JP2010283332A - 有機トランジスター、有機トランジスターの製造方法、電気光学装置および電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】大気中動作に優れており、また電気特性が経時的に劣化し難く、高いキャリア移動度とともに大きなｏｎ／ｏｆｆ比を有する有機トランジスター、および有機トランジスターの製造方法、かかる有機トランジスターを備え信頼性の高い電子デバイスおよび電子機器を提供することにある。
【解決手段】本適用例の有機トランジスター１Ａは、ソース電極２０ａと、ドレイン電極２０ｂと、ソース電極２０ａとドレイン電極２０ｂとの間に設けられた有機半導体膜３０と、ゲート電極５０と、有機半導体膜３０とゲート電極５０との間に設けられ、ゲート電極５０と接する第１のゲート絶縁膜４０ａと、有機半導体膜３０と接する第２のゲート絶縁膜４０ｂとを有するゲート絶縁膜４０と、を備え、第２のゲート絶縁膜４０ｂが炭素原子と水素原子よりなる炭化水素化合物を含む。
【選択図】図２

Description

本発明は、有機トランジスター、有機トランジスターの製造方法、電気光学装置および電子機器などに関する。

近年、半導体的な電気伝導を示す有機材料（有機半導体材料）を使用した有機トランジスターの開発が進められている。この有機トランジスターは、薄型軽量化に適すること、可撓性を有すること、材料コストが安価であることなどの長所を有しており、フレキシブルディスプレイなどのスイッチング素子として期待されている。
このような有機トランジスターにおいて、ゲート絶縁膜の材料として無機材料を用いたものがある（例えば、特許文献１参照）。しかし、有機トランジスターの利点の１つであるフレキシブル性が損なわれるという問題や、ゲート絶縁膜の形成に気相成膜法や高温の加熱処理を用いるためゲート絶縁膜の形成に手間、コスト、時間などを要するという製造方法上の問題もある。また、有機半導体膜形成後にゲート絶縁膜を形成する構造の有機トランジスターにおいては、ゲート絶縁膜形成時に有機半導体膜に変質・劣化を生じさせてしまうおそれがあり無機材料を用いた典型的なプロセスを使用して良好なトランジスター特性を得ることが一般に困難となる。

かかる不都合を解消すべく、ゲート絶縁膜の構成材料として、例えば、フェノール系樹脂、アクリル系樹脂などの有機材料を用いることがある。ところが、これらの樹脂は吸湿性が高く、かかる有機トランジスターを大気中で使用した場合、ゲート絶縁膜が吸湿しゲート絶縁膜中の水分が上昇すると、しきい値電圧（Ｖｔｈ）のシフト、ゲートリーク電流の上昇、絶縁破壊が生じ易くなるというような問題が一般的には発生する。またゲート絶縁膜、もしくはゲート絶縁膜と有機半導体膜の界面にフッ素含有ポリマーを使用した有機トランジスターもある（例えば、特許文献２参照）。典型的なフッ素含有ポリマーは吸湿性が低いため、大気中安定動作する有機トランジスターを作製できるとともに、フッ素が電気陰性度を有しているため、有機半導体膜と接することでホールが形成された際に放出された電子を収容することが可能である。このためホールをキャリアとする有機トランジスターで高いキャリア移動度を得ることが可能であるという利点がある。しかしこれは同時に、ｏｆｆ電流値の上昇を招く可能性があり、その場合、大きいｏｎ／ｏｆｆ比を得ることができなくなり、結果トランジスターとしてのスイッチング性能が低下してしまうことに繋がる。

一方、ゲート絶縁膜を積層構造にした有機トランジスターも開発されているが（例えば、特許文献３、特許文献４参照）、有機半導体膜やゲート絶縁膜の濡れ性制御、有機半導体膜とゲート絶縁膜界面の劣化抑制に関するもので、高いキャリア移動度、また大きなｏｎ／ｏｆｆ比を有し、かつ実用に耐えうる大気中安定動作を確立している有機トランジスターは現時点では発明されていない。

特開２００３−８６８０５号公報 特開２００６−１９１１１５号公報 特開２００７−１５０２４６号公報 特開２００８−１７２０２８号公報

本発明のいくつかの態様は、大気中動作に優れており、また電気特性が経時的に劣化し難く、高いキャリア移動度とともに大きなｏｎ／ｏｆｆ比を有する有機トランジスター、および有機トランジスターの製造方法、かかる有機トランジスターを備え信頼性の高い電気光学装置および電子機器を提供することにある。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。

〔適用例１〕本適用例の有機トランジスターは、ソース電極と、ドレイン電極と、前記ソース電極と前記ドレイン電極との間に設けられた有機半導体膜と、ゲート電極と、前記有機半導体膜と前記ゲート電極との間に設けられ、前記ゲート電極と接する第１のゲート絶縁膜と、前記有機半導体膜と接する第２のゲート絶縁膜とを有するゲート絶縁膜と、を備え、前記第２のゲート絶縁膜が炭素原子と水素原子よりなる炭化水素化合物を含むことを特徴とする。

この構成によれば、フッ素系の材料に比べて極性の低い炭化水素系の材料を第２のゲート絶縁膜に用いることで、第２のゲート絶縁膜と有機半導体膜の間に良好な界面を形成し、すなわち有機半導体膜が導電化する際にキャリアの輸送を妨げる捕獲準位の形成を抑制することができるため、高いキャリア移動度とともに大きなｏｎ／ｏｆｆ比を有する有機トランジスターが得られる。

〔適用例２〕上記適用例の有機トランジスターにおいて、前記第２のゲート絶縁膜は、平面的に前記ソース電極と前記ドレイン電極との間に設けられているとしてもよい。
この構成によれば、有機半導体膜と第２のゲート絶縁膜との界面において捕獲準位が少ない良好な界面を形成できる。

〔適用例３〕上記適用例の有機トランジスターにおいて、前記第２のゲート絶縁膜は、前記有機半導体膜の前記ゲート電極に面する側の表面を少なくとも覆って設けられていることが好ましい。
この構成によれば、上記適用例２に比べて、より広い範囲で捕獲準位が少ない良好な海面を形成できる。

〔適用例４〕上記適用例の有機トランジスターにおいて、前記第２のゲート絶縁膜は、前記有機半導体膜の前記ゲート電極に面する側の表面と前記表面に連続する側面とを覆って設けられていることがより好ましい。
この構成によれば、有機半導体膜の上記側面が第２のゲート絶縁膜で覆われていない場合に比べて、上記側面におけるキャリアのトラップを防いで安定したキャリアの移動度を実現できる。

〔適用例５〕上記適用例の有機トランジスターにおいて、前記有機トランジスターは、トップゲート構造となっており、前記第１のゲート絶縁膜は、フッ素原子を含有する有機化合物を含むことが好ましい。
これにより、例えば、吸湿性が低く、特性が経時的に劣化し難いトップゲート構造の有機トランジスターが得られる。

〔適用例６〕上記適用例の有機トランジスターにおいて、前記有機トランジスターは、ボトムゲート構造となっており、前記第１のゲート絶縁膜は、無機化合物またはフッ素原子を含有する有機化合物を含むことが好ましい。
これにより、例えば、吸湿性が低く、特性が経時的に劣化し難いボトムゲート構造の有機トランジスターが得られる。

〔適用例７〕上記適用例の有機トランジスターにおいて、前記フッ素原子を含有する有機化合物は、炭素環の側鎖に均等に結合したフッ素原子を有する炭素環式炭化水素化合物を含むことが好ましい。
これによれば、フッ素原子が炭素環の側鎖に均等に結合して極性が偏らないので、第１のゲート絶縁膜の形成に際して、例えば、液相プロセスを採用する場合に、採用される溶媒の選択範囲が広がる。つまり、有機半導体膜を作り易くなる。

〔適用例８〕上記適用例の有機トランジスターにおいて、前記第１のゲート絶縁膜の膜厚は、前記第２のゲート絶縁膜の膜厚より大であることが好ましい。
これにより、第１のゲート絶縁膜でソース電極およびドレイン電極、あるいはゲート電極を確実に絶縁し、動作電圧が低く、特性が経時的に劣化し難い有機トランジスターが得られる。

〔適用例９〕上記適用例の有機トランジスターにおいて、前記第２のゲート絶縁膜の膜厚が５ｎｍ〜５００ｎｍであることが好ましい。
これにより、ゲート電極との間でソース電極およびドレイン電極ならびに有機半導体膜を確実に絶縁し、動作電圧の低い有機トランジスターが得られる。

〔適用例１０〕上記適用例の有機トランジスターにおいて、前記第２のゲート絶縁膜は、炭素数が３０以上の炭化水素化合物からなることが好ましい。
これによれば、少なくとも常温において安定した動作が得られる有機トランジスターを提供できる。

〔適用例１１〕本適用例の電気光学装置は、基板と、前記基板上に位置する上記適用例の有機トランジスターと、前記有機トランジスターに電気的に接続される画素電極と、前記画素電極に位置する電気光学材料と、を含むことを特徴とする。
これにより、安定した動作と高い信頼性を有する電気光学装置が得られる。

〔適用例１２〕本適用例の電子機器は、上記適用例の電気光学装置を含むことを特徴とする。
これにより、安定した動作と高い信頼性を有する電子機器が得られる。

〔適用例１３〕本適用例の有機トランジスターの製造方法は、基板上にソース電極およびドレイン電極を形成する工程と、前記ソース電極および前記ドレイン電極の間に位置するように有機半導体膜を形成する工程と、前記有機半導体膜上に炭素原子と水素原子よりなる炭化水素化合物を含む第２のゲート絶縁膜を形成する工程と、前記第２のゲート絶縁膜上にフッ素原子を含有する有機化合物を含む第１のゲート絶縁膜を形成する工程と、前記第１のゲート絶縁膜上にゲート電極を形成する工程と、を有することを特徴とする。
かかる製造方法によれば、例えば、高いキャリア移動度、大きなｏｎ／ｏｆｆ比を有するとともに、特性が経時的に劣化し難いトップゲート構造の有機トランジスターが得られる。

〔適用例１４〕本適用例の他の有機トランジスターの製造方法は、基板上にゲート電極を形成する工程と、前記ゲート電極を覆うように無機化合物またはフッ素原子を含有する有機化合物を含む第１のゲート絶縁膜を形成する工程と、前記第１のゲート絶縁膜上に炭素原子と水素原子よりなる炭化水素化合物を含む第２のゲート絶縁膜を形成する工程と、前記第２のゲート絶縁膜上にソース電極とドレイン電極とを形成する工程と、前記ソース電極および前記ドレイン電極の間に位置するように有機半導体膜を形成する工程と、を有することを特徴とする。
かかる製造方法によれば、例えば、高いキャリア移動度、大きなｏｎ／ｏｆｆ比を有するとともに、特性が経時的に劣化し難いボトムゲート構造の有機トランジスターが得られる。

〔適用例１５〕上記適用例の有機トランジスターの製造方法において、前記有機半導体膜を形成する工程は、前記有機半導体膜の形成材料を含む液状体を用いた液相プロセスにより行なわれるものであることを特徴とする。
かかる製造方法によれば、所定の領域に上記液状体を塗布して固化することにより、有機半導体膜を形成することができ、蒸着法などに比べて複雑な製造設備を必要としないので、高いコストパフォーマンスで有機半導体膜を形成することができる。

〔適用例１６〕上記適用例の有機トランジスターの製造方法において、前記ゲート電極を形成する工程は、導電性高分子または金属粒子を水系分散媒に分散してなる電極形成用液状材料を用いた液相プロセスにより行なわれるものであることを特徴とする。
かかる液相プロセスにおいて、例えば、電極形成用材料をインクジェット法により供給することで、寸法精度の高いゲート電極を簡便に形成することができる。

本実施形態の有機トランジスターを適用したアクティブマトリクス装置の構成を示すブロック図。 図１に示すアクティブマトリクス装置が備えるトップゲート構造の有機トランジスターの構成図（（ａ）縦断面図および（ｂ）平面図）。 図１に示すアクティブマトリクス装置が備えるボトムゲート構造の有機トランジスターの構成図（（ａ）縦断面図および（ｂ）平面図）。 図２に示す有機トランジスターの製造方法を説明するための図（縦断面図）。 電気泳動表示装置の実施形態を示す縦断面図。 本実施形態の電子機器を電子ペーパーに適用した場合の実施形態を示す斜視図。 本実施形態の電子機器をディスプレイに適用した場合の実施形態を示す図。 各実施例および各比較例で製造した有機トランジスターの構成とその電気特性評価の結果を示す表。 （ａ）および（ｂ）は変形例の有機トランジスターの構成を示す概略図（平面図と断面図）。 （ａ）および（ｂ）は変形例の有機トランジスターの構成を示す概略図（平面図と断面図）。 （ａ）〜（ｃ）は変形例の有機トランジスターの構造を示す概略断面図。

以下、本発明の有機トランジスター、有機トランジスターの製造方法、電気光学装置および電子機器について、好適な実施形態に基づいて詳細に説明する。なお、以下では、本発明の有機トランジスターをアクティブマトリクス装置に適用した場合を一例に説明する。

＜アクティブマトリクス装置＞
図１は、本実施形態の有機トランジスターを適用したアクティブマトリクス装置の構成を示すブロック図、図２は図１に示すアクティブマトリクス装置が備えるトップゲート構造の有機トランジスターの構成図（縦断面図および平面図）、図３は図１に示すアクティブマトリクス装置が備えるボトムゲート構造の有機トランジスターの構成図（縦断面図および平面図）、図４は図２に示す有機トランジスターの製造方法を説明するための図（縦断面図）である。

図１に示すアクティブマトリクス装置３００は、基板５００と、いずれも基板５００上に設けられ、互いに交差する複数のデータ線３０１と、複数の走査線３０２と、これらのデータ線３０１と走査線３０２との各交点付近に設けられた有機トランジスター１および画素電極３０３を有している。
そして、有機トランジスター１が有するゲート電極５０は走査線３０２に、ソース電極２０ａはデータ線３０１に、ドレイン電極２０ｂは画素電極（個別電極）３０３に、それぞれ接続されている。すなわち、画素電極３０３を有する画素がデータ線３０１の延在方向と走査線３０２の延在方向とにマトリクス状に配置されている。

有機トランジスター１について、図２に記載のトップゲート構造の有機トランジスターを例として詳細に説明していくこととする。図２（ａ）に示すように、本実施形態のトップゲート構造の有機トランジスター１Ａは、基板５００上に互いに離間して設けられたソース電極２０ａおよびドレイン電極２０ｂと、ソース電極２０ａおよびドレイン電極２０ｂに接触して設けられた有機半導体膜３０と、有機半導体膜３０を覆うように設けられた第２のゲート絶縁膜４０ｂと、ゲート電極５０と第２のゲート絶縁膜４０ｂの間に位置する第１のゲート絶縁膜４０ａと、ゲート電極５０および第１のゲート絶縁膜４０ａを覆うように設けられた保護膜６０とを有している。

以下、各部の構成について、順次説明する。
基板５００は、有機トランジスター１Ａ（アクティブマトリクス装置３００）を構成する各層（各部）を支持するものである。
基板５００としては、例えば、ガラス基板、ポリカーボネート（ＰＣ）、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（ＰＥＮ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、芳香族ポリエステル（液晶ポリマー）、ポリイミド（ＰＩ）などで構成されるプラスチック基板（樹脂基板）、石英基板、シリコン基板、金属基板、ガリウム砒素基板などを用いることができる。
有機トランジスター１Ａに可撓性を付与する場合には、基板５００には、プラスチック基板、あるいは薄い（比較的膜厚の小さい）金属基板や薄いガラス基板が選択される。
基板５００上には、所定の間隔を離間してソース電極２０ａおよびドレイン電極２０ｂが設けられている。

ソース電極２０ａおよびドレイン電極２０ｂの構成材料としては、例えば、Ｐｄ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｗ、Ｔａ、Ｍｏ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｃｕまたはこれらを含む合金などの金属材料、カーボンブラック、カーボンナノチューブ、フラーレンなどの炭素材料、ポリアセチレン、ポリピロール、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）（ＰＥＤＯＴ）のようなポリチオフェン、ポリアニリン、ポリ（ｐ−フェニレン）、ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）、ポリフルオレン、ポリカルバゾール、ポリシランまたはこれらの誘導体、およびこれらを含む混合物などの導電性高分子材料などが挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。なお、混合物系の導電性高分子材料としては、例えば、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）（ＰＥＤＯＴ）／ポリ（スチレンスルホン酸）（ＰＳＳ）などが挙げられる。

これらの中でも、ソース電極２０ａおよびドレイン電極２０ｂの構成材料としては、それぞれ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｔまたはこれらを含む合金を主とするものが好ましい。これらのものは、比較的仕事関数が大きいため、有機半導体膜３０がｐ型である場合には、ソース電極２０ａをこれらの材料で構成することにより、有機半導体膜３０への正孔（キャリア）の注入効率を向上させることができる。
なお、ソース電極２０ａおよびドレイン電極２０ｂの平均厚さは、特に限定されないが、それぞれ、１０ｎｍ〜１０００ｎｍ程度であるのが好ましく、５０ｎｍ〜５００ｎｍ程度であるのがより好ましい。

ソース電極２０ａとドレイン電極２０ｂとの距離、すなわち、図２（ａ）および（ｂ）に示すチャネル長Ｌは、特に限定されないが、０．０５μｍ〜１００μｍ程度であるのが好ましく、０．５μｍ〜５０μｍ程度であるのがより好ましい。このような範囲にチャネル長Ｌの値を設定することにより、有機トランジスター１Ａの特性の向上（特に、ｏｎ電流値の上昇）を図ることができる。
また、ソース電極２０ａおよびドレイン電極２０ｂの長さ、すなわち、図２（ｂ）に示すチャネル幅Ｗは、特に限定されないが、０．０１ｍｍ〜５０ｍｍ程度であるのが好ましく、０．０５ｍｍ〜１ｍｍ程度であるのがより好ましい。このような範囲にチャネル幅Ｗの値を設定することにより、寄生容量を低減させることができ、有機トランジスター１Ａの特性の劣化を防止することができる。また、有機トランジスター１Ａの大型化を防止することもできる。言い換えれば、より小型な有機トランジスター１Ａを提供できる。

有機半導体膜３０は、ソース電極２０ａおよびドレイン電極２０ｂに接触するように設けられている。有機半導体膜３０の構成材料としては、例えば、ポリ（３−アルキルチオフェン）、ポリ（３−ヘキシルチオフェン）（Ｐ３ＨＴ）、ポリ（３−オクチルチオフェン）、ポリ（２，５−チエニレンビニレン）（ＰＴＶ）、ポリ（パラ−フェニレンビニレン）（ＰＰＶ）、ポリ（２−メトキシ，５−（２’−エチルヘキソキシ）−パラ−フェニレンビニレン）（ＭＥＨ−ＰＰＶ）、ポリ（９，９−ジオクチルフルオレン）（ＰＦＯ）、ポリ（９，９−ジオクチルフルオレン−コ−ビス−Ｎ，Ｎ’−（４−メトキシフェニル）−ビス−Ｎ，Ｎ’−フェニル−１，４−フェニレンジアミン）（ＰＦＭＯ）、ポリ（９，９−ジオクチルフルオレン−コ−ベンゾチアジアゾール）（ＢＴ）、フルオレン−トリアリールアミン共重合体、トリアリールアミン系ポリマー、フルオレン−ビチオフェン共重合体（Ｆ８Ｔ２）、ポリアリールアミン（ＰＡＡ）のような高分子の有機半導体材料、フラーレン、金属フタロシアニンまたはその誘導体、アントラセン、テトラセン、ペンタセン、ヘキサセンなどのアセン分子材料、クォーターチオフェン（４Ｔ）、セキシチオフェン（６Ｔ）、オクチチオフェン（８Ｔ）、ジヘキシルクォーターチオフェン（ＤＨ４Ｔ）、ジヘキシルセキシチオフェン（ＤＨ６Ｔ）などのα−オリゴチオフェン類のような低分子の有機半導体材料などが挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。

これらの中で、低分子の有機半導体材料を主成分とするもの、例えばペンタセンなどの結晶性を有する低分子の有機半導体材料は一般的にキャリア輸送能に優れており、高分子の有機半導体材料を主成分とするもの、例えばＰ３ＨＴのような材料は、ペンタセンのような低分子材料よりも一般的に溶媒に対する溶解性に優れているため、液相プロセスに適した材料であるといえる。ここで液相プロセスとは、成膜したい材料を溶解もしくは分散させることで液状体とし、この液状体を用いてスピンコート法、ディップ法、あるいは液滴吐出法（インクジェット法）などにより膜を作製する方法である。
また、高分子の有機半導体材料を主材料として構成される有機半導体膜３０は、一般的に可撓性に優れており、フレキシブルディスプレイの画素回路やその周辺回路などを構成するスイッチング素子への適用に好適である。
この有機半導体膜３０の平均厚さは、特に限定されないが、０．１ｎｍ〜５００ｎｍ程度であるのが好ましく、１ｎｍ〜２００ｎｍ程度であるのがより好ましく、液相プロセスを適用する観点では、１０ｎｍ〜１００ｎｍ程度であるのがさらに好ましい。

なお、有機半導体膜３０は、ソース電極２０ａとドレイン電極２０ｂとの間の領域（チャネル領域）に選択的に設けられた構成のものであってもよく、ソース電極２０ａおよびドレイン電極２０ｂのほぼ全体を覆うように設けられた構成のものであってもよい。

この有機半導体膜３０と接触し、かつ、有機半導体膜３０、ソース電極２０ａおよびドレイン電極２０ｂを覆うように、第２のゲート絶縁膜４０ｂが設けられており、さらに第２のゲート絶縁膜４０ｂに接触し、かつ、第２のゲート絶縁膜４０ｂを覆うように、第１のゲート絶縁膜４０ａが設けられている。第１のゲート絶縁膜４０ａと第２のゲート絶縁膜４０ｂとによりゲート絶縁膜４０が構成されている。

この第１のゲート絶縁膜４０ａおよび第２のゲート絶縁膜４０ｂ（すなわちゲート絶縁膜４０）は、ソース電極２０ａおよびドレイン電極２０ｂに対して、後述するゲート電極５０を絶縁するものである。
第１のゲート絶縁膜４０ａおよび第２のゲート絶縁膜４０ｂの構成材料としては、例えばポリイミド、ポリアミドイミドのようなイミド系樹脂、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）のようなアクリル系樹脂、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）のようなフッ素系樹脂、ポリパラキシリレンのようなパリレン樹脂、ポリビニルアルコールのようなポリビニルアルコール樹脂、ポリビニルフェノールあるいはノボラック樹脂のようなフェノール系樹脂、ポリメチルシルセスキオキサン、ポリフェニルシルセスキオキサンなどのシルセスキオキサン系樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリイソブチレン、ポリスチレン、ポリブテン、テトラテトラコンタンなどのオレフィン系樹脂のような有機系絶縁材料、ＳｉＯ（シリコンの酸化物）、ＳｉＮ（シリコンの窒化物）のような無機系絶縁材料などが挙げられる。有機半導体膜３０に対して成膜時に余計な例えば熱などのストレスを与え難いという観点では、有機系絶縁材料（有機化合物）のほうが好ましい。

本実施形態のトップゲート構造の有機トランジスター１Ａにおいては、第１のゲート絶縁膜４０ａはフッ素原子を有する有機化合物を含んでおり、第２のゲート絶縁膜４０ｂは炭素原子と水素原子よりなる炭化水素化合物を含んでいることを特徴としている。
特に有機半導体膜３０に接する第２のゲート絶縁膜４０ｂは、トランジスターとしての動作安定性を確保する観点から、少なくとも常温において安定した固相を示すことが求められ、含まれる上記炭化水素化合物の炭素数は、３０以上が好ましい。炭素数を３０以上とすることで、融点がおよそ６５℃以上となる。また、ゲートリーク電流を効果的に抑制する観点から常温での比抵抗が１０⁸Ωｃｍ以上である炭化水素化合物を選択することが望ましい。

第１のゲート絶縁膜４０ａの平均厚さは、特に限定されないが、１０ｎｍ〜５０００ｎｍ程度であるのが好ましく、１００ｎｍ〜２０００ｎｍ程度であるのがより好ましい。また、炭素原子と水素原子よりなる炭化水素化合物で構成されている第２のゲート絶縁膜４０ｂの平均厚さは５ｎｍ〜５００ｎｍであるのが最も好ましい。第１のゲート絶縁膜４０ａおよび第２のゲート絶縁膜４０ｂの平均厚さを前記範囲（すなわち、第２のゲート絶縁膜４０ｂの厚さよりも第１のゲート絶縁膜４０ａの厚さを厚くする）とすることにより、ソース電極２０ａおよびドレイン電極２０ｂとゲート電極５０とを確実に絶縁しつつ、有機トランジスター１Ａの動作電圧を低くすることができる。

第１のゲート絶縁膜４０ａ上の所定の位置、すなわち、ソース電極２０ａとドレイン電極２０ｂとの間の領域に対応する位置には、有機半導体膜３０に電界をかけるゲート電極５０が設けられている。
このゲート電極５０の構成材料としては、例えば、Ｐｄ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｗ、Ｔａ、Ｍｏ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｃｕまたはこれらを含む合金などの金属材料、カーボンブラック、カーボンナノチューブ、フラーレンなどの炭素材料、ポリアセチレン、ポリピロール、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）（ＰＥＤＯＴ）のようなポリチオフェン、ポリアニリン、ポリ（ｐ−フェニレン）、ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）、ポリフルオレン、ポリカルバゾール、ポリシランまたはこれらの誘導体、およびこれらを含む混合物などの導電性高分子材料などが挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。なお、混合物系の導電性高分子材料としては、例えば、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）（ＰＥＤＯＴ）／ポリ（スチレンスルホン酸）（ＰＳＳ）などが挙げられる。
ゲート電極５０の平均厚さは、特に限定されないが、１ｎｍ〜１０００ｎｍ程度であるのが好ましく、１ｎｍ〜２００ｎｍ程度であるのがより好ましい。

また、以上のような各膜を覆うようにして、保護膜６０が設けられている。この保護膜６０は、例えば有機半導体膜３０に水分が浸入することで有機トランジスター１Ａの特性が劣化するのを防止する機能や、ゲート電極５０に異物が接触して、隣接する有機トランジスター１Ａ同士がショートするのを防止する機能を有する。
保護膜６０の構成材料としては、例えば、ポリスチレン、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリビニルフェニレン、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）のようなアクリル系樹脂、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）のようなフッ素系樹脂、ポリパラキシリレンのようなパリレン樹脂、ポリビニルアルコールのようなポリビニルアルコール樹脂、ポリビニルフェノールあるいはノボラック樹脂のようなフェノール系樹脂、ポリメチルシルセスキオキサン、ポリフェニルシルセスキオキサンなどのシルセスキオキサン系樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリイソブチレン、ポリブテン、テトラテトラコンタンなどのオレフィン系樹脂のような有機系絶縁材料、ＳｉＯ、ＳｉＮのような無機系絶縁材料などが挙げられる。
保護膜６０の平均厚さは、特に限定されないが、０．０５μｍ〜２０μｍ程度であるのが好ましく、０．１μｍ〜５μｍ程度であるのがより好ましい。
なお、保護膜６０は、必要に応じて設けるようにすればよく、省略することもできる。

＜有機トランジスターの動作＞
このような有機トランジスター１Ａでは、ソース電極２０ａおよびドレイン電極２０ｂの間に電圧を印加した状態で、有機半導体膜３０の第２のゲート絶縁膜４０ｂとの界面付近にキャリア（正孔または電子）が誘起されチャネル（キャリアの流路）が形成されるようにゲート電極５０にゲート電圧を印加すると、チャネル領域をキャリアが移動することでソース電極２０ａおよびドレイン電極２０ｂの間に電流が流れる。
一方、有機半導体膜３０の第２のゲート絶縁膜４０ｂとの界面付近にキャリアが誘起されないように（空乏化するように）ゲート電極５０にゲート電圧を印加すると、ソース電極２０ａおよびドレイン電極２０ｂとの間に電圧を印加しても、有機半導体膜３０中にほとんどキャリアが存在しないため、微少な電流しか流れない。

ここで、第１のゲート絶縁膜４０ａおよび第２のゲート絶縁膜４０ｂのうち少なくともいずれか一方が、炭素原子と水素原子よりなる炭化水素化合物またはフッ素原子を含有する含フッ素化合物を有することで例えば次のような特徴を有する有機トランジスター１Ａが得られる。すなわち、含フッ素化合物をゲート絶縁膜４０に用いることで例えば吸湿性が低い化合物であるため、経時的に特性が劣化し難く、また大気中の水分に起因するゲートリーク電流の少ない十分な絶縁性をもつ有機トランジスター１Ａを得ることができる。また、炭化水素化合物をゲート絶縁膜４０に用いることで例えば大きな極性基を持たない化合物であることからキャリアの移動を妨げる要因となりうる捕獲準位を有機半導体膜３０のチャネル部に形成しがたく、すなわち大きなｏｎ電流、ｏｎ／ｏｆｆ比を有する有機トランジスター１Ａを得ることができるようになる。

本実施形態では、ゲート絶縁膜４０を第１のゲート絶縁膜４０ａと、第２のゲート絶縁膜４０ｂとの積層構造にすることで、各々の絶縁膜に各々の機能を付加できるようになる。
すなわち、例えば第１のゲート絶縁膜４０ａがフッ素を含有する含フッ素化合物を有し、かつ第２のゲート絶縁膜４０ｂが炭化水素化合物を有する有機トランジスター１Ａにおいては、第１のゲート絶縁膜４０ａで吸湿による特性の劣化、特にイオン電流の発生に伴うしきい値電圧（Ｖｔｈ）のシフト（変動）、ゲートリーク電流の上昇、絶縁破壊の発生などを効果的に防止することができ、かつ第２のゲート絶縁膜４０ｂを有機半導体膜３０との界面に用いることで捕獲準位が少ない良好な界面を形成できることから、大きなｏｎ電流、ｏｎ／ｏｆｆ比を有する有機トランジスター１Ａが得られる。

さらに、第１のゲート絶縁膜４０ａを第２のゲート絶縁膜４０ｂより厚くすることで、第１のゲート絶縁膜４０ａでより確実に絶縁性を確保することができるようになる。
また、第２のゲート絶縁膜４０ｂの平均厚さを５ｎｍ〜５００ｎｍの範囲にすることで、低いゲート電圧でもチャネル部に十分なキャリアを発生させることができ、またチャネル部の導電化を確実に防止することができるようになる。よって大きなｏｎ電流、ｏｎ／ｏｆｆ比を有する有機トランジスター１Ａが得られるようになる。つまりこれは、有機トランジスター１Ａの動作電圧を低減できることを表している。ちなみに第２のゲート絶縁膜４０ｂの平均厚さが、この範囲より小さい場合、第２のゲート絶縁膜４０ｂを確実に形成することが困難となる。また、この範囲より大きい場合、第２のゲート絶縁膜４０ｂの厚さが厚くなりすぎることで、有機半導体膜３０にチャネルを形成するあるいはチャネル部の導電化を防止するにあたって、より大きなゲート電圧が必要となる。つまり有機トランジスター１Ａの動作電圧が大きくなってしまうことが考えられる。

＜アクティブマトリクス装置の製造方法＞
次に、アクティブマトリクス装置３００の製造方法について説明する。なお、以下では、有機トランジスター１Ａの製造方法を中心に説明する。
［１］ソース電極およびドレイン電極形成工程（図４（ａ）参照）
まず、基板５００を用意し、基板５００上に、ソース電極２０ａおよびドレイン電極２０ｂを所定距離離間して形成する。
これらの電極の形成方法としては、基板５００上にまず金属膜（金属層）を形成する。金属膜（金属層）は、例えば、プラズマＣＶＤ、熱ＣＶＤ、レーザーＣＶＤのような化学蒸着法（ＣＶＤ）、真空蒸着法、スパッタリング（低温スパッタリング）、イオンプレーティングなどの乾式メッキ法、電解メッキ、浸漬メッキ、無電解メッキなどの湿式メッキ法、溶射法、ゾル・ゲル法、ＭＯＤ法、金属箔の接合などにより形成することができる。
この金属膜上に、レジスト材料を塗布した後に硬化させ、ソース電極２０ａおよびドレイン電極２０ｂの形状に対応する形状のレジスト層を形成する。このレジスト層をマスクとして用いて、金属膜の不要部分を除去する。この金属膜の除去には、例えば、プラズマエッチング、リアクティブイオンエッチング、ビームエッチング、光アシストエッチングなどの物理的エッチング法、ウェットエッチングなどの化学的エッチング法などのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
その後、レジスト層を除去することにより、ソース電極２０ａおよびドレイン電極２０ｂが得られる。

なお、ソース電極２０ａおよびドレイン電極２０ｂは、例えば、導電性粒子を含む導電性材料を基板５００上に供給して液状被膜を形成した後、必要に応じて、この液状被膜に対して後処理（例えば加熱、真空乾燥、赤外線の照射、超音波の付与など）を施すことにより形成することもできる。
なお、この導電性材料を供給する方法としては、例えば、スピンコート法、キャスティング法、マイクログラビアコート法、グラビアコート法、バーコート法、ロールコート法、ワイヤーバーコート法、ディップコート法、スプレーコート法、スクリーン印刷法、フレキソ印刷法、オフセット印刷法、インクジェット法、マイクロコンタクトプリンティング法などが挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
また、このとき、データ線３０１（図示省略）および画素電極３０３（図示省略）も形成する。

［２］有機半導体膜形成工程（図４（ｂ）参照）
次に、ソース電極２０ａおよびドレイン電極２０ｂに接触するように、有機半導体膜３０を形成する。
有機半導体膜３０は、例えば、有機半導体材料またはその前駆体を含む溶液を、基板５００上の、ソース電極２０ａとドレイン電極２０ｂとの間の領域を含む所定の領域に供給して液状被膜を形成した後、必要に応じて、この液状被膜に対して後処理（例えば加熱、真空乾燥、赤外線の照射、超音波の付与など）を施すことにより形成することができる。
なお、この溶液を供給する方法には、前記工程［１］で挙げた導電性材料を供給する方法を用いることができる。

［３］第２のゲート絶縁膜形成工程（図４（ｃ）参照）
次に、ソース電極２０ａ、ドレイン電極２０ｂおよび有機半導体膜３０を覆うように、第２のゲート絶縁膜４０ｂを形成する。
第２のゲート絶縁膜４０ｂは、例えばプラズマＣＶＤ、熱ＣＶＤ、レーザーＣＶＤのような化学蒸着法（ＣＶＤ）や真空蒸着法のような気相プロセスにより形成することができる。また、例えば第２のゲート絶縁膜４０ｂに用いる絶縁性高分子を溶媒に溶解した溶液を、ソース電極２０ａ、ドレイン電極２０ｂおよび有機半導体膜３０を覆うように基板５００上に供給した後、脱溶媒する方法（液相プロセス）によっても形成することができる。気相プロセスでは、成膜温度が１００℃程度になるのに比べ、液相プロセスでは乾燥温度が溶媒の種類にも依存するが、６０℃程度で行うことが可能であるため、液相プロセスを用いることにより、有機半導体膜３０に不要な熱が加わるのを防止して、有機半導体膜３０の特性、ひいては、有機トランジスター１Ａの特性の低下を好適に防止することができる。

溶液の調製に用いる溶媒としては、例えば、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）、アセトン、ジエチルケトン、メチルイソブチルケトン（ＭＩＢＫ）、メチルイソプロピルケトン（ＭＩＰＫ）、シクロヘキサノンなどのケトン系溶媒、メタノール、エタノール、イソプロパノール、エチレングリコール、ジエチレングリコール（ＤＥＧ）、グリセリンなどのアルコール系溶媒、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、１，２−ジメトキシエタン（ＤＭＥ）、１，４−ジオキサン、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、テトラヒドロピラン（ＴＨＰ）、アニソール、ジエチレングリコールジメチルエーテル（ジグリム）、ジエチレングリコールエチルエーテル（カルビトール）などのエーテル系溶媒、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、ギ酸エチルなどのエステル系溶媒、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、フェニルセロソルブなどのセロソルブ系溶媒、ヘキサン、ペンタン、ヘプタン、シクロヘキサンなどの脂肪族炭化水素系溶媒、トルエン、キシレン、ベンゼン、トリメチルベンゼン、テトラメチルベンゼンなどの芳香族炭化水素系溶媒、ピリジン、ピラジン、フラン、ピロール、チオフェン、メチルピロリドンなどの芳香族複素環化合物系溶媒、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド（ＤＭＡ）などのアミド系溶媒、ジクロロメタン、クロロホルム、１，２−ジクロロエタンなどのハロゲン化合物系溶媒、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）、スルホランなどの硫黄化合物系溶媒、アセトニトリル、プロピオニトリル、アクリロニトリルなどのニトリル系溶媒、ギ酸、酢酸、トリクロロ酢酸、トリフルオロ酢酸などの有機酸系溶媒のような各種有機溶媒、あるいはこれらの混合溶媒などが挙げられるが、この場合、溶液の調製に用いる溶媒には、有機半導体膜３０に溶解や膨潤を生じさせないものが選択されることが好適である。
また、この溶液を供給する方法には、前記工程［１］で挙げた導電性材料を供給する方法を用いることができる。

［４］第１のゲート絶縁膜形成工程（図４（ｄ）参照）
次に、第２のゲート絶縁膜４０ｂを覆うように第１のゲート絶縁膜４０ａを形成する。
第１のゲート絶縁膜４０ａは、前記第２のゲート絶縁膜４０ｂと同様に、気相プロセスもしくは液相プロセスにより形成することができる。
液相プロセスを用いる際の溶液の調製に用いる溶媒には、第２のゲート絶縁膜４０ｂに溶解や膨潤を生じさせないものが選択されることが好適である。

［５］ゲート電極形成工程（図４（ｅ）参照）
次に、第１のゲート絶縁膜４０ａ上に、ソース電極２０ａとドレイン電極２０ｂとの間の領域に対応するように、ゲート電極５０を形成する。
ゲート電極５０は、前記ソース電極２０ａおよびドレイン電極２０ｂと同様にして形成することができる。中でも、ゲート電極５０は、電極形成用材料（導電性材料）として、例えば、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ（導電性高分子）の分散液や、銀コロイド、銅コロイドのような金属粒子を含む分散液などを用いた液相プロセスにより形成するのが好適である。
かかる液相プロセスにおいて、例えば、電極形成用材料を第１のゲート絶縁膜４０ａ上にインクジェット法により供給することで、寸法精度の高いゲート電極５０を簡便に形成することができる。

ここで、これらの電極形成用材料は、水系分散媒を用いて調製されるが、水系分散媒中には、不純物または金属粒子から溶出するなどして各種イオンが溶存することが多い。ところが、例えば第１のゲート絶縁膜４０ａを、前述したような耐湿性の高い（吸湿性の低い）絶縁性高分子を主材料として構成することにより、各種イオンが第１のゲート絶縁膜４０ａに拡散するのを防止することができ、第２のゲート絶縁膜４０ｂと有機半導体膜３０とで形成された良好な界面を維持することができる。つまり、第１のゲート絶縁膜４０ａにイオンが拡散することが原因となって生じる不都合（例えば、イオン電流の発生、絶縁破壊など）が防止されることから、良好な界面が形成されることで得られる有機トランジスター１Ａの良好な特性を長期に亘って維持することができる。
また、このとき、走査線３０２（図示省略）を形成する。
なお、本実施形態では、走査線３０２は、ゲート電極５０とは別途形成されるが、隣接する有機トランジスター１Ａのゲート電極５０を連続して形成することにより走査線３０２としてもよい。

［６］保護膜形成工程（図４（ｆ）参照）
次に、第１のゲート絶縁膜４０ａ上に、ゲート電極５０を覆うように保護膜６０を形成する。
保護膜６０は、前記第１のゲート絶縁膜４０ａ、第２のゲート絶縁膜４０ｂと同様にして形成することができる。

＜電気光学装置＞
次に、本実施形態の電気光学装置の一例として、前述したようなアクティブマトリクス装置が組み込まれた電気泳動表示装置の一形態を説明する。
図５は、電気泳動表示装置の実施形態を示す縦断面図である。なお、以下の説明では、図５中上側を「上」、下側を「下」として説明する。

図５に示す電気泳動表示装置２００は、前述したアクティブマトリクス装置３００と、このアクティブマトリクス装置３００上に設けられた電気泳動表示部４００とで構成されている。
この電気泳動表示部４００は、透明電極（共通電極）４０３を備える透明基板４０４と、バインダー材４０５により透明電極４０３に固定されたマイクロカプセル４０２とで構成されている。
そして、マイクロカプセル４０２が画素電極３０３に接触するようにして、アクティブマトリクス装置３００と電気泳動表示部４００とが接合されている。
各マイクロカプセル４０２内には、それぞれ、特性の異なる複数種の電気泳動粒子、本実施形態では、電荷および色（色相）の異なる２種の電気泳動粒子４２１、４２２を含む電気泳動分散液４２０が封入されている。

このような電気泳動表示装置２００では、１本あるいは複数本の走査線３０２に選択信号（選択電圧）を供給すると、この選択信号（選択電圧）が供給された走査線３０２に電気的に接続されている有機トランジスター１がＯＮとなる。
これにより、かかる有機トランジスター１に電気的に接続されているデータ線３０１と画素電極３０３とは、実質的に導通する。このとき、データ線３０１に所望のデータ（電圧）を供給した状態であれば、このデータ（電圧）は画素電極３０３に供給される。
これにより、画素電極３０３と透明電極４０３との間に電界が生じ、この電界の方向、強さ、電気泳動粒子４２１、４２２の特性などに応じて、電気泳動粒子４２１、４２２は、いずれかの電極に向かって電気泳動する。

一方、この状態から、走査線３０２への選択信号（選択電圧）の供給を停止すると、有機トランジスター１はＯＦＦとなり、かかる有機トランジスター１に電気的に接続されているデータ線３０１と画素電極３０３とは非導通状態となる。
したがって、走査線３０２への選択信号の供給および停止、あるいは、データ線３０１へのデータの供給および停止を適宜組み合わせて行うことにより、電気泳動表示装置２００の表示面側（透明基板４０４側）に、所望の画像（情報）を表示させることができる。
特に、本実施形態の電気泳動表示装置２００では、電気泳動粒子４２１、４２２の色を異ならせていることにより、多階調の画像を表示することが可能となっている。

また、本実施形態の電気泳動表示装置２００は、アクティブマトリクス装置３００を有することにより、特定の走査線３０２に接続された有機トランジスター１を選択的にＯＮ／ＯＦＦすることができるので、クロストークの問題が生じにくく、また、回路動作の高速化が可能であることから、高い品質の画像（情報）を得ることができる。
また、本実施形態の電気泳動表示装置２００は、低い駆動電圧で作動するため、省電力化が可能である。
なお、前述したような電気泳動表示装置２００は、有機トランジスター１に電気的に接続されている画素電極３０３上に、電気光学材料としてマイクロカプセルが配置された電気光学装置であってもよいし、図示しないが、複数の収容部を有し、各複数の収容部に電気泳動粒子を含む電気泳動分散液が充填された隔壁型の電気光学装置であってもよい。また、このような電気泳動表示装置２００への適用に限定されるものではなく、例えば、電気光学装置として有機エレクトロルミネッセンス装置などに適用することもできる。その場合、電気光学材料としては正孔注入層、正孔輸送層、有機発光材料、電子輸送層、電子注入層といった材料のうち適切なものが、画素電極３０３上に配置される。

＜電子機器＞
このような電気泳動表示装置２００は、各種電子機器に組み込むことができる。以下、電気泳動表示装置２００を備える本実施形態の電子機器の実施形態について説明する。
＜＜電子ペーパー＞＞
まず、上記実施形態の電気泳動表示装置２００を電子機器としての電子ペーパーに適用した場合の実施形態について説明する。
図６は、本実施形態の電子機器としての電子ペーパーを示す斜視図である。
この図に示す電子ペーパー６００は、紙と同様の質感および柔軟性を有するリライタブルシートで構成される本体６０１と、表示ユニット６０２とを備えている。
このような電子ペーパー６００では、表示ユニット６０２が、前述したような電気泳動表示装置２００で構成されている。

＜＜ディスプレイ＞＞
次に、上記電子ペーパーをディスプレイに適用した場合の実施形態について説明する。
図７は、電子ペーパーをディスプレイに適用した場合の実施形態を示す図であり、（ａ）は断面図、（ｂ）は平面図である。
この図に示すディスプレイ８００は、本体部８０１と、この本体部８０１に対して着脱自在に設けられた上記実施形態の電子ペーパー６００とを備えている。
本体部８０１は、その側部８０１ｂ（図７（ａ）中、右側）に電子ペーパー６００を挿入可能な挿入口８０５が形成され、また、内部に二組の搬送ローラー対８０２ａ、８０２ｂが設けられている。電子ペーパー６００を、挿入口８０５を介して本体部８０１内に挿入すると、電子ペーパー６００は、搬送ローラー対８０２ａ、８０２ｂにより挟持された状態で本体部８０１に設置される。

また、本体部８０１の表示面８０１ａ側（図７（ｂ）中、紙面手前側）には、矩形状の孔部８０３が形成され、この孔部８０３には、透明ガラス板８０４が嵌め込まれている。これにより、本体部８０１の外部から、本体部８０１に設置された状態の電子ペーパー６００を視認することができる。すなわち、このディスプレイ８００では、本体部８０１に設置された状態の電子ペーパー６００を、透明ガラス板８０４において視認させることで表示面を構成している。
また、電子ペーパー６００の挿入方向先端部（図７（ａ）中、左側）には、端子部８０６が設けられており、本体部８０１の内部には、電子ペーパー６００を本体部８０１に設置した状態で端子部８０６が接続されるソケット８０７が設けられている。このソケット８０７には、コントローラー８０８と操作部８０９とが電気的に接続されている。
このようなディスプレイ８００では、電子ペーパー６００は、本体部８０１に着脱自在に設置されており、本体部８０１から取り外した状態で携帯して使用することもできる。
また、このようなディスプレイ８００では、電子ペーパー６００が、前述したような電気泳動表示装置２００で構成されている。

なお、本発明にかかる電子機器は、以上のようなものへの適用に限定されず、例えば、テレビ、ビューファインダー型、モニター直視型のビデオテープレコーダー、モニター直視型のビデオディスクレコーダー、カーナビゲーション装置、ページャー、電子手帳、電卓、電子新聞、ワードプロセッサー、パーソナルコンピューター、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、タッチパネルを備えた機器などを挙げることができ、これらの各種電子機器の表示部に、電気泳動表示装置２００を適用することが可能である。

以上、有機トランジスター１Ａおよびその製造方法につき、上記の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれらに限定されるものでない。図３は図１に示すアクティブマトリクス装置が備えるボトムゲート構造の有機トランジスターの構成図（縦断面図および平面図）である。なお、上記有機トランジスター１Ａと同じ構成の部分には、同じ符号を付して詳細の説明は省略する。
上記実施形態では、有機トランジスター１がトップゲート構造である有機トランジスター１Ａである場合を説明したが、有機トランジスター１は、図３に示すようなゲート電極５０がソース電極２０ａおよびドレイン電極２０ｂより基板５００側に位置するボトムゲート構造の有機トランジスター１Ｂであってもよい。このボトムゲート構造では、基板５００上にゲート電極５０が形成され、ゲート電極５０上に第１のゲート絶縁膜４０ａが形成され、第１のゲート絶縁膜４０ａ上に炭素原子と水素原子とからなる炭化水素化合物を含む第２のゲート絶縁膜４０ｂが形成され、第２のゲート絶縁膜４０ｂ上にソース電極２０ａとドレイン電極２０ｂとが離間して形成され、ソース電極２０ａとドレイン電極２０ｂとの間の、ゲート電極５０と重なる位置に有機半導体膜３０が形成され、有機半導体膜３０を覆うように保護膜６０が形成されている。
有機半導体膜３０は、ソース電極２０ａやドレイン電極２０ｂが形成された第２のゲート絶縁膜４０ｂ上に設けられるので、第１のゲート絶縁膜４０ａの形成に伴う熱などの影響は受けない。したがって、第１のゲート絶縁膜４０ａは、前述したフッ素原子を含む有機化合物に加えて、ＳｉＯやＳｉＮなどの無機絶縁材料（無機化合物）を用いて形成してもよい。
より具体的な有機トランジスター１の実施例と比較例およびその電気特性の評価結果について、以下に説明する。

＜有機トランジスターの製造と電気特性＞
以下図８の表１に示すようにして、実施例１〜４および比較例１〜５の有機トランジスターを、それぞれ、２００個ずつ製造した。図８は、各実施例および各比較例で製造した有機トランジスターの構成とその電気特性評価の結果を示す表である。

（実施例１）
まず、ガラス基板（日本電気硝子株式会社製、「ＯＡ−１０」）を用意し、アセトンで洗浄後、さらに純水を用いて洗浄した後に乾燥した。
次に、ガラス基板上に蒸着法により金の膜を形成した後、フォトリソグラフィー法によりレジスト層を形成し、このレジスト層をマスクとして金の薄膜をエッチングした。これにより、平均厚さ１００ｎｍ、チャネル長（Ｌ）１０μｍ／チャネル幅（Ｗ）１ｍｍのソース電極およびドレイン電極を得た。

次に、ソース電極およびドレイン電極を形成したガラス基板上に、１ｗｔ％となるように調製したポリ（３−ヘキシルチオフェン−２，４−ジイル）（Ｐ３ＨＴ）のトルエン溶液を、インクジェット法により塗布した後、１００℃×１０分間で乾燥した。これにより、平均厚さ５０ｎｍの有機半導体膜を得た。

次に、有機半導体膜、ソース電極およびドレイン電極を覆うように、テトラテトラコンタン（Ｃ４４Ｈ９０）の膜を蒸着法により形成することで、平均厚さ５０ｎｍの第２のゲート絶縁膜を得た。なお、表１中でテトラテトラコンタンを用いた場合を「ＴＴＣ」と略して示す。

次に、この第２のゲート絶縁膜を覆うように、『サイトップ（登録商標）』（旭硝子製、フッ素系ポリマー）をスピンコート法により塗布した後、８０℃×１時間で乾燥した。これにより、平均厚さ５００ｎｍの第１のゲート絶縁膜を得た。

次に、第１のゲート絶縁膜上のソース電極とドレイン電極との間に対応する領域に、Ａｇ粒子の水分散液を、インクジェット法により塗布した後、８０℃×１０分間で乾燥した。これにより、平均厚さ１００ｎｍ、平均幅３０μｍのゲート電極を得た。なお、表１中でゲート電極の形成に、Ａｇ粒子の水分散液を用いた場合を「Ａｇ−ＩＪ（ＩｎｋＪｅｔ）」と略して示す。

（実施例２）
第２のゲート絶縁膜を形成する際に、テトラテトラコンタンに代えて、ポリ−１−ブテンを用いた以外は、前記実施例１と同様にして有機トランジスターを製造した。なお、表１中でポリ−１−ブテンを用いた場合を「Ｐ１Ｂ」と略して示す。

（実施例３）
第１のゲート絶縁膜を形成する際に、サイトップ（登録商標）に代えて、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）を用いた以外は、前記実施例１と同様にして有機トランジスターを製造した。

（実施例４）
第１のゲート絶縁膜を形成する際に、サイトップ（登録商標）に代えて、化合物Ａを用いた以外は、前記実施例１と同様にして有機トランジスターを製造した。なお、化合物Ａの製造方法は以下の通りである。

〔化合物Ａの製造方法〕
ジフェニルエーテル６．８ｇ、塩化アルミニウム２６．８ｇおよび乾燥ジクロロエタン６０ｍｌを、滴下ロートおよび塩化カルシウム（ＣａＣｌ₂）乾燥管を備えた２５０ｍｌ容の三つ口フラスコに仕込んだ。２，３，４，５，６−ペンタフルオロベンゾクロライド１８．５ｇおよび乾燥ジクロロエタン１５ｍｌよりなる溶液を、攪拌しながらゆっくりフラスコ中に滴下した。滴下終了後、反応混合物を室温で一晩攪拌した。少量の水を、反応混合物に非常にゆっくり加え、１５分間攪拌し続けた。ついで、反応混合物を２５０ｍｌの水中に注加し、ジクロロメタンで抽出した。有機層を集めて、水洗し、硫酸ナトリウムで乾燥し、濾過し、蒸発させた。活性炭処理しメタノールからの再結晶により、４，４’−ビス（２，３，４，５，６−ペンタフルオロベンゾイル）ジフェニルエーテル（以下、「ＢＰＤＥ」という）の白色結晶を生成した（収率６１．２％）。
一方、トルエンから再結晶により精製された２，２−ビス（４−ビドロキシフェニル）−１，１，１，３，３，３−へキサフルオロプロパン１．２ｇ、重質炭酸カリウム１．４８ｇ、ジメチルアセトアミド１３ｍｌおよびトルエン１０ｍｌを、ディーンスタークトラップ、コンデンサー、マグネティック撹拌機および窒素供給管を備えた１００ｍｌ容の三つ口丸底フラスコに仕込んだ。この混合物を１６０℃に加熱し、２時間還流に供し、ついでトルエンを留去した。先ほど合成したＢＰＤＥ２．０ｇをこの混合物に添加し、８０℃で２０時間重合反応を行なった。冷却後、この溶液を急速撹拌下に１％ 酢酸を含有する水中に注加した。析出した重合体を濾過により捕集し、水洗した後、乾燥し、化合物Ａを得た（収率９１．０％）。
このようにして得られた化合物Ａは、フッ素原子が炭素環の側鎖に均等に結合した低極性のフッ素系有機高分子化合物（炭素環式炭化水素化合物）であって、特に第１のゲート絶縁膜４０ａを液相プロセスを用いて形成する場合、化合物Ａを溶解または分散させる溶媒を選択する範囲が広がるという特徴を有している。これにより、インクジェット法などの液相プロセスに好適な第１のゲート絶縁膜４０ａの形成材料とすることができる。

（比較例１）
第２のゲート絶縁膜を形成しなかったこと以外は、前記実施例１と同様にして有機トランジスターを製造した。

（比較例２）
第２のゲート絶縁膜を形成しなかったこと以外は、前記実施例３と同様にして有機トランジスターを製造した。

（比較例３）
第１のゲート絶縁膜をポリ−１−ブテンで形成し、第２のゲート絶縁膜を形成しなかったこと以外は、前記実施例１と同様にして有機トランジスターを製造した。

（比較例４）
第１のゲート絶縁膜を化合物Ａで形成し、第２のゲート絶縁膜を形成しなかったこと以外は、前記実施例１と同様にして有機トランジスターを製造した。

（比較例５）
第１のゲート絶縁膜をＰＭＭＡで形成し、第２のゲート絶縁膜を化合物Ａで形成したこと以外は、前記実施例１と同様にして有機トランジスターを製造した。

図８の表１は各実施例および各比較例で製造した有機トランジスターの電気特性評価の結果を示すものである。
まず、電気特性評価の方法として、それぞれ、窒素（Ｎ₂）中または大気（Ａｉｒ）中（２５℃、６０％ＲＨ）において伝達特性を測定した。
そして、得られた結果から、それぞれの雰囲気での移動度、オン電流とオフ電流との比率であるオン／オフ比（ｏｎ−ｏｆｆ比）、しきい値電圧（Ｖｔｈ）を算出した。
なお、表１には、移動度、ｏｎ−ｏｆｆ比、および、窒素中でのＶｔｈと大気中でのＶｔｈとの差（ΔＶｔｈ＝Ｖｔｈ（Ａｉｒ）−Ｖｔｈ（Ｎ₂））とを示した。
さらに、表１中には、大気中（２５℃、６０％ＲＨ）において絶縁破壊試験を５回以上行い、その最低値をＶｂｄ（絶縁破壊電圧）として示した。
また、表１中の各数値は、いずれも、２００個の有機トランジスターで得られたデータの平均値である。
表１に示すように、いずれの有機トランジスターも、窒素中に比べて大気中では移動度が低下する傾向を示した。しかしながら、各実施例１〜４の有機トランジスターは、いずれも、その移動度の低下が、対応する比較例１〜５の有機トランジスターの移動度の低下に比較して小さかった。
また各実施例１〜４の有機トランジスターの移動度の方が、対応する比較例１〜５の有機トランジスターの移動度と比べて大きいことも明らかとなった。
同様の傾向がｏｎ−ｏｆｆ比についても認められ、いずれの実施例も比較例と比べて大きなｏｎ−ｏｆｆ比が得られた。
また、各実施例１〜４の有機トランジスターは、いずれも、そのΔＶｔｈが比較例１〜５の有機トランジスターのΔＶｔｈに対して小さいことも明らかとなった。
さらに、大気中での絶縁破壊電圧は、各実施例１〜４の有機トランジスターの方が、全体的に各比較例１〜５の有機トランジスターより高くなる傾向を示した。すなわち、高い信頼性を有する有機トランジスターが得られた。

上記実施形態以外にも様々な変形例が考えられる。以下、変形例を挙げて説明する。

（変形例１）上記実施形態における有機トランジスター１Ａの構造は、これに限定されない。図９（ａ）および（ｂ）、図１０（ａ）および（ｂ）は変形例の有機トランジスターの構成を示す概略図（平面図と断面図）、図１１（ａ）〜（ｃ）は変形例の有機トランジスターの構造を示す概略断面図である。なお、有機トランジスター１Ａと同じ構成の部分には同じ符号を付して説明する。

例えば、液相プロセスを用いて有機半導体膜３０および第２のゲート絶縁膜４０ｂを形成した場合には、図２（ｂ）に示したように必ずしも平面的な外形が直線で構成される四角形にならず、図９（ａ）に示す変形例の有機トランジスター１Ｃのように、有機半導体膜３０の平面的な外形が凹凸部を含むものであってもよい。また、ソース電極２０ａやドレイン電極２０ｂを覆うように塗布された有機半導体膜３０の形成材料を含む液状体を固化すると、図９（ｂ）に示すように、形成された有機半導体膜３０の断面形状は、塗布された上記液状体の断面形状が反映され、その表面が円弧を含んだものとなる。したがって、有機半導体膜３０が形成された後に、同じく液相プロセス、例えばスピンコート法を用いて第２のゲート絶縁膜４０ｂの形成材料を含む液状体を塗布すれば、基板５００上において有機半導体膜３０、ソース電極２０ａ、ドレイン電極２０ｂを確実に被覆することができる。

また、液相プロセスを用いた有機半導体膜３０の形成範囲は、図９（ａ）に示したように、平面的にチャネル長（Ｌ）を置いて対向配置されたソース電極２０ａとドレイン電極２０ｂの幅に亘る必要はない。例えば、図１０（ａ）および（ｂ）に示す変形例の有機トランジスター１Ｄのように、ソース電極２０ａとドレイン電極２０ｂとの間に有機半導体膜３０の形成材料を含む液状体をインクジェット法で液滴として吐出し、着弾後に平面視で略円形となるように上記液状体を濡れ広げ、固化する。そして、これを覆うように、同じくインクジェット法で第２のゲート絶縁膜４０ｂの形成材料を含む液状体を液滴として有機半導体膜３０上に吐出して濡れ広げ、固化する。このようにすれば、着弾後の上記液状体の径を制御することにより、チャネル幅（Ｗ）の長さを自在に制御することができる。

また、有機半導体膜３０や第２のゲート絶縁膜４０ｂを液相プロセスを用いて形成することに限らず、有機半導体膜３０と第２のゲート絶縁膜４０ｂとの界面の形成については、図１１（ａ）〜（ｃ）に示した変形例が考えられる。

例えば、図１１（ａ）に示すように、変形例の有機トランジスター１Ｅは、ソース電極２０ａとドレイン電極２０ｂとに跨るように設けられた有機半導体膜３０と、有機半導体膜３０のゲート電極５０側の表面３０ａに接して設けられ、例えばソース電極２０ａとドレイン電極２０ｂとの間隔よりも狭くゲート電極５０とほぼ同じ幅を有する第２のゲート絶縁膜４０ｂと、これらのソース電極２０ａ、ドレイン電極２０ｂ、有機半導体膜３０、第２のゲート絶縁膜４０ｂを覆う第１のゲート絶縁膜４０ａとを有する。
前述したようにキャリア（正孔または電子）は、有機半導体膜３０のゲート電極５０側の表面３０ａの付近を移動してゆく。したがって、該表面３０ａの少なくとも一部、好ましくはゲート電極５０の幅と同程度の幅で接するように第２のゲート絶縁膜４０ｂを設ければ、キャリアの移動を妨げる捕獲準位の形成を抑制してキャリアが移動し易くなる。

また、上記捕獲準位の形成を抑制して、キャリアの高い移動度を実現する観点では、図１１（ｂ）に示す変形例の有機トランジスター１Ｆのように、有機半導体膜３０のゲート電極５０側の表面３０ａをすべて覆うように第２のゲート絶縁膜４０ｂを形成することが好ましい。これによれば、上記変形例の有機トランジスター１Ｅに比べて高いキャリアの移動度を実現できる。
さらには、図１１（ｃ）に示す変形例の有機トランジスター１Ｇのように、ソース電極２０ａとドレイン電極２０ｂとの間に形成された有機半導体膜３０が、ゲート電極５０側の表面３０ａに連続する側面３０ｂを有する場合、該側面３０ｂを含めて有機半導体膜３０を覆うように第２のゲート絶縁膜４０ｂを形成することがより好ましい。
これによれば、有機半導体膜３０においてキャリアが移動すると考えられる側の表面をすべて第２のゲート絶縁膜４０ｂで覆うので、より確実にキャリアの高い移動度を実現できる。

なお、以上の図１１（ａ）〜（ｃ）に示した変形例は、トップゲート構造に限らず、ボトムゲート構造の有機トランジスターにも適用可能である。

１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆ，１Ｇ…有機トランジスター、２０ａ…ソース電極、２０ｂ…ドレイン電極、３０…有機半導体膜、３０ａ…有機半導体膜の表面、３０ｂ…有機半導体膜の側面、４０…ゲート絶縁膜、４０ａ…第１のゲート絶縁膜、４０ｂ…第２のゲート絶縁膜、５０…ゲート電極、６０…保護膜、２００…電気光学装置としての電気泳動表示装置、３００…アクティブマトリクス装置、３０１…データ線、３０２…走査線、３０３…画素電極、４００…電気泳動表示部、４０２…マイクロカプセル、４２０…電気泳動分散液、４２１，４２２…電気泳動粒子、４０３…透明電極、４０４…透明基板、４０５…バインダー材、５００…基板、６００…電子機器としての電子ペーパー、６０１…本体、６０２…表示ユニット、８００…電子機器としてのディスプレイ、８０１…本体部、８０２ａ，８０２ｂ…搬送ローラー対、８０３…孔部、８０４…透明ガラス板、８０５…挿入口、８０６…端子部、８０７…ソケット、８０８…コントローラー、８０９…操作部。

Claims (16)

1. ソース電極と、
   ドレイン電極と、
   前記ソース電極と前記ドレイン電極との間に設けられた有機半導体膜と、
   ゲート電極と、
   前記有機半導体膜と前記ゲート電極との間に設けられ、前記ゲート電極と接する第１のゲート絶縁膜と、前記有機半導体膜と接する第２のゲート絶縁膜とを有するゲート絶縁膜と、を備え、
   前記第２のゲート絶縁膜が炭素原子と水素原子よりなる炭化水素化合物を含むことを特徴とする有機トランジスター。
2. 請求項１に記載の有機トランジスターにおいて、
   前記第２のゲート絶縁膜は、平面的に前記ソース電極と前記ドレイン電極との間に設けられていることを特徴とする有機トランジスター。
3. 請求項１または２に記載の有機トランジスターにおいて、
   前記第２のゲート絶縁膜は、前記有機半導体膜の前記ゲート電極に面する側の表面を少なくとも覆って設けられていることを特徴とする有機トランジスター。
4. 請求項３に記載の有機トランジスターにおいて、
   前記第２のゲート絶縁膜は、前記有機半導体膜の前記ゲート電極に面する側の表面と前記表面に連続する側面とを覆って設けられていることを特徴とする有機トランジスター。
5. 請求項１乃至４のいずれか一項に記載の有機トランジスターにおいて、
   前記有機トランジスターは、トップゲート構造となっており、
   前記第１のゲート絶縁膜は、フッ素原子を含有する有機化合物を含むことを特徴とする有機トランジスター。
6. 請求項１乃至４のいずれか一項に記載の有機トランジスターにおいて、
   前記有機トランジスターは、ボトムゲート構造となっており、
   前記第１のゲート絶縁膜は、無機化合物またはフッ素原子を含有する有機化合物を含むことを特徴とする有機トランジスター。
7. 請求項５または６に記載の有機トランジスターにおいて、
   前記フッ素原子を含有する有機化合物は、炭素環の側鎖に均等に結合したフッ素原子を有する炭素環式炭化水素化合物を含むことを特徴とする有機トランジスター。
8. 請求項１乃至７のいずれか一項に記載の有機トランジスターにおいて、
   前記第１のゲート絶縁膜の膜厚は、前記第２のゲート絶縁膜の膜厚より大であることを特徴とする有機トランジスター。
9. 請求項８に記載の有機トランジスターにおいて、
   前記第２のゲート絶縁膜の膜厚が５ｎｍ〜５００ｎｍであることを特徴とする有機トランジスター。
10. 請求項１乃至９のいずれか一項に記載の有機トランジスターにおいて、
    前記第２のゲート絶縁膜は、炭素数が３０以上の炭化水素化合物からなることを特徴とする有機トランジスター。
11. 基板と、
    前記基板上に位置する請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の有機トランジスターと、
    前記有機トランジスターに電気的に接続される画素電極と、
    前記画素電極に位置する電気光学材料と、を含むことを特徴とする電気光学装置。
12. 請求項１１に記載の電気光学装置を含むことを特徴とする電子機器。
13. 基板上にソース電極およびドレイン電極を形成する工程と、
    前記ソース電極および前記ドレイン電極の間に位置するように有機半導体膜を形成する工程と、
    前記有機半導体膜上に炭素原子と水素原子よりなる炭化水素化合物を含む第２のゲート絶縁膜を形成する工程と、
    前記第２のゲート絶縁膜上にフッ素原子を含有する有機化合物を含む第１のゲート絶縁膜を形成する工程と、
    前記第１のゲート絶縁膜上にゲート電極を形成する工程と、
    を有することを特徴とする有機トランジスターの製造方法。
14. 基板上にゲート電極を形成する工程と、
    前記ゲート電極を覆うように無機化合物またはフッ素原子を含有する有機化合物を含む第１のゲート絶縁膜を形成する工程と、
    前記第１のゲート絶縁膜上に炭素原子と水素原子よりなる炭化水素化合物を含む第２のゲート絶縁膜を形成する工程と、
    前記第２のゲート絶縁膜上にソース電極とドレイン電極とを形成する工程と、
    前記ソース電極および前記ドレイン電極の間に位置するように有機半導体膜を形成する工程と、
    を有することを特徴とする有機トランジスターの製造方法。
15. 請求項１３または１４に記載の有機トランジスターの製造方法において、
    前記有機半導体膜を形成する工程は、前記有機半導体膜の形成材料を含む液状体を用いた液相プロセスにより行なわれるものであることを特徴とする有機トランジスターの製造方法。
16. 請求項１３または１４に記載の有機トランジスターの製造方法において、
    前記ゲート電極を形成する工程は、導電性高分子または金属粒子を水系分散媒に分散してなる電極形成用液状材料を用いた液相プロセスにより行なわれるものであることを特徴とする有機トランジスターの製造方法。

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