と、
前記液状層中から前記溶媒を除去することにより、主に前記第１の材料を含む第１のドメインと、主に前記第２の材料を含む第２のドメインとを、前記液状層の厚さ方向に相分離させるとともに固化させて、前記有機半導体層と前記有機絶縁体層とを得る第２の工程とを有することを特徴とする。
これにより、第１の材料および第２の材料の選択の幅が広がるので、これらの組み合わせを適宜設定することにより、特性に優れた薄膜トランジスタを製造することができる。
【００１０】
本発明の薄膜トランジスタの製造方法では、前記第１の工程に先立って、前記基板の前記液状層を形成する面側に、前記有機半導体層および前記有機絶縁体層のうち、前記基板側とする一方の層を形成するための材料との親和性を、他方の層を形成するための材料との親和性より高くする親和性向上処理を施す工程を有することが好ましい。
これにより、第１のドメインと第２のドメインとを、より確実に、液状層の厚さ方向に分離（垂直相分離）させることができる。
【００１１】
本発明の薄膜トランジスタの製造方法では、前記親和性向上処理は、プラズマ処理であることが好ましい。
プラズマ処理によれば、親和性向上処理を容易に行うことができる。
本発明の薄膜トランジスタの製造方法では、前記親和性向上処理は、前記第１の材料または前記第２の材料を構成する化合物の一部を含む化学構造を導入する化学修飾処理であることが好ましい。
化学修飾処理によれば、第１の材料および第２の材料の特性に応じて、より最適な処理を行うことができる。
【００１２】
本発明の薄膜トランジスタの製造方法では、前記第１の材料および前記第２の材料のうちの少なくとも一方は、高分子材料であることが好ましい。
これにより、第１のドメインと第２のドメインとを、より確実に相分離させることができる。
本発明の薄膜トランジスタの製造方法では、前記第１の材料が高分子材料であり、その重量平均分子量が４０００〜３０００００であることが好ましい。
これにより、第１のドメインと第２のドメインとを、より確実に相分離させることができる。
本発明の薄膜トランジスタの製造方法では、前記第２の材料が高分子材料であり、その重量平均分子量が１００００〜２００００００であることが好ましい。
これにより、第１のドメインと第２のドメインとを、より確実に相分離させることができる。
【００１３】
本発明の薄膜トランジスタの製造方法では、前記溶媒は、高沸点溶媒であることが好ましい。
これにより、液状層を固化させるのに要する時間の調整が容易となるとともに、液状材料の供給方法として液滴吐出法を適用する場合に、液状材料の特性（粘度等）を、液滴吐出法に適したものに調整するのが容易となる。
【００１４】
本発明の薄膜トランジスタの製造方法では、前記溶媒は、低沸点溶媒であることが好ましい。
これにより、得られる有機半導体層および有機絶縁体層中に、溶媒が残存するのをより確実に防止することができる。その結果、得られる薄膜トランジスタの特性をより向上させることができる。
本発明の薄膜トランジスタの製造方法では、前記液状材料中における前記第１の材料と前記第２の材料との混合比は、重量比で３：１〜１：３であることが好ましい。
これにより、第１のドメインと第２のドメインとを、より確実に相分離させることができる。
【００１５】
本発明の薄膜トランジスタの製造方法では、前記第１の工程において、前記液状材料は、液滴吐出法により供給されることが好ましい。
液適吐出法によれば、所定の位置に液状材料を正確に供給することができ、その結果、所定形状の有機半導体層および有機絶縁体層を寸法精度よく形成することができる。
【００１６】
本発明の薄膜トランジスタの製造方法では、前記第２の工程において、前記液状層を固化させるのに要する時間は、５秒以上であることが好ましい。
この時間が短過ぎると、第１のドメインと第２のドメインとが十分に成長する前に、液状層が固化してしまい、第１のドメインと第２のドメインとを層状に分離させる（垂直相分離させる）のが困難となる場合がある。
【００１７】
本発明の薄膜トランジスタの製造方法では、固化後の前記液状層の平均厚さをｔとしたとき、前記２の工程において、前記液状層の平均厚さが１．２ｔ〜１０ｔの範囲における、前記第１のドメインまたは前記第２のドメインのうちのいずれか一方の前記液状層を形成する面に対する接触角が３０°以下であることが好ましい。
これにより、第１のドメインと第２のドメインとをさらに確実に垂直相分離させることができる。
【００１８】
本発明の薄膜トランジスタの製造方法では、前記第２の工程において、固化後の前記液状層に対して熱処理を施すことが好ましい。
これにより、例えば、第１の材料が有機半導体材料の前駆体で構成されている場合には、この前駆体を反応（不飽和結合の形成、重合反応等）させて、有機半導体材料に変化させることができる。また、熱処理を施すことにより、固化後の第１のドメインと第２のドメインとを、再度、溶融または軟化させることができ、これにより、第１のドメインと第２のドメインとをより確実に分離すること（これらの界面をより明確にすること）ができる。その結果、最終的に得られる薄膜トランジスタは、より特性に優れたものとなる。
【００１９】
本発明の薄膜トランジスタは、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、特性（スイッチング特性）に優れる薄膜トランジスタが得られる。
本発明の薄膜トランジスタ回路は、本発明の薄膜トランジスタを備えることを特徴とする。
これにより、信頼性の高い薄膜トランジスタ回路が得られる。
本発明の電子デバイスは、本発明の薄膜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、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、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】
【００２０】
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の好適実施形態に基づいて詳細に説明する。
＜薄膜トランジスタおよびその製造方法＞
まず、本発明の薄膜トランジスタおよびその製造方法について説明する。
＜＜薄膜トランジスタの第１構成＞＞
まず、本発明の薄膜トランジスタの第１構成（第１実施形態）について説明する。
図１は、第１構成の薄膜トランジスタを示す縦断面図である。なお、以下の説明では、図１中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
【００２１】
図１に示す薄膜トランジスタ１は、基板２上に設けられており、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、第１のゲート絶縁層（有機絶縁体層）６１と、第２のゲート絶縁層６２と、ゲート電極７とが、この順で基板２側から積層されて構成されている。
具体的には、薄膜トランジスタ１は、基板２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、また、この有機半導体層５に接触して第１のゲート絶縁層６１が設けられている。さらに、ソース電極３、ドレイン電極４、有機半導体層５および第１のゲート絶縁層６１を覆うように、第２のゲート絶縁層６２が設けられ、この第２のゲート絶縁層上には、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が設けられている。
【００２２】
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となっている。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。
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６１、６２を介してゲート電極７よりも基板２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。
【００２３】
以下、薄膜トランジスタ１を構成する各部について、順次説明する。
基板２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２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）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、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２には、樹脂基板が選択される。
【００２４】
この基板２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２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２との密着性（接合性）を向上させる目的、後述するような有機半導体層５を形成するための材料（第１の材料）との親和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。
【００２５】
基板２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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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６１、６２を介したゲート電極７へのリーク電流の増大を招くおそれがある。
また、基板２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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
有機半導体層５上には、第１のゲート絶縁層６１が設けられ、さらに、これらを覆うように第２のゲート絶縁層６２が設けられている。
ゲート絶縁層６１、６２は、それぞれ、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。
ゲート絶縁層６１、６２は、それぞれ、主として有機絶縁材料（特に、絶縁性を有する有機高分子材料）で構成されているのが好ましい。絶縁性を有する有機高分子材料を主材料とするゲート絶縁層６１、６２は、その形成が容易であるとともに、有機半導体層５との密着性の向上を図ることもできる。
【００３４】
このような絶縁性を有する有機高分子材料としては、例えば、ポリスチレン、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリビニルフェニレン、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）のようなアクリル系樹脂、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）のようなフッ素系樹脂、ポリビニルフェノールあるいはノボラック樹脂のようなフェノール系樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリイソブチレン、ポリブテンなどのオレフィン系樹脂やこれら高分子の誘導体等が挙げられ、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。
【００３５】
特に、第１のゲート絶縁層６１は、有機半導体層５の界面におけるキャリアの移動性能に影響することから、その構成材料としてはキャリアの移動性能を向上させるのに有利なものを選択するのが好ましい。また、本発明では、第１のゲート絶縁層６１を構成する有機絶縁材料（第１のゲート絶縁層６１を形成するための第２の材料）は、後述するように、有機半導体層５を形成するための材料（第１の材料）と相溶せず、かつ、第１の材料と共通の溶媒に溶解し得るものが選択される。
なお、以下では、有機半導体層５を形成するための第１の材料を、「有機半導体層形成用材料」と言い、第１のゲート絶縁層６１を形成するための第２の材料を、「第１のゲート絶縁層形成用材料」と言う。
【００３６】
第１のゲート絶縁層６１の構成材料（第１のゲート絶縁層形成用材料）としては、例えば、ポリスチレンまたはポリスチレンの主鎖に側鎖（例えば、アルキル側鎖等）を有するポリマー、ポリビニルの主鎖に側鎖（例えば、アルキル側鎖や、シクロヘキサンを含む側鎖等）を有するポリマー、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）のようなアクリル系ポリマー、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテンのようなオレフィン系樹脂、または、これらを含むコポリマー等が好適である。
【００３７】
一方、第２のゲート絶縁層６２の構成材料は、ソース電極３およびドレイン電極４と、ゲート電極７との絶縁性能を重視して、比較的誘電率の高いものを選択するのが好ましい。このような有機絶縁材料としては、例えば、ポリビニルフェノール、ノボラック樹脂のようなフェノール系樹脂、シアノ基含有樹脂（シアノ基を含む樹脂）、エポキシ系樹脂、ポリイミド、アミド樹脂等が好適である。
【００３８】
第１のゲート絶縁層６１の平均厚さは、１〜３００ｎｍ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。また、第２のゲート絶縁層６２の厚さ（平均）は、特に限定されないが、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。
第１のゲート絶縁層６１および第２のゲート絶縁層６２の厚さを、それぞれ、前記範囲とすることにより、薄膜トランジスタ１が大型化すること（特に、厚さが増大すること）を防止しつつ、ソース電極３およびドレイン電極４とゲート電極７とを確実に絶縁することができる。
なお、第２のゲート絶縁層６２は、単層構成のものに限定されず、複数層の積層構成のものであってもよい。
また、第２のゲート絶縁層６２の構成材料には、例えば、ＳｉＯ２等の無機絶縁材料を用いることもできる。
【００３９】
第２のゲート絶縁層６２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。
【００４０】
以上のような薄膜トランジスタ１は、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の第１のゲート絶縁層６１に面した部分（第１のゲート絶縁層６１との界面付近）に電荷が誘起され、チャネル領域５１にキャリアの流路が形成される。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。
【００４１】
このような薄膜トランジスタ１は、例えば、次のようにして製造される。
以下、薄膜トランジスタ１の製造方法（本発明の薄膜トランジスタの製造方法の第１実施形態）について説明する。
＜＜第１構成の薄膜トランジスタの製造方法＞＞
図２〜図５は、それぞれ、図１に示す薄膜トランジスタの製造方法を説明するための図であり、図２および図３は縦断面図、図４および図５は模式図である。なお、以下の説明では、図２〜図５中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
薄膜トランジスタ１の製造方法は、［Ａ１］ソース電極およびドレイン電極形成工程と、［Ａ２］表面処理工程と、［Ａ３］有機半導体層および第１のゲート絶縁層形成工程と、［Ａ４］第２のゲート絶縁層形成工程と、［Ａ５］ゲート電極形成工程とを有している。以下、これらの各工程について、順次説明する。
【００４２】
［Ａ１］ソース電極およびドレイン電極形成工程
図２（ａ）に示すように基板２を用意し、この基板２上にソース電極３およびドレイン電極４を形成する。
まず、図２（ｂ）に示すように、基板２上に金属膜（金属層）８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。
【００４３】
次に、この金属膜８上に、フォトリソグラフィー法により、ソース電極３およびドレイン電極４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８の不要部分を除去する。
この金属膜８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。
【００４４】
その後、レジスト層を除去することにより、図２（ｃ）に示すように、ソース電極３およびドレイン電極４が得られる。
なお、これらのソース電極３およびドレイン電極４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２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。
【００４５】
前記液状材料を基板２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。
【００４６】
［Ａ２］表面処理工程
次に、基板２のソース電極３およびドレイン電極４が形成された面側（後述する液状層９を形成する面側）に表面処理を行う。
表面処理として、基板２、ソース電極３およびドレイン電極４の表面の、次工程［Ａ３］で用いる有機半導体層形成用材料に対する親和性（濡れ性）が、第１のゲート絶縁層形成用材料に対する親和性より高くなるようにする処理（親和性向上処理）を施す。
【００４７】
このような表面処理としては、例えば、酸素プラズマ処理、アンモニアプラズマ処理、フッ化炭素プラズマ処理、硫黄含有ガスプラズマ処理のような各種プラズマ処理、紫外線照射、イオン打ち込み（イオンドープ）等の物理的処理や、化学修飾処理、薄膜の形成等の化学的処理が挙げられる。なお、これらの方法は、次工程［Ａ３］で用いる有機半導体層形成用材料の特性に応じて、適宜選択される。
【００４８】
有機半導体層形成用材料が、第１のゲート絶縁層形成用材料よりも極性が高いものである場合、表面処理には、例えば、酸素プラズマ処理、アンモニアプラズマ処理、オゾン処理、ディープＵＶ処理、界面活性剤の吸着処理等の親水化処理（親液化処理）が好適に選択される。
親水化処理を行うと、基板２、ソース電極３およびドレイン電極４の表面が親水化されるので、その表面に対する有機半導体層形成用材料の濡れ性を、第１のゲート絶縁層形成用材料の濡れ性よりも高くすることができる。
【００４９】
また、表面処理として、有機半導体層形成用材料を構成する化合物の一部を含む化学構造（ビルディングユニット）を、基板２、ソース電極３およびドレイン電極４の表面に導入する化学修飾処理を行うことによっても、その表面に対する有機半導体層形成用材料の濡れ性を、第１のゲート絶縁層形成用材料の濡れ性よりも高くすることができる。
例えば、有機半導体層形成用材料が、チオフェン系化合物を含有する場合、図４（ａ）に示すように、チオフェンを末端に有するアルキル鎖を導入し、ビチオフェン系化合物を含有する場合、図４（ｂ）に示すように、ビチオフェンを末端に有するアルキル鎖を導入する化学修飾処理を行う。
また、有機半導体層形成用材料が、フルオレン系化合物を含有する場合、図４（ｃ）に示すように、フルオレンを末端に有するアルキル鎖を導入し、トリアリールアミン系化合物を含有する場合、図４（ｄ）に示すようにトリフェニルアミン（トリアリールアミン）を末端に有するアルキル鎖を導入する化学修飾処理を行う。
【００５０】
これらの化学修飾処理に用いる処理剤（化合物）としては、例えば、ガラスまたはＳｉＯ２等を主材料とする表面に対しては、導入しようとする原子団を一方の末端に、トリメチルシラン、メチルシラン、トリクロロシラン等のシラン含有部分を他方の末端に有するもの等を使用することができ、Ａｕ、Ｐｔ等を主材料とする表面に対しては、導入しようとする原子団を一方の末端に、チオールを他方の末端に有するもの等を使用することができる。
【００５１】
また、表面処理として、有機半導体層形成用材料を構成する化合物と同種の化合物（例えば、同一の化合物、その一部を含む化合物またはこれらの誘導体等）を主材料とする薄膜を、基板２、ソース電極３およびドレイン電極４の表面に形成することによっても、その表面に対する有機半導体層形成用材料の濡れ性を、第１のゲート絶縁層形成用材料の濡れ性よりも高くすることができる。
また、この場合、薄膜には加熱処理や架橋反応等の処理を施したり、薄膜を重量平均分子量が５００００以上の化合物を主材料として構成したり等するのが好ましい。これにより、次工程［Ａ３］において用いる溶媒で、形成した薄膜が溶解してしまうのを好適に防止することができる。
【００５２】
形成する薄膜の平均厚さは、特に限定されないが、５ｎｍ以下であるのが好ましく、２ｎｍ以下であるのがより好ましい。薄膜の厚さが厚過ぎると、薄膜の構成材料等によっては、ソース電極３から有機半導体層５へのキャリアの注入効率が損なわれるおそれがある。
このような薄膜は、例えば、スピンコート等の塗布法を用いることにより、容易に形成することができる。
なお、以上のような表面処理は、１種を単独で行ってもよく、任意の２種以上を組み合わせて行うようにしてもよい。
【００５３】
［Ａ３］有機半導体層および第１のゲート絶縁層形成工程
次に、図３（ｄ）に示すように、表面処理が施された基板２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および第１のゲート絶縁層６１を形成する。
【００５４】
［Ａ３−１］  まず、互いに相溶しない有機半導体層形成用材料（第１の材料）と、第１のゲート絶縁層形成用材料（第２の材料）と、有機半導体形成用材料および第１のゲート絶縁層形成用材料の双方を溶解し得る溶媒とを含有する液状材料を調製し、この液状材料を基板２上に供給して、液状層９を形成する（第１の工程）。
有機半導体層形成用材料としては、前述したような有機半導体材料またはその前駆体が用いられる。具体的には、オリゴチオフェン、ポリチオフェン、ポリアルキルチオフェン、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、ペンタセンの前駆体分子のような共役系の化合物（オリゴマー、ポリマー）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。これらの有機半導体層形成用材料を用いることにより、得られる有機半導体層５は、特に、キャリアの移動度が高いものとなる。
また、これらの有機半導体層形成用材料は、前述したような第１のゲート絶縁層形成用材料との相溶性が低いため、次工程［Ａ３−２］において、有機半導体層形成用材料と第１のゲート絶縁層形成用材料との分離を確実に生じさせることができる。
【００５５】
溶媒としては、例えば、ベンゼン、キシレン（ジメチルベンゼン）、トリメチルベンゼン、テトラメチルベンゼン、シクロヘキシルベンゼンのような芳香族系溶媒、クロロベンゼン、ブロモベンゼンのようなハロゲン化溶媒、クロロホルム等が挙げられ、これを単独または混合して（混合溶媒として）用いることができる。これらの溶媒は、いずれも、前記共役系の化合物や、第１のゲート絶縁層形成用材料に対して高い溶解性を示す。
【００５６】
液状材料中における有機半導体層形成用材料と第１のゲート絶縁層形成用材料との混合比は、重量比で３：１〜１：３程度であるのが好ましく、２：１〜１：２程度であるのがより好ましい。有機半導体層形成用材料と第１のゲート絶縁層形成用材料との混合比を、前記範囲とすることにより、次工程［Ａ３−２］において、これらの分離をより確実に生じさせることができる。
【００５７】
なお、液状材料中における有機半導体層形成用材料と第１のゲート絶縁層形成用材料との合計の含有率は、０．１〜６％ｗｔ／ｖｏｌ程度であるのが好ましく、０．５〜４％ｗｔ／ｖｏｌ程度であるのがより好ましい。有機半導体層形成用材料と第１のゲート絶縁層形成用材料との合計の含有率が少な過ぎると、その分、溶媒の割合が多くなるため、次工程［Ａ３−２］において溶媒の除去に長時間を要し、製造効率の低下を招くおそれがある。一方、有機半導体層形成用材料と第１のゲート絶縁層形成用材料との合計の含有率が多過ぎると、次工程［Ａ３−２］において液状層（液状材料）９中で、有機半導体層形成用材料と第１のゲート絶縁層形成用材料とが移動（ドメインを形成）し難くなり、その結果、これらを分離させるのが困難になるおそれがある。
【００５８】
液状材料を供給する方法（供給方法）としては、前述したような塗布法を用いることができるが、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、所定の位置に液状材料を正確に供給することができ、その結果、所定形状の有機半導体層５および第１のゲート絶縁層６１を寸法精度よく形成することができる。
【００５９】
［Ａ３−２］  次に、液状材料中から溶媒を除去することにより、主に有機半導体層形成用材料を含む第１のドメインと、主に第１のゲート絶縁層形成用材料を含む第２のドメインとを、液状層９を形成する面９０の厚さ方向に相分離させるとともに固化させて、有機半導体層５と第１のゲート絶縁層６１とを得る（第２の工程）。
以下、この過程を、図５を参照しながら説明する。図５は、有機半導体層および第１のゲート絶縁層が形成される過程を示す模式図である。
【００６０】
この図５では、基板２上（液状層９を形成する面９０）に液状材料を供給して形成された液状層９（平均厚さ＞２０ｔ）から溶媒が除去され、固化して平均厚さｔの固化層９９（有機半導体層５および第１のゲート絶縁層６１）が形成される過程を示す。
なお、乾燥過程の液状層９の厚さは、光学的に反射率の変化や、エリプソメトリーによって計測が可能である。
【００６１】
図５（ａ）に示すように、面９０に液状材料を供給して液状層９が形成された直後では、液状層９中において、有機半導体層形成用材料（図中、丸で示す）と第１のゲート絶縁層形成用材料（図中、点で示す）とは、ほぼ均一に溶解した単一相を呈している。
次に、図５（ｂ）に示すように、液状層（液状材料）９中から溶媒が除去されるのにしたがって、液状層９中において、有機半導体層形成用材料の濃度と第１のゲート絶縁層形成用材料の濃度が徐々に高くなる。
【００６２】
そして、液状層９の平均厚さが３ｔ〜２０ｔの範囲となると、各材料を構成する化合物（分子）同士の相互作用が大きくなり、各材料が互いに別々の相を形成して分離する相分離が開始する。
すなわち、マトリックス相（溶媒を主とする相）９３中に、主に有機半導体層形成用材料を含む泡状の相（第１の泡状相）９１と、主に第１のゲート絶縁層形成用材料を含む泡状の相（第２の泡状相）９２とが多数発生する。
本実施形態では、面９０に対する親和性が、有機半導体層形成用材料の方が第１のゲート絶縁層形成用材料より高いため、第１の泡状相９１は面９０へ付着し、第２の泡状相９２はマトリックス相９３中に浮遊した状態となる。
【００６３】
そして、図５（ｃ）に示すように、液状層９中からさらに溶媒が除去され、液状層９の平均厚さが１．２ｔ〜１０ｔの範囲となると、第１の泡状相９１および第２の泡状相９２の成長が促進され、さらに、第１の泡状相９１同士および第２の泡状相９２同士が融合することにより、主に有機半導体層形成用材料を含む第１のドメイン９１’および主に第１のゲート絶縁層形成用材料を含む第２のドメイン９２’へと成長する。
【００６４】
このとき、第１のドメイン９１’は、面９０に接触した状態で成長し、第２のドメイン９２’は、第１のドメイン９１’を覆うように成長して、液状層９の厚さ方向に相分離（垂直相分離）する。
さらに、図５（ｄ）に示すように、液状層９中から溶媒が除去され、液状層９中に実質的に溶媒が存在しない状態となり（すなわち、液状層９が固化に至り）、層状の第１の固化層９９１および第２の固化層９９２で構成される固化層９９（平均厚さｔ）が形成される。
この後、各固化層９９１、９９２には、必要に応じて、例えば、ヒータによる加熱、赤外線の照射等による熱処理を行うようにしてもよい。これにより、例えば、有機半導体層形成用材料が有機半導体材料の前駆体で構成されている場合には、この前駆体を反応（不飽和結合の形成、重合反応等）させて、有機半導体材料に変化させることができる。
【００６５】
また、熱処理を施すことにより、第１の固化層９９１と第２の固化層９９２とを、再度、溶融または軟化させることができ、これにより、第１の固化層９９１と第２の固化層９９２とをより確実に分離すること（これらの界面をより明確にすること）ができる。その結果、最終的に得られる薄膜トランジスタ１は、より特性に優れたものとなる。
この熱処理の条件は、熱処理の目的等によっても異なり、特に限定されないが、好ましくは１００〜４００℃×１〜３０分程度、より好ましくは１５０〜２８０℃×５〜１５分程度とされる。
このような第１の固化層９９１により有機半導体層５が構成され、一方、第２の固化層９９２により第１のゲート絶縁層６１が構成される。
【００６６】
以上のような過程を経て、図３（ｄ）に示すように、有機半導体層５と、有機半導体層５に接触して積層された第１のゲート絶縁層６１が形成され、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。
このような過程において、液状層（液状材料）９中から溶媒を除去する方法としては、自然乾燥による方法の他、例えば、ヒータによる加熱、赤外線の照射による加熱等による方法が挙げられる。
【００６７】
液状層９を固化させるのに要する時間（液状層９が固化層９９となるまでの時間）は、ドメインが成長するのに十分である程度に長い方がよく、好ましくは５秒以上、より好ましくは１０秒以上とされる。この時間が短過ぎると、各ドメイン９１’、９２’が十分に成長する前に、液状層９が固化して（固化層９９が形成されて）しまい、各ドメイン９１’、９２’を分離させる（垂直相分離させる）のが困難となる場合がある。一方、時間が長すぎると、生産性が低下するだけでなく出来上がった薄膜（固化層９９）の平坦性が劣る場合が多い。
【００６８】
この時間は、例えば、溶媒として高沸点溶媒を用いることにより容易に調整することができる。高沸点溶媒としては、例えば、沸点が１１０〜２７０℃程度のものが好ましく、１４０〜２１０℃程度のものがより好ましい。具体的には、キシレン、トリメチルベンゼン、テトラメチルベンゼン、シクロへキシルベンゼンまたはこれらを含む混合溶媒等が好適である。
【００６９】
なお、高沸点溶媒を用いることにより、液状材料の供給方法としてインクジェット法を適用する場合に、液状材料の特性（粘度等）を、インクジェット法に適したものに調整するのが容易となるという利点もある。
また、溶媒として、低沸点溶媒を用いる場合には、例えば、液状層９中からの溶媒の除去を密閉空間で行うようにして、この際の、密閉空間の溶媒分圧や温度等を制御することによっても、前記時間を適正な範囲に調整することができる。
【００７０】
また、低沸点溶媒を用いることにより、得られる有機半導体層５および第１のゲート絶縁層６１中に、溶媒が残存するのをより確実に防止することができる。その結果、最終的に得られる薄膜トランジスタ１の特性をより向上させることができる。
低沸点溶媒としては、例えば、沸点が１１０℃以下であるのが好ましく、６０〜１００℃程度であるのがより好ましい。具体的には、トルエン、クロロホルム、ベンゼン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン、メチルシクロペンタン、シクロヘキセンまたはこれらを含む混合溶媒等が好適である。
また、液状層９中において、有機半導体層形成用材料と第１のゲート絶縁層形成用材料とを相分離させるためには、これらの分子量が重要となる。
ここで、Ｔｈｅ  Ｆｌｏｒｙ−Ｈｕｇｇｉｎｓ格子モデルによれば、２種類の分子を混合したときの混合に伴う自由エネルギーの変化量△Ｇは、次式で表される。
【００７１】
【数１】
2005243822.tif 000003
【００７２】
この自由エネルギーの変化量△Ｇが正である場合、混合系が不安定で相分離を生じ易く、この自由エネルギーの変化量△Ｇが負である場合、混合系が安定で単一相となり易い。したがって、相分離を生じさせるには、自由エネルギーの変化量△Ｇが正であることが必要となる。
この式において、右辺のｎ１ｌｎφ１＋ｎ２ｌｎφ２は、混合エントロピーを表し、一般に負の値をとる。したがって、この混合エントロピーの絶対値が大きい程、混合に伴う自由エネルギーの変化量△Ｇは、負の方向に増加する。
【００７３】
ここで、分子量が大きい化合物（分子）では、単位体積当たりのモル数は小さくなるので、ｎ１ｌｎφ１＋ｎ２ｌｎφ２は比較的小さい値になり、自由エネルギーの変化量△Ｇにおける混合エントロピーの寄与は小さくなる。
また、分子同士の相互作用パラメータｘ１２は、分子同士の親和性を反映している。分子同士が互いに相溶しないものである場合、この相互作用パラメータｘ１２は、一般に正の値をとり、混合に伴う自由エネルギーの変化量△Ｇは正の方向に増加する。
【００７４】
かかる観点から、液状材料からなる液状層９中において、主に有機半導体層形成用材料を含む第１の泡状相９１と、主に第１のゲート絶縁層形成用材料を含む第２の泡状相９２とを相分離させる（自由エネルギーの変化量△Ｇを正の値とする）には、有機半導体層形成用材料と第１のゲート絶縁層形成用材料とが互いに相溶しないものであるとともに、これらの材料の少なくとも一方が高分子材料であるのが好ましい。これにより、第１の泡状相９１と第２の泡状相９２とをより確実に相分離させることができる。
【００７５】
例えば、有機半導体層形成用材料が高分子材料である場合、その重量平均分子量は、４０００〜３０００００程度であるのが好ましく、８０００〜１０００００程度であるのがより好ましい。一方、第１のゲート絶縁層形成用材料が高分子材料である場合、その重量平均分子量は、１００００〜２００００００程度であるのが好ましく、３００００〜１５０００００程度であるのがより好ましい。
【００７６】
有機半導体層形成用材料の重量平均分子量および第１のゲート絶縁層形成用材料の重量平均分子量の双方が、前記下限値未満の場合、溶媒を除去する条件等によっては、第１の泡状相９１と第２の泡状相９２との相分離が不十分になるおそれがある。一方、重量平均分子量が前記上限値を超えるものは、溶媒の種類等によっては、溶媒に溶解するのが困難となるおそれがある。
さらに、第１の泡状相９１と第２の泡状相９２とが相分離し、液状層９の厚さ方向に層状に分離（垂直相分離）した第１のドメイン９１’と第２のドメイン９２’とに成長させるには、一方のドメインが他方のドメインに比べて、面９０に対する濡れ性が高いことが好ましい。
【００７７】
本実施形態では、前記工程［２］において、表面処理（親和性向上処理）が施され、有機半導体層形成用材料の面９０に対する親和性（濡れ性）が向上していることにより、第１のドメイン９１’と第２のドメイン９２’とをより確実に垂直相分離させることができる。
特に、図５（ｃ）に示すように、液状層９の平均厚さが１．２ｔ〜１０ｔ程度となる過程（ドメインの成長・融合過程）において、一方のドメイン（本実施形態では、第１のドメイン９１’）の面９０に対する接触角θが、できるだけ０°に近い方がよく、具体的には、３０°以下であるのが好ましく、１５°以下であるのがより好ましい。これにより、第１のドメイン９１’と第２のドメイン９２’とをさらに確実に垂直相分離させることができる。
【００７８】
なお、前記接触角θが９０°に近づくにしたがって、第１のドメイン９１’と第２のドメイン９２’とは、面方向での相分離（面内相分離）を生じる傾向を示すようになる。
なお、この第１のドメイン９１’の面９０に対する接触角θは、第１のドメイン９１’と同一組成の液体を面９０に滴下した液滴の接触角θ１および表面張力γＧＬ１と、第２のドメイン９２’と同一組成の液体を面９０に滴下した液滴の接触角θ２および表面張力γＧＬ２と、第１のドメイン９１’と第２のドメイン９２’との界面張力γＬ１Ｌ２または界面エネルギー密度を測定し、この測定値から次式によって求めることができる。
【００７９】
【数２】
2005243822.tif 000004
【００８０】
［Ａ４］第２のゲート絶縁層形成工程
次に、図３（ｅ）に示すように、基板２上に、有機半導体層５および第１のゲート絶縁層６１を覆うように、第２のゲート絶縁層６２を形成する。
この第２のゲート絶縁層６２は、第２のゲート絶縁層を形成するための材料（絶縁材料またはその前駆体）を含有する液状材料（溶液または分散液）を、有機半導体層５および第１のゲート絶縁層６１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２上に供給する方法としては、前記工程［Ａ１］で挙げたのと同様の方法を用いることができる。
【００８１】
また、前記液状材料を調製するのに用いる液体（溶媒または分散媒）としては、有機半導体層５や第１のゲート絶縁層６１を膨潤または溶解させないものが好適に使用される。
このような液体としては、例えば、水、メタノール、エタノール、１−プロパノールのようなアルコール類、アセトン、メチルエチルケトンのようなケトン類、エーテル類、酢酸エチルのようなエステル類等が挙げられ、これらを単独または混合液として用いることができる。
【００８２】
その他、第２のゲート絶縁層６２をＳｉＯ２（無機絶縁材料）で構成する場合には、例えば、次のようにして形成することができる。
すなわち、この場合、第２のゲート絶縁層６２は、例えば、ポリシリケート、ポリシロキサン、ポリシラザンのような液状材料を基板２上に供給して被膜を形成した後、この被膜を酸素および／または水蒸気を含む雰囲気で加熱して、液状材料からＳｉＯ２を生成させることにより形成することができる。
また、この場合、Ｓｉアルコキシドを含有する液状材料を基板２上に供給して被膜を形成した後、この被膜を酸素を含む雰囲気で加熱して、液状材料からＳｉＯ２を生成させる（かかる方法は、ゾル・ゲル法として知られる）ことにより形成することもできる。
【００８３】
［Ａ５］ゲート電極形成工程
次に、図３（ｆ）に示すように、第２のゲート絶縁層６２上に、チャネル領域５１に対応してゲート電極７を形成する。
このゲート電極７は、例えば、ゲート電極を形成するための材料（導電性材料またはその前駆体）を含有する液状材料（溶液または分散液）を、第２のゲート絶縁層６２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。
【００８４】
前記液状材料を第２のゲート絶縁層６２上に供給する方法としては、前記工程［Ａ１］で挙げたのと同様の方法を用いることができるが、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、所定形状のゲート電極７を、容易かつ確実に形成することができる。
以上のような工程を経て、図１に示す薄膜トランジスタ１が得られる。
【００８５】
前述したような製造方法によれば、有機半導体層５とその上部層（第１のゲート絶縁層６１）を同一の工程で形成するので、有機半導体層５が上部層（第１のゲート絶縁層６１）用の溶媒等によって溶解・膨潤する問題が生じない。
また、有機半導体層形成用材料および第１のゲート絶縁層形成用材料は、互いに相溶せず、かつ、共通の溶媒に溶解するといった条件を満たせばよいので、材料の選択の幅が広く、各層の機能を重視して最適な材料を選択することができる。
【００８６】
このようなことから、前述したような製造方法によれば、性能に優れた薄膜トランジスタ１を容易に製造することができる。
なお、本実施形態において、基板２上に下地層を設ける場合には、下地層の構成材料と、ソース電極３およびドレイン電極４の構成材料とを、それぞれ、有機半導体層形成用材料との親和性（濡れ性）が高いものを選択することにより、前記工程［Ａ２］の表面処理工程を省略することもできる。
【００８７】
＜＜薄膜トランジスタの第２構成＞＞
次に、本発明の薄膜トランジスタの第２構成（第２実施形態）について説明する。
図６は、第２構成の薄膜トランジスタ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。
以下、薄膜トランジスタの第２構成および第２製造方法について説明するが、それぞれ、前記第１構成との相違点、第１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。
【００８８】
第２構成の薄膜トランジスタは、薄膜トランジスタを構成する各層の順序が異なり、それ以外は、前記第１構成の薄膜トランジスタと同様である。
すなわち、図６に示す薄膜トランジスタ１１は、基板２上に設けられており、ゲート電極７と、第２のゲート絶縁層６２と、第１のゲート絶縁層６１と、有機半導体層５と、ソース電極３およびドレイン電極４とが、この順で基板２側から積層されて構成されている。
【００８９】
具体的には、基板２上に、ゲート電極７が設けられ、このゲート電極７を覆うように第２のゲート絶縁層６２が設けられている。さらに第２のゲート絶縁層６２上には、ゲート電極７と重なるように、第１のゲート絶縁層６１および有機半導体層５が設けられ、さらに第１のゲート絶縁層６１と有機半導体層５との積層体の両端部に、それぞれ、ソース電極３とドレイン電極４が分離して設けられている。ゲート電極７は、少なくともこのソース電極３とドレイン電極４の間の領域に重なる位置に設けられている。
【００９０】
この薄膜トランジスタ１１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となっている。
このような薄膜トランジスタ１１は、ゲート電極４が、ゲート絶縁層６１、６２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２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。
【００９１】
この薄膜トランジスタ１１の各部の構成（構成材料、寸法等）は、第１構成の薄膜トランジスタ１と同様である。
このような薄膜トランジスタ１１は、例えば、次のようにして製造される。
以下、薄膜トランジスタ１１の製造方法（本発明の薄膜トランジスタの製造方法の第２実施形態）について、説明する。
【００９２】
＜＜第２構成の薄膜トランジスタの製造方法＞＞
図７および図８は、それぞれ、図６に示す薄膜トランジスタの製造方法を説明するための図（縦断面図）である。なお、以下の説明では、図７および図８中の上側を「上」、下側を「下」と言う。
薄膜トランジスタ１１の製造方法は、［Ｂ１］ゲート電極形成工程と、［Ｂ２］第２のゲート絶縁層形成工程と、［Ｂ３］第１のゲート絶縁層および有機半導体層形成工程と、［Ｂ４］ゲート電極形成工程とを有している。以下、これらの各工程について、順次説明する。
【００９３】
［Ｂ１］ゲート電極形成工程
図７（ａ）に示すように基板２を用意し、この基板２上に、図７（ｂ）に示すようなゲート電極７を形成する。
このゲート電極７は、前記工程［Ａ１］と同様にして形成することができる。
【００９４】
［Ｂ２］第２のゲート絶縁層形成工程
次に、図７（ｃ）に示すように、基板２上に、ゲート電極７を覆うように、第２のゲート絶縁層６２を形成する。
この第２のゲート絶縁層６２は、前記工程［Ａ４］と同様にして形成することができる。
本実施形態では、この第２のゲート絶縁層６２の構成材料（絶縁材料）として、次工程［Ｂ３］で用いる有機半導体層形成用材料より第１のゲート絶縁層形成用材料に対する親和性（濡れ性）が高いものを選択する。
【００９５】
第１のゲート絶縁層形成用材料として、前述したようなものを用いる場合には、第２のゲート絶縁層６２の構成材料としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテンのようなオレフィン系樹脂、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）のようなアクリル樹脂、ポリスチレン等が挙げられ、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。
【００９６】
このうち、絶縁材料としてポリマーを用いる場合には、その重量平均分子量が５００００以上のものを用いることや、架橋構造を形成することが好ましい。これにより、次工程［Ｂ３］において用いる溶媒により、第２のゲート絶縁層６２が溶解してしまうのを好適に防止することができる。
なお、この第２のゲート絶縁層６２を形成するのに代わって、有機半導体層形成用材料より第１のゲート絶縁層形成用材料に対する親和性（濡れ性）が高くなるような表面処理を行うようにしてもよい。
【００９７】
第１のゲート絶縁層形成用材料として、前述したようなものを用いる場合には、表面処理としては、アルキル基を有するカップリング剤による処理、炭化水素プラズマ処理、不活性ガスによるプラズマ処理、有機溶剤での洗浄、有機物の吸着処理等の極性を低下させる処理が挙げられる。
本実施形態では、この本工程［Ｂ２］における処理が、親和性向上処理に相当する。
【００９８】
［Ｂ３］第１のゲート絶縁層および有機半導体層形成工程
次に、図８（ｄ）に示すように、第２のゲート絶縁層６２上に、ゲート電極７と重なるように、第１のゲート絶縁層６１および有機半導体層５を形成する。
この第１のゲート絶縁層６１および有機半導体層５は、前記工程［Ａ３］と同様にして形成することができる。
本実施形態では、第２のゲート絶縁層６２の第１のゲート絶縁層形成用材料との親和性が有機半導体層形成用材料との親和性よりも高いため、第２のゲート絶縁層６２側に第１のゲート絶縁層６１が形成され、この第１のゲート絶縁層６１上に有機半導体層５が積層形成される。
【００９９】
［Ｂ４］ソース電極およびドレイン電極形成工程
次に、図８（ｅ）に示すように、第１のゲート絶縁層６１と有機半導体層５との積層体の両端部に、それぞれ、有機半導体層５に接触するソース電極３およびドレイン電極４を形成する。
このソース電極３およびドレイン電極４は、前記工程［Ａ５］と同様にして形成することができる。
以上のような工程を経て、図６に示す薄膜トランジスタ１１が得られる。
このような第２構成の薄膜トランジスタおよびその製造方法によっても、前記第１構成の薄膜トランジスタおよびその製造方法と同様の作用・効果が得られる。
【０１００】
＜電子デバイス＞
次に、前述したような薄膜トランジスタ１、１１を備えるアクティブマトリクス装置が組み込まれた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９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、図１０は、図９に示す電気泳動表示装置が備えるアクティブマトリクス装置の構成を示すブロック図である。
【０１０１】
図９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（本発明の薄膜トランジスタ回路）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１０に示すように、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、１１とを有している。
そして、薄膜トランジスタ１、１１が有するゲート電極７は走査線３２に、ソース電極３はデータ線３１に、ドレイン電極４は後述する画素電極（個別電極）４１に、それぞれ接続されている。
【０１０２】
図９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。
【０１０３】
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。
【０１０４】
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、１１がＯＮとなる。
これにより、かかる薄膜トランジスタ１、１１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。
【０１０５】
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。
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、１１はＯＦＦとなり、かかる薄膜トランジスタ１、１１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。
【０１０６】
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、本実施形態の電気泳動表示装置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。
【０１０７】
また、本実施形態の電気泳動表示装置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、１１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、本実施形態の電気泳動表示装置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。
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。
【０１０８】
＜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１１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。
【０１０９】
＜＜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１２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１１に示す構成と同様のものである。
【０１１０】
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。
【０１１１】
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。
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。
【０１１２】
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。
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。
【０１１３】
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、前記実施形態では、第１のゲート絶縁層と第２のゲート絶縁層の２層が設けられているが、第２のゲート絶縁層は省略するようにしてもよい。
【０１１４】
また、ソース電極およびドレイン電極は、双方が櫛歯状をなし、その歯が互いに噛み合うようにして形成されたものであってもよい。
また、本発明の薄膜トランジスタの製造方法は、前述したような工程に、必要に応じて、１または２以上の任意の目的の工程を追加することもできる。
また、本発明の薄膜トランジスタ、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。
【実施例】
【０１１５】
次に、本発明の具体的実施例について説明する。
１．薄膜トランジスタの製造
（実施例１）
＜１−１＞  まず、平均厚さ１ｍｍのガラス基板を用意し、このガラス基板上に、Ａｕよりなるソース電極およびドレイン電極を形成した。
なお、得られたソース電極およびドレイン電極の平均厚さは、１００ｎｍ、ソース電極とドレイン電極との距離（チャネル長Ｌ）は、１０μｍ、チャネル幅Ｗは、１ｍｍであった。
【０１１６】
＜１−２＞  次に、ソース電極およびドレイン電極が形成されたガラス基板に対して、大気圧下で酸素プラズマ処理（大気圧酸素プラズマ処理）を施した。これにより、ガラス基板に対して表面処理を施した。
なお、大気圧酸素プラズマの条件は、ＲＦパワー０．０５Ｗ／ｃｍ２、酸素ガス流量８０ｓｃｃｍ、処理時間１５０秒とした。
【０１１７】
＜１−３＞  次に、有機半導体層形成用材料としてＦ８Ｔ２（フルオレン−ビチオフェン共重合体、重量平均分子量１００００）を１％ｗｔ／ｖｏｌ、第１のゲート絶縁層形成用材料としてポリスチレン（重量平均分子量５０００００）を１％ｗｔ／ｖｏｌとなるように、それぞれ、１，２，４−トリメチルベンゼン（沸点１６８℃）に溶解して液状材料を調製した。
【０１１８】
この液状材料を、表面処理が施されたガラス基板上に、インクジェット法（液滴の直径が２５μｍ）により供給して液状層（平均厚さ２１００ｎｍ）を形成した。
その後、この液状層を２５℃で自然乾燥（溶媒を除去）して固化させた。これにより、有機半導体層および第１のゲート絶縁層（固化層）を得た。
なお、乾燥時間（液状層を固化させるのに要する時間）は、１５秒であり、固化層の平均厚さは、１００ｎｍであった。
【０１１９】
また、液状層の乾燥過程において、液状層の平均厚さが８００ｎｍとなった時点において、主にＦ８Ｔ２を含有するドメインのガラス基板の表面に対する接触角θは、１２．５°であった。
また、得られた有機半導体層および第１のゲート絶縁層の平均厚さは、それぞれ、５０ｎｍ、５０ｎｍであった。
【０１２０】
＜１−４＞  次に、ポリビニルフェノール（重量平均分子量２００００）を５％ｗｔ／ｖｏｌとなるように、１−プロパノールに溶解して液状材料を調製した。
この液状材料を、有機半導体層および第１のゲート絶縁層が形成された基板上に、スピンコート法（２４００ｒｐｍ）により供給した後、６０℃×１０分間で乾燥した。これにより、第２のゲート絶縁層を形成した。
なお、得られた第２のゲート絶縁層の第１のゲート絶縁層上における厚さは、４５０ｎｍであった。すなわち、実質的にゲート絶縁層として機能する部分の平均厚さは、５００ｎｍであった。
【０１２１】
＜１−５＞  次に、第２のゲート絶縁層上の、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、ＰＥＤＯＴ（ポリエチレンジオキシチオフェン）の水分散液を、インクジェット法（液滴の直径が２５μｍ）により供給した後、８０℃×１０分間で乾燥した。これにより、ゲート電極を形成した。
なお、得られたゲート電極の平均厚さは、１００ｎｍであった。
以上の工程により、図１に示す薄膜トランジスタを製造した。
【０１２２】
（実施例２）
以下に示すようにした以外は、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。
＜２−１＞  まず、ポリイミド前駆体を６％ｗｔ／ｖｏｌとなるように、Ｎ−メチル−２−ピロリドンに溶解して液状材料を調製した。
この液状材料を、ガラス基板上に、スピンコート法（２４００ｒｐｍ）により供給した後、２５０℃×３０分間で熱処理を施した。これにより、ポリイミド膜を形成した。
なお、ポリイミド膜の平均厚さは、４００ｎｍであった。
次に、このポリイミド膜上に、Ａｕよりなるソース電極およびドレイン電極を形成した。
【０１２３】
＜２−２＞  前記工程＜１−２＞と同様の工程を省略した。
＜２−３＞  前記工程＜１−３＞と同様の工程を行った。
なお、液状層の乾燥過程において、液状層の平均厚さが８００ｎｍとなった時点において、主にＦ８Ｔ２を含有するドメインのガラス基板（ポリイミド膜）の表面に対する接触角θは、９．５°であった。
＜２−４＞  前記工程＜１−４＞と同様の工程を行った。
＜２−５＞  前記工程＜１−５＞と同様の工程を行った。
【０１２４】
（実施例３）
前記工程＜１−３＞において、固化層に対して、１６０℃×１０分で熱処理を施した以外は、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４）
以下に示すようにした以外は、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。
＜４−１＞  まず、平均厚さ１ｍｍのポリカーボネート基板を用意し、このポリカーボネート基板上に、Ａｕよりなるソース電極およびドレイン電極を形成した。
【０１２５】
＜４−２＞  大気圧酸素プラズマ処理に代えて、ソース電極およびドレイン電極が形成されたポリカーボネート基板に対して、大気圧下で硫化水素プラズマ（大気圧硫化水素プラズマ処理）を施した。これにより、ポリカーボネート基板に対して表面処理を施した。
なお、大気圧硫化水素プラズマ処理の条件は、ＲＦパワー０．０５Ｗ／ｃｍ２、硫化水素ガス流量８０ｓｃｃｍ、処理時間１５０秒とした。
【０１２６】
＜４−３＞  次に、有機半導体層形成用材料としてポリヘキシルチオフェン（重量平均分子量２００００）を１％ｗｔ／ｖｏｌ、第１のゲート絶縁層形成用材料としてポリメチルメタクリレート（重量平均分子量７０００００）を１％ｗｔ／ｖｏｌとなるように、それぞれ、クロロベンゼン（沸点１３２℃）に溶解して液状材料を調製した。
この液状材料を、表面処理が施されたポリカーボネート基板上に、インクジェット法（液滴の直径が２５μｍ）により供給して液状層（平均厚さ２５００ｎｍ）を形成した。
その後、この液状層を２５℃で自然乾燥（溶媒を除去）して固化させた。
なお、乾燥時間（液状層を固化させるのに要する時間）は、１０秒であり、固化層の平均厚さは、１００ｎｍであった。
また、液状層の乾燥過程において、液状層の平均厚さが８００ｎｍとなった時点において、主にポリヘキシルチオフェンを含有するドメインのポリカーボネート基板の表面に対する接触角θは、１５°であった。
次に、固化層に対して、１８０℃×５分で熱処理を施した。これにより、有機半導体層および第１のゲート絶縁層を得た。
なお、得られた有機半導体層および第１のゲート絶縁層の平均厚さは、それぞれ、５０ｎｍ、５０ｎｍであった。
＜４−４＞  前記工程＜１−４＞と同様の工程を行った。
＜４−５＞  前記工程＜１−５＞と同様の工程を行った。
【０１２７】
（実施例５）
以下に示すようにした以外は、前記実施例４と同様にして、薄膜トランジスタを製造した。
＜５−１＞  前記工程＜４−１＞と同様の工程を行った。
＜５−２＞  次に、ポリフェニルアミン（重量平均分子量６００００）を０．１％ｗｔ／ｖｏｌとなるように、トルエンに溶解して液状材料を調整した。
この液状材料を、ソース電極およびドレイン電極が形成されたポリカーボネート基板上に、スピンコート法（２４００ｒｐｍ）により供給した後、１５０℃×１０分間で乾燥した。これにより、ポリカーボネート基板に対して表面処理を施した。
なお、得られたポリフェニルアミン膜の平均厚さは、２ｎｍであった。
【０１２８】
＜５−３＞  次に、有機半導体層形成用材料としてポリフェニルアミン（重量平均分子量８０００）を１％ｗｔ／ｖｏｌ、第１のゲート絶縁層形成用材料としてポリスチレン（重量平均分子量５０００００）を１％ｗｔ／ｖｏｌとなるように、それぞれ、ｏ−キシレン（沸点１４４℃）に溶解して液状材料を調製した。
この液状材料を、表面処理が施されたポリカーボネート基板上に、インクジェット法（液滴の直径が２５μｍ）により供給して液状層（平均厚さ２５００ｎｍ）を形成し、その後、この液状層を２５℃で自然乾燥（溶媒を除去）して固化させた。これにより、有機半導体層および第１のゲート絶縁層（固化層）を得た。
なお、乾燥時間（液状層を固化させるのに要する時間）は、１０秒であり、固化層の平均厚さは、１００ｎｍであった。
また、液状層の乾燥過程において、液状層の平均厚さが８００ｎｍとなった時点において、主にポリフェニルアミンを含有するドメインのポリカーボネート基板（ポリフェニルアミン膜）の表面に対する接触角θは、３．５°であった。
また、得られた有機半導体層および第１のゲート絶縁層の平均厚さは、それぞれ、５０ｎｍ、５０ｎｍであった。
＜５−４＞  前記工程＜４−４＞と同様の工程を行った。
＜５−５＞  ＰＥＤＯＴの水分散液に代えて、Ａｇ微粒子の水分散液を用いた以外は、前記工程＜４−５＞と同様にして、ゲート電極を形成した。
【０１２９】
（実施例６）
以下に示すようにした以外は、前記実施例５と同様にして、薄膜トランジスタを製造した。
＜６−１＞  前記工程＜５−１＞と同様の工程を行った。
＜６−２＞  前記工程＜５−２＞と同様の工程を行った。
【０１３０】
＜６−３＞  次に、有機半導体層形成用材料としてペンタセン前駆体を１％ｗｔ／ｖｏｌ、第１のゲート絶縁層形成用材料としてポリスチレン（重量平均分子量５０００００）を１％ｗｔ／ｖｏｌとなるように、それぞれ、ｐ−キシレン（沸点１３８℃）に溶解して液状材料を調製した。
この液状材料を、表面処理が施されたポリカーボネート基板上に、インクジェット法（液滴の直径が２５μｍ）により供給して液状層（平均厚さ２０００ｎｍ）を形成した。
その後、この液状層を２５℃で自然乾燥（溶媒を除去）して固化させた。
【０１３１】
なお、乾燥時間（液状層を固化させるのに要する時間）は、１０秒であり、固化層の平均厚さは、１００ｎｍであった。
また、液状層の乾燥過程において、液状層の平均厚さが８００ｎｍとなった時点において、主にペンタセン前駆体を含有するドメインのポリカーボネート基板（ポリフェニルアミン膜）の表面に対する接触角θは、７．５°であった。
【０１３２】
これにより、固化層に対して、１８０℃×２０分で熱処理を施して、ペンタセン前駆体をペンタセンに変化させた。これにより、有機半導体層および第１のゲート絶縁層を得た。
なお、得られた有機半導体層および第１のゲート絶縁層の平均厚さは、それぞれ、５０ｎｍ、５０ｎｍであった。
【０１３３】
（実施例７）
＜７−１＞  まず、平均厚さ１ｍｍのガラス基板を用意し、このガラス基板上に、Ａｕよりなるゲート電極を形成した。
なお、得られたゲート電極の平均厚さは、１００ｎｍであった。
＜７−２＞  次に、シアノエチル基含有セルロース誘導体（信越化学社製、「ＣＲ−Ｓ」）を５％ｗｔ／ｖｏｌとなるように、Ｎ−メチル−２−ピロリドンに溶解して液状材料を調製した。
この液状材料を、ガラス基板上に、スピンコート法（２４００ｒｐｍ）により供給した後、８０℃×１０分間で乾燥した。これにより、第２のゲート絶縁層を形成した。
なお、得られた第２のゲート絶縁層のゲート電極上における厚さは、４５０ｎｍであった。
【０１３４】
＜７−３＞  次に、有機半導体層形成用材料としてＦ８Ｔ２（フルオレン−ビチオフェン共重合体、重量平均分子量１００００）を１％ｗｔ／ｖｏｌ、第１のゲート絶縁層形成用材料としてポリスチレン（重量平均分子量５０００００）を１％ｗｔ／ｖｏｌとなるように、それぞれ、１，２，４−トリメチルベンゼン（沸点１６８℃）に溶解して液状材料を調製した。
この液状材料を、第２のゲート絶縁層上に、インクジェット法（液滴の直径が２５μｍ）により供給して液状層（平均厚さ２１００ｎｍ）を形成した。
その後、この液状層を２５℃で自然乾燥（溶媒を除去）して固化させた。これにより、有機半導体層および第１のゲート絶縁層（固化層）を得た。
【０１３５】
本実施例７では、第２のゲート絶縁層は、極性が低いポリエチレンからなるため、第１のゲート絶縁層が第２のゲート絶縁層上に形成され、この第２のゲート絶縁層上に有機半導体層が形成された。
なお、乾燥時間（液状層を固化させるのに要する時間）は、１５秒であり、固化層の平均厚さは、１００ｎｍであった。
【０１３６】
また、液状層の乾燥過程において、液状層の平均厚さが８００ｎｍとなった時点において、主にポリスチレンを含有するドメインの第２のゲート絶縁層の表面に対する接触角θは、１０．５°であった。
また、得られた有機半導体層および第１のゲート絶縁層の平均厚さは、それぞれ、５０ｎｍ、５０ｎｍであった。すなわち、実質的にゲート絶縁層として機能する部分の平均厚さは、５００ｎｍであった。
【０１３７】
＜７−４＞  次に、Ａｇ微粒子の水分散液を、インクジェット法（液滴の直径が２５μｍ）により、有機半導体層と第１のゲート絶縁層との積層体の両端部に供給した後、８０℃×１０分間で乾燥した。これにより、ソース電極およびドレイン電極を形成した。
以上の工程により、図６に示す薄膜トランジスタを製造した。
【０１３８】
（比較例）
まず、平均厚さ１ｍｍのガラス基板を用意し、このガラス基板上に、Ａｕよりなるソース電極およびドレイン電極を形成した。
なお、得られたソース電極およびドレイン電極の平均厚さは、１００ｎｍ、ソース電極とドレイン電極との距離（チャネル長Ｌ）は、１０μｍ、チャネル幅Ｗは、１ｍｍであった。
【０１３９】
次に、ソース電極およびドレイン電極が形成されたガラス基板に対して、大気圧下で酸素プラズマ処理（大気圧酸素プラズマ処理）を施した。これにより、ガラス基板に対して表面処理を施した。
なお、大気圧酸素プラズマの条件は、ＲＦパワー０．０５Ｗ／ｃｍ２、酸素ガス流量８０ｓｃｃｍ、処理時間１５０秒とした。
【０１４０】
次に、有機半導体層形成用材料としてＦ８Ｔ２を１％ｗｔ／ｖｏｌとなるようにトルエンに溶解して液状材料を調製した。
この液状材料を、表面処理が施されたガラス基板上に、スピンコート法（２４００ｒｐｍ）により供給した後、６０℃×１０分間で乾燥した。これにより、有機半導体層を形成した。
なお、得られた有機半導体層の平均厚さは、５０ｎｍであった。
【０１４１】
次に、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）を５％ｗｔ／ｖｏｌとなるように酢酸ブチルに溶解して液状材料を調製した。
この液状材料を、有機半導体層上に、スピンコート法（２４００ｒｐｍ）により供給した後、６０℃×１０分間で乾燥した。これにより、ゲート絶縁層を形成した。
なお、得られたゲート絶縁層の平均厚さは、５０ｎｍであった。
【０１４２】
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、ＰＥＤＯＴ（ポリエチレンジオキシチオフェン）の水分散液を、インクジェット法（液滴の半径が２５μｍ）により供給した後、８０℃×１０分間で乾燥した。これにより、ゲート電極を形成した。
なお、得られたゲート電極の平均厚さは、１００ｎｍであった。
以上の工程により、薄膜トランジスタを製造した。
【０１４３】
２．評価
各実施例および比較例で製造した薄膜トランジスタについて、それぞれ、しきい電圧、Ｓ値、および、キャリア移動度を測定した。
ここで、しきい電圧とは、ゲート電圧とＩｄ１／２（Ｉｄ：ドレイン電流の値）との関係を表す近似式（関係式）の値が０となるときのゲート電圧であり、ドレイン電流が流れ始めるのに要するゲート電圧とみなすことができる。また、Ｓ値とは、ドレイン電流の値が１桁上昇するのに要するゲート電圧の値である。
したがって、しきい電圧の絶対値が小さく、Ｓ値が小さく、キャリア移動度が大きいもの程、良好な特性を有する薄膜トランジスタであることを意味する。
これらの値を、表１に示す。
【０１４４】
【表１】
2005243822.tif 000005
【０１４５】
表１に示すように、各実施例で製造した薄膜トランジスタは、いずれも、しきい電圧の絶対値およびＳ値が小さく、キャリア移動度の値は大きいものであり、特性に優れるものであった。
これに対して、比較例で製造した薄膜トランジスタは、特性に劣るものであった。
【図面の簡単な説明】
【０１４６】
【図１】第１構成の薄膜トランジスタを示す縦断面図である。
【図２】図１に示す薄膜トランジスタの製造方法を説明するための図である。
【図３】図１に示す薄膜トランジスタの製造方法を説明するための図である。
【図４】図１に示す薄膜トランジスタの製造方法を説明するための図である。
【図５】図１に示す薄膜トランジスタの製造方法を説明するための図である。
【図６】第２構成の薄膜トランジスタを示す縦断面図である。
【図７】図６に示す薄膜トランジスタの製造方法を説明するための図である。
【図８】図６に示す薄膜トランジスタの製造方法を説明するための図である。
【図９】電気泳動表示装置（電子デバイス）の実施形態を示す縦断面図である。
【図１０】図９に示す電気泳動表示装置が備えるアクティブマトリクス装置の構成を示すブロック図である。
【図１１】電子ペーパー（電子機器）の実施形態を示す斜視図である。
【図１２】ディスプレイ（電子機器）の実施形態を示す図である。
【符号の説明】
【０１４７】
１、１１‥‥薄膜トランジスタ  ２‥‥基板  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  ６１‥‥第１のゲート絶縁層  ６２‥‥第２のゲート絶縁層  ７‥‥ゲート電極  ８‥‥金属膜  ９‥‥液状層  ９０‥‥面  ９１‥‥第１の泡状相  ９１’‥‥第１のドメイン  ９２‥‥第２の泡状相  ９２’‥‥第２のドメイン  ９３‥‥マトリックス相  ９９‥‥固化層  ９９１‥‥第１の固化層  ９９２‥‥第２の固化層  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  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  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】
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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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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