(57)【要約】【課題】チャネル形成領域を構成する有機半導体層の結晶性を向上させ、高い性能を有する有機電界効果型トランジスタを製造することを可能とする有機電界効果型トランジスタの製造方法を提供する。【解決手段】有機電界効果型トランジスタ（ボトムゲート／ボトムゲート型及びボトムゲート／トップゲート型の有機電界効果型トランジスタ）の製造方法は、（Ａ）支持体１０上にゲート電極１２を形成した後、支持体１０及びゲート電極１２上にゲート絶縁層１３を形成し、次いで、（Ｂ）ゲート絶縁層１３上に、ソース／ドレイン電極１４、及び、有機半導体材料から成り、チャネル形成領域１６を構成する有機半導体層１５を形成する工程から成り、ゲート絶縁層１３を、絶縁材料としての高分子材料、及び、表面処理剤を混合した溶液を支持体１０及びゲート電極１２上に塗布、乾燥することで形成する。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁材料としての高分子材料、及び、表面処理剤を混合した溶液を基体上に塗布、乾燥して、基体上に絶縁層を形成した後、該絶縁層上に有機半導体層を形成することを特徴とする、絶縁層及び有機半導体層から成る積層構造の形成方法。
【請求項２】
高分子材料は、ポリビニルフェノール、ポリビニルアルコール、ポリメチルメタクリレート、ポリパラキシリレン、ポリヒドロキシメチルスチレン、ポリ酢酸ビニル、ポリスチレン、ポリビニルスチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、及び、ポリビニルデンフロライドから成る群から選択された材料であり、
表面処理剤は、オクタデシルトリクロロシラン、オクタデシルトリメトキシシラン、オクタデシルトリエトキシシラン、オクチルトリクロロシラン、オクチルトリメトキシシラン、オクチルトリエトキシシラン、ヘキサメチルジシラザン、メチルビニルトリクロロシラン、オクタデシルジメチルクロロシラン、ジメチルジメトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、γ−グリキシドキシプロピリトリメトリシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、Ｎ−フェニル−γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、Ｎ−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリクロロシラン、ビニルトリス（β−メトキシ−エトキシシラン）、β−（３，４−エポキシシクロヘキシル）−エチルトリクロロシラン、メタクリレートクロミッククロリド、及び、３−メルカプトプロピルトリメトキシシランから成る群から選択された材料であることを特徴とする請求項１に記載の絶縁層及び有機半導体層から成る積層構造の形成方法。
【請求項３】
有機半導体層を構成する有機半導体材料と、表面処理剤の有する官能基とが結合していることを特徴とする請求項１に記載の絶縁層及び有機半導体層から成る積層構造の形成方法。
【請求項４】
表面処理剤を構成する材料の有する前記官能基は、メチル基、フェニル基、ビニル基、エポキシ基、メルカプト基、グリキシド基、メタクリル基、及び、アミノ基から成る群から選択された官能基であることを特徴とする請求項３に記載の絶縁層及び有機半導体層から成る積層構造の形成方法。
【請求項５】
（Ａ）支持体上にゲート電極を形成した後、支持体及びゲート電極上にゲート絶縁層を形成し、次いで、
（Ｂ）ゲート絶縁層上に、ソース／ドレイン電極、及び、有機半導体材料から成り、チャネル形成領域を構成する有機半導体層を形成する、
工程から成り、
ゲート絶縁層を、絶縁材料としての高分子材料、及び、表面処理剤を混合した溶液を支持体及びゲート電極上に塗布、乾燥することで形成することを特徴とする有機電界効果型トランジスタの製造方法。
【請求項６】
（Ａ）支持体上に下地層を形成した後、
（Ｂ）下地層上に、ソース／ドレイン電極、及び、有機半導体材料から成り、チャネル形成領域を構成する有機半導体層を形成し、次いで、
（Ｃ）少なくとも有機半導体層上に、ゲート絶縁膜を介してゲート電極を形成する、
工程から成り、
下地層を、絶縁材料としての高分子材料、及び、表面処理剤を混合した溶液を支持体上に塗布、乾燥することで形成することを特徴とする有機電界効果型トランジスタの製造方法。
【請求項７】
高分子材料は、ポリビニルフェノール、ポリビニルアルコール、ポリメチルメタクリレート、ポリパラキシリレン、ポリヒドロキシメチルスチレン、ポリ酢酸ビニル、ポリスチレン、ポリビニルスチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、及び、ポリビニルデンフロライドから成る群から選択された材料であり、
表面処理剤は、オクタデシルトリクロロシラン、オクタデシルトリメトキシシラン、オクタデシルトリエトキシシラン、オクチルトリクロロシラン、オクチルトリメトキシシラン、オクチルトリエトキシシラン、ヘキサメチルジシラザン、メチルビニルトリクロロシラン、オクタデシルジメチルクロロシラン、ジメチルジメトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、γ−グリキシドキシプロピリトリメトリシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、Ｎ−フェニル−γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、Ｎ−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、ビニルトリクロロシラン、ビニルトリス（β−メトキシ−エトキシシラン）、β−（３，４−エポキシシクロヘキシル）−エチルトリクロロシラン、メタクリレートクロミッククロリド、及び、３−メルカプトプロピルトリメトキシシランから成る群から選択された材料であることを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の有機電界効果型トランジスタの製造方法。
【請求項８】
有機半導体層を構成する有機半導体材料と、表面処理剤の有する官能基とが結合していることを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の有機電界効果型トランジスタの製造方法。
【請求項９】
表面処理剤を構成する材料の有する前記官能基は、メチル基、フェニル基、ビニル基、エポキシ基、メルカプト基、グリキシド基、メタクリル基、及び、アミノ基から成る群から選択された官能基であることを特徴とする請求項８に記載の有機電界効果型トランジスタの製造方法。
【請求項１０】
（ａ）支持体上に形成されたゲート電極、
（ｂ）支持体及びゲート電極上に形成されたゲート絶縁層、
（ｃ）ゲート絶縁層上に形成されたソース／ドレイン電極、並びに、
（ｄ）有機半導体層から構成され、ソース／ドレイン電極とソース／ドレイン電極との間に位置するゲート絶縁層の部分の上にゲート電極と対向して形成されたチャネル形成領域、
を具備した有機電界効果型トランジスタであって、
ゲート絶縁層は、表面処理剤と絶縁材料としての高分子材料とが反応して成ることを特徴とする有機電界効果型トランジスタ。
【請求項１１】
（ａ）支持体上に形成されたゲート電極、
（ｂ）支持体及びゲート電極上に形成されたゲート絶縁層、
（ｃ）有機半導体層から構成され、ゲート絶縁層上にゲート電極と対向して形成されたチャネル形成領域、並びに、
（ｄ）チャネル形成領域を挟むように有機半導体層上に形成されたソース／ドレイン電極、
を具備した有機電界効果型トランジスタであって、
ゲート絶縁層は、表面処理剤と絶縁材料としての高分子材料とが反応して成ることを特徴とする有機電界効果型トランジスタ。
【請求項１２】
（ａ）支持体上に形成された下地層、
（ｂ）下地層上に形成されたソース／ドレイン電極、
（ｃ）有機半導体層から構成され、ソース／ドレイン電極とソース／ドレイン電極との間に位置する下地層の部分の上に形成されたチャネル形成領域、
（ｄ）有機半導体層上に形成されたゲート絶縁膜、並びに、
（ｅ）ゲート絶縁膜上にチャネル形成領域と対向して形成されたゲート電極、
を具備した有機電界効果型トランジスタであって、
下地層は、表面処理剤と絶縁材料としての高分子材料とが反応して成ることを特徴とする有機電界効果型トランジスタ。
【請求項１３】
（ａ）支持体上に形成された下地層、
（ｂ）有機半導体層から構成され、下地層上に形成されたチャネル形成領域、
（ｃ）チャネル形成領域を挟むように有機半導体層上に形成されたソース／ドレイン電極、
（ｄ）チャネル形成領域及びソース／ドレイン電極上に形成されたゲート絶縁膜、並びに、
（ｅ）ゲート絶縁膜上にチャネル形成領域と対向して形成されたゲート電極、
を具備した有機電界効果型トランジスタであって、
下地層は、表面処理剤と絶縁材料としての高分子材料とが反応して成ることを特徴とする有機電界効果型トランジスタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、絶縁層及び有機半導体層から成る積層構造の形成方法、並びに、有機電界効果型トランジスタ及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、多くの電子機器に用いられている薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor，ＴＦＴ）を含む電界効果型トランジスタ（ＦＥＴ）は、例えば、シリコン半導体基板あるいはシリコン半導体材料層に形成されたチャネル形成領域及びソース／ドレイン電極、シリコン半導体基板表面あるいはシリコン半導体材料層表面に形成されたＳｉＯ2から成るゲート絶縁層、並びに、ゲート絶縁層を介してチャネル形成領域に対向して設けられたゲート電極から構成されている。尚、このような構成のＦＥＴを、便宜上、トップゲート型ＦＥＴと呼ぶ。あるいは又、支持体上に形成されたゲート電極、ゲート電極上を含む支持体上に形成されたＳｉＯ2から成るゲート絶縁層、並びに、ゲート絶縁層上に形成されたチャネル形成領域及びソース／ドレイン電極から構成されている。尚、このような構成のＦＥＴを、便宜上、ボトムゲート型ＦＥＴと呼ぶ。そして、これらの構造を有する電界効果型トランジスタの作製には、非常に高価な半導体製造装置が使用されており、製造コストの低減が強く要望されている。
【０００３】
そこで、近年、スピンコート法、印刷法、スプレー法に例示される真空技術を用いない方法に基づき製造が可能な有機半導体材料を用いて、有機半導体層から成るチャネル形成領域を形成するＦＥＴ（有機ＦＥＴ）の研究、開発に注目が集まっている。
【０００４】
ところで、ディスプレイ装置をはじめとして、多くの電子機器に組み込まれることが要求されるが故に、有機ＦＥＴには高速動作が要求される。例えば、映像信号を随時必要なデータに変換し、更に、オン／オフのスイッチング動作を高速で行うことができる有機ＦＥＴが必要とされる。
【０００５】
例えば、ボトムゲート型の有機ＦＥＴにあっては、従来、ＳｉＯ2から成るゲート絶縁層を用いている。そして、ボトムゲート型の有機ＦＥＴの性能向上のために、即ち、チャネル形成領域を構成する有機半導体層の結晶性の向上のために、ゲート絶縁層の表面をシランカップリング剤に代表される表面処理剤で処理し、その後、その上に、有機半導体材料を用いてチャネル形成領域を形成している（例えば、IEEE ELECTRON DEVICE LETTERS, VOL. 18, NO. 12, P. 606 (1997):著者 Y.-Y. Lin等参照）。
【０００６】
【非特許文献１】IEEE ELECTRON DEVICE LETTERS, VOL. 18, NO. 12, P. 606 (1997):著者 Y.-Y. Lin等
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、ボトムゲート型の有機ＦＥＴにおいて、シランカップリング剤に代表される表面処理剤での処理のためには、ゲート絶縁層の形成後、例えばゲート絶縁層にアッシング処理を施すことで、ゲート絶縁層の表面を一様にＯＨ基が露出した状態にすることが要求される。そのため、ゲート絶縁層を構成する材料やゲート絶縁層の形成プロセスの選択自由度が低いといった問題を有する。即ち、例えば塗布法によってゲート絶縁層を形成し得る材料等を用いることが困難であるといった問題がある。
【０００８】
また、トップゲート型の有機ＦＥＴにおいては、支持体上に有機半導体層から成るチャネル形成領域を形成するが、この場合にも、チャネル形成領域を構成する有機半導体層の結晶性の向上のために、支持体の表面をシランカップリング剤に代表される表面処理剤で処理する必要がある。それ故、支持体の表面は一様にＯＨ基が露出した状態であることが要求される結果、支持体を構成する材料や支持体の製造プロセスの選択自由度が低いといった問題を有する。
【０００９】
従って、本発明の目的は、有機半導体層の結晶性を向上させることを可能とする絶縁層及び有機半導体層から成る積層構造の形成方法、チャネル形成領域を構成する有機半導体層の結晶性を向上させ、高い性能を有する有機電界効果型トランジスタを製造することを可能とする有機電界効果型トランジスタの製造方法、並びに、係る有機電界効果型トランジスタの製造方法によって得られる有機電界効果型トランジスタを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達成するための本発明の絶縁層及び有機半導体層から成る積層構造の形成方法は、絶縁材料としての高分子材料、及び、表面処理剤を混合した溶液を基体上に塗布、乾燥して、基体上に絶縁層を形成した後、該絶縁層上に有機半導体層を形成することを特徴とする。
【００１１】
上記の目的を達成するための本発明の第１の態様に係る有機電界効果型トランジスタ（ボトムゲート／ボトムコンタクト型及びボトムゲート／トップコンタクト型の有機電界効果型トランジスタ）の製造方法は、
（Ａ）支持体上にゲート電極を形成した後、支持体及びゲート電極上にゲート絶縁層を形成し、次いで、
（Ｂ）ゲート絶縁層上に、ソース／ドレイン電極、及び、有機半導体材料から成り、チャネル形成領域を構成する有機半導体層を形成する、
工程から成り、
ゲート絶縁層を、絶縁材料としての高分子材料、及び、表面処理剤を混合した溶液を支持体及びゲート電極上に塗布、乾燥することで形成することを特徴とする。
【００１２】
上記の目的を達成するための本発明の第２の態様に係る有機電界効果型トランジスタ（トップゲート／ボトムコンタクト型及びトップゲート／トップコンタクト型の有機電界効果型トランジスタ）の製造方法は、
（Ａ）支持体上に下地層を形成した後、
（Ｂ）下地層上に、ソース／ドレイン電極、及び、有機半導体材料から成り、チャネル形成領域を構成する有機半導体層を形成し、次いで、
（Ｃ）少なくとも有機半導体層上に、ゲート絶縁膜を介してゲート電極を形成する、
工程から成り、
下地層を、絶縁材料としての高分子材料、及び、表面処理剤を混合した溶液を支持体上に塗布、乾燥することで形成することを特徴とする。
【００１３】
上記の目的を達成するための本発明の第１の態様に係る有機電界効果型トランジスタ（ボトムゲート／ボトムコンタクト型の有機電界効果型トランジスタ）は、
（ａ）支持体上に形成されたゲート電極、
（ｂ）支持体及びゲート電極上に形成されたゲート絶縁層、
（ｃ）ゲート絶縁層上に形成されたソース／ドレイン電極、並びに、
（ｄ）有機半導体層から構成され、ソース／ドレイン電極とソース／ドレイン電極との間に位置するゲート絶縁層の部分の上にゲート電極と対向して形成されたチャネル形成領域、
を具備した有機電界効果型トランジスタであって、
ゲート絶縁層は、表面処理剤と絶縁材料としての高分子材料とが反応して成ることを特徴とする。
【００１４】
また、上記の目的を達成するための本発明の第２の態様に係る有機電界効果型トランジスタ（ボトムゲート／トップコンタクト型の有機電界効果型トランジスタ）は、
（ａ）支持体上に形成されたゲート電極、
（ｂ）支持体及びゲート電極上に形成されたゲート絶縁層、
（ｃ）有機半導体層から構成され、ゲート絶縁層上にゲート電極と対向して形成されたチャネル形成領域、並びに、
（ｄ）チャネル形成領域を挟むように有機半導体層上に形成されたソース／ドレイン電極、
を具備した有機電界効果型トランジスタであって、
ゲート絶縁層は、表面処理剤と絶縁材料としての高分子材料とが反応して成ることを特徴とする。
【００１５】
上記の目的を達成するための本発明の第３の態様に係る有機電界効果型トランジスタ（トップゲート／ボトムコンタクト型の有機電界効果型トランジスタ）は、
（ａ）支持体上に形成された下地層、
（ｂ）下地層上に形成されたソース／ドレイン電極、
（ｃ）有機半導体層から構成され、ソース／ドレイン電極とソース／ドレイン電極との間に位置する下地層の部分の上に形成されたチャネル形成領域、
（ｄ）有機半導体層上に形成されたゲート絶縁膜、並びに、
（ｅ）ゲート絶縁膜上にチャネル形成領域と対向して形成されたゲート電極、
を具備した有機電界効果型トランジスタであって、
下地層は、表面処理剤と絶縁材料としての高分子材料とが反応して成ることを特徴とする。
【００１６】
上記の目的を達成するための本発明の第４の態様に係る有機電界効果型トランジスタ（トップゲート／トップコンタクト型の有機電界効果型トランジスタ）は、
（ａ）支持体上に形成された下地層、
（ｂ）有機半導体層から構成され、下地層上に形成されたチャネル形成領域、
（ｃ）チャネル形成領域を挟むように有機半導体層上に形成されたソース／ドレイン電極、
（ｄ）チャネル形成領域及びソース／ドレイン電極上に形成されたゲート絶縁膜、並びに、
（ｅ）ゲート絶縁膜上にチャネル形成領域と対向して形成されたゲート電極、
を具備した有機電界効果型トランジスタであって、
下地層は、表面処理剤と絶縁材料としての高分子材料とが反応して成ることを特徴とする。
【００１７】
本発明の絶縁層及び有機半導体層から成る積層構造の形成方法、本発明の第１の態様あるいは第２の態様に係る有機電界効果型トランジスタの製造方法にあっては、
高分子材料を、
（Ｐ−０１）  ポリビニルフェノール、
（Ｐ−０２）  ポリビニルアルコール、
（Ｐ−０３）  ポリメチルメタクリレート、
（Ｐ−０４）  ポリパラキシリレン（パリレン）、
（Ｐ−０５）  ポリヒドロキシメチルスチレン、
（Ｐ−０６）  ポリ酢酸ビニル、
（Ｐ−０７）  ポリスチレン、
（Ｐ−０８）  ポリビニルスチレン、
（Ｐ−０９）  ポリプロピレン、
（Ｐ−１０）  ポリカーボネート、及び、
（Ｐ−１１）  ポリビニルデンフロライド、
から成る群から選択された材料とし、
表面処理剤を、
（Ｓ−０１）  オクタデシルトリクロロシラン、
（Ｓ−０２）  オクタデシルトリメトキシシラン、
（Ｓ−０３）  オクタデシルトリエトキシシラン、
（Ｓ−０４）  オクチルトリクロロシラン、
（Ｓ−０５）  オクチルトリメトキシシラン、
（Ｓ−０６）  オクチルトリエトキシシラン、
（Ｓ−０７）  ヘキサメチルジシラザン、
（Ｓ−０８）  メチルビニルトリクロロシラン、
（Ｓ−０９）  オクタデシルジメチルクロロシラン、
（Ｓ−１０）  ジメチルジメトキシシラン、
（Ｓ−１１）  メチルトリメトキシシラン、
（Ｓ−１２）  ビニルトリエトキシシラン、
（Ｓ−１３）  γ−グリキシドキシプロピリトリメトリシシラン、
（Ｓ−１４）  γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、
（Ｓ−１５）  γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、
（Ｓ−１６）  Ｎ−フェニル−γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、
（Ｓ−１７）  Ｎ−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、
（Ｓ−１８）  γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、
（Ｓ−１９）  ビニルトリクロロシラン、
（Ｓ−２０）  ビニルトリス（β−メトキシ−エトキシシラン）、
（Ｓ−２１）  β−（３，４−エポキシシクロヘキシル）−エチルトリクロロシラン、
（Ｓ−２２）  メタクリレートクロミッククロリド、及び、
（Ｓ−２３）  ３−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、
から成る群から選択された材料とすることができる。即ち、［高分子材料と表面処理剤］の組合せとして、上記の１１種類の高分子材料及び上記の２３種類の表面処理剤の組合せである１１×２３＝２５３通りの組合せとすることができるが、中でも、［（Ｐ−０１）と（Ｓ−０１）〜（Ｓ−１１）］の１１通りの組合せ、［（Ｐ−０２）と（Ｓ−０２），（Ｓ−０３），（Ｓ−０５）〜（Ｓ−０７），（Ｓ−１０），（Ｓ−１１）］の７通りの組合せ、［（Ｐ−０３）と（Ｓ−０１），（Ｓ−０４），（Ｓ−０８），（Ｓ−０９）］の４通りの組合せ、［（Ｐ−０４）と（Ｓ−０１）〜（Ｓ−１１）］の１１通りの組合せ、［（Ｐ−０５）と（Ｓ−０１）〜（Ｓ−１１）］の１１通りの組合せを用いることが好ましい。
【００１８】
また、本発明の第１の態様〜第４の態様に係る有機電界効果型トランジスタにあっては、高分子材料を上述した（Ｐ−０１）〜（Ｐ−１１）の１１種類の高分子材料から成る群から選択された材料とし、表面処理剤を上述した（Ｓ−０１）〜（Ｓ−２３）の２３種類の表面処理剤から成る群から選択された材料とすることができる。即ち、［高分子材料，表面処理剤］の組合せとして、上記の１１種類の高分子材料及び上記の２３種類の表面処理剤の組合せである１１×２３＝２５３通りの組合せの内から、表面処理剤と絶縁材料としての高分子材料とが反応する系を適宜選択すればよく、例えば、［（Ｐ−０１）と（Ｓ−０１）〜（Ｓ−１１）］の１１通りの組合せ、［（Ｐ−０２）と（Ｓ−０２），（Ｓ−０３），（Ｓ−０５）〜（Ｓ−０７），（Ｓ−１０），（Ｓ−１１）］の７通りの組合せを例示することができる。尚、絶縁材料としての高分子材料中に表面処理剤が分散して成るゲート絶縁層あるいは下地層を得ることのできる高分子材料と表面処理剤の組合せとして、［（Ｐ−０３）と（Ｓ−０１），（Ｓ−０４），（Ｓ−０８），（Ｓ−０９）］の４通りの組合せ、［（Ｐ−０４）と（Ｓ−０１）〜（Ｓ−１１）］の１１通りの組合せ、［（Ｐ−０５）と（Ｓ−０１）〜（Ｓ−１１）］の１１通りの組合せを例示することができる。
【００１９】
本発明の絶縁層及び有機半導体層から成る積層構造の形成方法、本発明の第１の態様あるいは第２の態様に係る有機電界効果型トランジスタの製造方法、あるいは、本発明の第１の態様〜第４の態様に係る有機電界効果型トランジスタ（以下、これらを総称して、単に、本発明と呼ぶ場合がある）、更には、上述した好ましい形態にあっては、有機半導体層を構成する有機半導体材料と、表面処理剤の有する官能基とが結合している形態を挙げることができ、この場合、表面処理剤の有する官能基として、メチル基、フェニル基、ビニル基、エポキシ基、メルカプト基、グリキシド基、メタクリル基、及び、アミノ基から成る群から選択された官能基を挙げることができる。尚、上述した表面処理剤（Ｓ−０１）〜表面処理剤（Ｓ−１１）における有機半導体材料と結合する官能基はメチル基であり、上述した表面処理剤（Ｓ−１２）における有機半導体材料と結合する官能基はビニル基であり、上述した表面処理剤（Ｓ−１３）における有機半導体材料と結合する官能基はグリキシド基であり、上述した表面処理剤（Ｓ−１４）における有機半導体材料と結合する官能基はメタクリル基であり、上述した表面処理剤（Ｓ−１５）における有機半導体材料と結合する官能基はアミノ基であり、上述した表面処理剤（Ｓ−１６）における有機半導体材料と結合する官能基はフェニル基であり、上述した表面処理剤（Ｓ−１７）における有機半導体材料と結合する官能基はフェニル基であり、上述した表面処理剤（Ｓ−１８）における有機半導体材料と結合する官能基はメルカプト基であり、上述した表面処理剤（Ｓ−１９）における有機半導体材料と結合する官能基はビニル基であり、上述した表面処理剤（Ｓ−２０）における有機半導体材料と結合する官能基はビニル基であり、上述した表面処理剤（Ｓ−２１）における有機半導体材料と結合する官能基はエポキシ基であり、上述した表面処理剤（Ｓ−２２）における有機半導体材料と結合する官能基はメタクリル基であり、上述した表面処理剤（Ｓ−２３）における有機半導体材料と結合する官能基はメルカプト基である。
【００２０】
本発明にあっては、絶縁層、ゲート絶縁層あるいは下地層には、更に、ＳｉＯXやスピンオンガラス（ＳＯＧ）、窒化ケイ素（ＳｉＮY）、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）、酸化チタン（ＴｉＯ2）といった絶縁性の微粒子が含まれていてもよい。また、高分子材料と表面処理剤とが反応する場合、反応を促す架橋剤等が含まれていてもよい。
【００２１】
更には、本発明にあっては、絶縁層と基体との間、支持体及びゲート電極とゲート絶縁層との間、下地層と支持体との間に、例えば、絶縁膜を形成してもよい。ここで、絶縁膜を構成する材料として、ＳｉＯ2系材料、ＳｉＮ、ＨｆＯ2等の金属酸化物高誘電絶縁膜にて例示される無機系絶縁材料だけでなく、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）やポリビニルフェノール（ＰＶＰ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）等の上述した絶縁材料としての高分子材料を挙げることができるし、これらの組み合わせを用いることもできるし、下地層と同様の構成とすることもできる。ここで、ＳｉＯ2系材料として、二酸化シリコン（ＳｉＯ2）、ＢＰＳＧ、ＰＳＧ、ＢＳＧ、ＡｓＳＧ、ＰｂＳＧ、酸化窒化シリコン（ＳｉＯＮ）、ＳＯＧ（スピンオングラス）、低誘電率ＳｉＯ2系材料（例えば、ポリアリールエーテル、シクロパーフルオロカーボンポリマー及びベンゾシクロブテン、環状フッ素樹脂、ポリテトラフルオロエチレン、フッ化アリールエーテル、フッ化ポリイミド、アモルファスカーボン、有機ＳＯＧ）を例示することができる。また、下地膜の形成方法として、真空蒸着法やスパッタリング法に例示される物理的気相成長法（ＰＶＤ法）；各種の化学的気相成長法（ＣＶＤ法）；及び、次に述べる液状材料を塗布する方法の内のいずれかを挙げることができる。
【００２２】
本発明において、絶縁層、ゲート絶縁層、あるいは、下地層の形成方法、即ち、絶縁材料としての高分子材料、及び、表面処理剤を混合した溶液を、基体上、支持体及びゲート電極上、あるいは、支持体上に塗布する方法として、スピンコート法；エアドクタコーター法、ブレードコーター法、ロッドコーター法、ナイフコーター法、スクイズコーター法、リバースロールコーター法、トランスファーロールコーター法、グラビアコーター法、キスコーター法、キャストコーター法、スプレーコーター法、スリットオリフィスコーター法、カレンダーコーター法、キャピラリーコーター法、浸漬法といった各種コーティング法；スプレー法；スクリーン印刷法やインクジェット印刷法といった印刷法；ディスペンサーを用いる方法：及び、キャスティング法の内のいずれかといった、液状材料を塗布する方法を挙げることができる。
【００２３】
本発明における有機半導体層を構成する有機半導体材料として、ポリチオフェン、ポリチオフェンにヘキシル基を導入したポリ−３−ヘキシルチオフェン［Ｐ３ＨＴ］、ペンタセン［２，３，６，７−ジベンゾアントラセン］、ポリアントラセン、ポリピロール、ポリアニリン、ポリアセチレン、ポリフェニレン、ポリフラン、ポリセレノフェン、ポリイソチアナフテン、ポリフェニレンスルフィド、ポリフェニレンビニレン、ポリチエニレンビニレン、ポリナフタレン、ポリピレン、ポリアズレン、フタロシアニン、メロシアニン、ポリエチレンジオキシチオフェン、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）／ポリスチレンスルホン酸［ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ］を例示することができる。また、有機半導体層の形成方法として、半導体材料層を構成する材料等にも依るが、真空蒸着法やスパッタリング法に例示されるＰＶＤ法；各種のＣＶＤ法；スタンプ法；リフトオフ法；シャドウマスク法；及び、上述した液状材料を塗布する方法の内のいずれかを挙げることができる。
【００２４】
本発明の絶縁層及び有機半導体層から成る積層構造の形成方法における基体として、支持体、あるいは、支持体及びその上に形成されたゲート電極を例示することができる。係る支持体、あるいは又、本発明の第１の態様あるいは第２の態様に係る有機電界効果型トランジスタの製造方法、本発明の第１の態様〜第４の態様に係る有機電界効果型トランジスタにおける支持体として、ポリメチルメタクリレート（ポリメタクリル酸メチル，ＰＭＭＡ）やポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリビニルフェノール（ＰＶＰ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリイミド、ポリカーボネート、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に例示される有機ポリマーから構成された可撓性を有するプラスチック・フィルムやプラスチック・シート、プラスチック基板を挙げることができる。このような可撓性を有する有機ポリマーから構成された支持体を使用すれば、例えば曲面形状を有するディスプレイ装置や電子機器への有機電界効果型トランジスタの組込みあるいは一体化が可能となる。あるいは又、支持体として、各種ガラス基板や、表面に絶縁層が形成された各種ガラス基板、石英基板、表面に絶縁層が形成された石英基板、表面に絶縁層が形成されたシリコン基板、サファイヤ基板を挙げることができる。更には、場合によっては、支持体として、その他、導電性基板（金属基板や、高配向性グラファイトから成る基板）を用いることもできる。
【００２５】
本発明の第１の態様あるいは第２の態様に係る有機電界効果型トランジスタの製造方法、本発明の第１の態様〜第４の態様に係る有機電界効果型トランジスタにおけるゲート電極やソース／ドレイン電極を構成する材料として、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、クロム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｎｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、銅（Ｃｕ）、チタン（Ｔｉ）、インジウム（Ｉｎ）、錫（Ｓｎ）、鉄（Ｆｅ）、亜鉛（Ｚｎ）、マグネシウム（Ｍｇ）等の金属、あるいは、これらの金属元素を含む合金、これらの金属から成る導電性粒子、これらの金属を含む合金の導電性粒子を挙げることができるし、これらの元素を含む層の積層構造とすることもできる。更には、ゲート電極やソース／ドレイン電極を構成する材料として、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）／ポリスチレンスルホン酸［ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ］やポリアニリンといった有機材料を挙げることもできる。また、ゲート電極やソース／ドレイン電極の形成方法として、これらを構成する材料にも依るが、真空蒸着法やスパッタリング法に例示されるＰＶＤ法；ＭＯＣＶＤ法を含む各種のＣＶＤ法；リフトオフ法；シャドウマスク法；電解メッキ法や無電解メッキ法あるいはこれらの組合せといったメッキ法；及び、上述した液状材料を塗布する方法の内のいずれかと、必要に応じてパターニング技術との組合せを挙げることができる。
【００２６】
本発明の第２の態様に係る有機電界効果型トランジスタの製造方法、本発明の第３の態様〜第４の態様に係る有機電界効果型トランジスタにおけるゲート絶縁膜を構成する材料として、上述したＳｉＯ2系材料、ＳｉＮ、金属酸化物高誘電絶縁膜にて例示される無機系絶縁材料だけでなく、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）やポリビニルフェノール（ＰＶＰ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）等の上述した絶縁材料としての高分子材料を挙げることができるし、これらの組み合わせを用いることもできるし、下地層と同様の構成とすることもできる。ゲート絶縁膜の形成方法として、真空蒸着法やスパッタリング法に例示されるＰＶＤ法；各種のＣＶＤ法；及び、上述した液状材料を塗布する方法の内のいずれかを挙げることができる。
【００２７】
本発明の有機電界効果型トランジスタを、ディスプレイ装置や各種の電子機器に適用、使用する場合、多数の有機電界効果型トランジスタを集積したモノリシック集積回路としてもよいし、各有機電界効果型トランジスタを切断して個別化し、ディスクリート部品として使用してもよい。また、有機電界効果型トランジスタを支持部材に載置してもよいし、樹脂にて封止してもよい。
【発明の効果】
【００２８】
本発明の絶縁層及び有機半導体層から成る積層構造の形成方法、本発明の第１の態様に係る有機電界効果型トランジスタの製造方法、あるいは、本発明の第１の態様〜第２の態様に係る有機電界効果型トランジスタにあっては、絶縁材料としての高分子材料及び表面処理剤に基づき得られた絶縁層上に有機半導体層を形成するので、絶縁層の表面における表面処理剤の存在により、有機半導体層の結晶性を向上させることが可能となる。また、本発明の第２の態様に係る有機電界効果型トランジスタの製造方法、あるいは、本発明の第３の態様〜第４の態様に係る有機電界効果型トランジスタにあっては、絶縁材料としての高分子材料及び表面処理剤に基づき得られた下地層上に有機半導体層を形成するので、下地層の表面における表面処理剤の存在により、有機半導体層の結晶性を向上させることが可能となる。その結果、係る有機半導体層からチャネル形成領域を構成すれば、高い性能を有する有機電界効果型トランジスタを製造することが可能となる。
【００２９】
従来の技術のように、絶縁材料としての高分子材料のみから絶縁層あるいは下地層を形成することを試みる場合、係る絶縁層あるいは下地層の表面を一様にＯＨ基が露出した状態とするための、使用すべき高分子材料に制限を受け、あるいは又、絶縁層や下地層の形成プロセスに制限を受ける。然るに、本発明にあっては、絶縁材料としての高分子材料及び表面処理剤に基づき絶縁層、ゲート絶縁層あるいは下地層を形成するので、絶縁層、ゲート絶縁層あるいは下地層の表面は、表面処理剤の有するＯＨ基が一様に露出した状態となる。従って、高分子材料の選択自由度を高くすることができるし、絶縁層やゲート絶縁層、下地層の形成プロセスの選択自由度も高くすることができるといった、従来の技術には無い利点を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、図面を参照して、実施例に基づき本発明を説明する。
【実施例１】
【００３１】
実施例１は、本発明の絶縁層及び有機半導体層から成る積層構造の形成方法、本発明の第１の態様に係る有機電界効果型トランジスタ、及び、本発明の第１の態様に係る有機電界効果型トランジスタの製造方法に関し、より具体的には、ボトムゲート／ボトムコンタクト型の有機電界効果型トランジスタ（以下、有機ＦＥＴと呼ぶ）及びその製造方法に関する。
【００３２】
模式的な一部断面図を図３の（Ｂ）に示す実施例１のボトムゲート／ボトムコンタクト型の有機ＦＥＴは、
（ａ）支持体１０上に形成されたゲート電極１２、
（ｂ）支持体１０及びゲート電極１２上に形成されたゲート絶縁層１３、
（ｃ）ゲート絶縁層１３上に形成されたソース／ドレイン電極１４、並びに、
（ｄ）有機半導体層１５から構成され、ソース／ドレイン電極１４とソース／ドレイン電極１４との間に位置するゲート絶縁層１３の部分の上にゲート電極１２と対向して形成されたチャネル形成領域１６、
を具備する。ここで、有機半導体層１５は、ソース／ドレイン電極１４上に延在している。
【００３３】
実施例１、あるいは、後述する実施例２〜実施例５において、支持体１０はガラス基板から成り、ゲート電極１２及びソース／ドレイン電極１４は金薄膜から成り、有機半導体層１５は、ポリチオフェンにヘキシル基を導入したポリ−３−ヘキシルチオフェン［Ｐ３ＨＴ］あるいはペンタセンから成る。また、ゲート絶縁層１３（あるいは、後述する下地層４１）は、表面処理剤と絶縁材料としての高分子材料とが反応して成る。
【００３４】
ここで、実施例１、あるいは、後述する実施例２〜実施例５において、絶縁材料としての高分子材料は、（Ｐ−０１）ポリビニルフェノールであり、表面処理剤は、（Ｓ−０１）オクタデシルトリクロロシランである。そして、有機半導体層を構成する有機半導体材料と、表面処理剤の有する官能基（具体的には、メチル基）とが結合している。尚、［高分子材料と表面処理剤］の組合せとして、このような［（Ｐ−０１）と（Ｓ−０２）］の組合せの他、［（Ｐ−０１）と（Ｓ−０２）〜（Ｓ−１１）］の１０通りの組合せ、［（Ｐ−０２）と（Ｓ−０２），（Ｓ−０３），（Ｓ−０５）〜（Ｓ−０７），（Ｓ−１０），（Ｓ−１１）］の７通りの組合せ、［（Ｐ−０３）と（Ｓ−０１），（Ｓ−０４，（Ｓ−０８），（Ｓ−０９）］の４通りの組合せ、［（Ｐ−０４）と（Ｓ−０１）〜（Ｓ−１１）］の１１通りの組合せ、［（Ｐ−０５）と（Ｓ−０１）〜（Ｓ−１１）］の１１通りの組合せを用いることもできるし、更には、他の組合せを用いることもできる。
【００３５】
以下、支持体等の模式的な一部断面図である図１の（Ａ）〜（Ｄ）、図２の（Ａ）〜（Ｃ）、及び、図３の（Ａ）〜（Ｂ）を参照して、実施例１の絶縁層及び有機半導体層から成る積層構造の形成方法、並びに、有機ＦＥＴの製造方法を説明する。
【００３６】
［工程−１００］
先ず、支持体１０上にゲート電極１２を形成する。具体的には、支持体１０上に、レジスト層３１に基づきゲート電極形成用のパターンを形成する（図１の（Ａ）参照）。次いで、密着層としてのＴｉ層、及び、ゲート電極１２としてのＡｕ層を、順次、支持体１０及びレジスト層３１上に真空蒸着法によって形成する（図１の（Ｂ）参照）。図面においては、密着層の図示を省略した。蒸着を行う際、支持体１０は温度を調整することができる支持体ホルダー（図示せず）に載置されており、蒸着中の支持体温度の上昇を抑制することができるので、支持体１０の変形を最小限に抑えた成膜を行うことができる。その後、リフトオフ法によりレジスト層３１を除去することで、Ａｕ層から成るゲート電極１２を得ることができる（図１の（Ｃ）参照）。
【００３７】
［工程−１１０］
次に、支持体１０及びゲート電極１２上にゲート絶縁層１３を形成する。
【００３８】
そのために、絶縁材料としての高分子材料、及び、表面処理剤を混合した溶液を準備する。具体的には、溶媒であるシクロペンタノンに、表面処理剤であるオクタデシルトリクロロシランを混合する。次いで、この溶液に、絶縁材料としての高分子材料であるポリビニルフェノールを混合する。更に、この溶液に、架橋反応を促す架橋剤であるポリメラミンコホルマルデヒドを混合する。この場合、それぞれの混合の割合を、例えば、シクロペンタノン：オクタデシルトリクロロシラン：ポリビニルフェノール：ポリメラミンコホルマルデヒド＝１００グラム：０．１４グラム：１０グラム：１．５グラムとすればよい。尚、高分子材料／表面処理剤の重量比は、１００／０．５〜１００／５とすることが望ましい。
【００３９】
そして、この溶液を基体上に塗布した後、乾燥することで、基体上に絶縁層を形成する。あるいは又、この溶液を支持体１０及びゲート電極１２上に塗布した後、乾燥することでゲート絶縁層１３を形成する。より具体的には、この溶液をスピンコート法にて塗布した後、大気雰囲気中で１３０゜Ｃ、２時間の乾燥を行う。これによって架橋反応が生じ、絶縁材料としての高分子材料と表面処理剤とが架橋する。
【００４０】
［工程−１２０］
その後、ゲート絶縁層１３上にソース／ドレイン電極１４を形成する。具体的には、全面に、レジスト層３２に基づきソース／ドレイン電極形成用のパターンを形成する（図１の（Ｄ）参照）。次いで、密着層としてのＴｉ層、及び、ソース／ドレイン電極としてのＡｕ層を、順次、ゲート絶縁層１３及びレジスト層３２上に真空蒸着法によって形成する（図２の（Ａ）参照）。図面においては、密着層の図示を省略した。蒸着を行う際、支持体１０は温度を調整することができる支持体ホルダー（図示せず）に載置されており、蒸着中の支持体温度の上昇を抑制することができるので、支持体１０の変形を最小限に抑えた成膜を行うことができる。その後、リフトオフ法によりレジスト層３２を除去することで、Ａｕ層から成るソース／ドレイン電極１４を得ることができる（図２の（Ｂ）参照）。
【００４１】
［工程−１３０］
次に、絶縁層上に有機半導体層を形成する。あるいは又、ゲート絶縁層１３上に、有機半導体材料から成り、チャネル形成領域１６を構成する有機半導体層１５を形成する（図２の（Ｃ）参照）。具体的には、スピンコート法に基づき、Ｐ３ＨＴから成る有機半導体層１５をソース／ドレイン電極１４及びゲート絶縁層１３の上に形成する。あるいは又、以下の表１に例示する真空蒸着法に基づき、ペンタセンから成る有機半導体層１５をソース／ドレイン電極１４及びゲート絶縁層１３の上に形成することもできる。その後、必要に応じて、有機半導体層１５のパターニングを行う（図３の（Ａ）参照）。
【００４２】
［表１］
支持体温度：６０゜Ｃ
成膜速度  ：３ｎｍ／分
圧力      ：５×１０-4Ｐａ
【００４３】
［工程−１４０］
次いで、周知の方法に基づき、全面にＳｉＯ2から成る絶縁層２０を形成した後、ゲート電極１２及びソース／ドレイン電極１４の上方の絶縁層２０の部分に開口部を形成し、これらの開口部内を含む絶縁層２０上に配線材料層を形成し、この配線材料層をパターニングすることで、ゲート電極１２に接続された配線（図示せず）、及び、ソース／ドレイン電極１４に接続された配線２１を形成することができる（図３の（Ｂ）参照）。こうして、実施例１の有機ＦＥＴを得ることができる。
【００４４】
ゲート絶縁層の評価のための評価用有機ＦＥＴを試作した。この評価用有機ＦＥＴ（実施例１の有機ＦＥＴと呼ぶ）にあっては、高濃度ｐ型不純物をドーピングしたシリコン半導体基板を支持体とし、係るシリコン半導体基板上に、ゲート長５μｍのゲート電極１２、ゲート絶縁層１３、ソース／ドレイン電極１４、有機半導体層１５、及び、チャネル形成領域１６を形成した。尚、比較のために、ゲート絶縁層を形成するための溶液の組成から表面処理剤［（Ｓ−０１）オクタデシルトリクロロシラン］を除いた溶液に基づきゲート絶縁層を形成した有機ＦＥＴを試作した。この有機ＦＥＴを、比較例の有機ＦＥＴと呼ぶ。
【００４５】
実施例１の有機ＦＥＴ及び比較例の有機ＦＥＴにおけるゲート絶縁層の接触角（θ）の測定結果を、以下の表２に示す。また、［工程−１１０］と同様の工程において、溶液をスピンコート法にて塗布した後、大気雰囲気中で２時間の乾燥を行ったが、その際の架橋反応が生じる温度を、最適乾燥温度として測定した。その結果を、表２に示す。更には、ソース／ドレイン電極間に−３０ボルトを印加した状態で、ゲート電極に印加する電圧Ｖgを変化させたときのソース／ドレイン電極間を流れる電流Ｉdを測定した結果を、図７に示す。また、移動度の測定結果、サブ・スレッショールド・スイング値（便宜上、ＳＴＳ値と略称する）も、併せて、表２に示す。
【００４６】
［表２］
実施例１            比較例
接触角（θ）（°）                ８０                ６０
最適乾燥温度（゜Ｃ）              １３０              １８０
移動度      （ｃｍ2・Ｖ-1・秒-1） ０．１２            ０．０３８
ＳＴＳ値    （Ｖ・度-1）          ０．９６            １．５７
【００４７】
図７及び表２からも、比較例の有機ＦＥＴに比べて、実施例１の有機ＦＥＴの方が、Ｖg−Ｉd特性、移動度、ＳＴＳ値といったＦＥＴ特性の面で優れており、しかも、最適乾燥温度が低下していることが判る。
【実施例２】
【００４８】
実施例２は、実施例１の変形である。実施例１にあっては、ゲート絶縁層１３（あるいは絶縁層）を、支持体１０及びゲート電極１２上（あるいは基体上）に直接形成した。一方、実施例２にあっては、支持体１０及びゲート電極１２とゲート絶縁層１３との間（あるいは絶縁層と基体との間）に、絶縁膜を形成する。尚、実施例２にあっては、ゲート絶縁層１３（あるいは絶縁層）の厚さを実施例１におけるゲート絶縁層１３（あるいは絶縁層）の厚さよりも薄くすることができる。また、絶縁膜とゲート絶縁層１３（あるいは絶縁層）との２層構成から成る絶縁材料層を考えた場合、係る絶縁材料層における耐電圧等の特性の最適化のための材料選択自由度、膜厚設計自由度等の向上を図ることができる。
【００４９】
絶縁膜を形成するので、実施例２にあっては、実施例１よりも低粘度の溶液を準備する。具体的には、溶媒であるシクロペンタノンに、表面処理剤であるオクタデシルトリクロロシランを混合する。次いで、この溶液に、絶縁材料としての高分子材料であるポリビニルフェノールを混合する。更に、この溶液に、架橋反応を促す架橋剤であるポリメラミンコホルマルデヒドを混合する。この場合、それぞれの混合の割合を、例えば、シクロペンタノン：オクタデシルトリクロロシラン：ポリビニルフェノール：ポリメラミンコホルマルデヒド＝１００グラム：４０ミリグラム：２グラム：０．３グラムとすればよい。
【００５０】
そして、実施例２にあっては、実施例１の［工程−１００］と同様の工程を実行した後、ゲート電極１２上を含む支持体１０上（あるいは基体上）に、例えば、ＳｉＯ2から成る絶縁膜をスパッタリング法にて形成し、次いで、実施例１の［工程−１１０］と同様にして、上記の溶液を絶縁膜上に塗布した後、乾燥することで、ゲート電極１２及び支持体１０上（あるいは基体上）に、ゲート絶縁層１３（あるいは絶縁層）を形成することができる。
【００５１】
その後、実施例１の［工程−１２０］〜［工程−１４０］と同様の工程を実行することで、実施例２の有機ＦＥＴを得ることができる。
【実施例３】
【００５２】
実施例３は、本発明の絶縁層及び有機半導体層から成る積層構造の形成方法、本発明の第２の態様に係る有機ＦＥＴ、及び、本発明の第１の態様に係る有機ＦＥＴの製造方法に関し、より具体的には、ボトムゲート／トップコンタクト型の有機ＦＥＴ及びその製造方法に関する。
【００５３】
模式的な一部断面図を図４の（Ｃ）に示す実施例３のボトムゲート／トップコンタクト型の有機ＦＥＴは、
（ａ）支持体１０上に形成されたゲート電極１２、
（ｂ）支持体１０及びゲート電極１２上に形成されたゲート絶縁層１３、
（ｃ）有機半導体層１５から構成され、ゲート絶縁層１３上にゲート電極１２と対向して形成されたチャネル形成領域１６、並びに、
（ｄ）チャネル形成領域１６を挟むように有機半導体層１５上に形成されたソース／ドレイン電極１４、
を具備する。そして、ゲート絶縁層１３は、表面処理剤と絶縁材料としての高分子材料とが反応して成る。
【００５４】
実施例３の有機ＦＥＴは、このように、ソース／ドレイン電極１４及び有機半導体層１５の垂直方向の配置状態が実施例１の有機ＦＥＴと逆になっているが、その他の点は実施例１の有機ＦＥＴと同じとすることができる。それ故、実施例３の有機ＦＥＴの詳細な説明は省略する。
【００５５】
以下、支持体等の模式的な一部断面図である図４の（Ａ）〜（Ｃ）を参照して、実施例３の絶縁層及び有機半導体層から成る積層構造の形成方法、並びに、有機ＦＥＴの製造方法を説明する。
【００５６】
［工程−３００］
先ず、実施例１の［工程−１００］と同様にして、支持体１０上にゲート電極１２を形成する。
【００５７】
［工程−３１０］
次に、実施例１の［工程−１１０］と同様にして、溶液を基体上に塗布した後、乾燥することで、基体上に絶縁層を形成する。あるいは又、溶液を支持体１０及びゲート電極１２上に塗布した後、乾燥することでゲート絶縁層１３を形成する。
【００５８】
［工程−３２０］
その後、実施例１の［工程−１３０］と同様にして、絶縁層上に有機半導体層を形成する。あるいは又、ゲート絶縁層１３上に、有機半導体材料から成り、チャネル形成領域１６を構成する有機半導体層１５を形成する（図４の（Ａ）及び図４の（Ｂ）参照）。
【００５９】
［工程−３３０］
その後、有機半導体層１５上に、Ａｕ層から成るソース／ドレイン電極１４を形成する。具体的には、有機半導体層１５の一部及びゲート絶縁層１３をハードマスクで覆った状態で、密着層としてのＴｉ層、及び、ソース／ドレイン電極としてのＡｕ層を、順次、有機半導体層１５上に真空蒸着法によって形成する。図面においては、密着層の図示を省略した。こうして、Ａｕ層から成るソース／ドレイン電極１４をフォトリソグラフィ・プロセス無しで形成することができる。
【００６０】
［工程−３４０］
次いで、周知の方法に基づき、実施例１の［工程−１４０］と同様にして、全面にＳｉＯ2から成る絶縁層２０を形成した後、ゲート電極１２及びソース／ドレイン電極１４の上方の絶縁層２０の部分に開口部を形成し、これらの開口部内を含む絶縁層２０上に配線材料層を形成し、この配線材料層をパターニングすることで、ゲート電極１２に接続された配線（図示せず）、及び、ソース／ドレイン電極１４に接続された配線２１を形成することができる（図４の（Ｃ）参照）。こうして、実施例３の有機ＦＥＴを得ることができる。
【００６１】
尚、実施例３の［工程−３１０］に対して実施例２を適用することも可能である。
【実施例４】
【００６２】
実施例４は、本発明の絶縁層及び有機半導体層から成る積層構造の形成方法、本発明の第３の態様に係る有機電界効果型トランジスタ、及び、本発明の第２の態様に係る有機電界効果型トランジスタの製造方法に関し、より具体的には、トップゲート／ボトムコンタクト型の有機ＦＥＴ及びその製造方法に関する。
【００６３】
模式的な一部断面図を図５の（Ｃ）に示す実施例４のトップゲート／ボトムコンタクト型の有機ＦＥＴは、
（ａ）支持体４０上に形成された下地層４１、
（ｂ）下地層４１上に形成されたソース／ドレイン電極４４、
（ｃ）有機半導体層４５から構成され、ソース／ドレイン電極４４とソース／ドレイン電極４４との間に位置する下地層４１の部分の上に形成されたチャネル形成領域４６、
（ｄ）有機半導体層４５上に形成されたゲート絶縁膜４３、並びに、
（ｅ）ゲート絶縁膜４３上にチャネル形成領域４６と対向して形成されたゲート電極４２、
を具備する。ここで、下地層４１は、表面処理剤と絶縁材料としての高分子材料とが反応して成る。
【００６４】
ここで、実施例４、あるいは、後述する実施例５において、支持体４０、ゲート電極４２及びソース／ドレイン電極４４、有機半導体層４５を構成する材料、下地層４１を構成する絶縁材料としての高分子材料、表面処理剤を、実施例１と同様とした。また、ゲート絶縁膜４３をＳｉＯ2から構成した。
【００６５】
以下、支持体等の模式的な一部断面図である図５の（Ａ）〜（Ｃ）を参照して、実施例４の絶縁層及び有機半導体層から成る積層構造の形成方法、並びに、有機ＦＥＴの製造方法を説明する。
【００６６】
［工程−４００］
先ず、実施例１の［工程−１１０］と同様の方法に基づき、溶液を基体上に塗布した後、乾燥することで、基体上に絶縁層を形成する。あるいは又、絶縁材料としての高分子材料、及び、表面処理剤を混合した溶液を支持体４０上に塗布、乾燥することで、下地層４１を形成する。
【００６７】
［工程−４１０］
次に、実施例１の［工程−１２０］と同様にして、下地層４１上にソース／ドレイン電極４４を形成する。
【００６８】
［工程−４２０］
次に、絶縁層上に有機半導体層を形成する。あるいは又、下地層４１上に、有機半導体材料から成り、チャネル形成領域４６を構成する有機半導体層４５を形成する。具体的には、実施例１の［工程−１３０］と同様にして、下地層４１及びソース／ドレイン電極４４上に有機半導体層４５を形成する（図５の（Ａ）及び図５の（Ｂ）参照）。具体的には、スピンコート法に基づき、Ｐ３ＨＴから成る有機半導体層４５を下地層４１及びソース／ドレイン電極４４上に形成する。あるいは又、表１に例示した真空蒸着法に基づき、ペンタセンから成る有機半導体層４５を下地層４１及びソース／ドレイン電極４４上に形成する。
【００６９】
［工程−４３０］
次いで、例えばスパッタリング法に基づき、ＳｉＯ2から成るゲート絶縁膜４３を有機半導体層４５上に（具体的には、全面に）形成する。
【００７０】
［工程−４４０］
その後、実施例１の［工程−１００］と同様にして、ゲート絶縁膜４３上に、Ｔｉ層から成る密着層、及び、Ａｕ層から成るゲート電極４２を形成する。図面においては、密着層の図示を省略した。あるいは又、ゲート絶縁膜４３の一部をハードマスクで覆った状態で、密着層としてのＴｉ層、及び、ゲート電極としてのＡｕ層を、順次、ゲート絶縁膜４３上に真空蒸着法によって形成してもよく、これによって、ゲート電極４２をフォトリソグラフィ・プロセス無しで形成することができる。
【００７１】
［工程−４５０］
次いで、周知の方法に基づき、実施例１の［工程−１４０］と同様にして、全面にＳｉＯ2から成る絶縁層２０を形成した後、ゲート電極４２及びソース／ドレイン電極４４の上方の絶縁層２０の部分に開口部を形成し、これらの開口部内を含む絶縁層２０上に配線材料層を形成し、この配線材料層をパターニングすることで、ゲート電極４２に接続された配線（図示せず）、及び、ソース／ドレイン電極４４に接続された配線２１を形成することができる（図５の（Ｃ）参照）。こうして、実施例４の有機ＦＥＴを得ることができる。
【００７２】
尚、実施例４の［工程−４００］に対して実施例２を適用することも可能である。
【実施例５】
【００７３】
実施例５は、本発明の絶縁層及び有機半導体層から成る積層構造の形成方法、本発明の第４の態様に係る有機ＦＥＴ、及び、本発明の第２の態様に係る有機ＦＥＴの製造方法に関し、より具体的には、トップゲート／トップコンタクト型の有機ＦＥＴ及びその製造方法に関する。
【００７４】
模式的な一部断面図を図６の（Ｃ）に示す実施例５のトップゲート／トップコンタクト型の有機ＦＥＴは、
（ａ）支持体４０上に形成された下地層４１、
（ｂ）有機半導体層４５から構成され、下地層４１上に形成されたチャネル形成領域４６、
（ｃ）チャネル形成領域４６を挟むように有機半導体層４５上に形成されたソース／ドレイン電極４４、
（ｄ）チャネル形成領域４６及びソース／ドレイン電極４４上に形成されたゲート絶縁膜４３、並びに、
（ｅ）ゲート絶縁膜４３上にチャネル形成領域４６と対向して形成されたゲート電極４２、
を具備している。そして、下地層４１は、表面処理剤と絶縁材料としての高分子材料とが反応して成る。
【００７５】
実施例５の有機ＦＥＴは、ソース／ドレイン電極４４及び有機半導体層４５の垂直方向の配置状態が実施例４の有機ＦＥＴと逆になっているが、その他の点は実施例４の有機ＦＥＴと同じとすることができる。それ故、実施例５の有機ＦＥＴの詳細な説明は省略する。
【００７６】
以下、支持体等の模式的な一部断面図である図６の（Ａ）〜（Ｃ）を参照して、実施例５の絶縁層及び有機半導体層から成る積層構造の形成方法、並びに、有機ＦＥＴの製造方法を説明する。
【００７７】
［工程−５００］
先ず、実施例１の［工程−１１０］と同様の方法に基づき、溶液を基体上に塗布した後、乾燥することで、基体上に絶縁層を形成する。あるいは又、絶縁材料としての高分子材料、及び、表面処理剤を混合した溶液を支持体４０上に塗布、乾燥することで、下地層４１を形成する。
【００７８】
［工程−５１０］
次に、実施例１の［工程−１３０］と同様にして、絶縁層上に有機半導体層を形成する。あるいは又、下地層４１上に、有機半導体材料から成り、チャネル形成領域４６を構成する有機半導体層４５を形成する（図６の（Ａ）及び図６の（Ｂ）参照）。具体的には、スピンコート法に基づき、Ｐ３ＨＴから成る有機半導体層４５を下地層４１及びソース／ドレイン電極４４上に形成する。あるいは又、表１に例示した真空蒸着法に基づき、ペンタセンから成る有機半導体層４５を下地層４１上に形成する。
【００７９】
［工程−５２０］
その後、実施例１の［工程−１２０］と同様にして、下地層４１上にソース／ドレイン電極４４を形成する。
【００８０】
［工程−５３０］
次いで、例えばスパッタリング法に基づき、ＳｉＯ2から成るゲート絶縁膜４３を全面に形成する。
【００８１】
［工程−５４０］
その後、実施例１の［工程−１００］と同様にして、ゲート絶縁膜４３上に、Ｔｉ層から成る密着層、及び、Ａｕ層から成るゲート電極４２を形成する。図面においては、密着層の図示を省略した。あるいは又、ゲート絶縁膜４３の一部をハードマスクで覆った状態で、密着層としてのＴｉ層、及び、ゲート電極としてのＡｕ層を、順次、ゲート絶縁膜４３上に真空蒸着法によって形成してもよく、これによって、ゲート電極４２をフォトリソグラフィ・プロセス無しで形成することができる。
【００８２】
［工程−５５０］
次いで、周知の方法に基づき、実施例１の［工程−１４０］と同様にして、全面にＳｉＯ2から成る絶縁層２０を形成した後、ゲート電極４２及びソース／ドレイン電極４４の上方の絶縁層２０の部分に開口部を形成し、これらの開口部内を含む絶縁層２０上に配線材料層を形成し、この配線材料層をパターニングすることで、ゲート電極４２に接続された配線（図示せず）、及び、ソース／ドレイン電極４４に接続された配線２１を形成することができる（図６の（Ｃ）参照）。こうして、実施例５の有機ＦＥＴを得ることができる。
【００８３】
尚、実施例５の［工程−５００］に対して実施例２を適用することも可能である。
【００８４】
以上、本発明を好ましい実施例に基づき説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。有機ＦＥＴの構造、製造条件は例示であり、適宜変更することができる。尚、本発明の有機ＦＥＴを、ディスプレイ装置や各種の電子機器に適用、使用する場合、基体に多数の有機ＦＥＴを集積したモノリシック集積回路としてもよいし、各有機ＦＥＴを切断して個別化し、ディスクリート部品として使用してもよい。
【００８５】
実施例においては、絶縁層、ゲート絶縁層、あるいは、下地層の形成をスピンコート法に基づき行ったが、代替的に、表面処理剤の蒸気で満たされた容器中で、絶縁材料としての高分子材料を含む溶液を基体上、あるいは、支持体及びゲート電極上、あるいは、支持体上に塗布した後、乾燥することで、基体上に絶縁層を形成し、あるいは、支持体及びゲート電極上にゲート絶縁層を形成し、あるいは、支持体上に下地層を形成することもできる。具体的には、スピンコーターの処理チャンバ内を表面処理剤（例えば、オクタデシルトリクロロシラン）の蒸気雰囲気とした状態で、絶縁材料としての高分子材料（例えば、ポリビニルフェノール）を含む溶液をスピンコーティングすればよい。あるいは又、代替的に、ＣＶＤ法に基づき、絶縁材料としての高分子材料（例えば、ポリパラキシリレン）と表面処理剤から成る絶縁層、ゲート絶縁層、下地層を、基体上、支持体及びゲート電極上、支持体上に形成することもでき、この場合には、表面処理剤を含有するガスをキャリアガスとして用いればよい。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】図１の（Ａ）〜（Ｄ）は、実施例１の有機電界効果型トランジスタの製造方法を説明するための支持体等の模式的な一部断面図である。
【図２】図２の（Ａ）〜（Ｃ）は、図１の（Ｄ）に引き続き、実施例１の有機電界効果型トランジスタの製造方法を説明するための支持体等の模式的な一部断面図である。
【図３】図３の（Ａ）〜（Ｂ）は、図２の（Ｃ）に引き続き、実施例１の有機電界効果型トランジスタの製造方法を説明するための支持体等の模式的な一部断面図である。
【図４】図４の（Ａ）〜（Ｃ）は、実施例３の有機電界効果型トランジスタの製造方法を説明するための支持体等の模式的な一部断面図である。
【図５】図５の（Ａ）〜（Ｃ）は、実施例４の有機電界効果型トランジスタの製造方法を説明するための支持体等の模式的な一部断面図である。
【図６】図６の（Ａ）〜（Ｃ）は、実施例５の有機電界効果型トランジスタの製造方法を説明するための支持体等の模式的な一部断面図である。
【図７】図７は、実施例１の有機電界効果型トランジスタ、及び、比較例の有機電界効果型トランジスタにおいて、ソース／ドレイン電極間に３０ボルトを印加した状態で、ゲート電極に印加する電圧Ｖgを変化させたときのソース／ドレイン電極間を流れる電流Ｉdを測定した結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【００８７】
１０，４０・・・支持体、４１・・・下地層、１２，４２・・・ゲート電極、１３・・・ゲート絶縁層、４３・・・ゲート絶縁膜、１４，４４・・・ソース／ドレイン電極、１５，４５・・・有機半導体層、１６，４６・・・チャネル形成領域、２０・・・絶縁層、２１・・・配線、３１・・・レジスト層、３２・・・レジスト層
【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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