(57)【要約】【課題】不活性金属をゲート電極に用い、フレキシブルな高分子材料をゲート絶縁膜に用いたときにも、優れたトランジスタ性能を発揮できる、有機薄膜トランジスタを提供する。【解決手段】この有機薄膜トランジスタは、支持基板１と、支持基板１上に形成されたゲート電極２と、ゲート電極２上に形成された第一ゲート絶縁層３と、第一ゲート絶縁層３上に形成された第二ゲート絶縁層４と、第二ゲート絶縁層４上に所定の間隔を隔てて形成されたソース電極５及びドレイン電極６と、ソース電極５及びドレイン電極６上形成された有機半導体層７とを備えている。【選択図】図１
2013168601.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持基板上に形成された不活性金属を用いたゲート電極と、前記ゲート電極上に形成された第一高分子ゲート絶縁層と、前記第一高分子ゲート絶縁層上に形成され、前記第一高分子ゲート絶縁層を構成する高分子絶縁材料よりも水に対する接触角が大きい高分子絶縁材料で構成された第二高分子ゲート絶縁層と、前記第二高分子ゲート絶縁層上に所定の間隔を隔てて形成されたソース電極及びドレイン電極と、前記ソース電極及び前記ドレイン電極上に形成された有機半導体層とを備えたことを特徴とする有機薄膜トランジスタ。
【請求項２】
支持基板上に形成された不活性金属を用いたゲート電極と、前記ゲート電極上に形成された第一高分子ゲート絶縁層と、前記第一高分子ゲート絶縁層上に形成され、前記第一高分子ゲート絶縁層を構成する高分子絶縁材料よりも水に対する接触角が大きい高分子絶縁材料で構成された第二高分子ゲート絶縁層と、前記第二高分子ゲート絶縁層上に形成された有機半導体層と、前記有機半導体層上に所定の間隔を隔てて形成されたソース電極及びドレイン電極とを備えたことを特徴とする有機薄膜トランジスタ。
【請求項３】
前記第二ゲート絶縁層は前記第一ゲート絶縁層表面を親水処理した該第一ゲート絶縁層上に形成されている、請求項１又は２に記載の有機薄膜トランジスタ。
【請求項４】
前記第一高分子ゲート絶縁層は、水に対する接触角が１００°未満の高分子絶縁材料で構成され、前記第二高分子ゲート絶縁層は、水に対する接触角が１００°以上の高分子絶縁材料で構成されたものである、請求項１〜３のいずれか１項に記載の有機薄膜トランジスタ。
【請求項５】
支持基板上に形成された不活性金属を用いたゲート電極上に第一高分子ゲート絶縁層を形成する工程と、前記第一高分子ゲート絶縁層表面を親水処理する工程と、前記表面処理した第一高分子ゲート絶縁層上に、前記第一高分子ゲート絶縁層を構成する高分子絶縁材料よりも水に対する接触角が大きい高分子絶縁材料で第二高分子ゲート絶縁層を形成する工程と、前記第二高分子ゲート絶縁層上に所定の間隔を隔ててソース電極及びドレイン電極を形成する工程と、前記ソース電極及び前記ドレイン電極上に有機半導体層を形成する工程を備えることを特徴とする有機薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項６】
支持基板上に形成された不活性金属を用いたゲート電極上に第一高分子ゲート絶縁層を形成する工程と、前記第一高分子ゲート絶縁層表面を親水処理する工程と、前記表面処理した第一高分子ゲート絶縁層上に、前記第一高分子ゲート絶縁層を構成する高分子絶縁材料よりも水に対する接触角が大きい高分子絶縁材料で第二高分子ゲート絶縁層を形成する工程と、前記第二高分子ゲート絶縁層上に有機半導体層を形成する工程と、前記有機半導体層上に所定の間隔を隔ててソース電極及びドレイン電極を形成する工程を備えることを特徴とする有機薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項７】
前記第一高分子ゲート絶縁層を構成する高分子絶縁材料が、水に対する接触角が１００°未満の高分子絶縁材料であり、前記第二高分子ゲート絶縁層を構成する高分子絶縁材料が、水に対する接触角が１００°以上の高分子絶縁材料である、請求項５又は６に記載の有機薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項８】
前記第一高分子ゲート絶縁層表面を親水処理する工程が、ＵＶオゾン処理である、請求項５〜７のいずれか１項に記載の有機薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項９】
前記第一高分子ゲート絶縁層表面を親水処理する工程が、酸素プラズマ処理である、請求項５〜７のいずれか１項に記載の有機薄膜トランジスタの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機半導体を用いた有機薄膜トランジスタ及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
有機半導体を用いる有機エレクトロニクスは、フレキシブルデバイスなどを製造するための次世代技術として大きく注目されている。すでに製品化された有機電界発光ダイオード（ＯＬＥＤ）に加えて、アクティブマトリクス用スイッチング素子を用途とする有機電界効果トランジスタ（ＯＦＥＴ）の研究開発が近年大きく進展している。
【０００３】
有機電界効果トランジスタの性能は、現在ディスプレイに多く使用されているアモルファスシリコン薄膜電界効果トランジスタの特性を凌駕しており、実用化に向けデバイス特性と長期安定性をさらに向上させるため技術開発が行われている。
【０００４】
有機電界効果トランジスタを可能にする有機薄膜トランジスタのゲート絶縁膜としては、一般的には自己組織化膜を処理したＳｉＯ２などの無機酸化物が使われることが多い。しかしながら、フレキシブルデバイスにするためにはゲート絶縁膜にやわらかい材料を用いることが必要であり、例えば特許文献１には、パリレンといった高分子材料を用いることが開示されている。
【０００５】
一方、有機薄膜トランジスタにおいてデバイス駆動の要となる電荷輸送は、有機半導体層とゲート絶縁層との境界に沿った界面で生じる。特に、ゲート絶縁膜上の水分子やヒドロキシル基などは電荷輸送のトラップになることが知られている。そのため、ゲート絶縁膜上を高撥水性にする必要があり、無機酸化物がゲート絶縁膜の場合は、自己組織化膜によって高撥水性処理を行うことが一般的である。また、高分子材料の場合は、水に対する接触角が大きいフルオロポリマーをゲート絶縁膜に用いることが報告されている（非特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−６４９５３号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】W. L. Kalb, T. Mathis, S. Haas, A. F. Stassen, and B. Batlogg「Organic small molecule field-effect transistors with CytopTM gate dielectric: Eliminating gate bias stress effects」APPLIED PHYSICS LETTERS 90, 092104(2007)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、ゲート絶縁膜としてパリレンを用いた有機薄膜トランジスタでは、水に対する接触角が１００°未満と低くゲート絶縁膜上の水分子を排除できないため、トランジスタ性能は移動度０．５ｃｍ２/Ｖｓ程度と十分ではなかった。また、ゲート絶縁膜としてフルオロポリマーを用いた有機薄膜トランジスタでは、フルオロポリマーとゲート電極上のヒドロキシル基とが反応し密着する機構のため、ゲート電極が不活性金属の場合用いることができず、金など導電性の良い材料の電極を用いることができないという問題があった。
【０００９】
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、不活性金属をゲート電極に用い、フレキシブルな高分子材料をゲート絶縁膜に用いたときにも、優れたトランジスタ性能を発揮できる、有機薄膜トランジスタを提供することにある。また、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】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明の有機薄膜トランジスタは、支持基板上に形成された不活性金属を用いたゲート電極と、前記ゲート電極上に形成された第一高分子ゲート絶縁層と、前記第一高分子ゲート絶縁層上に形成され、前記第一高分子ゲート絶縁層を構成する高分子絶縁材料よりも水に対する接触角が大きい高分子絶縁材料で構成された第二高分子ゲート絶縁層と、前記第二高分子ゲート絶縁層上に所定の間隔を隔てて形成されたソース電極及びドレイン電極と、前記ソース電極及び前記ドレイン電極上に形成された有機半導体層とを備えたことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の有機薄膜トランジスタは、支持基板上に形成された不活性金属を用いたゲート電極と、前記ゲート電極上に形成された第一高分子ゲート絶縁層と、前記第一高分子ゲート絶縁層上に形成され、前記第一高分子ゲート絶縁層を構成する高分子絶縁材料よりも水に対する接触角が大きい高分子絶縁材料で構成された第二高分子ゲート絶縁層と、前記第二高分子ゲート絶縁層上に形成された有機半導体層と、前記有機半導体層上に所定の間隔を隔てて形成されたソース電極及びドレイン電極とを備えたことを特徴とする。
【００１２】
本発明の有機薄膜トランジスタにおいては、前記第二ゲート絶縁層は前記第一ゲート絶縁層表面を親水処理した該第一ゲート絶縁層上に形成されていることが好ましい。
【００１３】
また、前記第一高分子ゲート絶縁層は、水に対する接触角が１００°未満の高分子絶縁材料で構成され、前記第二高分子ゲート絶縁層は、水に対する接触角が１００°以上の高分子絶縁材料で構成されたものであることが好ましい。
【００１４】
一方、本発明の有機薄膜トランジスタの製造方法は、支持基板上に形成された不活性金属を用いたゲート電極上に第一高分子ゲート絶縁層を形成する工程と、前記第一高分子ゲート絶縁層表面を親水処理する工程と、前記表面処理した第一高分子ゲート絶縁層上に、前記第一高分子ゲート絶縁層を構成する高分子絶縁材料よりも水に対する接触角が大きい高分子絶縁材料で第二高分子ゲート絶縁層を形成する工程と、前記第二高分子ゲート絶縁層上に所定の間隔を隔ててソース電極及びドレイン電極を形成する工程と、前記ソース電極及び前記ドレイン電極上に有機半導体層を形成する工程を備えることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の有機薄膜トランジスタの製造方法は、支持基板上に形成された不活性金属を用いたゲート電極上に第一高分子ゲート絶縁層を形成する工程と、前記第一高分子ゲート絶縁層表面を親水処理する工程と、前記表面処理した第一高分子ゲート絶縁層上に、前記第一高分子ゲート絶縁層を構成する高分子絶縁材料よりも水に対する接触角が大きい高分子絶縁材料で第二高分子ゲート絶縁層を形成する工程と、前記第二高分子ゲート絶縁層上に有機半導体層を形成する工程と、前記有機半導体層上に所定の間隔を隔ててソース電極及びドレイン電極を形成する工程を備えることを特徴とする。
【００１６】
本発明の有機薄膜トランジスタの製造方法においては、前記第一高分子ゲート絶縁層を構成する高分子絶縁材料が、水に対する接触角が１００°未満の高分子絶縁材料であり、前記第二高分子ゲート絶縁層を構成する高分子絶縁材料が、水に対する接触角が１００°以上の高分子絶縁材料であることが好ましい。
【００１７】
また、前記第一ゲート絶縁層表面を親水処理する工程が、ＵＶオゾン処理であることが好ましい。
【００１８】
また、前記第一ゲート絶縁層表面を親水処理する工程が、酸素プラズマ処理であることが好ましい。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の有機薄膜トランジスタによれば支持基板上に形成されたゲート電極上に、第一ゲート絶縁層を形成し、その上に第二ゲート絶縁層を形成するという、ゲート絶縁膜の構成を採用したので、例えば、第一ゲート絶縁層としてパリレンといった高分子材料を用い、第二ゲート絶縁層として水に対する接触角が大きいアモルファスフッ素樹脂を用いることによって、優れたトランジスタ性能を発揮できる、有機薄膜トランジスタを提供することができる。
【００２０】
また、本発明の有機薄膜トランジスタの製造方法によれば、支持基板上に形成されたゲート電極上に、第一ゲート絶縁層を形成し、その第一ゲート絶縁層表面を親水処理したうえで、その上に、第二ゲート絶縁層を形成するという、ゲート絶縁膜の形成工程を採用したので、例えば、第一ゲート絶縁層としてパリレンといった高分子材料を用い、第二ゲート絶縁層として水に対する接触角が大きいアモルファスフッ素樹脂を用いる場合にも、その第一ゲート絶縁層上に第二ゲート絶縁層を確実に密着させて、その第一ゲート絶縁層と第二ゲート絶縁層からなるゲート絶縁膜を備えた、有機薄膜トランジスタを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の有機薄膜トランジスタの一実施形態の概略図である。
【図２】本発明の有機薄膜トランジスタの別の実施形態の概略図である。
【図３】本発明の有機薄膜トランジスタの製造方法における、ゲート電極形成工程を示す概略図である。
【図４】本発明の有機薄膜トランジスタの製造方法における、第一ゲート絶縁層形成工程を示す概略図である。
【図５】本発明の有機薄膜トランジスタの製造方法における、第二ゲート絶縁層形成工程を示す概略図である。
【図６】本発明の有機薄膜トランジスタの製造方法における、ソース・ドレイン電極形成工程を示す概略図である。
【図７】本発明の有機薄膜トランジスタの製造方法における、有機半導体層形成工程を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図１〜７を参照しつつ、本発明の有機薄膜トランジスタ及びその製造方法の実施形態について説明する。
【００２３】
図１に示すように、この実施形態の有機薄膜トランジスタは、ボトムコンタクト型のデバイス構造をなしている。すなわち、支持基板１上にゲート電極２が形成され、ゲート電極２上に第一ゲート絶縁層３、第一ゲート絶縁層３上に第二ゲート絶縁層４が形成されている。そして、第二ゲート絶縁層４、ソース電極５及びドレイン電極６上に、有機半導体層７が直接形成されている。
【００２４】
支持基板１は、後述するプロセスに対する耐久性を有するものであればよく、例えば、ガラス基板、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルム、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）フィルム、ＰＣ（ポリカーボネート）フィルム、ＰＥＳ（ポリエーテルスルホン）フィルムなどの各種フィルム基板などが挙げられる。
【００２５】
ゲート電極２の電極材料としては、電極として用いるのに十分導電性を有する、金、白金、ニッケルなどの不活性金属材料を使用することができる。
【００２６】
ゲート電極２の厚さは、用途により適宜調整できる。例えば、５０〜２００ｎｍが好ましく、５０〜１００ｎｍがより好ましい。２００ｎｍを超えると、プロセス時間を要する傾向にある。５０ｎｍ未満であると、配線抵抗が大きくなる傾向にある。
【００２７】
第一ゲート絶縁層３は、十分な絶縁性を有する高分子材料で形成される。この実施形態では、第一ゲート絶縁層３は、水に対する接触角が１００°未満である高分子絶縁材料で構成されている。なお、水に対する接触角とは、水平な材料表面に水滴を静的に置いたとき、水滴が材料表面と接している部分で水滴表面による接線がなす角度を意味し、材料の撥水性をあらわすひとつの指標となる。その測定は、従来公知のθ／２法、接線法、カーブフィッティング法などの測定手法に基づき、市販の接触角計などを用いて行なうことができる。
【００２８】
第一ゲート絶縁層３を構成する高分子絶縁材料の具体例としては、例えば、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート、水に対する接触角：５８°）、パリレン（パラキシレン系ポリマー、水に対する接触角：９０°）、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール、水に対する接触角：４５°）などが挙げられる。
【００２９】
第一ゲート絶縁層３の膜厚は、２００〜１０００ｎｍが好ましく、２００〜５００ｎｍがより好ましい。膜厚が薄すぎると絶縁性が低くなる傾向にあり、膜厚が厚すぎるとトータルのゲート絶縁層の膜厚が厚くなり、静電容量が小さくなり、後述する有機半導体層７に注入されるキャリア量が少なくなる傾向にある。
【００３０】
第二ゲート絶縁層４は、十分な絶縁性を有する高分子材料で形成される。そして、第一ゲート絶縁層３を構成する高分子絶縁材料よりも水に対する接触角が大きい高分子絶縁材料で構成される。この実施形態では、第二ゲート絶縁層４は、水に対する接触角が１００°以上である高分子絶縁材料で構成されている。
【００３１】
第二ゲート絶縁層４を構成する高分子絶縁材料の具体例としては、アモルファスフッ素樹脂などが挙げられる。アモルファスフッ素樹脂としては、例えば、旭硝子株式会社から市販されている、「Ｃｙｔｏｐ」（商品名、水に対する接触角：１１５°）などを用いることができる。
【００３２】
第二ゲート絶縁層４の膜厚は、２０〜２００ｎｍが好ましく、２０〜１００ｎｍがより好ましい。膜厚が薄いと平坦な膜形成が難しくなる傾向にあり、膜厚が厚すぎるとトータルのゲート絶縁層の膜厚が厚くなり、静電容量が小さくなり、後述する有機半導体層７に注入されるキャリア量が少なくなる傾向にある。
【００３３】
第一ゲート絶縁層３の膜厚と第二ゲート絶縁層４の膜厚との比は、１：１〜０．０２であることが好ましく、１：０．５〜０．０４であることがより好ましい。
【００３４】
ソース電極５及びドレイン電極６の電極材料としては、電極として用いるのに十分導電性を有するものであればよく、特に制限はない。金、銀、チタン、クロム、ニッケルなどの各種金属材料を使用できる。
【００３５】
ソース電極５及びドレイン電極６の厚さは、用途により適宜調整できる。例えば、５０〜２００ｎｍが好ましく、５０〜１００ｎｍがより好ましい。２００ｎｍを超えると、プロセス時間を要する傾向にある。５０ｎｍ未満であると、配線抵抗が大きくなる傾向にある。
【００３６】
ソース電極６とドレイン電極７との間の距離（チャネル長）Ｌは、例えば、１００μｍ以下が好ましく、５０μｍ以下がより好ましい。チャネル長を短くすることで、高速応答性や、素子の高集積化などが可能となる。
【００３７】
有機半導体層７の有機半導体材料としては、従来公知のものを用いることができる。例えば、ペンタセン、ルブレンなどのＰ型低分子有機半導体材料、ポリ−３−ヘキシルチオフェン（Ｐ３ＨＴ）などのＰ型高分子有機半導体材料、フラーレンなどのｎ型有機半導体材料などを用いることができる。
【００３８】
有機半導体層７の膜厚は、例えば、１０〜１００ｎｍが好ましく、２０〜５０ｎｍがより好ましい。１００ｎｍを超えると、成膜に時間を要し、プロセス時間が嵩む傾向にある。１０ｎｍ未満であると、有機半導体材料がアイランド状となり膜形成ができていない場合があり、また、特性が悪くなる可能性がある。
【００３９】
図２には、本発明の有機薄膜トランジスタの別の実施形態を示す。この実施形態では、第二ゲート絶縁層４上に有機半導体層７が形成され、有機半導体層７上にソース電極５及びドレイン電極６が形成されている。本発明はこのようなトップコンタクト構造のデバイスにも適用される。
【００４０】
次に、本発明の有機薄膜トランジスタの製造方法について、図３〜７を参照しつつ説明する。
【００４１】
まず、図３に示すように、支持基板１上にゲート電極２を形成する（ゲート電極形成工程）。ゲート電極２の形成は、従来公知の方法に準じて行えばよく、例えば、上述した電極材料を用いて、抵抗加熱蒸着法、スパッタ法、電子ビーム蒸着法などの方法により行なうことができる。
【００４２】
次に、図４に示すように、支持基板１のゲート電極２が形成された側の面に第一ゲート絶縁層３を形成し、ゲート電極２上に第一ゲート絶縁層３を形成する（第一ゲート絶縁層形成工程）。第一ゲート絶縁層３の形成は、従来公知の方法に準じて行えばよく、例えば、上述した高分子絶縁材料を用いて、スピンコート法、スリットコート法、ディップコート法などの各種塗布方法により行なうことができる。また、高分子絶縁材料としてパリレンを用いる場合には、ＣＶＤ法により高分子絶縁層を形成することができる。
【００４３】
次に、第一ゲート絶縁層３の表面を親水処理する。親水処理方法としては、ＵＶオゾン処理、酸素プラズマ処理などが挙げられる。なお、この親水処理により、第一ゲート絶縁層表面の水に対する接触角が変化する。例えば、典型的にパリレンでは、処理前の９０°から処理後４０°に低下する。
【００４４】
次に、図５に示すように、表面処理した第一ゲート絶縁層３上に第二ゲート絶縁層４を形成する（第二ゲート絶縁層形成工程）。第二ゲート絶縁層４の形成は、従来公知の方法に準じて行えばよく、例えば、上述したアモルファスフッ素樹脂を用いて、スピンコート法、スリットコート法、ディップコート法などの各種塗布方法により行なうことができる。前述したように、第一ゲート絶縁層３上は親水処理になっているため、アモルファスフッ素樹脂（ポリマー末端がシラノール基やカルボキシル基）と第一ゲート絶縁層３表面（ヒドロキシル基が表面にある状態）とが反応することができ、水素結合や共有結合により膜形成が可能となる。親水処理をしていない場合では、樹脂が第一ゲート絶縁層３上ではじかれてしまい膜形成が難しい。
【００４５】
次に、図６に示すように、第二ゲート絶縁層４上にソース電極５及びドレイン電極６を形成する（ソース・ドレイン電極形成工程）。ソース電極５及びドレイン電極６の形成は、従来公知の方法に準じて行えばよく、例えば、上述した電極材料を用いて、マスク蒸着法（抵抗加熱蒸着法）、スパッタ法、電子ビーム蒸着法、インクジェット法、スクリーン印刷、スピンコート法などにより行なうことができる。インクジェット法、スクリーン印刷、スピンコート法などの塗布法の場合には、銀インクなどの金属ナノ粒子インクを用いることができる。また、フォトリソ法で形成してもよい。
【００４６】
次に、図７に示すように、第二ゲート絶縁層４のソース電極５及びドレイン電極６が形成された側の面に有機半導体層７を形成し、ソース電極５及びドレイン電極６上に有機半導体層７を形成する（有機半導体層形成工程）。有機半導体層７の形成は、従来公知の方法に準じて行えばよく、例えば、上述した有機半導体材料を用いて、抵抗加熱蒸着法、インクジェット法などにより行うことができる。あるいは、ＰＶＴ法（フィジカル・ベーパー・トランスポート法）で単結晶薄膜を形成し、それを第二ゲート絶縁層４のソース電極５及びドレイン電極６が形成された側の面に配設して、有機半導体層７としてもよい。
【００４７】
このようにして、本発明の有機薄膜トランジスタを製造できる。なお、以上には、ボトムコンタクト構造のデバイス（図１参照）を例に説明したが、ソース・ドレイン電極形成工程と、有機半導体層形成工程との工程順を入れかえることにより、トップコンタクト構造のデバイス（図２参照）とすることができる。
【実施例】
【００４８】
以下に実施例を挙げて本発明を更に具体的に説明するが、これらの実施例は本発明の範囲を限定するものではない。
【００４９】
＜実施例１＞
以下の工程により、ボトムコンタクト型の有機薄膜トランジスタを製造した。
【００５０】
支持基板としては、１０ｍｍ×１０ｍｍ×０．７ｍｍ厚の石英ガラスを用いた。この石英ガラスを抵抗加熱蒸着装置に装着し、Ａｕを蒸着して膜厚３０ｎｍのゲート電極を形成した。
【００５１】
次に、高分子絶縁材料としてパリレンＣを用い、支持基板のゲート電極を形成した側の面に、パリレンコータ（ＣＶＤ法）により、膜厚５００ｎｍの第一ゲート絶縁層を形成した。
【００５２】
次に、上記第一ゲート絶縁層を形成した支持基板をＵＶオゾン処理装置に入れ、２０分間ＵＶオゾン処理を行った。なお、第一ゲート絶縁層表面の水に対する接触角を、接触角計（「ＤＭ３０１」協和界面科学株式会社製）を用いて測定したところ、この親水処理により、処理前の９０°から処理後４０°に低下した。
【００５３】
次に、アモルファスフッ素樹脂（商品名「Ｃｙｔｏｐ」  旭硝子株式会社製）を用い、スピンコート法により、上記親水処理した第一ゲート絶縁層上に膜厚１００ｎｍの第二ゲート絶縁層を形成した。
【００５４】
次に、上記第二ゲート絶縁層を形成した支持基板を抵抗加熱蒸着装置に装着し、第二ゲート絶縁層の上面に膜厚５０ｎｍ、チャネル長５０μｍのＡｕをマスク蒸着して、ソース電極及びドレイン電極を形成した。
【００５５】
次に、別途ＰＶＴ法で形成した、ペンタセン（シグマ アルドリッチ ジャパン株式会社製：昇華精製を二回実施）の単結晶（膜厚：６０ｎｍ）を、第二ゲート絶縁層上に形成したソース電極及びドレイン電極の上から配設し、有機半導体層を形成した。
【００５６】
＜実施例２＞
実施例１において、表面処理を酸素プラズマ（装置：キャノンアネルバ株式会社製）で行ったこと以外は、実施例１と同様にして、有機薄膜トランジスタを製造した。
【００５７】
＜実施例３＞
以下の工程を経て、トップコンタクト型の有機薄膜トランジスタを製造した。
【００５８】
支持基板としては、１０ｍｍ×１０ｍｍ×０．７ｍｍ厚の石英ガラスを用いた。この石英ガラスを抵抗加熱蒸着装置に装着し、Ａｕを蒸着して膜厚３０ｎｍのゲート電極を形成した。
【００５９】
次に、高分子絶縁材料としてパリレンＣを用い、支持基板のゲート電極を形成した側の面に、パリレンコータ（ＣＶＤ法）により、膜厚５００ｎｍの第一ゲート絶縁層を形成した。
【００６０】
次に、上記第一ゲート絶縁層を形成した支持基板をＵＶオゾン処理装置に入れ、２０分間ＵＶオゾン処理を行った。なお、第一ゲート絶縁層表面の水に対する接触角を、接触角計（「ＤＭ３０１」協和界面科学株式会社製）を用いて測定したところ、この親水処理により、処理前の９０°から処理後４０°に低下した。
【００６１】
次に、アモルファスフッ素樹脂（商品名「Ｃｙｔｏｐ」旭硝子株式会社製）を用い、スピンコート法により、上記親水処理した第一ゲート絶縁層上に膜厚１００ｎｍの第二ゲート絶縁層を形成した。
【００６２】
次に、別途ＰＶＴ法で形成した、ペンタセン（シグマ アルドリッチ ジャパン株式会社製：昇華精製を二回実施）の単結晶（膜厚：６０nm）を、第二ゲート絶縁層上に配設し、有機半導体層を形成した。
【００６３】
次に、上記有機半導体層を形成した支持基板を抵抗加熱蒸着装置に装着し、ペンタセン単結晶上面に膜厚５０ｎｍ、チャネル長５０μｍのＡｕをマスク蒸着して、ソース電極及びドレイン電極を形成した。
【００６４】
＜実施例４＞
実施例３において、表面処理を酸素プラズマ（装置：キャノンアネルバ株式会社製）で行ったこと以外は、実施例３と同様にして、有機薄膜トランジスタを製造した。
【００６５】
＜比較例１＞
実施例１において、表面処理を行わなかったこと以外は、実施例１と同様にした。この場合、第一ゲート絶縁層上に第二ゲート絶縁層を形成できず、有機薄膜トランジスタを製造できなかった。
【００６６】
＜比較例２＞
実施例１において、表面処理を行わなかったことと第二ゲート絶縁層を形成しなかったこと以外は、実施例１と同様にして、有機薄膜トランジスタを製造した。
【００６７】
＜比較例３＞
実施例１において、第一ゲート絶縁層を形成しなかったこと、表面処理を行わなかったこと以外は、実施例１と同様にした。この場合、ゲート電極上に第二ゲート絶縁層を形成できず、有機薄膜トランジスタを製造できなかった。
【００６８】
実施例１〜４、比較例１〜３の有機薄膜トランジスタについて、移動度を測定した。なお、移動度は半導体パラメータ測定装置（Ａｇｉｌｅｎｔ社製）で測定されたゲート電圧−ドレイン電流特性より求めた。
【００６９】
結果を表１にまとめて記す。
【００７０】
【表１】
2013168601.tif 000003
【００７１】
上記結果から明らかなように、実施例１〜４の有機薄膜トランジスタは、ゲート絶縁膜としてパリレンからなる第一ゲート絶縁層のみを備えた、比較例２の有機薄膜トランジスタに比べて移動度に優れていた。
【００７２】
この理由としては、水に対する接触角が１００°未満であるパリレン（９０°）からなる第一ゲート絶縁層のみを備えただけでは、電荷輸送のトラップになる水分子などの影響が残っているため特性が悪く、一方、その第一ゲート絶縁層に、水に対する接触角が１００°以上であるアモルファスフッ素樹脂（１１５°）からなる第二ゲート絶縁層を積層してゲート絶縁膜を構成したことにより、水分子などの影響を少なくすることができたため、優れたトランジスタ性能が得られたと考えられた。
【００７３】
また、パリレンからなる第一ゲート絶縁層がないと、不活性金属（Ａｕ）からなるゲート電極と第二ゲート絶縁層であるアモルファスフッ素樹脂とが反応できず膜形成ができなかった（比較例３）。
【００７４】
また、パリレンからなる第一ゲート絶縁層を親水処理しないと、第二ゲート絶縁層であるアモルファスフッ素樹脂と反応できず膜形成ができなかった（比較例１）。
【００７５】
これに対し実施例１〜４の有機薄膜トランジスタでは、不活性金属（Ａｕ）からなるゲート電極上にパリレンからなる第一ゲート絶縁層を形成し、その表面を親水処理したうえで、アモルファスフッ素樹脂からなる第二ゲート絶縁層を積層したことにより、特性の良いトランジスタが形成可能であった。
【符号の説明】
【００７６】
１：支持基板
２：ゲート電極
３：第一ゲート絶縁層
４：第二ゲート絶縁層
５：ソース電極
６：ドレイン電極
７：有機半導体層
【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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