半導体装置、集積回路、マトリックス回路、表示素子、無線通信装置、電子機器、半導体装置の製造方法
【課題】エッチングによりソース・ドレイン電極を形成しても、有機半導体層が損傷を受けることなく、良好なオン／オフ比を示す有機半導体装置、及びその製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】基板１と、前記基板上に形成されたゲート電極２と、ゲート電極２及び基板１上に形成されたゲート絶縁層３と、ゲート絶縁層３上に形成されたｐ型有機半導体層４と、有機半導体層４上に形成された保護層５と、保護層５上に形成されたソース電極８及びドレイン電極９と、を有する半導体装置を構成する。
【解決手段】基板１と、前記基板上に形成されたゲート電極２と、ゲート電極２及び基板１上に形成されたゲート絶縁層３と、ゲート絶縁層３上に形成されたｐ型有機半導体層４と、有機半導体層４上に形成された保護層５と、保護層５上に形成されたソース電極８及びドレイン電極９と、を有する半導体装置を構成する。
【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半導体装置及び半導体装置の製造方法に関する。また、本発明は、この半導体装置を備えた、集積回路、マトリックス回路、表示素子、無線通信装置、電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor）は、例えばアクティブマトリックス型の液晶ディスプレイにおいて画素電極のスイッチングに用いられるなど、電子回路において欠かすことのできない素子となりつつある。
しかし、半導体材料としてアモルファスシリコンや多結晶シリコンを用いるＳｉ系無機半導体トランジスタの場合、露光、ドーピング、成膜、エッチング等の精密かつ複雑な工程を必要とする。また、クリーンルームや真空装置など、設備も大型となるため、コストが高い。
【０００３】
これに対して有機半導体トランジスタでは、常温・常圧での塗布成膜や有機半導体材料を溶媒に溶解しインク化することにより印刷成膜が可能となり、真空プロセスを必要としない。また材料の利用効率も高いので低コストかつ環境負荷も低減した薄膜トランジスタを形成することができる。他にもプラスチック等のフレキシブルな基板上への形成も可能であることから次世代トランジスタとして注目を集め、これまでに様々な製法が提案されてきた。
【０００４】
有機半導体を用いて薄膜トランジスタを形成する場合、有機半導体層は、一般的な有機溶媒やアルコールなどに対して溶解性を示す。そのため、有機半導体層がそれらの溶媒に露出することを最小化するために、通常は、基板上の最下部に形成されたゲート電極上に形成された絶縁層上にソース電極及びドレイン電極を形成する。そして、ソース電極及びドレイン電極の表面と、有機半導体層の裏面とが接触するボトムコンタクト・ボトムゲート（ＢＣＢＧ）構造とするのが一般的である。
【０００５】
しかし、ボトムゲートにおいて、ボトムコンタクト構造の場合、キャリア注入効率の問題により接触抵抗が大きくなっており、薄膜トランジスタの移動度が低下する。一方、有機半導体を用いてトップコンタクト・ボトムゲート（ＴＣＢＧ）の構造を形成する場合には、理論上薄膜トランジスタの特性は優れているが、実際にはパターニングに際して使用される有機溶媒により、薄膜トランジスタの特性が大幅に劣化する。
そのため、一般的には有機半導体層上に、ソース電極及びドレイン電極を形成する場合には、シャドウマスク法が用いられている。その際、シャドウマスクの物理的な制約によってチャンネルの長さが数十μｍ以上となるため、薄膜トランジスタのオン電流が低下する。またさらには、トランジスタのサイズが大きくなり開口率及び解像度などに影響を与えるため、例えば実際のアクティブマトリックスアレイの集積化に適用することは困難であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】K.Nomoto,N.Hirai,N.Yoneya,N.Kawashima,M.Noda,M.Wada and J.Kasahara IEEE Trans. Electron Devices 2005, 52, 1519.
【非特許文献２】Y.Y.Lin,D.J.Gundlach,S.F.Nelson andT.N.Jackson IEEE Trans. Electron Devices 1997, 44, 1325.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
これを解決するために、有機半導体層上にフォトリソグラフィ工程によって高精度にソース・ドレイン電極をパターン形成する方法が検討されている。このＴＣＢＧ型の素子構造を作製する方法を図１１に示す。図１１Ａに示すように、基板９０上のゲート電極９１上にゲート絶縁膜９２が形成される。そして、ゲート絶縁膜９２上に有機半導体材料を塗布して有機半導体層９３を形成し、この有機半導体層９３上にソース・ドレイン電極となる金属膜９４が形成される。
次に図１１Ｂに示すように、金属膜９４上にレジストを塗布して露光・現像を行い、ソース・ドレイン電極とする領域上にのみレジスト９５が残されたパターンを形成する。
そして、図１１Ｃに示すように、レジスト９５をマスクとして金属膜９４をエッチングすることで、ソース電極９８、ドレイン電極９９が形成される。
最後に図１１Ｄに示すように、無機溶剤によってレジスト９５を剥離、除去することによりＴＣＢＧ型の有機ＴＦＴ９００が完成する。
【０００８】
しかしこの手法の場合、レジスト９５をマスクとして金属膜９４をエッチングする際に、図１１Ｃの領域Ｔ２における有機半導体層９３の表面損傷が生じる。チャネル層表面にこのような損傷があると、サブスレッショルド特性が劣化し、オン／オフ比が低下してしまうことが問題であった。またＢＣＢＧ構造の場合には、先にソース・ドレイン電極をゲート絶縁膜上に形成し、その上から有機半導体材料を塗布することが可能であるため、こうした問題はＴＣＢＧ型の素子構造において特に顕著となる。
【０００９】
また、他の方法として、リフトオフによってソース・ドレイン電極を形成する場合には、レジストを有機半導体層上に直接塗布することになる。このため、レジストに含まれる有機溶剤によってやはり有機半導体膜質が劣化してしまう。
【００１０】
本発明は上記問題を鑑みて、エッチングによりソース・ドレイン電極を形成しても、有機半導体層が損傷を受けることなく、良好なオン／オフ比を示す有機半導体装置、及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために本発明による半導体装置は、基板上に形成されたゲート電極と、ゲート電極及び基板上に形成されたゲート絶縁層と、このゲート絶縁層上に形成されたｐ型有機半導体層とを備える。
そして、この有機半導体層上全面に形成された保護層と、保護層上に形成されたソース電極及びドレイン電極と、を備える。
【００１２】
また本発明による集積回路は、上述の本発明による半導体装置を用いて構成するものである。したがって、本発明による集積回路を構成する半導体装置は、基板上に形成されたゲート電極と、ゲート電極及び基板上に形成されたゲート絶縁層と、ゲート絶縁層上に形成されたｐ型有機半導体層とを備える。
また、この有機半導体層上全面に形成された保護層と、保護層上に形成されたソース電極及びドレイン電極と、を備える。
【００１３】
また本発明によるマトリックス回路は、複数の走査線と、走査線と交差する方向に配設された複数の信号線と、走査線と信号線の交差毎に配置され、ドレイン電極が信号線に接続され、ゲート電極が走査線に接続された半導体装置とを備える。また、この半導体装置のソース電極に接続された静電容量を備える。
また、マトリックス回路を構成するこの半導体装置には、上述の本発明による半導体装置を用いる。したがってこの半導体装置は、基板上に形成されたゲート電極と、ゲート電極及び基板上に形成されたゲート絶縁層とを備える。そしてさらに、ゲート絶縁層上に形成されたｐ型有機半導体層と、この有機半導体層上全面に形成された保護層と、保護層上に形成されたソース電極及びドレイン電極とを備える。
【００１４】
また本発明による表示素子は、基板上に形成されたゲート電極と、ゲート電極及び基板上に形成されたゲート絶縁層と、ゲート絶縁層上に形成されたｐ型有機半導体層と、この有機半導体層上全面に形成された保護層とを備える。
またさらに、この保護層上に形成されたソース電極及びドレイン電極と、ソース電極とドレイン電極及び保護層を覆って形成された保護膜と、保護膜を覆って形成された絶縁膜とを備える。
そして、この絶縁膜上に形成され、ドレイン電極に接続されたピクセル電極と、ピクセル電極上に配置された表示層とを備える。この表示層は、ピクセル電極からの電圧によって表示を切り替える表示機能を有するものであればよく、既知の各種形態をとってよい。
すなわち、上述の本発明による半導体装置上に例えば液晶や有機電界発光素子等を形成し、接続するものである。
【００１５】
そして本発明による無線通信装置は、電波信号を送受信するループアンテナと、このループアンテナの両端に接続され、受信した電波信号の記録や、ループアンテナの駆動によるデータの送信を行う集積回路と、を備える。
また、この集積回路には上述の本発明による集積回路を用いるものである。したがって、この集積回路を構成する半導体装置は、基板上に形成されたゲート電極と、ゲート電極及び基板上に形成されたゲート絶縁層を備える。またさらに、ゲート絶縁層上に形成されたｐ型有機半導体層と、この有機半導体層上全面に形成された保護層と、保護層上に形成されたソース電極及びドレイン電極とを備える。
【００１６】
そして本発明による電子機器は、上述の本発明による半導体装置を用いて構成される。すなわち、本発明による電子機器に用いられる半導体装置は、基板上に形成されたゲート電極と、ゲート電極及び基板上に形成されたゲート絶縁層とを備える。
そしてまた、このゲート絶縁層上に形成されたｐ型有機半導体層と、この有機半導体層上全面に形成された保護層と、保護層上に形成されたソース電極及びドレイン電極とを備える。
【００１７】
また、本発明による半導体装置の製造方法は、基板上にゲート電極を形成するステップと、基板上にゲート電極を覆ってゲート絶縁層を形成するステップと、ゲート絶縁層上にｐ型有機半導体層を形成するステップとを有する。
また、ｐ型有機半導体層上全面に保護層を形成するステップと、保護層上に導電性膜を形成し、導電性膜をエッチングすることによりソース電極及びドレイン電極を形成するステップと、を含む。
【００１８】
本発明の有機半導体装置によれば、有機半導体層上に保護層を形成することで、エッチングによるソース・ドレイン電極の形成時に有機半導体層が損傷を受けるのを防ぐことができる。
【００１９】
また本発明の集積回路によれば、集積回路を構成する半導体装置の有機半導体層上に保護層が設けられている。このため有機半導体層は、その有機半導体層上にソース電極及びドレイン電極を形成する際に受ける損傷から防がれている。したがって本発明による集積回路は、高品質、高性能な処理を行うことができる。
【００２０】
またさらに、本発明の無線通信装置によれば、受信した電波信号の記録や、ループアンテナを駆動して電波信号の送信を行う集積回路に搭載される半導体装置の有機半導体層が、製造時に損傷を受けるのを防ぐことができる。
【００２１】
また本発明の表示素子によれば、例えば、画素毎に配置される発光素子に電荷を送る半導体装置の有機半導体層が、同様に製造時に損傷を受けるのを防ぐことができる。
【００２２】
また本発明によるマトリックス回路によれば、例えば画素のスイッチングを行う半導体装置の有機半導体層が、製造時に損傷を受けるのを防ぐことができる。
【００２３】
また、本発明の電子機器によれば、例えば画像表示部分や、その他の集積回路内における半導体装置の有機半導体層が、同様に製造時に損傷を受けるのを防ぐことができる。
【００２４】
そして、本発明の半導体装置の製造方法によれば、有機半導体層上全面に保護層を形成する。このため、有機半導体層上のソース電極及びドレイン電極をエッチングにより形成しても、有機半導体層が損傷を受けるのを防ぐことができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、エッチングによるソース・ドレイン電極の形成時に有機半導体層が損傷を受けるのを防ぐことができるので、高性能な半導体装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】Ａ〜Ｄ 第１の実施の形態による有機半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図２】実施例による有機半導体装置の輸送特性を示す説明図である。
【図３】ＡはＣｕＰｃの分子構造を示す構造図である。ＢはＣ２Ｐｈ−ＰＸＸの分子構造を示す構造図である。
【図４】第２の実施の形態による無線通信センサを示す斜視図である。
【図５】Ａは第３の実施の形態による表示素子の上面図である。またＢは図４ＡのＸ−Ｘ’断面図である。
【図６】Ａ〜Ｆ 第３の実施の形態による表示素子の製造方法を示す断面図である。
【図７】第４の実施の形態によるマトリックス回路、表示装置の構成を示す概略構成図である。
【図８】第５の実施の形態によるテレビジョン装置を示す斜視図である。
【図９】第５の実施の形態によるビデオカメラを示す斜視図である。
【図１０】第５の実施の形態による携帯電話端末を示す斜視図である。
【図１１】Ａ〜Ｄ 従来の有機半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下本発明を実施するための最良の形態の例を説明するが、本発明は以下の例に限定されるものではない。説明は以下の順序で行う。
１．第１の実施の形態（有機薄膜トランジスタ）
１−１．製造方法
１−２．実施例
２．第２の実施の形態（集積回路、センサ）
３．第３の実施の形態（表示素子）
３−１．表示素子
３−２．製造方法
４．第４の実施の形態（マトリックス回路、ディスプレイ装置）
５．第５の実施の形態（電子機器）
【００２８】
１．第１の実施の形態（有機薄膜トランジスタ）
１−１．製造方法
本発明の第１の実施の形態の有機半導体装置１００を、その製造方法と共に、図１Ａ〜図１Ｄの断面図に示す。
図１Ａに示すように、まず基板１上にゲート電極２を形成する。
基板１やゲート電極２に用いる材料は特に限定するものではない。
基板１の材料には、例えば各種ガラス基板や石英基板、ポリエーテルスルホンやポリイミド、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリアクリレートらが挙げられる。高分子材料から構成される基材を用いる場合には、フィルム、あるいはシート状のフレキシブルな基板であってもよい。
【００２９】
また、ゲート電極２の材料には例えば白金、金、パラジウム、クロム、ニッケル、モリブデン、ニオブ、ネオジム、アルミニウム、銀、タンタル、タングステン、銅、ルビジウム、ロジウム、チタン、インジウム、錫等の金属、もしくは、これらの金属元素を含む合金や、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、ポリシリコン、アモルファスシリコン、錫酸化物、酸化インジウム、インジウム・錫酸化物を挙げることができる。また、これらの元素を含む層の積層構造であってもよい。
また他にも、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といった有機材料を用いることもできる。
そしてゲート電極２の形成には例えばスパッタや蒸着、メッキ、金属ペーストや導電性高分子溶液を用いた印刷等の各種手法を用いることができ、ゲート電極２の材料に応じて選択する。
【００３０】
そしてさらに、基板１上にゲート電極２を覆う形でゲート絶縁層３を形成する。ゲート絶縁層３には例えば二酸化シリコン、ＢＰＳＧ、ＰＳＧ、ＢＳＧ、ＡｓＳＧ、ＰｂＳＧ、酸化窒化シリコン、ＳＯＧ（スピンオングラス）、低誘電率ＳｉＯX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）等の酸化ケイ素系材料や、窒化ケイ素、Ａｌ2Ｏ3、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を用いることができる。
【００３１】
また有機系絶縁材料としては、ポリメチルメタクリレートやポリビニルフェノール、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリオキシメチレン（ＰＯＭ）、ポリ塩化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、ポリスルホン、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリイミド等が挙げられ、これらの組み合わせを用いることもできる。
【００３２】
またゲート絶縁層３の成膜には、無機材料を用いる場合には、例えばＣＶＤ法やスパッタリング法による成膜を行うことができる。一方、有機高分子材料からなるゲート絶縁膜３を成膜する際には、スピンコート等の塗布法や印刷法による成膜を行うことができる。
もしくは、ゲート電極２の表面を酸化または窒化することでゲート絶縁層３を形成してもよい。
【００３３】
そしてゲート絶縁層３上に有機半導体層４を形成する。有機半導体層４の材料としては例えば、
ポリピロールおよびポリピロール置換体、
ポリチオフェンおよびポリチオフェン置換体、
ポリイソチアナフテンなどのイソチアナフテン類、
ポリチェニレンビニレンなどのチェニレンビニレン類、
ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）などのポリ（ｐ−フェニレンビニレン）類、
ポリアニリンおよびポリアニリン置換体、
ポリアセチレン類、
ポリジアセチレン類、
ポリアズレン類、
ポリピレン類、
ポリカルバゾール類、
ポリセレノフェン類、
ポリフラン類、
ポリ（ｐ−フェニレン）類、
ポリインドール類、
ポリピリダジン類、
ポリビニルカルバゾール、ポリフエニレンスルフィド、ポリビニレンスルフィドなどのポリマーおよび多環縮合体、
上述した材料中のポリマーと同じ繰返し単位を有するオリゴマー類、
ナフタセン、ペンタセン、ヘキサセン、ヘプタセン、ジベンゾペンタセン、テトラベンゾペンタセン、ピレン、ジベンゾピレン、クリセン、ペリレン、コロネン、テリレン、オバレン、クオテリレン、サーカムアントラセンなどのアセン類およびアセン類の炭素の一部をＮ、Ｓ、Ｏなどの原子、カルボニル基などの官能基に置換した誘導体（トリフェノジオキサジン、トリフェノジチアジン、ヘキサセン−６，１５−キノンなど）
金属フタロシアニン類、
テトラチアフルバレンおよびテトラチアフルバレン誘導体、
テトラチアペンタレンおよびテトラチアペンタレン誘導体、
ナフタレン１，４，５，８−テトラカルボン酸ジイミド、Ｎ，Ｎ'−ビス（４−トリフルオロメチルベンジル）ナフタレン１，４，５，８−テトラカルボン酸ジイミドとともに、Ｎ，Ｎ'−ビス（１Ｈ，１Ｈ−ペルフルオロオクチル）、Ｎ，Ｎ'−ビス（１Ｈ，１Ｈ−ペルフルオロブチル）及びＮ，Ｎ'−ジオクチルナフタレン１，４，５，８−テトラカルボン酸ジイミド誘導体、
ナフタレン２，３，６，７テトラカルボン酸ジイミドなどのナフタレンテトラカルボン酸ジイミド類、
アントラセン２，３，６，７−テトラカルボン酸ジイミドなどのアントラセンテトラカルボン酸ジイミド類などの縮合環テトラカルボン酸ジイミド類、
Ｃ６０、Ｃ７０、Ｃ７６、Ｃ７８、Ｃ８４等フラーレン類、
ＳＷＮＴなどのカーボンナノチューブ、
メロシアニン色素類、ヘミシアニン色素類などの色素
等が挙げられるが、本発明においてはｐ型の有機半導体材料を用いるのが好ましい。
【００３４】
この有機半導体層４の形成方法も特に限定するものではない。例えばスピンコート法、キャップコート法、ディップコート法、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、といった各種塗布法や、スクリーン印刷、インクジェット印刷等の印刷法、真空蒸着法等が挙げられるが、用いる有機半導体材料によって適宜選択するのが良い。
尚、この有機半導体層４をパターン形成する場合には、マスク蒸着法や印刷法、リフトオフ法等を用いることができる。
【００３５】
次いで、図１Ｂに示すように、有機半導体層４上に保護層５を形成する。有機半導体層４にｐ型の半導体材料を用いる場合には、有機半導体層４の半導体材料よりも仕事関数の小さい有機半導体材料によって保護層５を構成するのが好ましい。
例えばα―ＮＰＤ、ＴＰＤ、ＣｕＰｃ、ＴＰＴＥ等の正孔輸送層、正孔注入層として用いることができる材料を用いるのが良い。
また、この保護層５の形成方法も特に限定するものではない。保護層５を有機半導体材料によって形成する場合には、スピンコート法やキャップコート法、ディップコート法等、有機半導体層４の形成方法において挙げた各種手法を選択することができる。
【００３６】
この保護層５の形成後、図１Ｃに示すようにソース・ドレイン電極となる金属膜６を形成する。この金属膜６の材料としては、保護層５とオーミックコンタクトのとれる材料であれば特に限定するものではない。例えば、ゲート電極材料として挙げた上記材料から選択することができる。ただし、仕事関数が保護層５の材料よりも小さい材料を用いるのが好ましい。
またこの金属膜６の形成は、例えばスパッタや蒸着、メッキ、金属ペーストや導電性高分子溶液を用いた印刷等、ゲート電極２の形成方法と同じ方法を用いることができる。
【００３７】
そしてレジスト７を金属膜６上に塗布し、金属膜６表面においてゲート電極２の中央付近上、かつ図１Ｃ中において、奥行き方向における領域が露出し、残りの領域がレジスト７によって覆われたパターンをフォトリソグラフィによって形成する。
【００３８】
そして図１Ｄに示すように、このレジスト７をマスクとして金属膜６をウェットエッチングすることで、保護層５上にソース電極８及びドレイン電極９を形成する。次いで最後にレジスト７を溶剤による溶解洗浄等によって除去することで有機半導体装置１００が完成する。
エッチング溶液としては、例えば硝酸、硫酸、塩酸、酢酸、リン酸、フッ酸、過酸化水素水等の酸や、フッ化アンモニウム、ヨウ化カリウム、過マンガン酸塩、重クロム酸塩等の塩、もしくはこれらの混合液からなる溶液を用いることができる。
【００３９】
本発明による有機半導体装置１００は、ソース電極８及びドレイン電極９と有機半導体層４との間に保護層５を介在させている。このため、金属膜６をエッチングすることによってソース電極８、ドレイン電極９を形成しても、露出するのは領域Ｔ１に示す保護層５の領域である。したがってエッチングによる有機半導体層４の損傷を防ぐことができる。
【００４０】
またさらに、この保護層５を有機半導体材料によって形成すれば、正孔注入層や正孔輸送層として用いることが可能となる。したがって、有機半導体層４、保護層５、ソース電極８及びドレイン電極９の順に仕事関数が小さくなる材料構成とするのがよい。
すなわち保護層５を介在させるだけで、有機半導体層４の損傷を防ぐと同時に、チャネル層である有機半導体層４へのホール注入効果を高め、接触抵抗を低減することができる。したがって、素子の高性能化を低コストで実現することが可能となる。
また、本実施の形態はＴＣＢＧ型であるため、ソース・ドレイン電極８，９の下面全体が保護層５の上面に接するため接触面積を大きくすることができる。したがって保護層５を正孔注入層として用いる場合の正孔注入効果をより高め、効率的に得ることが可能である。
【００４１】
またこの保護層は１層に限定するものではなく、複数の層が積層されたものであってもよい。例えば、有機半導体層４上に第１の保護層としてα―ＮＰＤ（ＩＰ＝５．５ｅｖ）による層を形成し、この第１の保護層上に第２の保護層としてＣｕＰｃ（ＩＰ＝５．１ｅＶ）による層を形成してもよい。この場合のソース・ドレイン電極としては、例えばＡｕ（ＩＰ＝５ｅＶ）を用いることができる。
このように、例えば有機半導体層４、第１の保護層、第２の保護層、ソース電極８及びドレイン電極９の順に仕事関数が小さくなる構成とすることで、第１の保護層を正孔輸送層、第２の保護層を正孔注入層として用いることができる。これによって、より高性能化を図ることができる。
【００４２】
なお、この保護層５の膜厚が薄過ぎるとエッチングに対する保護機能が損なわれる。またシート抵抗が有機半導体層４よりも小さくなるほどに厚過ぎると、保護層５を通って直接ソース・ドレイン電極間に電流が流れ、スイッチング特性が劣化する。したがって後述するように保護層５の膜厚は２ｎｍ以上１３５ｎｍ以下とするのが好ましい。
【００４３】
１−２．実施例
ここで、保護層５の材料として図３Ａに構造を示すＣｕＰｃを用い、上記方法により作製したＴＣＢＧ型の有機半導体装置の輸送特性を図２に示す。いずれもチャネル長は１００μｍ、チャネル幅は３８０μｍとして作製したものである。
線Ｌ１は保護層５を形成せず有機半導体層４上に直接ソース電極８、ドレイン電極９を形成した場合であり、線Ｌ２は膜厚２ｎｍの保護層５を形成した場合である。また、線Ｌ３は膜厚５０ｎｍの保護層５を形成した場合であり、線Ｌ４、線Ｌ５はそれぞれ膜厚１３５ｎｍ、１４５ｎｍの保護層５を形成した場合である。また、それぞれの条件毎に２つずつ有機半導体装置を作製し、両方の特性を図２に示してある。
【００４４】
なお、基板１にはＳｉ基板を用いて、厚さ３０ｎｍのＣｕ膜をスパッタにより成膜、フォトリソグラフィによってレジストをＣｕ膜上にパターニングした後Ｃｕ膜をエッチングすることでゲート電極２を形成した。
またゲート絶縁層３はＰＶＰ（ポリビニルフェノール）をシクロペンタンに溶解させた溶液をスピンコート法により塗布し、焼成することで形成した。
【００４５】
次いで、図３Ｂにその構造を示すＣ２Ｐｈ−ＰＸＸを含む溶液をゲート絶縁層３上に塗布し、焼成することで、有機半導体層４を形成した。また、有機半導体層４上に蒸着法によってＣｕＰｃによる保護層５を成膜し、この保護層５上にＡｕ膜を蒸着して金属膜６を形成した。そしてこのＡｕ膜上にレジスト７をフォトリソグラフィによってパターニングし、ウェットエッチングによってソース電極８、ドレイン電極９を形成した。
【００４６】
図２の線Ｌ１に示すように、チャネル層とする有機半導体層とソース・ドレイン電極間に保護層を介在させなかった場合には、有機半導体層がエッチングによって表面損傷を受けたため、電流がほとんど流れていない。
これに対して、膜厚２ｎｍの保護層を介在させた場合である線Ｌ２では、オン／オフ比が５桁以上の良好なスイッチング特性を示している。また膜厚が５０ｎｍ、１３５ｎｍの保護層を形成した線Ｌ３、Ｌ４においても、４桁以上のオン／オフ比が得られている。
したがって、本発明により保護層を介在させれば、チャネル層である有機半導体層の損傷を効果的に防げることが確認できる。
【００４７】
しかし、保護層の膜厚が１４５ｎｍである線Ｌ５ではオン電流が減少し、またオフ電流が増大してしまっており、オン・オフ比は２桁程度とゲート変調をほとんど受けていない。
これは、保護層の膜厚を厚くし過ぎたことにより保護層のシート抵抗が低下し、保護層内を通って直接ソース・ドレイン電極間を流れる電流が主電流となってしまったためである。
【００４８】
またここでは例示しないが、保護層の膜厚が２ｎｍ未満の場合においても、チャネル層の保護効果が得られることがある。しかし、このような極薄の膜厚を常に均一に制御することは困難である。また厚さ２ｎｍ未満の場合には、保護層材料が、チャネル層とする有機半導体層上においてアイランド成長している状態であり、膜としては非常に不安定である。
またソース・ドレイン電極の形成時には、電極エッチングのオーバーエッチング時間や、エッチング溶液の濃度、温度等によって保護層へ与える負荷も変化する。しかし、こうした極薄の膜厚ではその影響が素子特性に反映されやすく、再現性に乏しい。
このため、保護層の膜厚は２ｎｍ以上１３５ｎｍ以下とするのが好ましい。
【００４９】
また保護層の膜厚が５０ｎｍである線Ｌ３と、保護層の膜厚が１３５ｎｍである線Ｌ４とを比較すると、保護層の膜厚が１３５ｎｍの場合では、膜厚５０ｎｍの場合に比べてオン／オフ比が低下しているのがわかる。
また、保護層の膜厚が２ｎｍである線Ｌ２と、保護層の膜厚が１３５ｎｍである線Ｌ４とを比較しても、保護層の膜厚が２ｎｍである場合の方が高いオン／オフ比が得られていることが確認できる。
このことから、最適な保護層の膜厚は少なくとも２ｎｍ以上５０ｎｍ以下の範囲にあると言える。したがって保護層の膜厚は、さらには２ｎｍ以上５０ｎｍ以下とするのがより好ましい。
【００５０】
２．第２の実施の形態（集積回路、センサ）
次に、上記の半導体装置によって集積回路を構成し、いわゆるＩＣタグ等の無線通信センサに適用する例について図４を参照して説明する。
図４は、本実施の形態による無線通信センサ２００の概略構成を示す斜視図である。本実施の形態による無線通信センサ２００は、例えば基板２１と、基板２１上に形成されるループアンテナ２２と、ループアンテナ２２の両端に接続される集積回路２３とを備える。
【００５１】
集積回路２３はメモリを内蔵しており、ここに例えば個人情報や商品情報といった各種情報が記録される。またループアンテナ２２は、図示しないリーダやライタからの電波信号を受けると電磁誘導等の磁気的結合により高周波信号を誘起し、この高周波信号の電力によって集積回路２３を駆動する。
【００５２】
集積回路２３は、ループアンテナ２２に誘起された高周波信号を処理することで、ライタから送信された情報を集積回路２３に内臓されたメモリに記録する。またさらに集積回路２３はループアンテナを駆動することで、メモリに記録された情報をリーダに送信する。
【００５３】
すなわち、本実施の形態においては電源を必要としないパッシブ型の無線通信センサを例としており、このため薄型化に有利である。また、基板２１の上面、裏面側をシート２４、２５により覆ってあってもよい。
【００５４】
また、本実施の形態による無線通信センサ２００では、集積回路５３を、本発明の半導体装置を用いて、例えば、第１の実施の形態（図１）において示した有機半導体装置１００を用いて構成するものである。
ＩＣタグ等の無線通信センサにおいては、内蔵される集積回路を有機薄膜トランジスタによって構成することでセンサ全体を薄いフィルム状に形成することが可能となる。
また集積回路２３を構成する有機半導体装置１００は、その有機半導体層上に保護層を有しているため、ソース・ドレイン電極形成時に損傷を受けていない。このため、ばらつき無く高品質なセンサを提供することが可能である。またさらに、保護層を有機半導体材料によって構成し、これを正孔注入層や正孔輸送層として用いることにより、有機半導体装置１００の移動度を向上させることができるので、より高性能化を図ることができる。
【００５５】
３．第３の実施の形態（表示素子）
３−１．表示素子
次に、本発明の半導体装置によって、例えば液晶ディスプレイ等に用いられる表示素子を構成する例について説明する。
図５Ａは本実施の形態による表示素子３００の上面図である。また、図５Ｂは図４ＡのＸ−Ｘ’断面図である。
【００５６】
基板１１上には第１の金属層であるゲート電極１２と補助容量電極４６、配線３１、３２が形成され、その上に絶縁層１３が形成される。このゲート電極１２は図５Ａに示すように例えば配線３１に接続され、また補助容量電極４６は例えば配線３２に接続される。
【００５７】
また、ゲート電極１２の上方部分には、絶縁層１３上に有機半導体層１４が形成され、この有機半導体層１４の全面に渡ってその上に保護層１５が形成される。
なお、ここで有機半導体層１４としてはｐ型の材料を用いる場合を示している。したがって、保護層１５は第１の実施の形態（図１）において示したように、正孔注入層、正孔輸送層としても用いるのが好ましい。
【００５８】
そしてこの保護層１５上には、第２の金属層としてソース電極１８とドレイン電極１９、配線３０、補助容量電極４９が形成される。このソース電極１８は図５Ａに示すように配線３０に接続され、またドレイン電極１９は補助容量電極４９に接続される。
この補助容量電極４９は補助容量電極４６上に配置されており、これにより絶縁層１３を誘電体とした補助容量４７が構成される。
【００５９】
またソース電極１８、ドレイン電極１９、保護層１５を覆うように保護膜４０が配置される。また、この保護膜４０と第２の金属層である補助容量電極４９、ソース電極１８、ドレイン電極１９、配線３０上に層間絶縁膜４１が形成される。
【００６０】
この層間絶縁膜４１は、表面が平坦化された平坦化膜として形成されていることが好ましい。また、補助容量電極４９上において貫通孔４８が設けられており、第３の金属層である層間絶縁膜４１上のピクセル電極４２と接続される。またピクセル電極４２は高い光反射率を有するのが好ましい。
【００６１】
ピクセル電極４２上には例えば表示層４４が配置され、この表示層４４は絶縁部材４３によって所望の発光領域（画素領域）に区分けされる。すなわち、区分けされた１画素毎の領域が画素開口となる。
また、自発光型の表示素子とする場合には、例えば有機層４４は少なくとも有機電界発光層を備えた積層構造によって構成することができる。例えばピクセル電極４２側から順に正孔注入層、正孔輸送層、有機発光層、電子輸送層、電子注入層等によって構成すればよい。
【００６２】
そしてこの表示層４４上に、ピクセル電極４２と対向する共通電極４５が配置される。この共通電極４５は、表示層４４において発光した光を透過させるように光透過性材料によって構成される。
またここでは図示しないが、共通電極４５上には光透過性材料からなる封止層を形成し、さらにその上に光透過性の基板を張り合わせてもよい。
【００６３】
以上のような表示素子３００では、配線３２を定電圧源に接続し、配線３０から入力電圧を入力することでソース・ドレイン電極間が導通し、電流が流れる。そして流れた電流はピクセル電極４２を通じて表示層４４に供給され、供給された電流量に応じた輝度で例えば表示層４４内の有機電界発光層が発光する。
【００６４】
また、本実施の形態においては、上述の自発光型の表示素子に限るものではない。すなわち、表示のスイッチングに上記第１の実施の形態による有機半導体装置１００を用いるものであり、各種の表示素子に適宜適用できる。
そして、表示層４４は、ピクセル電極４２からの電圧によって表示を切り替える表示機能を有するものであればよく、既知の各種形態をとってよい。
例えば、液晶表示素子とする場合には、表示層４４を例えば液晶層と配向膜によって構成し、ピクセル電極４２及び共通電極４５間の電圧によって、液晶の配向を制御するように構成すればよい。
【００６５】
また、電気泳動型の表示素子とする場合には、表示層４４を例えばマイクロカプセルによって構成することができる。
このマイクロカプセル内部には、例えば液体と、着色した荷電粒子が充填されており、ピクセル電極４２及び共通電極４５間の電圧によって、マイクロカプセルの上部または底部に荷電粒子が引き付けられる。この荷電粒子の移動によって表示を切り替えることが可能である。
【００６６】
３−２．製造方法
次に本実施の形態による表示素子３００の製造方法について、図６を参照して以下に説明する。
図６Ａに示すように、まず基板１１上に有機半導体装置３１０を形成する。この有機半導体装置３１０には、第１の実施の形態（図１）において示した有機半導体装置１００を用いることができる。
ただし、本実施の形態においてはゲート電極１２の隣に補助容量電極４６を形成する。この補助容量電極４６はスパッタや蒸着、印刷等、第１の実施の形態において示したゲート電極２と同様の方法によりゲート電極１２と同時に形成することができる。また材料には第１の実施の形態においてゲート電極２の材料として示したものの中から選択してよい。
【００６７】
また、ゲート電極１２上方の絶縁層１３上に有機半導体層１４を形成するが、ここでは有機半導体層１４にｐ型の材料を用い、その上には例えばα―ＮＰＤ、ＴＰＤ、ＣｕＰｃ、ＴＰＴＥ等による保護層１５を形成する。
まず有機半導体層１４をスピンコート法や印刷法等によって絶縁層１３上に形成した後、保護層１５を蒸着法やスピンコート法、キャップコート法、ディップコート法等により、絶縁層１３上に形成する。
次いでこの保護層１５上にレジストを塗布し、フォトリソグラフィによってゲート電極１２の上方部分にのみレジストが残された状態とする。そしてこの残されたレジストをマスクとして保護層１５、有機半導体層１４をエッチングする。これにより、ゲート電極１２の上方部にのみ有機半導体層１４及び保護層１５を配置する。
【００６８】
また、絶縁層１３上に形成される図示しない配線３０や、補助容量電極４９にはソース電極１８、ドレイン電極１９と同じ材料を用いることもでき、ソース電極１８、ドレイン電極１９の形成において同時に成膜してよい。
すなわち、絶縁層１３及び保護層１５上に、（第２の）金属層をスパッタや蒸着、印刷等によって成膜し、その金属層上にレジストを塗布する。そしてフォトリソグラフィによってレジストにソース電極１８、ドレイン電極１９、配線３０、補助容量電極４９のパターンを形成し、このレジストパターンをマスクとして金属層をエッチングすることで形成できる。
またこの際には、有機半導体層１４が保護層１５によって覆われているため、エッチング時に有機半導体層１４が損傷を受けるのを防ぐことができる。
【００６９】
そして次に、ソース電極１８、ドレイン電極１９、配線３０、補助容量電極４９等の第２の金属層上に絶縁膜を形成する。この絶縁膜としては、例えば溶質として（Ｃ６Ｆ１０Ｏ）ｎを、Ｃ８を主成分とする完全フッ素化物の混合物である溶媒に溶かしたものを塗布し、１００℃にて１０分間焼成することによって形成できる。
【００７０】
次いでこの絶縁膜上にレジストを塗布し、フォトリソグラフィによってソース電極１８、ドレイン電極１９、保護層１５を覆うレジストパターンを形成する。そしてこのレジストをマスクとして絶縁膜をＲＩＥ（Reactive Ion Etching）によりエッチングする。これにより図５Ｂに示す保護膜４０を形成する。
【００７１】
次に、図６Ｃに示すようにレジストを塗布し、層間絶縁膜４１を形成する。このレジストには、表示素子３００の構成部材として残すため、永久レジストを用いるのが好ましい。
そして補助容量電極４９に貫通する貫通孔４８をフォトリソグラフィによって形成する。
【００７２】
この層間絶縁膜４１上には、例えば蒸着、スパッタ、印刷、塗布法等によってピクセル電極４２を形成する。このピクセル電極４２は貫通孔４８によってドレイン電極１９に接続されることになる。またこのピクセル電極４２には、第１の実施の形態において示したゲート電極２の材料から選択してよい。
【００７３】
その後図６Ｅに示すように、絶縁部材４３をピクセル電極４２の外縁に形成する。この絶縁部材４３は感光性樹脂によって構成することができ、例えばフォトリソグラフィによってパターンを形成する。
そして、表示層４４として例えば液晶や有機電界発光材料を塗布形成し、次いで図６Ｆに示すように表示層４４上に共通電極４５を形成する。この共通電極４５は、少なくとも表示層４４に接する側がピクセル電極４２に対して陰極として機能する材料によって構成するのが好ましい。
【００７４】
既述のように、こうして製造される表示素子３００は、有機半導体層１４上に保護層１５を配置してあるため、ソース・ドレイン電極形成時のエッチング処理によって有機半導体層１４が損傷を受けるのを防ぐことができる。
また、この保護層１５を有機半導体材料によって構成し、正孔注入層や正孔輸送層として用いれば移動度を向上させることができ、より高性能化を図ることが可能である。
さらに、保護層１５形成のためのプロセスを新たに追加することなく、正孔注入層や正孔輸送層をそのまま保護層１５として用いることができるため、コストも低減することができる。
【００７５】
４．第４の実施の形態（マトリックス回路、ディスプレイ装置）
ここでは、本発明による半導体装置を用いてマトリックス回路を構成し、ディスプレイ装置に適用する例を挙げる。
図７は本実施の形態によるマトリックス回路４００の概略構成を示す回路構成図である。なお、この図７ではマトリックス回路４００に表示素子５５を接続した状態を示してあり、例えばディスプレイ装置５００としての構成も含む。
【００７６】
本実施の形態によるマトリックス回路４００は、複数の走査線５７と、走査線５７と交差する方向に配設される複数の信号線６０とを備える。また、その交差毎に配置されるとともに、ドレイン電極が信号線６０に接続され、ゲート電極が走査線５７に接続される有機半導体装置５１と、有機半導体装置５１のソース電極に配置される静電容量５２とを備える。
【００７７】
複数の走査線５７は走査線駆動回路５６に接続されており、走査線駆動回路５６から有機半導体装置５１のゲート電極にパルス電圧を供給する。これにより有機半導体装置５１のオン・オフを切り替える。
また、複数の信号線６０は信号線駆動回路５９に接続され、例えば任意のアナログ信号が供給される。そして走査線駆動回路５６から供給されるパルス電圧によって有機半導体装置５１がオンとされると、供給された信号が静電容量５２に保持される。
この有機半導体装置５１には、本発明の半導体装置、例えば、第１の実施の形態（図１）において示した有機半導体装置１００を用いることができる。
【００７８】
また図７に示すように、このマトリックス回路４００に例えば表示素子５５を接続することで、ディスプレイ装置５００を構成してもよい。すなわち、走査線５７と信号線６０の交差毎に１つの画素エリアを割り当てる画素アレイとして構成することができる。
【００７９】
この表示素子５５は、例えば有機半導体装置５３と有機電界発光素子５４によって構成できる。有機半導体装置５３のゲート電極は有機半導体装置５１のソース電極に接続され、ソース電極は静電容量５２を介して有機半導体装置５１のソース電極に接続される。また、有機半導体装置５１のソース電極は、電源供給線５８によって定電圧源に接続される。
なおこの表示素子５５には、例えば、第３の実施の形態（図５）において示した表示素子４００を用いることができる。
【００８０】
この場合には、走査線駆動回路５６からのパルス電圧によって有機半導体装置５１がオンとされると、信号線駆動回路５９から供給される輝度情報に応じた映像信号が有機半導体装置５１を流れ、静電容量５２に保持される。
そして保持された信号量に応じた電流が有機半導体装置５３から有機電界発光素子５４に供給され、この電流値に応じた輝度で有機電界発光素子５４が発光する。
また、有機電界発光素子５４の代わりに、液晶等を配置し、各種の表示形態によるディスプレイ装置としてもよい。
【００８１】
このように、本実施の形態によるマトリックス回路４００では、有機半導体装置４１として、本発明の半導体装置、例えば、第１の実施の形態による有機半導体装置１００を用いる。
したがってこの有機半導体装置４１は、その有機半導体層上に保護層を備えているため有機半導体層が損傷を受けておらず、高いオン・オフ比を有する。このため本実施の形態によるマトリックス回路４００は高性能なスイッチ機能を示す。したがって、このマトリックス回路を用いたディスプレイ装置５００は、より鮮明な映像を提供することが可能となる。
【００８２】
５．第５の実施の形態（電子機器）
次に、本発明を電子機器に用いた例を、以下にいくつか挙げる。
【００８３】
例えば図８のテレビジョン装置６００では、映像表示部６１上に例えばフィルターガラス６２やフロントパネル６３が載置される。本実施の形態においては、例えばこの映像表示部６１に第４の実施の形態（図７）で示したディスプレイ装置５００を用いることができる。
【００８４】
また図９はビデオカメラ等の撮像装置７００に適用する場合である。例えばバッテリ７０は撮像装置７００の後部に格納されている。またシャッタボタン７２を押すと撮影が開始され、ズームレバ７１を左右に傾けることで倍率調整を行うことができる。
また、レンズ部７５を透って撮像された映像はモニタ７３の映像表示部７４で確認することができ、この映像表示部７４に第４の実施の形態によるディスプレイ装置５００を用いることができる。
【００８５】
図１０は携帯電話装置８００の斜視図である。ここでは折りたたみ式の携帯電話装置を示してあり、例えば第１の筐体８０には方向キー８４やテンキー８５、マイク８６が配置される。また第２の筐体８１にはスピーカ８２や情報表示部８３が配置され、この情報表示部８３に、第４の実施の形態によるディスプレイ装置５００を用いることができる。
【００８６】
このように本発明を適用された各種電子機器は、その表示部を構成する有機半導体装置の有機半導体層上に保護層を備えている。このため有機半導体層が損傷を受けておらず、高いオン・オフ比を有する。したがって高性能なスイッチ機能を示し、より鮮明な映像を提供することが可能となる。
またここでは電子機器の映像表示機能を有する部位に適用する例を示したが、電子機器を構成する各種回路中に、本発明の半導体装置、例えば、第１の実施の形態（図１）による有機半導体装置を適用してもよい。
【００８７】
以上、本発明による有機半導体装置及びその製造方法、表示素子、表示パネル、通信装置、電子機器について説明した。
本発明は上記実施の形態にとらわれることなく、特許請求の範囲に記載した本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、なお考えられる種々の形態を含むものであることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００８８】
１，１１・・・基板、２，１２・・・ゲート電極、３・・・ゲート絶縁層、４，１４・・・有機半導体層、５，１５・・・保護層、６・・・金属膜、７・・・レジスト、８，１８，９８・・・ソース電極、９，１９，９９・・・ドレイン電極、１３・・・絶縁層、２４，２５・・・シート、３０，３１，３２・・・配線、４０・・・保護膜、４１・・・層間絶縁膜、４２・・・ピクセル電極、４３・・・絶縁部材、４４・・・表示層、４５・・・共通電極、４６，４９・・・補助容量電極、４７・・・補助容量、４８・・・貫通孔、５１，５３・・・半導体装置、５２・・・静電容量、５４・・・有機電界発光素子、５６・・・走査線駆動回路、５７・・・走査線、５８・・・電源供給線、５９・・・信号線駆動回路、６０・・・信号線、２１・・・基板、２２・・・ループアンテナ、２３・・・集積回路、６１・・・映像表示部、６２・・・フィルターガラス、６３・・・フロントパネル、７０・・・バッテリ、７１・・・ズームレバ、７２・・・シャッタボタン、７３・・・モニタ、７４・・・映像表示部、８０，８１・・・筐体、８２・・・スピーカ、８３・・・情報表示部、８４・・・キー、５１，５３，１００，２１０・・・有機半導体装置、２００・・・無線通信センサ、３００・・・表示素子、４００・・・マトリックス回路、４００・・・表示パネル、５００・・・ディスプレイ装置、６００・・・テレビジョン装置、７００・・・撮像装置、８００・・・携帯電話装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は有機半導体を用いた半導体装置及び半導体装置の製造方法に関する。また、本発明は、この半導体装置を備えた、集積回路、マトリックス回路、表示素子、無線通信装置、電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor）は、例えばアクティブマトリックス型の液晶ディスプレイにおいて画素電極のスイッチングに用いられるなど、電子回路において欠かすことのできない素子となりつつある。
しかし、半導体材料としてアモルファスシリコンや多結晶シリコンを用いるＳｉ系無機半導体トランジスタの場合、露光、ドーピング、成膜、エッチング等の精密かつ複雑な工程を必要とする。また、クリーンルームや真空装置など、設備も大型となるため、コストが高い。
【０００３】
これに対して有機半導体トランジスタでは、常温・常圧での塗布成膜や有機半導体材料を溶媒に溶解しインク化することにより印刷成膜が可能となり、真空プロセスを必要としない。また材料の利用効率も高いので低コストかつ環境負荷も低減した薄膜トランジスタを形成することができる。他にもプラスチック等のフレキシブルな基板上への形成も可能であることから次世代トランジスタとして注目を集め、これまでに様々な製法が提案されてきた。
【０００４】
有機半導体を用いて薄膜トランジスタを形成する場合、有機半導体層は、一般的な有機溶媒やアルコールなどに対して溶解性を示す。そのため、有機半導体層がそれらの溶媒に露出することを最小化するために、通常は、基板上の最下部に形成されたゲート電極上に形成された絶縁層上にソース電極及びドレイン電極を形成する。そして、ソース電極及びドレイン電極の表面と、有機半導体層の裏面とが接触するボトムコンタクト・ボトムゲート（ＢＣＢＧ）構造とするのが一般的である。
【０００５】
しかし、ボトムゲートにおいて、ボトムコンタクト構造の場合、キャリア注入効率の問題により接触抵抗が大きくなっており、薄膜トランジスタの移動度が低下する。一方、有機半導体を用いてトップコンタクト・ボトムゲート（ＴＣＢＧ）の構造を形成する場合には、理論上薄膜トランジスタの特性は優れているが、実際にはパターニングに際して使用される有機溶媒により、薄膜トランジスタの特性が大幅に劣化する。
そのため、一般的には有機半導体層上に、ソース電極及びドレイン電極を形成する場合には、シャドウマスク法が用いられている。その際、シャドウマスクの物理的な制約によってチャンネルの長さが数十μｍ以上となるため、薄膜トランジスタのオン電流が低下する。またさらには、トランジスタのサイズが大きくなり開口率及び解像度などに影響を与えるため、例えば実際のアクティブマトリックスアレイの集積化に適用することは困難であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】K.Nomoto,N.Hirai,N.Yoneya,N.Kawashima,M.Noda,M.Wada and J.Kasahara IEEE Trans. Electron Devices 2005, 52, 1519.
【非特許文献２】Y.Y.Lin,D.J.Gundlach,S.F.Nelson andT.N.Jackson IEEE Trans. Electron Devices 1997, 44, 1325.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
これを解決するために、有機半導体層上にフォトリソグラフィ工程によって高精度にソース・ドレイン電極をパターン形成する方法が検討されている。このＴＣＢＧ型の素子構造を作製する方法を図１１に示す。図１１Ａに示すように、基板９０上のゲート電極９１上にゲート絶縁膜９２が形成される。そして、ゲート絶縁膜９２上に有機半導体材料を塗布して有機半導体層９３を形成し、この有機半導体層９３上にソース・ドレイン電極となる金属膜９４が形成される。
次に図１１Ｂに示すように、金属膜９４上にレジストを塗布して露光・現像を行い、ソース・ドレイン電極とする領域上にのみレジスト９５が残されたパターンを形成する。
そして、図１１Ｃに示すように、レジスト９５をマスクとして金属膜９４をエッチングすることで、ソース電極９８、ドレイン電極９９が形成される。
最後に図１１Ｄに示すように、無機溶剤によってレジスト９５を剥離、除去することによりＴＣＢＧ型の有機ＴＦＴ９００が完成する。
【０００８】
しかしこの手法の場合、レジスト９５をマスクとして金属膜９４をエッチングする際に、図１１Ｃの領域Ｔ２における有機半導体層９３の表面損傷が生じる。チャネル層表面にこのような損傷があると、サブスレッショルド特性が劣化し、オン／オフ比が低下してしまうことが問題であった。またＢＣＢＧ構造の場合には、先にソース・ドレイン電極をゲート絶縁膜上に形成し、その上から有機半導体材料を塗布することが可能であるため、こうした問題はＴＣＢＧ型の素子構造において特に顕著となる。
【０００９】
また、他の方法として、リフトオフによってソース・ドレイン電極を形成する場合には、レジストを有機半導体層上に直接塗布することになる。このため、レジストに含まれる有機溶剤によってやはり有機半導体膜質が劣化してしまう。
【００１０】
本発明は上記問題を鑑みて、エッチングによりソース・ドレイン電極を形成しても、有機半導体層が損傷を受けることなく、良好なオン／オフ比を示す有機半導体装置、及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために本発明による半導体装置は、基板上に形成されたゲート電極と、ゲート電極及び基板上に形成されたゲート絶縁層と、このゲート絶縁層上に形成されたｐ型有機半導体層とを備える。
そして、この有機半導体層上全面に形成された保護層と、保護層上に形成されたソース電極及びドレイン電極と、を備える。
【００１２】
また本発明による集積回路は、上述の本発明による半導体装置を用いて構成するものである。したがって、本発明による集積回路を構成する半導体装置は、基板上に形成されたゲート電極と、ゲート電極及び基板上に形成されたゲート絶縁層と、ゲート絶縁層上に形成されたｐ型有機半導体層とを備える。
また、この有機半導体層上全面に形成された保護層と、保護層上に形成されたソース電極及びドレイン電極と、を備える。
【００１３】
また本発明によるマトリックス回路は、複数の走査線と、走査線と交差する方向に配設された複数の信号線と、走査線と信号線の交差毎に配置され、ドレイン電極が信号線に接続され、ゲート電極が走査線に接続された半導体装置とを備える。また、この半導体装置のソース電極に接続された静電容量を備える。
また、マトリックス回路を構成するこの半導体装置には、上述の本発明による半導体装置を用いる。したがってこの半導体装置は、基板上に形成されたゲート電極と、ゲート電極及び基板上に形成されたゲート絶縁層とを備える。そしてさらに、ゲート絶縁層上に形成されたｐ型有機半導体層と、この有機半導体層上全面に形成された保護層と、保護層上に形成されたソース電極及びドレイン電極とを備える。
【００１４】
また本発明による表示素子は、基板上に形成されたゲート電極と、ゲート電極及び基板上に形成されたゲート絶縁層と、ゲート絶縁層上に形成されたｐ型有機半導体層と、この有機半導体層上全面に形成された保護層とを備える。
またさらに、この保護層上に形成されたソース電極及びドレイン電極と、ソース電極とドレイン電極及び保護層を覆って形成された保護膜と、保護膜を覆って形成された絶縁膜とを備える。
そして、この絶縁膜上に形成され、ドレイン電極に接続されたピクセル電極と、ピクセル電極上に配置された表示層とを備える。この表示層は、ピクセル電極からの電圧によって表示を切り替える表示機能を有するものであればよく、既知の各種形態をとってよい。
すなわち、上述の本発明による半導体装置上に例えば液晶や有機電界発光素子等を形成し、接続するものである。
【００１５】
そして本発明による無線通信装置は、電波信号を送受信するループアンテナと、このループアンテナの両端に接続され、受信した電波信号の記録や、ループアンテナの駆動によるデータの送信を行う集積回路と、を備える。
また、この集積回路には上述の本発明による集積回路を用いるものである。したがって、この集積回路を構成する半導体装置は、基板上に形成されたゲート電極と、ゲート電極及び基板上に形成されたゲート絶縁層を備える。またさらに、ゲート絶縁層上に形成されたｐ型有機半導体層と、この有機半導体層上全面に形成された保護層と、保護層上に形成されたソース電極及びドレイン電極とを備える。
【００１６】
そして本発明による電子機器は、上述の本発明による半導体装置を用いて構成される。すなわち、本発明による電子機器に用いられる半導体装置は、基板上に形成されたゲート電極と、ゲート電極及び基板上に形成されたゲート絶縁層とを備える。
そしてまた、このゲート絶縁層上に形成されたｐ型有機半導体層と、この有機半導体層上全面に形成された保護層と、保護層上に形成されたソース電極及びドレイン電極とを備える。
【００１７】
また、本発明による半導体装置の製造方法は、基板上にゲート電極を形成するステップと、基板上にゲート電極を覆ってゲート絶縁層を形成するステップと、ゲート絶縁層上にｐ型有機半導体層を形成するステップとを有する。
また、ｐ型有機半導体層上全面に保護層を形成するステップと、保護層上に導電性膜を形成し、導電性膜をエッチングすることによりソース電極及びドレイン電極を形成するステップと、を含む。
【００１８】
本発明の有機半導体装置によれば、有機半導体層上に保護層を形成することで、エッチングによるソース・ドレイン電極の形成時に有機半導体層が損傷を受けるのを防ぐことができる。
【００１９】
また本発明の集積回路によれば、集積回路を構成する半導体装置の有機半導体層上に保護層が設けられている。このため有機半導体層は、その有機半導体層上にソース電極及びドレイン電極を形成する際に受ける損傷から防がれている。したがって本発明による集積回路は、高品質、高性能な処理を行うことができる。
【００２０】
またさらに、本発明の無線通信装置によれば、受信した電波信号の記録や、ループアンテナを駆動して電波信号の送信を行う集積回路に搭載される半導体装置の有機半導体層が、製造時に損傷を受けるのを防ぐことができる。
【００２１】
また本発明の表示素子によれば、例えば、画素毎に配置される発光素子に電荷を送る半導体装置の有機半導体層が、同様に製造時に損傷を受けるのを防ぐことができる。
【００２２】
また本発明によるマトリックス回路によれば、例えば画素のスイッチングを行う半導体装置の有機半導体層が、製造時に損傷を受けるのを防ぐことができる。
【００２３】
また、本発明の電子機器によれば、例えば画像表示部分や、その他の集積回路内における半導体装置の有機半導体層が、同様に製造時に損傷を受けるのを防ぐことができる。
【００２４】
そして、本発明の半導体装置の製造方法によれば、有機半導体層上全面に保護層を形成する。このため、有機半導体層上のソース電極及びドレイン電極をエッチングにより形成しても、有機半導体層が損傷を受けるのを防ぐことができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、エッチングによるソース・ドレイン電極の形成時に有機半導体層が損傷を受けるのを防ぐことができるので、高性能な半導体装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】Ａ〜Ｄ 第１の実施の形態による有機半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【図２】実施例による有機半導体装置の輸送特性を示す説明図である。
【図３】ＡはＣｕＰｃの分子構造を示す構造図である。ＢはＣ２Ｐｈ−ＰＸＸの分子構造を示す構造図である。
【図４】第２の実施の形態による無線通信センサを示す斜視図である。
【図５】Ａは第３の実施の形態による表示素子の上面図である。またＢは図４ＡのＸ−Ｘ’断面図である。
【図６】Ａ〜Ｆ 第３の実施の形態による表示素子の製造方法を示す断面図である。
【図７】第４の実施の形態によるマトリックス回路、表示装置の構成を示す概略構成図である。
【図８】第５の実施の形態によるテレビジョン装置を示す斜視図である。
【図９】第５の実施の形態によるビデオカメラを示す斜視図である。
【図１０】第５の実施の形態による携帯電話端末を示す斜視図である。
【図１１】Ａ〜Ｄ 従来の有機半導体装置の製造方法を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下本発明を実施するための最良の形態の例を説明するが、本発明は以下の例に限定されるものではない。説明は以下の順序で行う。
１．第１の実施の形態（有機薄膜トランジスタ）
１−１．製造方法
１−２．実施例
２．第２の実施の形態（集積回路、センサ）
３．第３の実施の形態（表示素子）
３−１．表示素子
３−２．製造方法
４．第４の実施の形態（マトリックス回路、ディスプレイ装置）
５．第５の実施の形態（電子機器）
【００２８】
１．第１の実施の形態（有機薄膜トランジスタ）
１−１．製造方法
本発明の第１の実施の形態の有機半導体装置１００を、その製造方法と共に、図１Ａ〜図１Ｄの断面図に示す。
図１Ａに示すように、まず基板１上にゲート電極２を形成する。
基板１やゲート電極２に用いる材料は特に限定するものではない。
基板１の材料には、例えば各種ガラス基板や石英基板、ポリエーテルスルホンやポリイミド、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリアクリレートらが挙げられる。高分子材料から構成される基材を用いる場合には、フィルム、あるいはシート状のフレキシブルな基板であってもよい。
【００２９】
また、ゲート電極２の材料には例えば白金、金、パラジウム、クロム、ニッケル、モリブデン、ニオブ、ネオジム、アルミニウム、銀、タンタル、タングステン、銅、ルビジウム、ロジウム、チタン、インジウム、錫等の金属、もしくは、これらの金属元素を含む合金や、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、ポリシリコン、アモルファスシリコン、錫酸化物、酸化インジウム、インジウム・錫酸化物を挙げることができる。また、これらの元素を含む層の積層構造であってもよい。
また他にも、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といった有機材料を用いることもできる。
そしてゲート電極２の形成には例えばスパッタや蒸着、メッキ、金属ペーストや導電性高分子溶液を用いた印刷等の各種手法を用いることができ、ゲート電極２の材料に応じて選択する。
【００３０】
そしてさらに、基板１上にゲート電極２を覆う形でゲート絶縁層３を形成する。ゲート絶縁層３には例えば二酸化シリコン、ＢＰＳＧ、ＰＳＧ、ＢＳＧ、ＡｓＳＧ、ＰｂＳＧ、酸化窒化シリコン、ＳＯＧ（スピンオングラス）、低誘電率ＳｉＯX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）等の酸化ケイ素系材料や、窒化ケイ素、Ａｌ2Ｏ3、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を用いることができる。
【００３１】
また有機系絶縁材料としては、ポリメチルメタクリレートやポリビニルフェノール、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリオキシメチレン（ＰＯＭ）、ポリ塩化ビニル、ポリフッ化ビニリデン、ポリスルホン、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリイミド等が挙げられ、これらの組み合わせを用いることもできる。
【００３２】
またゲート絶縁層３の成膜には、無機材料を用いる場合には、例えばＣＶＤ法やスパッタリング法による成膜を行うことができる。一方、有機高分子材料からなるゲート絶縁膜３を成膜する際には、スピンコート等の塗布法や印刷法による成膜を行うことができる。
もしくは、ゲート電極２の表面を酸化または窒化することでゲート絶縁層３を形成してもよい。
【００３３】
そしてゲート絶縁層３上に有機半導体層４を形成する。有機半導体層４の材料としては例えば、
ポリピロールおよびポリピロール置換体、
ポリチオフェンおよびポリチオフェン置換体、
ポリイソチアナフテンなどのイソチアナフテン類、
ポリチェニレンビニレンなどのチェニレンビニレン類、
ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）などのポリ（ｐ−フェニレンビニレン）類、
ポリアニリンおよびポリアニリン置換体、
ポリアセチレン類、
ポリジアセチレン類、
ポリアズレン類、
ポリピレン類、
ポリカルバゾール類、
ポリセレノフェン類、
ポリフラン類、
ポリ（ｐ−フェニレン）類、
ポリインドール類、
ポリピリダジン類、
ポリビニルカルバゾール、ポリフエニレンスルフィド、ポリビニレンスルフィドなどのポリマーおよび多環縮合体、
上述した材料中のポリマーと同じ繰返し単位を有するオリゴマー類、
ナフタセン、ペンタセン、ヘキサセン、ヘプタセン、ジベンゾペンタセン、テトラベンゾペンタセン、ピレン、ジベンゾピレン、クリセン、ペリレン、コロネン、テリレン、オバレン、クオテリレン、サーカムアントラセンなどのアセン類およびアセン類の炭素の一部をＮ、Ｓ、Ｏなどの原子、カルボニル基などの官能基に置換した誘導体（トリフェノジオキサジン、トリフェノジチアジン、ヘキサセン−６，１５−キノンなど）
金属フタロシアニン類、
テトラチアフルバレンおよびテトラチアフルバレン誘導体、
テトラチアペンタレンおよびテトラチアペンタレン誘導体、
ナフタレン１，４，５，８−テトラカルボン酸ジイミド、Ｎ，Ｎ'−ビス（４−トリフルオロメチルベンジル）ナフタレン１，４，５，８−テトラカルボン酸ジイミドとともに、Ｎ，Ｎ'−ビス（１Ｈ，１Ｈ−ペルフルオロオクチル）、Ｎ，Ｎ'−ビス（１Ｈ，１Ｈ−ペルフルオロブチル）及びＮ，Ｎ'−ジオクチルナフタレン１，４，５，８−テトラカルボン酸ジイミド誘導体、
ナフタレン２，３，６，７テトラカルボン酸ジイミドなどのナフタレンテトラカルボン酸ジイミド類、
アントラセン２，３，６，７−テトラカルボン酸ジイミドなどのアントラセンテトラカルボン酸ジイミド類などの縮合環テトラカルボン酸ジイミド類、
Ｃ６０、Ｃ７０、Ｃ７６、Ｃ７８、Ｃ８４等フラーレン類、
ＳＷＮＴなどのカーボンナノチューブ、
メロシアニン色素類、ヘミシアニン色素類などの色素
等が挙げられるが、本発明においてはｐ型の有機半導体材料を用いるのが好ましい。
【００３４】
この有機半導体層４の形成方法も特に限定するものではない。例えばスピンコート法、キャップコート法、ディップコート法、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、といった各種塗布法や、スクリーン印刷、インクジェット印刷等の印刷法、真空蒸着法等が挙げられるが、用いる有機半導体材料によって適宜選択するのが良い。
尚、この有機半導体層４をパターン形成する場合には、マスク蒸着法や印刷法、リフトオフ法等を用いることができる。
【００３５】
次いで、図１Ｂに示すように、有機半導体層４上に保護層５を形成する。有機半導体層４にｐ型の半導体材料を用いる場合には、有機半導体層４の半導体材料よりも仕事関数の小さい有機半導体材料によって保護層５を構成するのが好ましい。
例えばα―ＮＰＤ、ＴＰＤ、ＣｕＰｃ、ＴＰＴＥ等の正孔輸送層、正孔注入層として用いることができる材料を用いるのが良い。
また、この保護層５の形成方法も特に限定するものではない。保護層５を有機半導体材料によって形成する場合には、スピンコート法やキャップコート法、ディップコート法等、有機半導体層４の形成方法において挙げた各種手法を選択することができる。
【００３６】
この保護層５の形成後、図１Ｃに示すようにソース・ドレイン電極となる金属膜６を形成する。この金属膜６の材料としては、保護層５とオーミックコンタクトのとれる材料であれば特に限定するものではない。例えば、ゲート電極材料として挙げた上記材料から選択することができる。ただし、仕事関数が保護層５の材料よりも小さい材料を用いるのが好ましい。
またこの金属膜６の形成は、例えばスパッタや蒸着、メッキ、金属ペーストや導電性高分子溶液を用いた印刷等、ゲート電極２の形成方法と同じ方法を用いることができる。
【００３７】
そしてレジスト７を金属膜６上に塗布し、金属膜６表面においてゲート電極２の中央付近上、かつ図１Ｃ中において、奥行き方向における領域が露出し、残りの領域がレジスト７によって覆われたパターンをフォトリソグラフィによって形成する。
【００３８】
そして図１Ｄに示すように、このレジスト７をマスクとして金属膜６をウェットエッチングすることで、保護層５上にソース電極８及びドレイン電極９を形成する。次いで最後にレジスト７を溶剤による溶解洗浄等によって除去することで有機半導体装置１００が完成する。
エッチング溶液としては、例えば硝酸、硫酸、塩酸、酢酸、リン酸、フッ酸、過酸化水素水等の酸や、フッ化アンモニウム、ヨウ化カリウム、過マンガン酸塩、重クロム酸塩等の塩、もしくはこれらの混合液からなる溶液を用いることができる。
【００３９】
本発明による有機半導体装置１００は、ソース電極８及びドレイン電極９と有機半導体層４との間に保護層５を介在させている。このため、金属膜６をエッチングすることによってソース電極８、ドレイン電極９を形成しても、露出するのは領域Ｔ１に示す保護層５の領域である。したがってエッチングによる有機半導体層４の損傷を防ぐことができる。
【００４０】
またさらに、この保護層５を有機半導体材料によって形成すれば、正孔注入層や正孔輸送層として用いることが可能となる。したがって、有機半導体層４、保護層５、ソース電極８及びドレイン電極９の順に仕事関数が小さくなる材料構成とするのがよい。
すなわち保護層５を介在させるだけで、有機半導体層４の損傷を防ぐと同時に、チャネル層である有機半導体層４へのホール注入効果を高め、接触抵抗を低減することができる。したがって、素子の高性能化を低コストで実現することが可能となる。
また、本実施の形態はＴＣＢＧ型であるため、ソース・ドレイン電極８，９の下面全体が保護層５の上面に接するため接触面積を大きくすることができる。したがって保護層５を正孔注入層として用いる場合の正孔注入効果をより高め、効率的に得ることが可能である。
【００４１】
またこの保護層は１層に限定するものではなく、複数の層が積層されたものであってもよい。例えば、有機半導体層４上に第１の保護層としてα―ＮＰＤ（ＩＰ＝５．５ｅｖ）による層を形成し、この第１の保護層上に第２の保護層としてＣｕＰｃ（ＩＰ＝５．１ｅＶ）による層を形成してもよい。この場合のソース・ドレイン電極としては、例えばＡｕ（ＩＰ＝５ｅＶ）を用いることができる。
このように、例えば有機半導体層４、第１の保護層、第２の保護層、ソース電極８及びドレイン電極９の順に仕事関数が小さくなる構成とすることで、第１の保護層を正孔輸送層、第２の保護層を正孔注入層として用いることができる。これによって、より高性能化を図ることができる。
【００４２】
なお、この保護層５の膜厚が薄過ぎるとエッチングに対する保護機能が損なわれる。またシート抵抗が有機半導体層４よりも小さくなるほどに厚過ぎると、保護層５を通って直接ソース・ドレイン電極間に電流が流れ、スイッチング特性が劣化する。したがって後述するように保護層５の膜厚は２ｎｍ以上１３５ｎｍ以下とするのが好ましい。
【００４３】
１−２．実施例
ここで、保護層５の材料として図３Ａに構造を示すＣｕＰｃを用い、上記方法により作製したＴＣＢＧ型の有機半導体装置の輸送特性を図２に示す。いずれもチャネル長は１００μｍ、チャネル幅は３８０μｍとして作製したものである。
線Ｌ１は保護層５を形成せず有機半導体層４上に直接ソース電極８、ドレイン電極９を形成した場合であり、線Ｌ２は膜厚２ｎｍの保護層５を形成した場合である。また、線Ｌ３は膜厚５０ｎｍの保護層５を形成した場合であり、線Ｌ４、線Ｌ５はそれぞれ膜厚１３５ｎｍ、１４５ｎｍの保護層５を形成した場合である。また、それぞれの条件毎に２つずつ有機半導体装置を作製し、両方の特性を図２に示してある。
【００４４】
なお、基板１にはＳｉ基板を用いて、厚さ３０ｎｍのＣｕ膜をスパッタにより成膜、フォトリソグラフィによってレジストをＣｕ膜上にパターニングした後Ｃｕ膜をエッチングすることでゲート電極２を形成した。
またゲート絶縁層３はＰＶＰ（ポリビニルフェノール）をシクロペンタンに溶解させた溶液をスピンコート法により塗布し、焼成することで形成した。
【００４５】
次いで、図３Ｂにその構造を示すＣ２Ｐｈ−ＰＸＸを含む溶液をゲート絶縁層３上に塗布し、焼成することで、有機半導体層４を形成した。また、有機半導体層４上に蒸着法によってＣｕＰｃによる保護層５を成膜し、この保護層５上にＡｕ膜を蒸着して金属膜６を形成した。そしてこのＡｕ膜上にレジスト７をフォトリソグラフィによってパターニングし、ウェットエッチングによってソース電極８、ドレイン電極９を形成した。
【００４６】
図２の線Ｌ１に示すように、チャネル層とする有機半導体層とソース・ドレイン電極間に保護層を介在させなかった場合には、有機半導体層がエッチングによって表面損傷を受けたため、電流がほとんど流れていない。
これに対して、膜厚２ｎｍの保護層を介在させた場合である線Ｌ２では、オン／オフ比が５桁以上の良好なスイッチング特性を示している。また膜厚が５０ｎｍ、１３５ｎｍの保護層を形成した線Ｌ３、Ｌ４においても、４桁以上のオン／オフ比が得られている。
したがって、本発明により保護層を介在させれば、チャネル層である有機半導体層の損傷を効果的に防げることが確認できる。
【００４７】
しかし、保護層の膜厚が１４５ｎｍである線Ｌ５ではオン電流が減少し、またオフ電流が増大してしまっており、オン・オフ比は２桁程度とゲート変調をほとんど受けていない。
これは、保護層の膜厚を厚くし過ぎたことにより保護層のシート抵抗が低下し、保護層内を通って直接ソース・ドレイン電極間を流れる電流が主電流となってしまったためである。
【００４８】
またここでは例示しないが、保護層の膜厚が２ｎｍ未満の場合においても、チャネル層の保護効果が得られることがある。しかし、このような極薄の膜厚を常に均一に制御することは困難である。また厚さ２ｎｍ未満の場合には、保護層材料が、チャネル層とする有機半導体層上においてアイランド成長している状態であり、膜としては非常に不安定である。
またソース・ドレイン電極の形成時には、電極エッチングのオーバーエッチング時間や、エッチング溶液の濃度、温度等によって保護層へ与える負荷も変化する。しかし、こうした極薄の膜厚ではその影響が素子特性に反映されやすく、再現性に乏しい。
このため、保護層の膜厚は２ｎｍ以上１３５ｎｍ以下とするのが好ましい。
【００４９】
また保護層の膜厚が５０ｎｍである線Ｌ３と、保護層の膜厚が１３５ｎｍである線Ｌ４とを比較すると、保護層の膜厚が１３５ｎｍの場合では、膜厚５０ｎｍの場合に比べてオン／オフ比が低下しているのがわかる。
また、保護層の膜厚が２ｎｍである線Ｌ２と、保護層の膜厚が１３５ｎｍである線Ｌ４とを比較しても、保護層の膜厚が２ｎｍである場合の方が高いオン／オフ比が得られていることが確認できる。
このことから、最適な保護層の膜厚は少なくとも２ｎｍ以上５０ｎｍ以下の範囲にあると言える。したがって保護層の膜厚は、さらには２ｎｍ以上５０ｎｍ以下とするのがより好ましい。
【００５０】
２．第２の実施の形態（集積回路、センサ）
次に、上記の半導体装置によって集積回路を構成し、いわゆるＩＣタグ等の無線通信センサに適用する例について図４を参照して説明する。
図４は、本実施の形態による無線通信センサ２００の概略構成を示す斜視図である。本実施の形態による無線通信センサ２００は、例えば基板２１と、基板２１上に形成されるループアンテナ２２と、ループアンテナ２２の両端に接続される集積回路２３とを備える。
【００５１】
集積回路２３はメモリを内蔵しており、ここに例えば個人情報や商品情報といった各種情報が記録される。またループアンテナ２２は、図示しないリーダやライタからの電波信号を受けると電磁誘導等の磁気的結合により高周波信号を誘起し、この高周波信号の電力によって集積回路２３を駆動する。
【００５２】
集積回路２３は、ループアンテナ２２に誘起された高周波信号を処理することで、ライタから送信された情報を集積回路２３に内臓されたメモリに記録する。またさらに集積回路２３はループアンテナを駆動することで、メモリに記録された情報をリーダに送信する。
【００５３】
すなわち、本実施の形態においては電源を必要としないパッシブ型の無線通信センサを例としており、このため薄型化に有利である。また、基板２１の上面、裏面側をシート２４、２５により覆ってあってもよい。
【００５４】
また、本実施の形態による無線通信センサ２００では、集積回路５３を、本発明の半導体装置を用いて、例えば、第１の実施の形態（図１）において示した有機半導体装置１００を用いて構成するものである。
ＩＣタグ等の無線通信センサにおいては、内蔵される集積回路を有機薄膜トランジスタによって構成することでセンサ全体を薄いフィルム状に形成することが可能となる。
また集積回路２３を構成する有機半導体装置１００は、その有機半導体層上に保護層を有しているため、ソース・ドレイン電極形成時に損傷を受けていない。このため、ばらつき無く高品質なセンサを提供することが可能である。またさらに、保護層を有機半導体材料によって構成し、これを正孔注入層や正孔輸送層として用いることにより、有機半導体装置１００の移動度を向上させることができるので、より高性能化を図ることができる。
【００５５】
３．第３の実施の形態（表示素子）
３−１．表示素子
次に、本発明の半導体装置によって、例えば液晶ディスプレイ等に用いられる表示素子を構成する例について説明する。
図５Ａは本実施の形態による表示素子３００の上面図である。また、図５Ｂは図４ＡのＸ−Ｘ’断面図である。
【００５６】
基板１１上には第１の金属層であるゲート電極１２と補助容量電極４６、配線３１、３２が形成され、その上に絶縁層１３が形成される。このゲート電極１２は図５Ａに示すように例えば配線３１に接続され、また補助容量電極４６は例えば配線３２に接続される。
【００５７】
また、ゲート電極１２の上方部分には、絶縁層１３上に有機半導体層１４が形成され、この有機半導体層１４の全面に渡ってその上に保護層１５が形成される。
なお、ここで有機半導体層１４としてはｐ型の材料を用いる場合を示している。したがって、保護層１５は第１の実施の形態（図１）において示したように、正孔注入層、正孔輸送層としても用いるのが好ましい。
【００５８】
そしてこの保護層１５上には、第２の金属層としてソース電極１８とドレイン電極１９、配線３０、補助容量電極４９が形成される。このソース電極１８は図５Ａに示すように配線３０に接続され、またドレイン電極１９は補助容量電極４９に接続される。
この補助容量電極４９は補助容量電極４６上に配置されており、これにより絶縁層１３を誘電体とした補助容量４７が構成される。
【００５９】
またソース電極１８、ドレイン電極１９、保護層１５を覆うように保護膜４０が配置される。また、この保護膜４０と第２の金属層である補助容量電極４９、ソース電極１８、ドレイン電極１９、配線３０上に層間絶縁膜４１が形成される。
【００６０】
この層間絶縁膜４１は、表面が平坦化された平坦化膜として形成されていることが好ましい。また、補助容量電極４９上において貫通孔４８が設けられており、第３の金属層である層間絶縁膜４１上のピクセル電極４２と接続される。またピクセル電極４２は高い光反射率を有するのが好ましい。
【００６１】
ピクセル電極４２上には例えば表示層４４が配置され、この表示層４４は絶縁部材４３によって所望の発光領域（画素領域）に区分けされる。すなわち、区分けされた１画素毎の領域が画素開口となる。
また、自発光型の表示素子とする場合には、例えば有機層４４は少なくとも有機電界発光層を備えた積層構造によって構成することができる。例えばピクセル電極４２側から順に正孔注入層、正孔輸送層、有機発光層、電子輸送層、電子注入層等によって構成すればよい。
【００６２】
そしてこの表示層４４上に、ピクセル電極４２と対向する共通電極４５が配置される。この共通電極４５は、表示層４４において発光した光を透過させるように光透過性材料によって構成される。
またここでは図示しないが、共通電極４５上には光透過性材料からなる封止層を形成し、さらにその上に光透過性の基板を張り合わせてもよい。
【００６３】
以上のような表示素子３００では、配線３２を定電圧源に接続し、配線３０から入力電圧を入力することでソース・ドレイン電極間が導通し、電流が流れる。そして流れた電流はピクセル電極４２を通じて表示層４４に供給され、供給された電流量に応じた輝度で例えば表示層４４内の有機電界発光層が発光する。
【００６４】
また、本実施の形態においては、上述の自発光型の表示素子に限るものではない。すなわち、表示のスイッチングに上記第１の実施の形態による有機半導体装置１００を用いるものであり、各種の表示素子に適宜適用できる。
そして、表示層４４は、ピクセル電極４２からの電圧によって表示を切り替える表示機能を有するものであればよく、既知の各種形態をとってよい。
例えば、液晶表示素子とする場合には、表示層４４を例えば液晶層と配向膜によって構成し、ピクセル電極４２及び共通電極４５間の電圧によって、液晶の配向を制御するように構成すればよい。
【００６５】
また、電気泳動型の表示素子とする場合には、表示層４４を例えばマイクロカプセルによって構成することができる。
このマイクロカプセル内部には、例えば液体と、着色した荷電粒子が充填されており、ピクセル電極４２及び共通電極４５間の電圧によって、マイクロカプセルの上部または底部に荷電粒子が引き付けられる。この荷電粒子の移動によって表示を切り替えることが可能である。
【００６６】
３−２．製造方法
次に本実施の形態による表示素子３００の製造方法について、図６を参照して以下に説明する。
図６Ａに示すように、まず基板１１上に有機半導体装置３１０を形成する。この有機半導体装置３１０には、第１の実施の形態（図１）において示した有機半導体装置１００を用いることができる。
ただし、本実施の形態においてはゲート電極１２の隣に補助容量電極４６を形成する。この補助容量電極４６はスパッタや蒸着、印刷等、第１の実施の形態において示したゲート電極２と同様の方法によりゲート電極１２と同時に形成することができる。また材料には第１の実施の形態においてゲート電極２の材料として示したものの中から選択してよい。
【００６７】
また、ゲート電極１２上方の絶縁層１３上に有機半導体層１４を形成するが、ここでは有機半導体層１４にｐ型の材料を用い、その上には例えばα―ＮＰＤ、ＴＰＤ、ＣｕＰｃ、ＴＰＴＥ等による保護層１５を形成する。
まず有機半導体層１４をスピンコート法や印刷法等によって絶縁層１３上に形成した後、保護層１５を蒸着法やスピンコート法、キャップコート法、ディップコート法等により、絶縁層１３上に形成する。
次いでこの保護層１５上にレジストを塗布し、フォトリソグラフィによってゲート電極１２の上方部分にのみレジストが残された状態とする。そしてこの残されたレジストをマスクとして保護層１５、有機半導体層１４をエッチングする。これにより、ゲート電極１２の上方部にのみ有機半導体層１４及び保護層１５を配置する。
【００６８】
また、絶縁層１３上に形成される図示しない配線３０や、補助容量電極４９にはソース電極１８、ドレイン電極１９と同じ材料を用いることもでき、ソース電極１８、ドレイン電極１９の形成において同時に成膜してよい。
すなわち、絶縁層１３及び保護層１５上に、（第２の）金属層をスパッタや蒸着、印刷等によって成膜し、その金属層上にレジストを塗布する。そしてフォトリソグラフィによってレジストにソース電極１８、ドレイン電極１９、配線３０、補助容量電極４９のパターンを形成し、このレジストパターンをマスクとして金属層をエッチングすることで形成できる。
またこの際には、有機半導体層１４が保護層１５によって覆われているため、エッチング時に有機半導体層１４が損傷を受けるのを防ぐことができる。
【００６９】
そして次に、ソース電極１８、ドレイン電極１９、配線３０、補助容量電極４９等の第２の金属層上に絶縁膜を形成する。この絶縁膜としては、例えば溶質として（Ｃ６Ｆ１０Ｏ）ｎを、Ｃ８を主成分とする完全フッ素化物の混合物である溶媒に溶かしたものを塗布し、１００℃にて１０分間焼成することによって形成できる。
【００７０】
次いでこの絶縁膜上にレジストを塗布し、フォトリソグラフィによってソース電極１８、ドレイン電極１９、保護層１５を覆うレジストパターンを形成する。そしてこのレジストをマスクとして絶縁膜をＲＩＥ（Reactive Ion Etching）によりエッチングする。これにより図５Ｂに示す保護膜４０を形成する。
【００７１】
次に、図６Ｃに示すようにレジストを塗布し、層間絶縁膜４１を形成する。このレジストには、表示素子３００の構成部材として残すため、永久レジストを用いるのが好ましい。
そして補助容量電極４９に貫通する貫通孔４８をフォトリソグラフィによって形成する。
【００７２】
この層間絶縁膜４１上には、例えば蒸着、スパッタ、印刷、塗布法等によってピクセル電極４２を形成する。このピクセル電極４２は貫通孔４８によってドレイン電極１９に接続されることになる。またこのピクセル電極４２には、第１の実施の形態において示したゲート電極２の材料から選択してよい。
【００７３】
その後図６Ｅに示すように、絶縁部材４３をピクセル電極４２の外縁に形成する。この絶縁部材４３は感光性樹脂によって構成することができ、例えばフォトリソグラフィによってパターンを形成する。
そして、表示層４４として例えば液晶や有機電界発光材料を塗布形成し、次いで図６Ｆに示すように表示層４４上に共通電極４５を形成する。この共通電極４５は、少なくとも表示層４４に接する側がピクセル電極４２に対して陰極として機能する材料によって構成するのが好ましい。
【００７４】
既述のように、こうして製造される表示素子３００は、有機半導体層１４上に保護層１５を配置してあるため、ソース・ドレイン電極形成時のエッチング処理によって有機半導体層１４が損傷を受けるのを防ぐことができる。
また、この保護層１５を有機半導体材料によって構成し、正孔注入層や正孔輸送層として用いれば移動度を向上させることができ、より高性能化を図ることが可能である。
さらに、保護層１５形成のためのプロセスを新たに追加することなく、正孔注入層や正孔輸送層をそのまま保護層１５として用いることができるため、コストも低減することができる。
【００７５】
４．第４の実施の形態（マトリックス回路、ディスプレイ装置）
ここでは、本発明による半導体装置を用いてマトリックス回路を構成し、ディスプレイ装置に適用する例を挙げる。
図７は本実施の形態によるマトリックス回路４００の概略構成を示す回路構成図である。なお、この図７ではマトリックス回路４００に表示素子５５を接続した状態を示してあり、例えばディスプレイ装置５００としての構成も含む。
【００７６】
本実施の形態によるマトリックス回路４００は、複数の走査線５７と、走査線５７と交差する方向に配設される複数の信号線６０とを備える。また、その交差毎に配置されるとともに、ドレイン電極が信号線６０に接続され、ゲート電極が走査線５７に接続される有機半導体装置５１と、有機半導体装置５１のソース電極に配置される静電容量５２とを備える。
【００７７】
複数の走査線５７は走査線駆動回路５６に接続されており、走査線駆動回路５６から有機半導体装置５１のゲート電極にパルス電圧を供給する。これにより有機半導体装置５１のオン・オフを切り替える。
また、複数の信号線６０は信号線駆動回路５９に接続され、例えば任意のアナログ信号が供給される。そして走査線駆動回路５６から供給されるパルス電圧によって有機半導体装置５１がオンとされると、供給された信号が静電容量５２に保持される。
この有機半導体装置５１には、本発明の半導体装置、例えば、第１の実施の形態（図１）において示した有機半導体装置１００を用いることができる。
【００７８】
また図７に示すように、このマトリックス回路４００に例えば表示素子５５を接続することで、ディスプレイ装置５００を構成してもよい。すなわち、走査線５７と信号線６０の交差毎に１つの画素エリアを割り当てる画素アレイとして構成することができる。
【００７９】
この表示素子５５は、例えば有機半導体装置５３と有機電界発光素子５４によって構成できる。有機半導体装置５３のゲート電極は有機半導体装置５１のソース電極に接続され、ソース電極は静電容量５２を介して有機半導体装置５１のソース電極に接続される。また、有機半導体装置５１のソース電極は、電源供給線５８によって定電圧源に接続される。
なおこの表示素子５５には、例えば、第３の実施の形態（図５）において示した表示素子４００を用いることができる。
【００８０】
この場合には、走査線駆動回路５６からのパルス電圧によって有機半導体装置５１がオンとされると、信号線駆動回路５９から供給される輝度情報に応じた映像信号が有機半導体装置５１を流れ、静電容量５２に保持される。
そして保持された信号量に応じた電流が有機半導体装置５３から有機電界発光素子５４に供給され、この電流値に応じた輝度で有機電界発光素子５４が発光する。
また、有機電界発光素子５４の代わりに、液晶等を配置し、各種の表示形態によるディスプレイ装置としてもよい。
【００８１】
このように、本実施の形態によるマトリックス回路４００では、有機半導体装置４１として、本発明の半導体装置、例えば、第１の実施の形態による有機半導体装置１００を用いる。
したがってこの有機半導体装置４１は、その有機半導体層上に保護層を備えているため有機半導体層が損傷を受けておらず、高いオン・オフ比を有する。このため本実施の形態によるマトリックス回路４００は高性能なスイッチ機能を示す。したがって、このマトリックス回路を用いたディスプレイ装置５００は、より鮮明な映像を提供することが可能となる。
【００８２】
５．第５の実施の形態（電子機器）
次に、本発明を電子機器に用いた例を、以下にいくつか挙げる。
【００８３】
例えば図８のテレビジョン装置６００では、映像表示部６１上に例えばフィルターガラス６２やフロントパネル６３が載置される。本実施の形態においては、例えばこの映像表示部６１に第４の実施の形態（図７）で示したディスプレイ装置５００を用いることができる。
【００８４】
また図９はビデオカメラ等の撮像装置７００に適用する場合である。例えばバッテリ７０は撮像装置７００の後部に格納されている。またシャッタボタン７２を押すと撮影が開始され、ズームレバ７１を左右に傾けることで倍率調整を行うことができる。
また、レンズ部７５を透って撮像された映像はモニタ７３の映像表示部７４で確認することができ、この映像表示部７４に第４の実施の形態によるディスプレイ装置５００を用いることができる。
【００８５】
図１０は携帯電話装置８００の斜視図である。ここでは折りたたみ式の携帯電話装置を示してあり、例えば第１の筐体８０には方向キー８４やテンキー８５、マイク８６が配置される。また第２の筐体８１にはスピーカ８２や情報表示部８３が配置され、この情報表示部８３に、第４の実施の形態によるディスプレイ装置５００を用いることができる。
【００８６】
このように本発明を適用された各種電子機器は、その表示部を構成する有機半導体装置の有機半導体層上に保護層を備えている。このため有機半導体層が損傷を受けておらず、高いオン・オフ比を有する。したがって高性能なスイッチ機能を示し、より鮮明な映像を提供することが可能となる。
またここでは電子機器の映像表示機能を有する部位に適用する例を示したが、電子機器を構成する各種回路中に、本発明の半導体装置、例えば、第１の実施の形態（図１）による有機半導体装置を適用してもよい。
【００８７】
以上、本発明による有機半導体装置及びその製造方法、表示素子、表示パネル、通信装置、電子機器について説明した。
本発明は上記実施の形態にとらわれることなく、特許請求の範囲に記載した本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、なお考えられる種々の形態を含むものであることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００８８】
１，１１・・・基板、２，１２・・・ゲート電極、３・・・ゲート絶縁層、４，１４・・・有機半導体層、５，１５・・・保護層、６・・・金属膜、７・・・レジスト、８，１８，９８・・・ソース電極、９，１９，９９・・・ドレイン電極、１３・・・絶縁層、２４，２５・・・シート、３０，３１，３２・・・配線、４０・・・保護膜、４１・・・層間絶縁膜、４２・・・ピクセル電極、４３・・・絶縁部材、４４・・・表示層、４５・・・共通電極、４６，４９・・・補助容量電極、４７・・・補助容量、４８・・・貫通孔、５１，５３・・・半導体装置、５２・・・静電容量、５４・・・有機電界発光素子、５６・・・走査線駆動回路、５７・・・走査線、５８・・・電源供給線、５９・・・信号線駆動回路、６０・・・信号線、２１・・・基板、２２・・・ループアンテナ、２３・・・集積回路、６１・・・映像表示部、６２・・・フィルターガラス、６３・・・フロントパネル、７０・・・バッテリ、７１・・・ズームレバ、７２・・・シャッタボタン、７３・・・モニタ、７４・・・映像表示部、８０，８１・・・筐体、８２・・・スピーカ、８３・・・情報表示部、８４・・・キー、５１，５３，１００，２１０・・・有機半導体装置、２００・・・無線通信センサ、３００・・・表示素子、４００・・・マトリックス回路、４００・・・表示パネル、５００・・・ディスプレイ装置、６００・・・テレビジョン装置、７００・・・撮像装置、８００・・・携帯電話装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に形成されたゲート電極と、
前記ゲート電極及び基板上に形成されたゲート絶縁層と、
前記ゲート絶縁層上に形成されたｐ型有機半導体層と、
前記ｐ型有機半導体層上全面に形成された保護層と、
前記保護層上に形成されたソース電極及びドレイン電極と、
を有する
半導体装置。
【請求項２】
前記保護層は有機半導体によって構成されている請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記保護層は少なくとも正孔注入層または正孔輸送層のいずれか１層を含む請求項２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記保護層の膜厚は、２ｎｍ以上１３５ｎｍ以下である請求項３に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記保護層の膜厚は、２ｎｍ以上５０ｎｍ以下である請求項３に記載の半導体装置。
【請求項６】
基板上に形成されたゲート電極と、前記ゲート電極及び基板上に形成されたゲート絶縁層と、前記ゲート絶縁層上に形成されたｐ型有機半導体層と、前記ｐ型有機半導体層上全面に形成された保護層と、前記保護層上に形成されたソース電極及びドレイン電極と、を有する半導体装置を備えた
集積回路。
【請求項７】
複数の走査線と、前記走査線と交差する方向に配設された複数の信号線と、
基板上に形成されたゲート電極と、前記ゲート電極及び基板上に形成されたゲート絶縁層と、前記ゲート絶縁層上に形成されたｐ型有機半導体層と、前記ｐ型有機半導体層上全面に形成された保護層と、前記保護層上に形成されたソース電極及びドレイン電極とを備えるとともに、前記走査線と信号線の交差毎に配置され、前記ドレイン電極が前記信号線に接続され、前記ゲート電極が前記走査線に接続された半導体装置と、
前記半導体装置のソース電極に接続された静電容量と、
を備えた
マトリックス回路。
【請求項８】
基板上に形成されたゲート電極と、
前記ゲート電極及び基板上に形成されたゲート絶縁層と、
前記ゲート絶縁層上に形成されたｐ型有機半導体層と、
前記ｐ型有機半導体層上全面に形成された保護層と、
前記保護層上に形成されたソース電極及びドレイン電極と、
前記ソース電極と前記ドレイン電極及び前記保護層を覆って形成された保護膜と、
前記保護膜を覆って形成された絶縁膜と、
前記絶縁膜上に形成され、前記ドレイン電極に接続されたピクセル電極と、
前記ピクセル電極上に配置された表示層と、
を備えた
表示素子。
【請求項９】
電波信号を送受信するループアンテナと、
前記ループアンテナの両端に接続され、受信した前記電波信号の記録及び前記ループアンテナの駆動によるデータの送信を行い、基板上に形成されたゲート電極と、前記ゲート電極及び基板上に形成されたゲート絶縁層と、前記ゲート絶縁層上に形成されたｐ型有機半導体層と、前記ｐ型有機半導体層上全面に形成された保護層と、前記保護層上に形成されたソース電極及びドレイン電極とを備える半導体装置を含む集積回路と、
を備える
無線通信装置。
【請求項１０】
基板上に形成されたゲート電極と、前記ゲート電極及び基板上に形成されたゲート絶縁層と、前記ゲート絶縁層上に形成されたｐ型有機半導体層と、前記ｐ型有機半導体層上全面に形成された保護層と、前記保護層上に形成されたソース電極及びドレイン電極とを含む半導体装置を備える
電子機器。
【請求項１１】
基板上にゲート電極を形成するステップと、
前記基板上に前記ゲート電極を覆ってゲート絶縁層を形成するステップと、
前記ゲート絶縁層上にｐ型有機半導体層を形成するステップと、
前記ｐ型有機半導体層上全面に保護層を形成するステップと、
前記保護層上に導電性膜を形成し、前記導電性膜をエッチングすることによりソース電極及びドレイン電極を形成するステップと、
を含む
半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
前記保護層を有機半導体により形成する請求項１１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１３】
前記保護層を、正孔注入層または正孔輸送層のうち少なくとも１層により形成する請求項１２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１】
基板上に形成されたゲート電極と、
前記ゲート電極及び基板上に形成されたゲート絶縁層と、
前記ゲート絶縁層上に形成されたｐ型有機半導体層と、
前記ｐ型有機半導体層上全面に形成された保護層と、
前記保護層上に形成されたソース電極及びドレイン電極と、
を有する
半導体装置。
【請求項２】
前記保護層は有機半導体によって構成されている請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記保護層は少なくとも正孔注入層または正孔輸送層のいずれか１層を含む請求項２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記保護層の膜厚は、２ｎｍ以上１３５ｎｍ以下である請求項３に記載の半導体装置。
【請求項５】
前記保護層の膜厚は、２ｎｍ以上５０ｎｍ以下である請求項３に記載の半導体装置。
【請求項６】
基板上に形成されたゲート電極と、前記ゲート電極及び基板上に形成されたゲート絶縁層と、前記ゲート絶縁層上に形成されたｐ型有機半導体層と、前記ｐ型有機半導体層上全面に形成された保護層と、前記保護層上に形成されたソース電極及びドレイン電極と、を有する半導体装置を備えた
集積回路。
【請求項７】
複数の走査線と、前記走査線と交差する方向に配設された複数の信号線と、
基板上に形成されたゲート電極と、前記ゲート電極及び基板上に形成されたゲート絶縁層と、前記ゲート絶縁層上に形成されたｐ型有機半導体層と、前記ｐ型有機半導体層上全面に形成された保護層と、前記保護層上に形成されたソース電極及びドレイン電極とを備えるとともに、前記走査線と信号線の交差毎に配置され、前記ドレイン電極が前記信号線に接続され、前記ゲート電極が前記走査線に接続された半導体装置と、
前記半導体装置のソース電極に接続された静電容量と、
を備えた
マトリックス回路。
【請求項８】
基板上に形成されたゲート電極と、
前記ゲート電極及び基板上に形成されたゲート絶縁層と、
前記ゲート絶縁層上に形成されたｐ型有機半導体層と、
前記ｐ型有機半導体層上全面に形成された保護層と、
前記保護層上に形成されたソース電極及びドレイン電極と、
前記ソース電極と前記ドレイン電極及び前記保護層を覆って形成された保護膜と、
前記保護膜を覆って形成された絶縁膜と、
前記絶縁膜上に形成され、前記ドレイン電極に接続されたピクセル電極と、
前記ピクセル電極上に配置された表示層と、
を備えた
表示素子。
【請求項９】
電波信号を送受信するループアンテナと、
前記ループアンテナの両端に接続され、受信した前記電波信号の記録及び前記ループアンテナの駆動によるデータの送信を行い、基板上に形成されたゲート電極と、前記ゲート電極及び基板上に形成されたゲート絶縁層と、前記ゲート絶縁層上に形成されたｐ型有機半導体層と、前記ｐ型有機半導体層上全面に形成された保護層と、前記保護層上に形成されたソース電極及びドレイン電極とを備える半導体装置を含む集積回路と、
を備える
無線通信装置。
【請求項１０】
基板上に形成されたゲート電極と、前記ゲート電極及び基板上に形成されたゲート絶縁層と、前記ゲート絶縁層上に形成されたｐ型有機半導体層と、前記ｐ型有機半導体層上全面に形成された保護層と、前記保護層上に形成されたソース電極及びドレイン電極とを含む半導体装置を備える
電子機器。
【請求項１１】
基板上にゲート電極を形成するステップと、
前記基板上に前記ゲート電極を覆ってゲート絶縁層を形成するステップと、
前記ゲート絶縁層上にｐ型有機半導体層を形成するステップと、
前記ｐ型有機半導体層上全面に保護層を形成するステップと、
前記保護層上に導電性膜を形成し、前記導電性膜をエッチングすることによりソース電極及びドレイン電極を形成するステップと、
を含む
半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
前記保護層を有機半導体により形成する請求項１１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１３】
前記保護層を、正孔注入層または正孔輸送層のうち少なくとも１層により形成する請求項１２に記載の半導体装置の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１１−１１９５２９（Ｐ２０１１−１１９５２９Ａ）
【公開日】平成２３年６月１６日（２０１１．６．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２７６６１８（Ｐ２００９−２７６６１８）
【出願日】平成２１年１２月４日（２００９．１２．４）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月１６日（２０１１．６．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月４日（２００９．１２．４）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
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