(57)【要約】  ゲート絶縁層が酸化物により形成されている場合はもとより、ゲート絶縁層が酸化物以外の物質により形成されている場合においても、ゲート絶縁層の表面の改質を行うことができ、それによりトランジスタ特性を著しく向上することを可能にした有機薄膜トランジスタおよび有機薄膜トランジスタにおけるゲート絶縁層の表面改質方法を提供しようとするものであり、ゲート絶縁層上に有機半導体層を積層し、上記有機半導体層に電極を形成した有機薄膜トランジスタにおいて、ゲート絶縁層と有機半導体層との間において、上記ゲート絶縁層の表面に、上記有機半導体層と対向して接するように連続性のポリパラキシリレン膜よりなるポリパラキシリレン層を形成した。【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゲート絶縁層上に有機半導体層を積層し、前記有機半導体層に電極を形成した有機薄膜トランジスタにおいて、
ゲート絶縁層と有機半導体層との間において、前記ゲート絶縁層の表面に、前記有機半導体層と対向して接するように連続性のポリパラキシリレン膜よりなるポリパラキシリレン層を形成した
ことを特徴とする有機薄膜トランジスタ。
【請求項２】
請求項１に記載の有機薄膜トランジスタにおいて、
前記ポリパラキシリレン膜は、膜厚が水の接触角評価によって８５度以上の角度を示す連続膜である
ことを特徴とする有機薄膜トランジスタ。
【請求項３】
請求項１または２のいずれか１項に記載の有機薄膜トランジスタにおいて、
前記ポリパラキシリレンは、純度が９９％以上である
ことを特徴とする有機薄膜トランジスタ。
【請求項４】
請求項１、２または３のいずれか１項に記載の有機薄膜トランジスタにおいて、
前記ポリパラキシリレン膜の厚さは、５〜２００ｎｍである
ことを特徴とする有機薄膜トランジスタ。
【請求項５】
請求項１、２、３または４のいずれか１項に記載の有機薄膜トランジスタにおいて、
前記ポリパラキシリレンは、ポリクロロパラキシリレンである
ことを特徴とする有機薄膜トランジスタ。
【請求項６】
ゲート絶縁層上に有機半導体層を積層し、前記有機半導体層に電極を形成した有機薄膜トランジスタにおけるゲート絶縁層の表面改質方法において、
化学蒸着法によりゲート絶縁層の表面にポリパラキシリレン膜を所定の厚さの連続膜として成膜する
ことを特徴とする有機薄膜トランジスタにおけるゲート絶縁層の表面改質方法。
【請求項７】
請求項６に記載の有機薄膜トランジスタにおけるゲート絶縁層の表面改質方法において、
前記連続膜の膜厚は、水の接触角評価によって８５度以上の角度を示すものである
ことを特徴とする有機薄膜トランジスタにおけるゲート絶縁層の表面改質方法。
【請求項８】
請求項６または７のいずれか１項に記載の有機薄膜トランジスタにおけるゲート絶縁層の表面改質方法において、
前記ポリパラキシリレンは、純度が９９％以上である
ことを特徴とする有機薄膜トランジスタにおけるゲート絶縁層の表面改質方法。
【請求項９】
請求項６、７または８のいずれか１項に記載の有機薄膜トランジスタにおけるゲート絶縁層の表面改質方法において、
前記連続膜の膜厚は、５〜２００ｎｍである
ことを特徴とする有機薄膜トランジスタにおけるゲート絶縁層の表面改質方法。
【請求項１０】
請求項６、７、８または９のいずれか１項に記載の有機薄膜トランジスタにおけるゲート絶縁層の表面改質方法において、
前記ポリパラキシリレンは、ポリクロロパラキシリレンである
ことを特徴とする有機薄膜トランジスタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機薄膜トランジスタおよび有機薄膜トランジスタにおけるゲート絶縁層の表面改質方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、材料として有機物を用いた有機薄膜トランジスタが知られているが、こうした有機薄膜トランジスタにおいては、ゲート絶縁層として、例えば、酸化物が用いられている。
そして、こうした酸化物をゲート絶縁層として用いた有機薄膜トランジスタにおいては、そのトランジスタ特性を向上させるために、酸化物よりなるゲート絶縁層の表面改質を行う手法が種々提案されている。
従来、これら酸化物よりなるゲート絶縁層の表面改質を行う手法としては、例えば、ｏｃｔａｄｅｃｙｌｔｒｉｃｈｌｏｒｏｓｉｌａｎｅ（ＯＴＳ）や１，１，１，３，３，３−ｈｅｘａｍｅｔｈｙｌｄｉｓｉｌａｚａｎｅ（ＨＭＤＳ）といった自己組織化膜を形成する手法がとられてきた。なお、ＯＴＳに関する手法については非特許文献１〜４を参照し、また、ＨＭＤＳに関する手法については非特許文献５を参照する。
【０００３】
しかしながら、上記した従来の手法は、ゲート絶縁層が酸化物により形成されている場合に限定されるものであって、ゲート絶縁層が酸化物以外の物質により形成されている場合には適用することができないという問題点があった。
【０００４】
また、有機薄膜トランジスタに関連する特許文献としては、例えば、特許文献１として提示する特開２００３−２５５８５７号公報がある。
【０００５】
【非特許文献１】Ｄ．Ｊ．Ｇｕｎｄｌａｃｈ，Ｊ．Ａ．Ｎｉｃｈｏｌｓ，Ｌ．Ｚｈｏｕ  ａｎｄ  Ｔ．Ｎ．Ｊａｃｋｓｏｎ，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．８０，２９２５（２００２）
【非特許文献２】Ｍ．Ｓｈｔｅｉｎ，Ｊ．Ｍａｐｅｌ，Ｊ．Ｂ．Ｂｅｎｚｉｇｅｒ  ａｎｄ  Ｓ．Ｆｏｒｒｅｓｔ，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．８１，２６３（２００２）
【非特許文献３】Ｄ．Ｋｎｉｐｐ，Ｒ．Ａ．Ｓｔｒｅｅｔ，Ａ．Ｖｏｌｋｅｌ  ａｎｄ  Ｊ．Ｈｏ，Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．９３，３４７（２００３）
【非特許文献４】Ｊ．Ｌｅｅ，Ｋ．Ｋｉｍ，Ｊ．Ｈ．Ｋｉｍ，Ｓ．Ｉｍ  ａｎｄ  Ｄ．Ｊｕｎｇ，  Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．８２，４１６９（２００３）
【非特許文献５】Ｉ．Ｙａｇｉ，Ｋ．Ｔｓｕｋａｇｏｓｈｉ，Ｙ．Ａｏａｇｉ，Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．８６，１０３５０２（２００５）
【特許文献１】特開２００３−２５５８５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、従来の技術の有する上記したような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ゲート絶縁層が酸化物により形成されている場合はもとより、ゲート絶縁層が酸化物以外の物質により形成されている場合においても、ゲート絶縁層の表面の改質を行うことができ、それによりトランジスタ特性を著しく向上することを可能にした有機薄膜トランジスタおよび有機薄膜トランジスタにおけるゲート絶縁層の表面改質方法を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、本発明は、ゲート絶縁層の表面にポリパラキシリレン（ｐｏｌｙ  ｐａｒａ−ｘｙｌｙｌｅｎｅ）よりなる層を形成するようにしたものである。
このゲート絶縁層の表面へのポリパラキシリレン層の形成は、例えば、化学蒸着法（ＣＶＤ）を用いてゲート絶縁層表面にポリパラキシリレン膜を成膜することにより行えばよい。
ここで、ポリパラキシリレンは、高純度、例えば、９９％以上の純度であることが好ましく、例えば、純度が９９％を越えるポリクロロパラキシリレンを用いることができる。
こうした本発明によれば、酸化物あるいは酸化物以外の物質により形成されたゲート絶縁層の表面に形成されたポリパラキシリレン層により、ゲート絶縁層の表面が疎水性に改質され、しきい値電圧が負になってゲート電圧がゼロのときにオフがとれるようになるとともに、トランジスタとして安定した動作が得られるようになる。
【０００８】
即ち、本発明は、ゲート絶縁層上に有機半導体層を積層し、上記有機半導体層に電極を形成した有機薄膜トランジスタにおいて、ゲート絶縁層と有機半導体層との間において、上記ゲート絶縁層の表面に、上記有機半導体層と対向して接するように連続性のポリパラキシリレン膜よりなるポリパラキシリレン層を形成したものである。
また、本発明は、上記した発明において、上記ポリパラキシリレン膜は、膜厚が水の接触角評価によって８５度以上の角度を示す連続膜であるようにしたものである。
また、本発明は、上記した発明において、上記ポリパラキシリレンは、純度が９９％以上であるようにしたものである。
また、本発明は、上記した発明において、上記ポリパラキシリレン膜の厚さは、５〜２００ｎｍであるようにしたものである。
また、本発明は、上記した発明において、上記ポリパラキシリレンは、ポリクロロパラキシリレンであるようにしたものである。
また、本発明は、ゲート絶縁層上に有機半導体層を積層し、上記有機半導体層に電極を形成した有機薄膜トランジスタにおけるゲート絶縁層の表面改質方法において、化学蒸着法によりゲート絶縁層の表面にポリパラキシリレン膜を所定の厚さの連続膜として成膜するようにしたものである。
また、本発明は、上記した発明において、上記連続膜の膜厚は、水の接触角評価によって８５度以上の角度を示すものであるようにしたものである。
また、本発明は、上記した発明において、上記ポリパラキシリレンは、純度が９９％以上であるようにしたものである。
また、本発明は、上記した発明において、上記連続膜の膜厚は、５〜２００ｎｍであるようにしたものである。
また、本発明は、上記した発明において、上記ポリパラキシリレンは、ポリクロロパラキシリレンであるようにしたものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は、以上説明したように構成されているので、ゲート絶縁層が酸化物により形成されている場合はもとより、ゲート絶縁層が酸化物以外の物質により形成されている場合においても、ゲート絶縁層の表面の改質を行うことができ、それによりトランジスタ特性を著しく向上することが可能になるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本発明による有機薄膜トランジスタの実施の形態の一例を表す構成説明図である。
【図２】図２（ａ）（ｂ）は、従来の技術による有機薄膜トランジスタと本発明による有機薄膜トランジスタとを示し、図２（ａ）は、従来の技術による有機薄膜トランジスタの構成説明図であり、図２（ｂ）は、本発明による有機薄膜トランジスタ構成説明図である。
【図３】図３（ａ）（ｂ）（ｃ）は、図２（ａ）のＡ矢視ならびに図２（ｂ）のＢ矢視において光学顕微鏡で観察した状態を示す説明図であり、図３（ａ）は、チャネル長Ｌが２００μｍの場合を示し、図３（ｂ）は、チャネル長が１００μｍの場合を示し、図３（ｃ）は、チャネル長が５０μｍの場合を示す。
【図４】図４（ａ）（ｂ）は、本願発明者によるチャネル長Ｌが５０μｍの従来の技術による有機薄膜トランジスタを用いた実験結果を示すグラフであり、図４（ａ）は、トランジスタの出力特性の測定結果を示すグラフであり、図４（ｂ）は、トランジスタの伝達特性の測定結果を示すグラフである。
【図５】図５は、本願発明者によるチャネル長Ｌが５０μｍの従来の技術による有機薄膜トランジスタを用いた実験結果を示すグラフであり、１０回の測定を記録したグラフである。
【図６】図６（ａ）（ｂ）は、本願発明者によるチャネル長Ｌが５０μｍの本発明による有機薄膜トランジスタを用いた実験結果を示すグラフであり、図６（ａ）は、トランジスタの出力特性の測定結果を示すグラフであり、図６（ｂ）は、トランジスタの伝達特性の測定結果を示すグラフである。
【図７】図７は、本願発明者によるチャネル長Ｌが５０μｍの本発明による有機薄膜トランジスタを用いた実験結果を示すグラフであり、１０回の測定を記録したグラフである。
【図８】図８（ａ）（ｂ）（ｃ）は、それぞれチャネル長Ｌが５０μｍ、１００μｍ、２００μｍの従来の技術による有機薄膜トランジスタと本発明による有機薄膜トランジスタとを用いて、しきい値電圧Ｖｔｈ、移動度およびオン／オフ比について、それぞれのチャネル長依存性を測定した実験結果を示すグラフであり、図８（ａ）は、しきい値電圧Ｖｔｈのチャネル長依存性を示すグラフであり、図８（ｂ）は、移動度のチャネル長依存性を示すグラフであり、図８（ｃ）は、オン／オフ比のチャネル長依存性を示すグラフである。
【図９】図９は、ＳｉＯ２熱酸化膜の表面に形成された「ｄｉｘ−Ｃ」（商標）よりなる厚さ１０ｎｍのポリパラキシリレン膜を原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）で観察した状態を示す説明図である。
【図１０】図１０（ａ）（ｂ）は、特願２００５−２７０３４（出願日：平成１７年２月２日）「トップコンタクト型電界効果トランジスタの製造方法およびトップコンタクト型電界効果トランジスタ」に示される吊橋構造を利用した有機薄膜トランジスタならびにその製造方法の説明図であり、図１０（ａ）は、ＳｉＯ２酸化膜が形成されたｎ型Ｓｉ基板上に三層構造よりなる立体的な吊橋構造をレジストで形成した状態を示す上面説明図であり図１０（ｂ）は、図１０（ａ）のＸ−Ｘ線により破断した際の端面説明図である。
【図１１】図１１（ａ）（ｂ）（ｃ）は、特願２００５−２７０３４（出願日：平成１７年２月２日）「トップコンタクト型電界効果トランジスタの製造方法およびトップコンタクト型電界効果トランジスタ」に示される吊橋構造を利用した有機薄膜トランジスタならびにその製造方法の説明図であり、図１１（ａ）は、第１の工程の説明図であり、図１１（ｂ）は、第２の工程の説明図であり、図１１（ｃ）は、第３の工程の説明図である。
【図１２】図１２は、吊橋構造を利用した有機薄膜トランジスタの概念構成説明図である。
【図１３】図１３（ａ）（ｂ）（ｃ）は、吊橋構造を利用した有機薄膜トランジスタに本発明を適用する際の処理を示す説明図であり、図１３（ａ）は、ＳｉＯ２酸化膜上に吊橋構造を備えたレジストを形成したｎ型Ｓｉ基板を示す説明図であり、図１３（ｂ）は、ポリパラキシリレン膜を形成する処理を示す説明図であり、図１３（ｃ）は、図１１（ａ）（ｂ）（ｃ）に示す第１の工程乃至第３の工程を実施して得られたトランジスタ構造を示す説明図である。
【図１４】図１４は、本願発明者による図１１（ｃ）に示す構造を備えた有機薄膜トランジスタを用いた実験結果を示すグラフであり、図１１（ｃ）に示す構造を備えたトランジスタの伝達特性の測定結果を示すグラフである。
【図１５】図１５は、本願発明者による図１３（ｃ）に示す本発明による構造を備えた有機薄膜トランジスタを用いた実験結果を示すグラフであり、図１１（ｃ）に示す本発明による構造を備えたトランジスタの伝達特性の測定結果を示すグラフである。
【図１６】図１６（ａ）は、ＳｉＯ２酸化膜を原子間力顕微鏡で観察した状態を示す説明図であり、図１６（ｂ）は、ＳｉＯ２酸化膜に水滴を１滴滴下した状態を顕微鏡で観察した状態を示す説明図である。
【図１７】図１７（ａ）は、ＨＭＤＳを原子間力顕微鏡で観察した状態を示す説明図であり、図１７（ｂ）は、ＨＭＤＳに水滴を１滴滴下した状態を顕微鏡で観察した状態を示す説明図である。
【図１８】図１８（ａ）は、ＳｉＯ２酸化膜上に形成された厚さ１０ｎｍの「ｄｉｘ−Ｃ」（商標）に水滴を１滴滴下した状態を顕微鏡で観察した状態を示す説明図であり、図１８（ｂ）は、ＳｉＯ２酸化膜上に形成された厚さ４１５ｎｍの「ｄｉｘ−Ｃ」（商標）に水滴を１滴滴下した状態を顕微鏡で観察した状態を示す説明図である。
【符号の説明】
【００１１】
１０            有機薄膜トランジスタ
１２            基板
１２ａ          面
１４            ゲート絶縁層
１４ａ          表面
１６            ポリパラキシリレン膜
１６ａ          表面
１８            有機半導体層
１８ａ          表面
２０            ソース電極
２２            ドレイン電極
１００            有機薄膜トランジスタ
１０２            ｎ型Ｓｉ基板
１０４            ＳｉＯ２酸化膜
１０６            レジスト
１０８            ペンタセン膜
１１０            ソース電極
１１２            ドレイン電極
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、添付の図面を参照しながら、本発明による有機薄膜トランジスタおよび有機薄膜トランジスタにおけるゲート絶縁層の表面改質方法の実施の形態の一例を詳細に説明する。
【００１３】
図１には、本発明による有機薄膜トランジスタの実施の形態の一例を表す構成説明図が示されている。
即ち、本発明の実施の形態の一例による有機薄膜トランジスタ１０は、基板兼ゲート電極として機能するゲート層たる半導体よりなる基板１２と、基板１２の一方の面１２ａに形成された絶縁性材料よりなるゲート絶縁層１４と、ゲート絶縁層１４の表面１４ａにポリパラキシリレンを成膜して形成されたポリパラキシリレン層たるポリパラキシリレン膜１６と、ポリパラキシリレン膜１６の表面１６ａに形成された有機材料よりなる活性層たる有機半導体層１８と、有機半導体層１８の表面１８ａに導電性材料により形成された第１の電極たるソース電極２０と、有機半導体層１８の表面１８ａに導電性材料により形成された第２の電極たるドレイン電極２２とを有して構成されている。
即ち、この有機薄膜トランジスタ１０においては、ポリパラキシリレン膜１６と有機半導体層１８とが対向して接しており、有機半導体層１８の直下にポリパラキシリレン膜１６が配置されている。
なお、ポリパラキシリレン膜１６ならびに有機半導体層１８は、例えば、蒸着により形成すればよい。
ここで、基板１２としては、例えば、リンをドーピングしたＳｉ基板たるｎ型Ｓｉ基板を用いることができるが、これに限定されるものではなく、種々の半導体材料に各種の不純物をドーピングしたｎ型半導体基板やｐ型半導体基板を用いることができる。
また、ゲート絶縁層１４としては、例えば、絶縁性材料であるＳｉＯ２膜を用いることができるが、これに限定されるものではなく、ＳｉＯ２のような酸化物に代えて、例えば、ｐｏｌｙｖｉｎｙｌｐｈｅｎｏｌ（ＰＶＰ）、ｐｏｌｙｖｉｎｙｌａｌｃｏｈｏｌ（ＰＶＡ）、ｐｏｌｙｓｔｙｒｅｎｅ（ＰＳ）のような高分子膜などを用いることができる。
さらに、ポリパラキシリレン膜１６は、連続膜、即ち、孔などが開いていない連続性の膜として形成されており、例えば、高純度のポリパラキシリレン、より詳細には、純度が９９％以上のポリパラキシリレンにより形成することが好ましい。また、ポリパラキシリレン膜の膜厚は特に限定されるものではないが、５〜２００ｎｍ程度とすることが好ましく、さらに、５〜１００ｎｍ程度とすることが好ましい。特に、ポリパラキシリレン膜１６の表面が均質に形成できる場合には、例えば、５ｎｍ程度まで膜厚を薄くすることが可能である。
なお、高純度のポリパラキシリレンを使用することで、表面が均質な膜の形成が可能になる。
さらにまた、有機半導体層１８を形成するための有機材料としては、例えば、ペンタセン（Ｐｅｎｔａｃｅｎｅ）を用いることができるが、これに限定されるものではなく、種々の有機材料、例えば、銅フタロシアニンやチオフェン類などを用いることができる。
また、ソース電極２０ならびにドレイン電極２２は、例えば、有機半導体層１８の表面１８ａに導電性材料である金属、例えば、Ａｕを蒸着により堆積して形成することができ、こうして形成したＡｕ電極をソース電極２０ならびにドレイン電極２２として用いることができる。なお、ソース電極２０ならびにドレイン電極２２として用いる導電性材料は、Ａｕに限定されるものではなく、ＰｔやＡｇなどを用いることができる。
【００１４】
以上の構成において、上記した有機薄膜トランジスタ１０においては、ポリパラキシリレン膜１６によりゲート絶縁層１４の表面が親水性から疎水性に改質され、それにより有機薄膜トランジスタ１０のトランジスタ特性を著しく向上することができた。
【００１５】
次に、本願発明者による実験およびその結果について説明するが、この実験においては、従来の技術による有機薄膜トランジスタと本発明による有機薄膜トランジスタとをそれぞれ作製し、両者のトランジスタ特性を比較した。
まず、実験に使用した従来の技術による有機薄膜トランジスタおよび本発明による有機薄膜トランジスタの製造方法について説明すると、まず、基板１２として、一方の面にゲート絶縁層１４として厚さ２００ｎｍのＳｉＯ２熱酸化膜が形成されたｎ型Ｓｉ基板を６枚用意し、これらをアセトンおよびイソプロピルアルコールで溶液洗浄した後に、酸素プラズマクリーニングを行った。
上記した処理を行った６枚のｎ型Ｓｉ基板のうちの３枚のｎ型Ｓｉ基板について、そのＳｉＯ２熱酸化膜の表面にのみ、ポリパラキシリレン膜１６として純度９９％以上の高純度のポリクロロパラキシリレン（ｐｏｌｙ  ｃｈｌｏｒｏ−ｐａｒａ−ｘｙｌｙｌｅｎｅ）よりなる膜を１０ｎｍの厚さとなるように化学蒸着法（ＣＶＤ）により成膜した。
なお、この実験においては、純度９９％以上の高純度のポリクロロパラキシリレンとして、第三化成株式会社製の「ｄｉＸ」（商標）と総称されているポリパラキシリレンの一つである「ｄｉｘ−Ｃ」（商標）を用いた。なお、「ｄｉＸ」（商標）は、９９％を越える純度をもっている。
また、この実験において「ｄｉｘ−Ｃ」（商標）をＳｉＯ２熱酸化膜の表面に化学蒸着法により蒸着するには、岸本産業株式会社製の「ＤＡＣＳ−０」（商標）と称される第三化成株式会社製の「ｄｉＸ」（商標）をコーティングするための専用の装置を用いて減圧下で行った。この装置は、気化炉、分解炉、蒸着室の３部分から構成されており、蒸着室にはＳｉＯ２熱酸化膜を形成したｎ型Ｓｉ基板を配置し、気化炉にはコーティング材料である「ｄｉｘ−Ｃ」（商標）の粉体を配置する。そして、装置内を減圧した後に、気化炉を昇温(１２０〜１８０℃)して「ｄｉｘ−Ｃ」（商標）を気化させる。この気化ガスが真空ポンプに引かれて蒸着室側に流れ、高温(６５０〜７００℃)の分解炉を通過すると、熱分解されてモノマーになる。さらに、このモノマーが室温の蒸着室内でＳｉＯ２熱酸化膜に接触すると、熱を奪われてその表面で重合し、ＳｉＯ２熱酸化膜の表面に高分子量ポリパラキシリレン膜が形成されることになる。
それから、上記した６枚のｎ型Ｓｉ基板上に、有機半導体層１８として、メタルマスクを通して厚さ３０ｎｍのペンタセン膜を真空蒸着した。
次に、メタルマスクを交換し、上記のようにして真空蒸着したペンタセン膜の表面に、ソース電極２０およびドレイン電極２２として厚さ５０ｎｍのＡｕ膜を形成し、これにより、従来の技術による３個の有機薄膜トランジスタ（図２（ａ）参照）と本発明による３個の有機薄膜トランジスタ（図２（ｂ）参照）とをそれぞれ作製した。
ここで、従来の技術による３個の有機薄膜トランジスタ（図２（ａ）参照）と本発明による３個の有機薄膜トランジスタ（図２（ｂ）参照）とは、それぞれ図２（ａ）のＡ矢視または図２（ｂ）のＢ矢視において、図３（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、チャネル長Ｌが２００μｍ（図３（ａ）参照）、１００μｍ（図３（ｂ）参照）および５０μｍ（図３（ｃ））となるようにそれぞれ形成した。なお、チャネル幅Ｗは、全て１ｍｍとした。
従って、上記した製造方法によれば、チャネル長Ｌが２００μｍ、１００μｍまたは５０μｍの３個の従来の技術による３個の有機薄膜トランジスタと、同様に、チャネル長Ｌが２００μｍ、１００μｍまたは５０μｍの３個の本発明による３個の有機薄膜トランジスタとが得られることになる。
なお、上記した製造方法においては、蒸着時の真空度は、いずれの場合も２×１０−４Ｐａである。
【００１６】
まず、チャネル長Ｌが５０μｍの従来の技術による有機薄膜トランジスタ（図２（ａ）および図３（ｃ）参照）を用いて、トランジスタの出力特性と伝達特性とを測定した。
ここで、図４（ａ）はトランジスタの出力特性の当該測定結果を示すグラフであり、図４（ｂ）はトランジスタの伝達特性の当該測定結果を示すグラフである。なお、図２乃至図３において、ＩＤはドレイン電流であり、ＶＤはドレイン電圧であり、ＶＧはゲート電圧であり、Ｖｔｈはしきい値電圧であり、以下に説明する各グラフにおいても同様とする。
この測定結果は、図４（ｂ）に示されているように、しきい値電圧Ｖｔｈが＋１０Ｖとなり、しきい値電圧Ｖｔｈが正値をとるものであった。即ち、ゲート電圧を印加しなくても電流が流れることになり、ゲート電圧がゼロのときにオフがとれていないものであった。
なお、トランジスタの移動度は０．０６９ｃｍ２／Ｖｓであり、オン／オフ比は６．４×１０３である。
また、このチャネル長Ｌが５０μｍの従来の技術による有機薄膜トランジスタにおいては、図５の１０回の測定を記録したグラフに示すように、測定を繰り返すと測定値がグラフ上で左から右へシフトしていき、測定を繰り返すと測定値が変化することになって、動作が安定しないものであった。なお、測定１回につき、４５秒を要した。
【００１７】
一方、チャネル長Ｌが５０μｍの本発明による有機薄膜トランジスタ（図２（ｂ）および図３（ｃ）参照）を用いて、トランジスタの出力特性と伝達特性とを測定した結果が図６（ａ）（ｂ）に示されている。
ここで、図６（ａ）はトランジスタの出力特性の当該測定結果を示すグラフであり、図６（ｂ）はトランジスタの伝達特性の当該測定結果を示すグラフであるが、この測定結果は、図６（ｂ）に示されているように、しきい値電圧Ｖｔｈが−１２Ｖとなり、しきい値電圧Ｖｔｈが負値をとるものであった。即ち、ゲート電圧を印加しないと電流が流れないものであり、ゲート電圧がゼロのときにオフがとれていた。
なお、トランジスタの移動度は０．１７ｃｍ２／Ｖｓであり、オン／オフ比は８．９×１０４である。
また、このチャネル長Ｌが５０μｍの本発明による有機薄膜トランジスタにおいては、図７の１０回の測定を記録したグラフに示すように、測定を繰り返しても測定値がほぼ重なっており、測定を繰り返しても測定値がほとんど変化することがなく、安定した動作を示すものであった。なお、測定１回につき、４５秒を要した。
【００１８】
次に、それぞれチャネル長Ｌが５０μｍ、１００μｍ、２００μｍの従来の技術による有機薄膜トランジスタと本発明による有機薄膜トランジスタとを用いて、しきい値電圧Ｖｔｈ、移動度およびオン／オフ比について、それぞれのチャネル長依存性を測定した。
その測定結果が図８（ａ）（ｂ）（ｃ）に示されており、図８（ａ）はしきい値電圧Ｖｔｈのチャネル長依存性を示すグラフであり、図８（ｂ）は移動度のチャネル長依存性を示すグラフであり、図８（ｃ）はオン／オフ比のチャネル長依存性を示すグラフである。
これら図８（ａ）（ｂ）（ｃ）のグラフに示されているように、チャネル長Ｌが５０μｍ、１００μｍ、２００μｍのいずれのチャネル長においても、本発明による有機薄膜トランジスタは従来の技術による有機薄膜トランジスタよりも、しきい値電圧Ｖｔｈ、移動度およびオン／オフ比の点で大幅な改善を示している。
【００１９】
ここで、図９には、ＳｉＯ２熱酸化膜の表面に形成された「ｄｉｘ−Ｃ」（商標）よりなる厚さ１０ｎｍのポリパラキシリレン膜を原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）で観察した状態を示す説明図が示されている。
この「ｄｉｘ−Ｃ」（商標）よりなる厚さ１０ｎｍのポリパラキシリレン膜は、
平均粗さ（Ｒａ）＝０．４８４７ｎｍ
最大高低差（Ｐ−Ｖ）＝４．７６ｎｍ
自乗平均面粗さ（ＲＭＳ）＝０．６０９３ｎｍ
であり、比較的平らな表面形状を備えている。
なお、参考までに、ｎ型Ｓｉ基板に形成したＳｉＯ２熱酸化膜は、
自乗平均面粗さ（ＲＭＳ）＝０．１５８ｎｍ
であった。
【００２０】
また、ポリパラキシリレン膜は、物体の表面を非常によくまわりこんで成長するという特性があるため、本願出願人により提案された以下に説明する形状のトランジスタにも本発明を適用することができる。
即ち、本願出願人は、特願２００５−２７０３４（出願日：平成１７年２月２日）「トップコンタクト型電界効果トランジスタの製造方法およびトップコンタクト型電界効果トランジスタ」として、図１０乃至図１２を参照しながら説明する吊橋構造を利用した有機薄膜トランジスタならびにその製造方法を提案している。
この吊橋構造を利用した有機薄膜トランジスタを作製するには、まず、一方の面にゲート絶縁層として厚さ５０ｎｍのＳｉＯ２酸化膜１０４（ゲート絶縁層１４に対応する。）が形成されたｎ型Ｓｉ基板１０２（基板１２に対応する。）上に、電子線リソグラフィー技術を用いて三層構造よりなる立体的な吊橋構造をレジスト１０６により形成する（図１０（ａ）（ｂ）参照）。
それから、ＳｉＯ２酸化膜１０４上に吊橋構造を備えたレジスト１０６を形成したｎ型Ｓｉ基板１０２に対し、垂直方向に対して４５度の蒸着角度でペンタセン膜１０８（有機半導体層１８に対応する）を蒸着する第１の工程（図１１（ａ）参照）と、垂直方向に対して第１の工程における蒸着角度と対称となる４５度の蒸着角度でペンタセン膜１０８（有機半導体層１８に対応する）を蒸着する第２の工程（図１１（ｂ）参照）と、垂直方向からソース電極１１０（ソース電極２０に対応する。）ならびにドレイン電極１１２（ドレイン電極２２に対応する。）となる金属材料を蒸着する第３の工程（図１１（ｃ）参照）とを行うことにより、図１２に概念的に示すような吊橋構造を利用した有機薄膜トランジスタ１００を形成することができる。
なお、こうした吊橋構造を利用した有機薄膜トランジスタにおいては、吊橋構造の下がチャネルとなる。
【００２１】
ここで、上記した吊橋構造を利用した有機薄膜トランジスタに本発明を適用するに際しては、図１３（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、厚さ５０ｎｍのＳｉＯ２酸化膜１０４上に吊橋構造を備えたレジスト１０６を形成したｎ型Ｓｉ基板１０２に対し（図１３（ａ）参照）、ポリパラキシリレン膜１６として純度９９％を越える高純度のポリクロロパラキシリレンである「ｄｉｘ−Ｃ」（商標）を１０ｎｍの厚さとなるように化学蒸着法により形成する（図１３（ｂ）参照）。ポリパラキシリレン膜は、物体の表面を非常によくまわりこんで成長するという特性があるため、吊橋構造の下にもまわりこんで成長する。
それから、上記において説明した図１１（ａ）（ｂ）（ｃ）に示す第１の工程乃至第３の工程を実施してトランジスタ構造を形成する（図１３（ｃ）参照）。
【００２２】
次に、図１１（ｃ）に示す構造を備えた有機薄膜トランジスタと図１３（ｃ）に示す本発明による構造を備えた有機薄膜トランジスタとを用いて、トランジスタの伝達特性を測定した。なお、図１１（ｃ）に示す構造を備えた有機薄膜トランジスタのチャネル長は０．４μｍであり、そのチャネル幅は３μｍであった。一方、図１３（ｃ）に示す本発明による構造を備えた有機薄膜トランジスタのチャネル長は０．３５μｍであり、そのチャネル幅は２．９μｍであり、ポリパラキシリレン膜１６たる「ｄｉｘ−Ｃ」（商標）の厚さは上記した通り１０ｎｍである。
図１４は、図１１（ｃ）に示す構造を備えた有機薄膜トランジスタの伝達特性の当該測定結果を示すグラフであり、しきい値電圧Ｖｔｈが−０．３Ｖであり、トランジスタの移動度は０．０２９ｃｍ２／Ｖｓであり、オン／オフ比は２．５×１０２であった。
一方、図１５は、図１３（ｃ）に示す本発明による構造を備えた有機薄膜トランジスタの伝達特性の当該測定結果を示すグラフであり、しきい値電圧Ｖｔｈが−５．６Ｖであり、トランジスタの移動度は０．０４４ｃｍ２／Ｖｓであり、オン／オフ比は４．８×１０３となっており、図１１（ｃ）に示す構造を備えた有機薄膜トランジスタよりも特性の向上が図られている。
【００２３】
ここで、水の接触角を評価する接触角測定法により、ポリパラキシリレン膜１６たる「ｄｉｘ−Ｃ」（商標）の水の接触角を測定した測定結果について説明する。
なお、この水の接触角測定法とは、基板上に水滴を１滴滴下し、水端の基板との接点角度を計測するという測定方法である。
ここで、比較のため、Ｓｉ基板上に形成されたＳｉＯ２酸化膜と、Ｓｉ基板上に形成されたＳｉＯ２酸化膜の表面にスピンコートにより被覆されたＨＭＤＳとについても測定した。
図１６（ａ）には上記ＳｉＯ２酸化膜を原子間力顕微鏡で観察した状態を示す説明図が示されており、図１６（ｂ）には上記ＳｉＯ２酸化膜に水滴を１滴滴下した状態を顕微鏡で観察した状態を示す説明図が示されている。
このＳｉＯ２膜の自乗平均面粗さ（ＲＭＳ）は０．１５８０ｎｍであり、水の接触角は６．８度であった。
また、図１７（ａ）には上記ＨＭＤＳを原子間力顕微鏡で観察した状態を示す説明図が示されており、図１７（ｂ）には上記ＨＭＤＳに水滴を１滴滴下した状態を顕微鏡で観察した状態を示す説明図が示されている。
このＨＭＤＳの自乗平均面粗さ（ＲＭＳ）は０．１６３８ｎｍであり、水の接触角は７０度であった。
そして、図１８（ａ）にはＳｉＯ２酸化膜上に形成された厚さ１０ｎｍの「ｄｉｘ−Ｃ」（商標）に水滴を１滴滴下した状態を顕微鏡で観察した状態を示す説明図が示されており、図１８（ｂ）にはＳｉＯ２酸化膜上に形成された厚さ４１５ｎｍの「ｄｉｘ−Ｃ」（商標）に水滴を１滴滴下した状態を顕微鏡で観察した状態を示す説明図が示されている。
「ｄｉｘ−Ｃ」（商標）については、膜厚が１０ｎｍと４１５ｎｍとのいずれの場合にも、水の接触角は８７度であった。即ち、「ｄｉｘ−Ｃ」（商標）の膜厚を薄くしても厚くしても水の接触角は変化しない。
ここで、ゲート絶縁層１４の表面を疎水性に改質するためには水の接触角を大きくする必要があるが、「ｄｉｘ−Ｃ」（商標）の膜厚を薄くしても厚くしても水の接触角は変化しないものであり、ポリパラキシリレン膜１６が連続膜であるならば、５ｎｍ程度の膜厚でも８５度以上の水の接触角が得られ、ゲート絶縁層１４の表面が疎水性に改質される。
【００２４】
なお、以上において説明した上記した実施の形態は、以下の（１）乃至（３）に説明するように変形してもよい。
（１）上記した実施の形態においては、ポリパラキシリレンの一例として、純度が９９％を越えるポリクロロパラキシリレンを示したが、これに限られるものではないことは勿論であり、例えば、４−ａｍｉｎｏ（２，２）ｐａｒａｃｙｃｌｏｐｈａｎｅ、４−ａｍｉｎｏｍｅｔｈｙｌ（２，２）ｐａｒａｃｙｃｌｏｐｈａｎｅ、ｔｅｔｒａｃｈｌｏｒｏ（２，２）ｐａｒａｃｙｃｌｏｐｈａｎｅ、１，１，９，９−ｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏ（２，２）ｐａｒａｃｙｃｌｏｐｈａｎｅなどを初期材料とするポリパラキシリレン誘導体を用いることができる。
（２）上記した実施の形態においては、基板１２、ゲート絶縁層１４、有機半導体層１８、ソース電極２０ならびにドレイン電極２２について、具体的な材料名や厚さを示したが、これらの材料や厚さは単なる例示に過ぎないものであることは勿論であり、設計条件などに応じて材料や厚さは適宜に選択してよいことは勿論である。
（３）上記した実施の形態ならびに上記した（１）乃至（２）に示す変形例は、適宜に組み合わせるようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
本発明は、電子機器や医療機器などに用いられるフレキシブルディスプレイ、微小有機電子素子あるいはナノバイオデバイスなどの製造に利用することができる。
【図１】
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【図２】
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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１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図３】
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【図９】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【国際調査報告】
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