(57)【要約】【課題】パリレンなどの特殊な材料を用いず、容易に形成でき、パッシベーション効果の高い保護膜を有する有機半導体装置及びその製造方法を提供すること。【解決手段】支持基板１の主面に、ゲート電極２とゲート絶縁膜３とを形成し、ゲート絶縁膜３の上にソース電極４およびドレイン電極５を形成し、これらの電極上および電極間を連続的に被覆する有機半導体層６を形成する。さらに、有機半導体層６を被覆する保護膜７と保護膜８とを積層して形成する。保護膜７は、少なくとも、保護膜８を形成する際の損傷から有機半導体層６を保護する作用を有する保護膜とし、塗布法または印刷法によって形成する。保護膜８は、少なくとも、酸素及び水分が有機半導体層６へ侵入するのを阻止する作用を有する保護膜とする。例えば、保護膜７をＰＭＭＡやポリイミドを用いて形成し、窒化シリコンからなる保護膜８をプラズマＣＶＤ法またはスパッタリング法で形成する。【選択図】        図１
2007053147.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有機半導体層を導電領域とする有機半導体装置において、
前記有機半導体層が、溶液の被着によって形成された第１の保護膜によって被覆され  、更に、前記第１の保護膜が第２の保護膜によって被覆されており、
前記第１の保護膜は、少なくとも、前記第２の保護膜を形成する際の損傷から前記有  機半導体層を保護する作用を有し、
前記第２の保護膜は、少なくとも、前記有機半導体層への外部物質の侵入を阻止する  作用を有する
ことを特徴とする、有機半導体装置。
【請求項２】
有機半導体層を導電領域とする有機半導体装置において、
前記有機半導体層が、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリビニルフェノール（Ｐ  ＶＰ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリイミド、フッ素含有ポリマー及び  ポリシラザンからなる群より選ばれた少なくとも１つからなる第１の保護膜によって被  覆され、更に、前記第１の保護膜が第２の保護膜によって被覆されており、
前記第１の保護膜は、少なくとも、前記第２の保護膜を形成する際の損傷から前記有  機半導体層を保護する作用を有し、
前記第２の保護膜は、少なくとも、前記有機半導体層への外部物質の侵入を阻止する  作用を有する
ことを特徴とする、有機半導体装置。
【請求項３】
前記第１の保護膜が、少なくとも、プラズマによる損傷から前記有機半導体層を保護する作用を有し、前記第２の保護膜がプラズマを用いて形成される、請求項１に記載した有機半導体装置。
【請求項４】
前記第２の保護膜が、プラズマＣＶＤ法（化学気相成長法）又はスパッタリング法を用いて形成される、請求項３に記載した有機半導体装置。
【請求項５】
前記第２の保護膜が、真空蒸着法又は溶液の被着によって形成される、請求項１に記載した有機半導体装置。
【請求項６】
前記第１の保護膜が溶液の被着によって形成される、請求項２に記載した有機半導体装置。
【請求項７】
前記有機半導体層が基体に形成され、この基体側に、前記有機半導体層への外部物質の侵入を阻止する第３の保護膜が形成されている、請求項１に記載した有機半導体装置。
【請求項８】
前記第１の保護膜が、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリビニルフェノール（ＰＶＰ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリイミド、フッ素含有ポリマー及びポリシラザンからなる群より選ばれた少なくとも１つからなる、請求項１に記載した有機半導体装置。
【請求項９】
前記第２の保護膜が、酸化アルミニウム（アルミナ）Ａl2Ｏ3、窒化シリコンＳiＮx、酸化シリコンＳiＯ2、酸化窒化シリコンＳiＯxＮy、酸化チタンＴiＯ2、酸化タリウムＴa2Ｏ5、酸化ハフニウムＨfＯx及びパリレンからなる群より選ばれた少なくとも１つからなる、請求項１に記載した有機半導体装置。
【請求項１０】
前記第３の保護膜が、酸化アルミニウム（アルミナ）Ａl2Ｏ3、窒化シリコンＳiＮx、酸化シリコンＳiＯ2、酸化窒化シリコンＳiＯxＮy、酸化チタンＴiＯ2、酸化タリウムＴa2Ｏ5、酸化ハフニウムＨfＯx及びパリレンからなる群より選ばれた少なくとも１つからなる、請求項７に記載した有機半導体装置。
【請求項１１】
前記有機半導体層がポリチオフェン系化合物からなる、請求項１に記載した有機半導体装置。
【請求項１２】
前記導電領域に接してソース電極及びドレイン電極が設けられ、これらの両電極間にゲート絶縁膜を介してゲート電極が設けられ、絶縁ゲート型電界効果トランジスタとして構成されている、請求項１に記載した有機半導体装置。
【請求項１３】
請求項１又は２に記載した有機半導体装置の製造方法であって
基体に前記有機半導体層を形成する工程と、
前記第１の保護膜の材料を含む前記溶液を被着して、前記第１の保護膜によって前記  有機半導体層を被覆する工程と、
前記第１の保護膜を前記第２の保護膜によって被覆する工程と
を有する、有機半導体装置の製造方法。
【請求項１４】
前記有機半導体層を溶解させる性質が乏しく、最表面よりも表面エネルギーの低い溶媒を用いて、前記第１の保護膜の材料を含む前記溶液を形成する、請求項１３に記載した有機半導体装置の製造方法。
【請求項１５】
前記溶媒が、２−プロパノール（イソプロピルアルコール）、ブタノール、シクロペンタノン、１,４−ジオキサン、γ-ブチルラクトン、アニソール、ポリエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート（ＰＥＧＭＥＡ）からなる群より選ばれた少なくとも１つからなる、請求項１４に記載した有機半導体装置の製造方法。
【請求項１６】
前記第１の保護膜を、少なくとも、プラズマによる損傷から前記有機半導体層を保護する作用を有する材料を用いて形成し、前記第２の保護膜をプラズマを用いて形成する、請求項１３に記載した有機半導体装置の製造方法。
【請求項１７】
前記第２の保護膜をプラズマＣＶＤ法又はスパッタリング法を用いて形成する、請求項１６に記載した有機半導体装置の製造方法。
【請求項１８】
前記第２の保護膜を真空蒸着法又は溶液の被着によって形成する、請求項１３に記載した有機半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機電界効果トランジスタなどの有機半導体装置及びその製造方法に関するものであり、より詳しくは保護膜（パッシベーション膜）の構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、様々な半導体デバイス（トランジスタやダイオードや光電変換デバイスなど）には、シリコンなどの無機半導体材料が用いられてきた。例えば、現在、液晶表示装置のアクティブマトリックス回路にスイッチング素子として広く用いられている薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor；以下、ＴＦＴと略記する。）のほとんどが、半導体層としてアモルファスシリコンまたは多結晶シリコンを用いるシリコン系無機半導体トランジスタである。
【０００３】
しかし、無機半導体デバイスは、その製造に真空装置などの高価な製造設備や高純度の材料を必要とするため、製造コストが高くなる問題点がある。また、高温での熱処理が必要であるため、基板が制約される問題点もある。
【０００４】
一方、有機半導体層を導電領域とする有機半導体デバイスは、比較的低い温度下で塗布法や浸漬法などで製造でき、低コストで、容易に大面積化が可能である。また、プラスチックなどの耐熱性のないフレキシブルな基板などに形成することができ、機械的衝撃に対しても安定である。このため、近年、次世代の表示装置への応用などを想定して、ＴＦＴなどの有機半導体デバイスの研究開発が活発に行われている。
【０００５】
しかしながら、有機半導体デバイスは、有機ＥＬ（Electro Luminescence）素子と同様、外部から侵入してくる酸素及び水分によって有機半導体層が変質し、半導体性能が劣化する。酸素などの影響を受けにくい有機半導体材料の開発も行なわれているが、まだ十分であるとはいえない。従って、信頼性の高い有機半導体デバイスを作製するには、保護膜（パッシベーション膜）などによって有機半導体層を外部から完全に遮断する構造を形成することが必要不可欠である。
【０００６】
このような場合、無機半導体デバイスであれば、プラズマＣＶＤ法（プラズマ気相成長法）やスパッタリング法などにより、保護膜として、緻密な窒化シリコン膜や酸化シリコン膜を形成するのが一般的である。無機薄膜による保護膜が酸素や水の侵入を阻止するブロック層として有効であることは、よく知られている。しかし、有機半導体デバイスでは、プラズマによるダメージが有機半導体層に生じやすく、プラズマを用いてＣＶＤ法やスパッタリング法などによって保護膜を形成すると、プラズマによるダメージが有機半導体層に生じ、後に実施例で説明するように、かえってデバイス特性を劣化させてしまうことになる。
【０００７】
これを避けるために、従来、有機半導体デバイスでは、塗布法などによってベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）やポリイミドなどの有機膜を保護膜として形成するのが一般的である。この場合、有機保護膜が酸素や水の侵入を阻止する性能は無機保護膜に比べて劣っているため、有機保護膜を透過して有機半導体層に侵入する酸素や水分などによって有機半導体デバイスのデバイス特性や信頼性が徐々に低下することが懸念される。
【０００８】
そこで後述の特許文献１には、ポリパラキシリレン（パリレン）層と、酸化シリコンなどのセラミック膜とを積層して保護膜を形成した、有機半導体によるスイッチング素子が提案されている。
【０００９】
【特許文献１】特開２００４−２８８７７４号公報（第２、４及び５頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献１では、請求項２に「基板材料を有し、前記基板材料の上にカソード電極としての導伝体がパターニングされ、前記カソード電極の上に、電気的に接続した有機半導体材料を塗布してあり、該有機半導体材料上に電気的に接続される導伝体によるアノード電極が形成され、かつ、前記有機半導体材料部分が露出した該有機半導体材料部分を外気遮蔽するようにポリパラキシリレン及びセラミックスを、該有機半導体材料部分を覆うように形成したことを特徴とする有機半導体によるスイッチング素子」を発明とすることが記載されている。
【００１１】
図８は、特許文献１の発明の第１実施形態のスイッチング素子の側断面図であり、これに関して次の説明が記載されている。
【００１２】
「ガラス基板などガスを通さない基板材料１０１上に、カソード電極１０２を形成し、基板材料１０１及びカソード電極１０２の上に、有機半導体材料１０４を蒸着などで形成し、その上にアノード電極１０３を形成する。次に、有機半導体材料１０４及びアノード電極１０３の上に、本発明で提案の材料パリレン（商標）からなる第１保護層１１１を塗布または成膜により形成し、さらにセラミックスからなるＳiＯ2などの第２保護層１１２を塗布または成膜により形成する。
【００１３】
パリレンは、蒸着による公知の方法が提案されており、またＳiＯ2は、スパッタあるいはゾル・ゲル法などによって成膜する。このように構成することで、有機材料の中では特別にガスの透過率が低い材料であるパリレンからなる第１保護層１１１にさらに、セラミックスからなる第２保護層１１２により透過断面積を削減できるために、酸素や水蒸気などの有機半導体材料１０４に害のあるガスを避けることができる。とくに水蒸気は、パリレン分子の表面において、強い溌水性を持つことでわかるように、水蒸気を透過し難い。
【００１４】
第１保護膜１１１としてパリレンを室温で成膜する。１Ｐa以下の真空で蒸着した。そして、パリレン膜厚さ約１μｍの第１保護膜１１１を形成し、その上にさらに、セラミックスの第２保護膜１１２としてＳiＯ2を付けた。ＳiＯ2膜は、ＥＢ蒸着で０．１μｍ程度付けると、試料との距離が５０ｃｍの装置では膜の表面温度がどうしても４０℃以上に上昇してしまうため、試料基板の放熱に十分配慮しながら蒸着する。」
【００１５】
しかしながら、特許文献１の発明には不明な点がいくつか存在する。特に、なぜ第１保護層１１１がパリレンからなる膜でなければならないのか、また、ＳiＯ2などのセラミックスからなる第２保護層１１２と第１保護層１１１とがどのような関係にあるのか、ということが明確ではない。
【００１６】
パリレンからなる保護層を形成するためには、少なくとも、パリレンダイマーを蒸発させる蒸発領域、気体状のパリレンダイマーを気相でパリレンモノマーに熱分解する熱分解領域、未分解のパリレンダイマーを吸着によって除去する後熱分解領域、および気体状のパリレンモノマーを基板に堆積させ、重合させ、基板上にパリレンポリマーを形成させる蒸着領域を備えた特殊な真空蒸着装置が必要になる。また、成熟した半導体製造技術とは異なり、上記の各領域の温度や圧力などの条件を最適化してパリレンポリマーを作製する技術が確立され、広く普及しているとは言い難い（特表２００２−５０５８０３号公報参照。）。
【００１７】
すなわち、現状は、特許文献１の発明を応用したいと考えた利用者の多くが、第１保護層１１１を形成する材料としてパリレンを容易に利用できる状態にはない。また、パリレンは、真空蒸着装置を用いて成膜するため、大型基板に形成するには大型の真空蒸着装置が必要になり、コスト高になるので、大面積の基板にデバイスを形成する場合には適していない。これらの理由から、第１保護層１１１の形成材料としてパリレン以外の保護層形成材料を用いて、特許文献１の発明と同様の効果を得たい場合がある。しかし、特許文献１にはパリレンに関して、「蒸着によって形成でき、ガス、とくに水蒸気の透過率が特に低い有機材料」としか記載されておらず、他の保護層形成材料を選定するために参考にできることがらは記載されていない。例えば、「蒸着によって形成できる」ことが必須の条件であるのか、或いは、ガス透過を阻止する性能がパリレンに比べて多少劣る材料であっても、膜厚を厚くすれば用いることができるのか、ということが示されていない。
【００１８】
また、セラミックスからなる第２保護層１１２と第１保護層１１１との関係に関しては、「第１保護層１１１にさらに、セラミックスからなる第２保護層１１２により（ガスの）透過断面積を削減できる」としか記載されておらず、第１保護層１１１と第２保護層１１２との間に特別な関係はなく、両者の積層順が逆順であってもよいように読み取れる。従って、第２保護層１１２との関係から、パリレン以外の第１保護層１１１に適した材料を絞り込むこともできず、また、積層構造に関して何らかの手がかりを得ることもできない。
【００１９】
更に、特許文献１には、請求項２に「有機半導体材料を塗布してあり」と記載されているにも関わらず、その第１実施形態では、「有機半導体材料１０４を蒸着などで形成し」と記載されていたり、パリレン膜は気相を通じてしか形成できないにも関わらず、第１実施形態では、「パリレン（商標）からなる第１保護層１１１を塗布または成膜により形成し」と記載されていたりするなど、本質的に重要な事項に関して記載の不一致や事実誤認が存在する。
【００２０】
以上のように、特許文献１の発明の課題は、特許文献１の発明によって部分的に解決されたとしても、完全に解決されたとは言い難い。
【００２１】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであって、その目的は、パリレンなどの特殊な材料を用いず、容易に形成でき、パッシベーション効果の高い保護膜を有する有機半導体装置及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本発明者は、鋭意研究を重ねた結果、特許文献１の第１保護層１１１は必ずしもパリレンのようにガス透過率が低い層である必要はないことを見出し、本発明を完成するに至った。
【００２３】
即ち、本発明は、有機半導体層を導電領域とする有機半導体装置において、
前記有機半導体層が、溶液の被着によって形成された第１の保護膜によって被覆され  、更に、前記第１の保護膜が第２の保護膜によって被覆されており、
前記第１の保護膜は、少なくとも、前記第２の保護膜を形成する際の損傷から前記有  機半導体層を保護する作用を有し、
前記第２の保護膜は、少なくとも、前記有機半導体層への外部物質の侵入を阻止する  作用を有する
ことを特徴とする、第１の有機半導体装置に係わり、また、有機半導体層を導電領域とする有機半導体装置において、
前記有機半導体層が、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリビニルフェノール（Ｐ  ＶＰ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリイミド、フッ素含有ポリマー及び  ポリシラザンからなる群より選ばれた少なくとも１つからなる第１の保護膜によって被  覆され、更に、前記第１の保護膜が第２の保護膜によって被覆されており、
前記第１の保護膜は、少なくとも、前記第２の保護膜を形成する際の損傷から前記有  機半導体層を保護する作用を有し、
前記第２の保護膜は、少なくとも、前記有機半導体層への外部物質の侵入を阻止する  作用を有する
ことを特徴とする、第２の有機半導体装置に係わるものである。
【００２４】
更に、前記第１の有機半導体装置又は前記第２の有機半導体装置の製造方法であって
基体に前記有機半導体層を形成する工程と、
前記第１の保護膜の材料を含む前記溶液を被着して、前記第１の保護膜によって前記  有機半導体層を被覆する工程と、
前記第１の保護膜を前記第２の保護膜によって被覆する工程と
を有する、有機半導体装置の製造方法に係わるものである。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の第１の有機半導体装置は、有機半導体層を導電領域とする有機半導体装置であって、前記有機半導体層が、溶液の被着によって形成された第１の保護膜によって被覆され、更に、前記第１の保護膜が第２の保護膜によって被覆されている。前記第１の保護膜が前記溶液の被着によって形成されているので、適切な溶媒を選択すれば、前記有機半導体層に対するダメージを最小限に抑えて前記第１の保護膜を形成することができる。また、真空装置などの大がかりな装置を必要とせず、簡易に、低コストで、大面積の前記第１の保護膜を形成することができ、副次的な効果として表面の平坦性も向上する。
【００２６】
なお、被着とは、塗布と印刷とを含む液体状物質の配置方法を指すものとする。塗布法には、簡易に、生産性よく前記第１の保護膜を形成できる利点があり、印刷法には、前記第１の保護膜の形成とパターニングを同時に行える利点がり、また、大面積に形成しても膜厚のばらつきが悪化しにくい利点がある。
【００２７】
更に、保護膜が、少なくとも、前記第２の保護膜を形成する際の損傷から前記有機半導体層を保護する作用を有する前記第１の保護膜と、少なくとも、前記有機半導体層への前記外部物質の侵入を阻止する作用を有する前記第２の保護膜との積層構造で形成されている。前記第２の保護膜を形成する際には、その際の損傷から前記有機半導体層を保護する作用を有する前記第１の保護膜が既に形成されているので、前記有機半導体層への損傷などを心配することなく、前記有機半導体層への前記外部物質の侵入を阻止する作用に最も優れた膜を、前記第２の保護膜として選択することができる。また、前記有機半導体層への前記外部物質の侵入は前記第２の保護膜によって阻止されるので、前記第１の保護膜が前記外部物質の侵入を阻止する性能をもつ必要はなく、前記第１の保護膜は、前記第２の保護膜を形成する際の損傷から前記有機半導体層を保護する作用を有するだけでよい。
【００２８】
以上のように、前記有機半導体層の保護膜を前記第１の保護膜と前記第２の保護膜とで構成し、保護機能を２つの保護膜で段階的に分担することにより、各保護膜に要求される性能が限定されるので、各保護膜に対してより広い選択肢の中からそれぞれに最適の材料および製造方法を選択することができる。例えば、前記第２の保護膜をプラズマＣＶＤ法（化学気相成長法）によって形成される緻密な窒化シリコン膜とすれば、前記有機半導体層への酸素や水分の侵入を阻止することができ、その際、前記第１の保護膜をポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）膜やポリイミド膜などとすれば、前記窒化シリコン膜を形成する際のプラズマによる損傷から前記有機半導体層を保護することができる。この結果、パリレンなどの特殊な材料を用いなくとも、パッシベーション効果の高い保護膜を有する有機半導体装置を、容易に形成することができる。
【００２９】
本発明の第２の有機半導体装置は、前記第１の有機半導体装置と同様、前記有機半導体層の保護膜が、前記第２の保護膜を形成する際の損傷から前記有機半導体層を保護する作用を少なくとも有する前記第１の保護膜と、前記有機半導体層への前記外部物質の侵入を阻止する作用を少なくとも有する前記第２の保護膜との積層構造で形成されている。しかも、前記第１の保護膜が、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリビニルフェノール（ＰＶＰ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリイミド、フッ素含有ポリマー及びポリシラザンからなる群より選ばれた少なくとも１つからなる膜である。これらの材料からなる膜は、いずれも溶液の被着によって形成できる膜であるから、前記第２の有機半導体装置は、このような材料限定によって、前記第１の有機半導体装置と同様の効果を確実に得ることのできる装置である。
【００３０】
なお、本発明の第１及び第２の有機半導体装置において、前記第１の保護膜及び前記第２の保護膜は、単一層からなるものであっても、複数層が積層されたものであってもよい。単一層からなるものであれば、形成が容易であるメリットがあり、複数層からなるものであれば、形成に手間がかかるものの、複数層の組み合わせによって、単一層では実現できない性能を実現できるメリットがある。
【００３１】
本発明の有機半導体装置の製造方法は、前記第１又は前記第２の有機半導体装置を効率よく製造することを可能にする半導体装置の製造方法である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
本発明の第１の有機半導体装置又は第２の有機半導体装置の製造方法において、前記有機半導体層を溶解させる性質が乏しい溶媒を用いて前記第１の保護膜材料を溶解させ、この溶液を前記有機半導体層上に被着させると、前記有機半導体層にダメージを与えることなく前記第１の保護膜を形成することができる。この際、最表面よりも表面エネルギーの低い溶媒を用いて前記第１の保護膜の材料を溶解させ、その溶液を形成すると、濡れ性がよくなり、ピンホールの少ない保護膜を形成することができる（Journal of Applied Physics，vol.96，p.2286参照。）。具体的には、前記溶媒が、２−プロパノール（イソプロピルアルコール）、ブタノール、シクロペンタノン、１,４−ジオキサン、γ-ブチルラクトン、アニソール、ポリエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート（ＰＥＧＭＥＡ）からなる群より選ばれた少なくとも１つからなるのがよい。
【００３３】
また、前記第１の保護膜が、少なくとも、プラズマによる損傷から前記有機半導体層を保護する作用を有し、前記第２の保護膜が、プラズマを用いる方法、例えばプラズマＣＶＤ法又はスパッタリング法を用いて形成されるのがよい。例えば、プラズマＣＶＤ法によって形成される緻密な窒化シリコン膜や、スパッタリング法によって形成される酸化アルミニウム（アルミナ）膜は、前記有機半導体層への酸素や水分の侵入を阻止する前記第２の保護膜として好適な膜である。
【００３４】
また、前記第２の保護膜が真空蒸着法又は溶液の被着によって形成されるのがよい。この場合、前記第１の保護膜は、それぞれ、真空蒸着時の熱から前記有機半導体層を保護するもの、又は前記第２の保護膜の材料を含む溶液の溶媒から前記有機半導体層を保護するものであるのがよい。
【００３５】
なお、既述したように、前記有機半導体層は外部から侵入してくる酸素及び水分によって劣化するので、前記第２の保護膜は前記外部物質として酸素及び水分の侵入を阻止できることが重要である。
【００３６】
本発明の第１の有機半導体装置において、前記有機半導体層が基体に形成され、この基体側に、前記有機半導体層への前記外部物質の侵入を阻止する第３の保護膜が形成されているのがよい。このような構造をとることによって、前記基体が前記外部物質の透過を許す材料からなるものであっても、前記基体側から前記有機半導体層に侵入しようとする前記外部物質を阻止することができる。例えば、前記基体がプラスチック基板である場合でも、酸素及び水分の侵入を阻止して、信頼性の高い有機半導体装置を形成することができる。
【００３７】
また、前記第１の保護膜が、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリビニルフェノール（ＰＶＰ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリイミド、フッ素含有ポリマー及びポリシラザンからなる群より選ばれた少なくとも１つからなるのがよい。
【００３８】
また、前記第２の保護膜が、酸化アルミニウム（アルミナ）Ａl2Ｏ3、窒化シリコンＳiＮx、酸化シリコンＳiＯ2、酸化窒化シリコンＳiＯxＮy、酸化チタンＴiＯ2、酸化タリウムＴa2Ｏ5、酸化ハフニウムＨfＯx及びパリレンからなる群より選ばれた少なくとも１つからなるのがよい。
【００３９】
また、前記第３の保護膜が、酸化アルミニウム（アルミナ）、窒化シリコン、酸化シリコン、酸化窒化シリコン、酸化チタン、酸化タリウム、酸化ハフニウム及びパリレンからなる群より選ばれた少なくとも１つからなるのがよい。
【００４０】
また、前記有機半導体層がポリチオフェン系化合物若しくはペンタセン系化合物からなるのがよい。これらの有機半導体材料は、移動度が大きいなど、優れた半導体特性を示すことが知られている。なお、「・・・系化合物」とは、その化合物自体およびその化合物から誘導され派生した化合物を意味し、例えば、ポリチオフェン系化合物とは、ポリチオフェンおよびポリチオフェン誘導体を意味するものとする。
【００４１】
また、本発明の第１の有機半導体装置は、前記導電領域に接してソース電極及びドレイン電極が設けられ、これらの両電極間にゲート絶縁膜を介してゲート電極が設けられ、絶縁ゲート型電界効果トランジスタ（絶縁ゲート型ＦＥＴ）として構成されているのがよい。上記の有機ＦＥＴは液晶表示装置の画素トランジスタなどとして好適に用いられる。また、上記の構造は、共役系をもつ有機半導体分子として可視部付近の光に対して光吸収性のある色素を用いれば、光センサ等としても動作可能である。
【００４２】
例えば、有機ＦＥＴをＲＦ−ＩＤタグ（Radio Frequency Identification：電磁波を使った自動認識技術）やディスプレイのバックプレーンに応用する場合、長期安定性などの信頼性が必要となるが、本発明の第１の有機半導体装置を用いれば、ＦＥＴの初期劣化を防ぎ、かつ、経時劣化を最小限に抑えることができる。
【００４３】
次に、本発明の好ましい実施の形態を図面参照下に具体的かつ詳細に説明する。
【００４４】
本実施の形態では、主として請求項１又は２に記載した有機半導体装置、及び請求項１５に記載した有機半導体装置の製造方法の例として、絶縁ゲート型電界効果トランジスタ及びその製造方法について説明する。
【００４５】
図１は、本実施の形態に基づく絶縁ゲート型電界効果トランジスタとして構成された有機電界効果トランジスタ（有機ＦＥＴ）１０の構造を示す断面図である。
【００４６】
図１に示すように、有機ＦＥＴ１０では、支持基板１の一方の主面に、ゲート電極２とゲート絶縁膜３とが形成されている。このゲート絶縁膜３の上に、ソース電極４およびドレイン電極５が形成され、少なくとも、ソース電極４およびドレイン電極５に接し、これらの電極上および電極間を連続的に被覆するように、有機半導体材料からなる有機半導体層６が設けられている。
【００４７】
有機ＦＥＴ１０では、有機半導体層６におけるキャリア移動がゲート電極２に印加されるゲート電圧によって制御される。図１には、有機ＦＥＴ１０が優れたトランジスタ特性が得られるボトムゲート型ＦＥＴである例を示したが、これに限るものではなく、トップゲート型またはダブルゲート型のＦＥＴであってもよい。
【００４８】
有機半導体層６の上には、有機半導体層６の保護膜として、前記第１の保護膜である保護膜７と、前記第２の保護膜である保護膜８とが、有機半導体層６を被覆するように形成されている。
【００４９】
以下、さらに詳しく各部を説明する。
【００５０】
支持基板１の材料は、一般に基板材料として用いられるものであれば何でもよく、例えば、プラスチック、金属、シリコンなどの半導体、ガラス、およびセラミックなどを挙げることができる。とりわけ、フレキシブルな画面が形成できることや、安価で軽量であることなどから、例えばポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）などの有機高分子からなるプラスチック基板が好ましい。
【００５１】
ゲート電極２の材料としては、アルミニウムＡl、金Ａu、銀Ａg、クロムＣr、およびニッケルＮiなどがよい。
【００５２】
ゲート絶縁膜３は、酸化シリコンＳiＯ2、窒化シリコンＳiＮx、酸化アルミニウム（アルミナ）Ａl2Ｏ3、酸化タリウムＴa2Ｏ5、酸化チタンＴiＯ2、および酸化ハフニウムＨfＯxなどの無機材料や、ポリビニルフェノール（ＰＶＰ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリイミド、およびパリレンなどの有機高分子材料からなるのがよい。
【００５３】
ソース電極４およびドレイン電極５の材料としては、金、銀、クロム、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ（親水性有機半導体分子であるポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）とポリスチレンスルホン酸との混合水溶液から堆積させた、両者の混合物）、およびポリアニリンなどがよい。
【００５４】
有機半導体層６は、少なくとも、ソース電極４およびドレイン電極５に接し、これらの電極上および電極間を連続的に被覆するように設けられている。有機半導体層６の材料としては、ポリチオフェン系化合物、ポリフルオレン系化合物、ポリアリルアミン系化合物などの高分子化合物がよいが、ペンタセン系化合物やオリゴチオフェン系化合物などの低分子化合物であってもよい。これらは、キャリア移動度が大きいなど、優れた半導体特性を示すことが知られている。
【００５５】
ソース電極４およびドレイン電極５は、くし形電極の形状にパターニングされているのもよい。その場合、有機半導体層６はくし形電極の全体を包み込むように形成される。ソース電極４およびドレイン電極５をくし形電極にすることで、有機半導体層６が形成するチャネル部の実質的な断面積が増加し、移動度の小さい有機半導体層６であっても、十分な量の電流量を得ることができる。
【００５６】
保護膜７は、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ＰＶＰ、ＰＭＭＡ、ポリイミド、およびフッ素ポリマーなどの有機高分子材料や、ポリシラザンなどの無機高分子材料からなるのがよい。保護膜７は、これらの溶液を有機半導体層６に被着した後、溶媒を蒸発させて形成する。
【００５７】
保護膜８は、酸化アルミニウム（アルミナ）、窒化シリコン、酸化シリコン、酸化窒化シリコン、酸化チタン、酸化タリウム、および酸化ハフニウムなどの無機材料や、パリレンなどの有機高分子材料からなるのがよい。
【００５８】
ここで、保護膜８は、少なくとも、酸素及び水分などの前記外部物質が有機半導体層６へ侵入するのを阻止する作用を有する保護膜である。保護膜８の膜厚は、酸素および水分の透過を阻止する性能などに応じて適宜選択されるが、酸化アルミニウム（アルミナ）や窒化シリコンでは１００ｎｍ程度である。また、保護膜７は、少なくとも、保護膜８を形成する際の損傷から有機半導体層６を保護する作用を有する保護膜である。保護膜７の材質や膜厚は、保護膜８の形成方法などに応じて適宜選択する。例えば、プラズマ損傷から有機半導体層６を保護するためにＰＭＭＡやポリイミドを形成する場合には、１００ｎｍ程度の膜厚とする。
【００５９】
保護膜８を形成する際には、その際の損傷から有機半導体層６を保護する作用を有する保護膜７が既に形成されているので、有機半導体層６への損傷などを心配することなく、有機半導体層６への前記外部物質の侵入を阻止する作用に最も優れた膜を、保護膜８として選択することができる。また、有機半導体層６への前記外部物質の侵入は保護膜８によって阻止されるので、保護膜７が前記外部物質の侵入を阻止する性能をもつ必要はなく、保護膜７は、保護膜８を形成する際の損傷から有機半導体層６を保護する作用を有するだけでよい。
【００６０】
以上のように、有機半導体層６の保護膜を保護膜７と保護膜８との積層構造で構成し、保護機能を２つの保護膜７および８で段階的に分担することにより、各保護膜に要求される性能は限定される。従って、各保護膜に対してより広い選択肢の中からそれぞれに最適の材料および製造方法を選択することができる。例えば、保護膜８をプラズマＣＶＤ法（化学気相成長法）によって形成される緻密な窒化シリコン膜とすれば、有機半導体層６への酸素や水分の侵入を阻止することができ、その際、保護膜７をＰＭＭＡ膜やポリイミド膜などとすれば、窒化シリコン保護膜８を形成する際のプラズマによる損傷から有機半導体層６を保護することができる。この結果、パリレンなどの特殊な材料を用いなくとも、パッシベーション効果の高い保護膜を有する有機半導体装置を、容易に形成することができる。
【００６１】
なお、保護膜８が無機材料からなり、保護膜７が有機材料からなる場合には、保護膜７は、有機半導体層６と無機保護層８とが直接接すると生じる機械的なストレスを緩和する緩衝層としての効果も有する。
【００６２】
図２および図３は、本実施の形態に基づく有機ＦＥＴ１０の作製工程のフローを示す断面図である。
【００６３】
初めに、例えばポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）からなる支持基板１を用意し、図２（ａ）〜図２（ｃ）に示すように、その上にリフトオフ法によってＡl、Ａu、Ａg、Ｃr、またはＮiなどの金属薄膜からなるゲート電極２をパターニングして形成する。
【００６４】
すなわち、まず、図２（ａ）に示すように、支持基板１の全面に塗布法などによってフォトレジスト層を形成した後、フォトリソグラフィによってパターニングして、ゲート電極２を形成する領域以外を被覆するマスク５１を形成する。
【００６５】
次に、図２（ｂ）に示すように、蒸着法などによって全面に電極材料層５２を形成する。次に、マスク層５１を溶解除去することにより、その上に堆積した電極材料層５２を除去して、図２（ｃ）に示すように、ゲート電極２となる電極材料層５２のみを残す。
【００６６】
以上、リフトオフ法による電極形成方法を説明したが、他の方法として、全面に金属薄膜を蒸着などによって形成した後、この金属薄膜をリソグラフィとエッチングとによってパターニングして、ゲート電極２を形成してもよい。また、インクジェット印刷法、マイクロコンタクト印刷法、およびスクリーン印刷法などの印刷法によって、Ａu、Ａgなどの金属微粒子を支持基板１の上にパターニングして被着させ、金属微粒子からなるゲート電極２を形成することもできる。
【００６７】
次に、図２（ｄ）に示すように、ゲート電極２の上も含めて支持基板１の全面に、無機材料や有機高分子材料からなるゲート絶縁膜３を形成する。具体的には、ＳiＯ2、ＳiＮx、Ａl2Ｏ3、Ｔa2Ｏ5、ＴiＯ2、ＨfＯxなどの無機材料からなるゲート絶縁膜３は、ＣＶＤ法、ＲＦ（高周波）スパッタリング法、および真空蒸着法などによって成膜する。また、ＰＶＰ、ＰＭＭＡ、ポリイミドなどの有機高分子材料からなるゲート絶縁膜３は、スピンコート法、ダイコート法、キャピラリーコート法、およびディップコート法などの塗布法、またはインクジェット印刷法、マイクロコンタクト印刷法、およびスクリーン印刷法などの印刷法によってこれらの溶液を支持基板１に被着させた後、溶媒を蒸発させて成膜する。また、パリレンは真空蒸着法により成膜する。
【００６８】
次に、図２（ｅ）に示すように、ゲート絶縁層３の上に、ゲート電極２と同様の方法によって、ソース電極４およびドレイン電極５を形成する。すなわち、金、銀、クロムなどの金属薄膜からなるソース電極４およびドレイン電極５は、リフトオフ法、または蒸着とその後のリソグラフィとエッチングとによって形成する。また、Ａu、Ａgなどの金属微粒子や、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳおよびポリアニリンなどの有機半導体材料からなるソース電極４およびドレイン電極５は、印刷法によって形成する。
【００６９】
次に、図３（ｆ）に示すように、少なくとも、ソース電極４およびドレイン電極５に接し、これらの電極上および電極間を連続的に被覆するように、有機半導体材料からなる有機半導体層６を形成する。具体的には、有機半導体材料が、例えばポリ（３−ヘキシルチオフェン）（Ｐ３ＨＴ）などの高分子量化合物である場合には、まず、適当な溶媒に溶かし、０．１〜１質量％の溶液を調製する。次に、スピンコート法、ディップコート法、キャピラリーコート法、ディスペンサー法、およびダイコート法などの塗布法や、インクジェット印刷法などの印刷法によって、窒素雰囲気中もしくは大気中でその溶液をゲート絶縁層３の全面もしくは所望の領域に被着させる。この後、窒素雰囲気中もしくは真空中で１００〜１６０℃の温度において３０分程度の間、加熱処理して残留溶媒を蒸発させる。このようにして、厚さ５０〜１００ｎｍの有機半導体層６を形成する。ここで用いる溶媒は、とくに限定されるものではないが、クロロホルム、トルエン、キシレン、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）などがよい。
【００７０】
なお、有機半導体材料がペンタセンやオリゴチオフェンなどの低分子量化合物であれば、抵抗加熱式の蒸着源を用いた蒸着法により有機半導体層６を形成する。
【００７１】
次に、図３（ｇ）に示すように、有機半導体層６を被覆する保護層７を形成する。具体的には、保護層７の材料であるポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ＰＶＰ、ＰＭＭＡ、ポリイミド、およびフッ素ポリマーなどの有機高分子材料や、ポリシラザンなどの無機高分子材料の溶液を、スピンコート法、ディップコート法、キャピラリーコート法、ディスペンサー法、およびダイコート法などの塗布法や、インクジェット印刷法などの印刷法によって、有機半導体層６に被着させた後、溶媒を蒸発させて保護層７を形成する。この後、窒素雰囲気中もしくは真空中で１００〜１６０℃の温度において１時間程度の間、加熱処理して残留溶媒を蒸発させる。材質や膜厚などは、次に説明する保護膜８の形成方法などに応じて適宜選択するが、プラズマ損傷から有機半導体層６を保護するためにＰＭＭＡやポリイミドを形成する場合には、１００〜５００ｎｍ程度の膜厚とする。
【００７２】
この際、溶媒として、有機半導体層６を構成する有機半導体材料を溶解させる性質が乏しく、最表面よりも表面エネルギーの低い溶媒を用いて、保護膜７の材料を溶解させ、その溶液を形成するのがよい。具体的には、上記の溶媒が、２−プロパノール（イソプロピルアルコール）、ブタノール、シクロペンタノン、１,４−ジオキサン、γ-ブチルラクトン、アニソール、ポリエチレングリコールモノメチルエーテルアセテート（ＰＥＧＭＥＡ）からなる群より選ばれた少なくとも１つからなるのがよい。
【００７３】
このように、本実施の形態では、適切な溶媒を選択して、保護膜７が溶液の被着によって形成されるので、有機半導体層６に対するダメージを最小限に抑え、かつ、ピンホールの少ない保護膜７を形成することができる。また、真空装置などの大がかりな装置を必要としないので、簡易に、低コストで、大面積の保護膜７を形成することができる。また、副次的な効果であるが、表面の平坦性が向上するので、配線形成工程などの後続の工程が容易になり、精度も向上する。
【００７４】
次に、図３（ｈ）に示すように、保護膜７を被覆するように、保護膜７に積層して酸化アルミニウム（アルミナ）、窒化シリコン、酸化シリコン、酸化窒化シリコン、酸化チタン、酸化タリウム、および酸化ハフニウムなどの無機材料や、パリレンなどの有機高分子材料からなる保護膜８を形成する。膜厚は、酸素および水分の透過を阻止する性能などに応じて適宜選択するが、酸化アルミニウム（アルミナ）や窒化シリコンでは１００ｎｍ程度がよい。
【００７５】
保護膜８を形成する際には、その際の損傷から有機半導体層６を保護する作用を有する保護膜７が既に形成されているので、有機半導体層６への損傷などを心配することなく、広い選択肢の中から、有機半導体層６への前記外部物質の侵入を阻止する作用に最も優れた膜を、保護膜８として選択することができる。
【００７６】
例えば、プラズマＣＶＤ法によって形成される緻密な窒化シリコン膜や、スパッタリング法によって形成される酸化アルミニウム（アルミナ）膜は、有機半導体層６への酸素や水分の侵入を阻止する保護膜８として好適な膜である。これらのように保護膜８をプラズマを用いる方法、例えばプラズマＣＶＤ法またはスパッタリング法を用いて形成する場合には、保護膜７として、少なくとも、プラズマによる損傷から有機半導体層６を保護する作用を有する保護膜を形成しておく。但し、有機半導体層６への酸素や水分の侵入は保護膜８によって阻止されるので、保護膜７がこれらの侵入を阻止する性能をもつ必要はなく、保護膜７の材料は、広い選択肢の中から最適の材料を選択することができる。
【００７７】
また、保護膜８を真空蒸着法または溶液の被着によって形成してもよい。この場合、保護膜７としては、それぞれ、真空蒸着時の熱から有機半導体層６を保護するもの、または保護膜８の材料を含む溶液の溶媒から有機半導体層６を保護するものを形成しておく。
【００７８】
なお、有機半導体層６の形成、保護膜７の形成、および保護膜８の形成は、酸素や水分の影響を避けるために、外気に曝されることなく、一連の処理が行えるように、グローブボックスと連結されたクラスターツールのように構成された処理システム下で行なわれることが望ましい。
【００７９】
上述したように、本実施の形態に基づく有機半導体装置の製造方法は、個々の工程では既に確立され普及している技術と設備とのみを用いているので、有機ＦＥＴ１０を効率よく確実に製造することができる。
【００８０】
図４は、請求項７に対応する、本実施の形態の変形例に基づく有機ＦＥＴ２０の構造を示す断面図である。図４に示すように、有機ＦＥＴ２０では、有機半導体層６から見て支持基板１の側に、前記第３の保護膜である保護膜１１が形成されている点のみが、有機ＦＥＴ１０と異なっている。保護膜１１の材料は保護膜８の材料と同じでよく、酸化アルミニウム（アルミナ）、窒化シリコン、酸化シリコン、酸化窒化シリコン、酸化チタン、酸化タリウム、および酸化ハフニウムなどの無機材料や、パリレンなどの有機高分子材料などである。
【００８１】
例えば、支持基板１が薄いプラスチック基板である場合のように、支持基板１が前記外部物質の透過を十分に阻止できない場合、支持基板１を透過した前記外部物質が、保護膜８が形成されていない側から有機半導体層６へ侵入しようとする。保護膜１１はこれに対応するもので、保護膜１１を設けることによって、支持基板１の側から有機半導体層６へ侵入しようとする酸素や水分などの前記外部物質を阻止することができる。
【００８２】
また、支持基板１としてプラスチック基板などを用いた場合、加工プロセスの間に支持基板１からガスが放出され、有機半導体装置の品質が低下する原因となることがあるが、保護膜１１を設けることによって、支持基板１からのガス放出を抑える効果も得られる。
【００８３】
上記のように、保護膜１１を設けることによって、有機ＦＥＴ２０の信頼性や製造歩留まりが向上するほか、支持基板１の材料や厚さの自由度も増大する。
【００８４】
なお、保護膜１１を設ける位置は、図４に示した支持基板１の上面側だけに限られるものではなく、下面側に設けてもよいし、両面に設けてもよい。また、支持基板１と有機半導体層６との間にはゲート絶縁膜３が存在するので、上面側に設ける保護膜１１の役割をゲート絶縁膜３に兼ねさせることも考えられる。しかし、ゲート絶縁膜３にはゲート絶縁膜としての最適な膜厚が存在するので、これが保護膜としての最適膜厚と一致しない場合には、独立した保護膜１１を設ける方がよい。
【実施例】
【００８５】
実施例１および２は、図１に示した有機ＦＥＴ１０を作製し、ドレイン電流Ｉdとゲート電圧Ｖgとの関係を調べ、比較例と比較した例である。これらの例では、支持基板１としてポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）からなるプラスチック基板を用い、アルミニウムからなるゲート電極２、金からなるソース電極４およびドレイン電極５、および酸化シリコンＳiＯ2からなるゲート絶縁膜３を形成した。また、ポリ（３−ヘキシルチオフェン）（Ｐ３ＨＴ）からなる有機半導体層６をクロロホルムを溶媒として形成した。なお、ソース電極４およびドレイン電極５は、くし形電極の形状にパターニングした。
【００８６】
実施例１は、アニソールを溶媒とし、スピンコート法によってＰＭＭＡを１００ｎｍ程度の厚さに成膜することによって保護膜７を形成した後、ＲＦマグネトロンスパッタリング法により、出力１００Ｗ、２５℃の下で窒化シリコンからなる保護膜８を１００ｎｍ程度の厚さに成膜した例である。ゲート長Ｌgは５μｍ、ゲート幅Ｗgは４７．２ｍｍである。
【００８７】
比較例は、保護膜７を形成せずに、有機半導体層６の上に直接、実施例１と同様にＲＦスパッタリング法によって窒化シリコンからなる保護膜８を１００ｎｍ程度の厚さに成膜した例である。実施例１と同様、ゲート長Ｌgは５μｍ、ゲート幅Ｗgは４７．２ｍｍである。
【００８８】
図７は、ドレイン電圧Ｖdを−８０Ｖに保った状態で、比較例の有機ＦＥＴにおけるドレイン電流Ｉdとゲート電圧Ｖgとの関係を求めたグラフである。点線は、保護膜８を形成する前の有機ＦＥＴのグラフであり、実線は、ＲＦスパッタリング法によって窒化シリコン保護膜８を成膜した後のグラフである。
【００８９】
図７のグラフから、比較例のＦＥＴでは、負のゲート電圧Ｖgを印加したとき、大きなドレイン電流Ｉdが流れ、トランジスタはオンの状態にあり、印加するゲート電圧Ｖgを正またはゼロ近辺の電圧としたとき、ドレイン電流Ｉdは最少になり、トランジスタがオフの状態になることがわかる。ＲＦスパッタリング法によって保護膜８を形成する前の有機ＦＥＴでは、オン電流とオフ電との比、すなわちオン／オフ比が最大で２×１０5程度であるのに対し、ＲＦスパッタリング処理で保護膜８を形成した後の有機ＦＥＴでは、オン電流が減少し、オフ電流が増加して、オン／オフ比が最大２×１０3程度まで劣化していることがわかる。
【００９０】
窒化シリコン保護膜８を成膜した際のＲＦスパッタリング処理におけるプラズマ出力は１００Ｗで、プラズマとしては比較的小さなエネルギーであるから、Ｐ３ＨＴからなる有機半導体層６が、プラズマによる損傷を極めて受けやすく、有機半導体層６の上に窒化シリコン保護膜８を直接形成する場合には、ＲＦスパッタリング処理によってＦＥＴ特性が著しく劣化することがわかる。
【００９１】
一方、図５は、ドレイン電圧Ｖdを同じく−８０Ｖに保った状態で、実施例１の有機ＦＥＴにおけるドレイン電流Ｉdとゲート電圧Ｖgとの関係を求めたグラフである。図５のグラフから、実施例１のＦＥＴでも、負のゲート電圧Ｖgを印加したとき、トランジスタはオンの状態にあり、印加するゲート電圧Ｖgを正の電圧としたとき、トランジスタがオフの状態になることがわかる。オン電流とオフ電との比、すなわちオン／オフ比は最大２×１０5程度であり、ＲＦスパッタリング処理を行う前の比較例のＦＥＴと同じである。このことから、実施例１のＦＥＴでは、ＲＦスパッタリング処理に先だってＰＭＭＡからなる保護膜７を形成していたために、Ｐ３ＨＴからなる有機半導体層６が、窒化シリコン保護膜８を成膜した際のプラズマによる損傷から完全に保護されたことがわかる。
【００９２】
実施例２は、γ−ブチルラクトンを溶媒とし、スピンコート法によってポリイミドを１００ｎｍ程度の厚さに成膜することによって保護膜７を形成した後、ＲＦマグネトロンスパッタリング法により、出力１００Ｗ、２５℃の下で窒化シリコンからなる保護膜８を１００ｎｍ程度の厚さに成膜した例である。ゲート長Ｌgは１０μｍ、ゲート幅Ｗgは０．５６ｍｍである。
【００９３】
図６は、ドレイン電圧Ｖdを同じく−８０Ｖに保った状態で、実施例２の有機ＦＥＴにおけるドレイン電流Ｉdとゲート電圧Ｖgとの関係を求めたグラフである。図６のグラフから、実施例２のＦＥＴでも、負のゲート電圧Ｖgを印加したとき、トランジスタはオンの状態にあり、印加するゲート電圧Ｖgをほぼゼロにしたとき、トランジスタがオフの状態になることがわかる。このＦＥＴでは、ターンオン電圧が０Ｖ付近にあり、ゲート電圧Ｖgを０Ｖにしたとき、オフ状態になるので、制御上好都合である。
【００９４】
このＦＥＴは、ゲート長Ｌgおよびゲート幅Ｗgが実施例１や比較例のＦＥＴと異なるため、ドレイン電流の大きさをこれらと直接比べることはできないが、オン電流とオフ電との比、すなわちオン／オフ比は最大１×１０6以上であり、このことからＲＦスパッタリング処理による劣化がなかったことが推測できる。すなわち、実施例２のＦＥＴでは、ＲＦスパッタリング処理に先だってポリイミドからなる保護膜７を形成していたために、Ｐ３ＨＴからなる有機半導体層６が、窒化シリコン保護膜８を成膜した際のプラズマによる損傷から完全に保護されたことがわかる。
【００９５】
以上に説明したように、実施例１および実施例２では、本発明の実施の形態に基づいて有機ＦＥＴ１０を作製し、ドレイン電流Ｉdとゲート電圧Ｖgとの関係を実測し、本発明の第１又は第２の有機半導体装置に基づいて、有機半導体層６のトランジスタ特性を劣化させることなく、酸素および水分の侵入を阻止する保護膜８を有する有機ＦＥＴを得ることができることを確証した。
【００９６】
以上、本発明を実施の形態及び実施例に基づいて説明したが、本発明はこれらの例に何ら限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能であることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００９７】
本発明の有機半導体装置及びその製造方法は、種々の電子回路、特にディスプレイのアクティブマトリックス回路などのスイッチング素子として広く用いられている薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）などの半導体装置及びその製造方法として用いられ、その低コスト化や、プラスチック等の耐熱性のないフレキシブルな基板への適用などの新規な用途の開発に貢献することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９８】
【図１】本発明の実施の形態に基づく有機ＦＥＴの構造を示す断面図である。
【図２】同、有機ＦＥＴの作製工程のフローを示す断面図である。
【図３】同、有機ＦＥＴの作製工程のフローを示す断面図である。
【図４】同、変形例に基づく有機ＦＥＴの構造を示す断面図である。
【図５】本発明に基づく実施例１の有機ＦＥＴにおける、ドレイン電流Ｉd ゲート電圧Ｖg の関係を示すグラフである。
【図６】本発明に基づく実施例２の有機ＦＥＴにおける、ドレイン電流Ｉd ゲート電圧Ｖg の関係を示すグラフである。
【図７】比較例の有機ＦＥＴにおける、ドレイン電流Ｉd ゲート電圧Ｖg の関係を示すグラフである。
【図８】特許文献１に示されている発明の第１実施形態のスイッチング素子の側断面図である。
【符号の説明】
【００９９】
１…支持基板、２…ゲート電極、３…ゲート絶縁層、４…ドレイン電極、
５…ソース電極、６…有機半導体層、７…保護膜、８…保護膜、１０…有機ＦＥＴ、
１１…保護膜、５１…マスク層、５２…電極材料層、１０１…基板、
１０２…カソード電極、１０３…アノード電極、１０４…有機半導体材料、
１１１…第１保護層、１１２…第２保護層
【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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【図８】
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