JP5470788B2 - 有機半導体装置、有機半導体装置の製造方法、電子デバイスおよび電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、有機半導体装置、有機半導体装置の製造方法、電子デバイスおよび電子機器に関する。

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）を使用した薄膜トランジスタの開発が進められている。
この薄膜トランジスタは、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等の長所を有しており、フレキシブルディスプレイ等のスイッチング素子として期待されている。

このような薄膜トランジスタにおいて、ゲート絶縁層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。）。
しかしながら、ゲート絶縁層の形成に気相成膜法を用いるため、ゲート絶縁層の形成に手間と時間とを要するという問題や、ゲート絶縁層の形成時に有機半導体層に変質、劣化を生じさせてしまうおそれがある。

かかる不都合を解消すべく、ゲート絶縁層の構成材料として、例えば、フェノール系樹脂、アクリル系樹脂等を用いることが行われる。
ところが、これらの樹脂は、極性を有しているため、吸湿性が高い。かかる薄膜トランジスタを大気中で使用した場合、ゲート絶縁層が吸湿し、ゲート絶縁体層中の水分が上昇すると、イオン電流が流れるようになり、しきい電圧（Ｖｔｈ）のシフト、ゲートリーク電流の上昇、絶縁破壊等が生じ易くなるという問題がある。

特開２００４−１０３７１９号公報

本発明の目的は、吸湿性が低く、特性が経時的に劣化し難い有機半導体装置および有機半導体装置の製造方法、かかる有機半導体装置を備える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。

このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の有機半導体装置は、基板と、
ゲート電極と、
前記ゲート電極よりも前記基板側に位置するソース電極およびドレイン電極と、
前記ソース電極と前記ドレイン電極との間に設けられ、前記ソース電極と前記ドレイン電極とに接触して設けられた有機半導体層と、
前記ソース電極、前記ドレイン電極および前記有機半導体層と前記ゲート電極との間に設けられ、前記ゲート電極に対して前記ソース電極および前記ドレイン電極を絶縁するゲート絶縁層と、
前記基板と前記有機半導体層との間に位置し、前記有機半導体層と接触して設けられた第２の絶縁層と、を有するトップゲート構造をなし、
前記ゲート絶縁層および前記第２の絶縁層の少なくとも前記ゲート絶縁層に、下記一般式（１）、または（２）で表される繰り返し単位を含む絶縁性高分子を含むことを特徴とする。

［但し、式中、Ｒ^１およびＲ^２は、同一または異なって芳香環を含む二価の連結基を示す。また、Ｙは、酸素原子または硫黄原子を示す。］

式（１）または式（２）の繰り返し単位を含む高分子を用いることにより、吸湿性が低く、特性が経時的に劣化し難い有機半導体装置が得られる。特に、Ｙが酸素原子である場合には、絶縁性高分子をより極性の高い溶媒に溶解することが可能となるとともに、絶縁性高分子をゲート絶縁層に用いる場合には、酸素原子が有機半導体層中に生起した正孔を捕捉して、有機半導体層の導電化をより確実に防止することができるようになる。

本発明の有機半導体装置では、前記ゲート絶縁層および前記第２の絶縁層の少なくとも一方が、１００ＫＨｚにおける誘電率が２．９以上であることが好ましい。
特に、ゲート絶縁層の誘電率が上記範囲内である場合には、十分な絶縁性を発揮しつつ、有機半導体装置の動作電圧を低くすることができる。
本発明の有機半導体装置では、前記絶縁性高分子において、Ｒ^１およびＲ^２は、同一または異なって下記化２で表される一般式（３−１）〜（３−１３）であることが好ましい。

これにより、絶縁性高分子が高い絶縁性を示すようになり、高い絶縁性を有するゲート絶縁層または第２の絶縁層を形成することができる。また、絶縁性高分子で形成された膜の機械的強度（膜強度）が向上する。

本発明の有機半導体装置では、前記絶縁性高分子において、Ｒ^１およびＲ^２は、同一または異なって一般式（３−１）、（３−４）、（３−１０）であることが好ましい。
これにより、絶縁性高分子は、さらに高い絶縁性を示すようになる。

本発明の有機半導体装置の製造方法は、基板上に第２の絶縁層を形成する第１の工程と、
前記第２の絶縁層上に、ソース電極およびドレイン電極を互いに離間して形成する第２の工程と、
前記ソース電極および前記ドレイン電極に接触するように、有機半導体層を形成する第３の工程と、
前記ソース電極、前記ドレイン電極および前記有機半導体層を覆うように、ゲート絶縁層を形成する第４の工程と、
前記ゲート絶縁層上に、前記ソース電極と前記ドレイン電極との間の領域に対応するようにゲート電極を形成する第５の工程とを有し、
前記第１の工程および前記第４の工程の少なくとも前記第４の工程は、下記一般式（１）、または（２）で表される繰り返し単位を含む絶縁性高分子を溶媒に溶解した溶液を用いた液相プロセスにより行われるものであることを特徴とする。

［但し、式中、Ｒ^１およびＲ^２は、同一または異なって芳香環を含む二価の連結基を示す。また、Ｙは、酸素原子または硫黄原子を示す。］
液相プロセスによれば、低温での層形成が可能なため、高温の熱履歴を経ることによる有機半導体装置の特性の低下を防止することができる。その結果、吸湿性が低く、特性が経時的に劣化し難い有機半導体装置が得られる。

本発明の有機半導体装置の製造方法では、前記溶媒がケトン系溶媒またはエステル系溶媒であることが好ましい。
前記絶縁性高分子は、ケトン系溶媒やエステル系溶媒のように比較的極性の高い溶媒に良好に溶解させることができる。また、これらの溶媒は、有機半導体層を溶解または膨潤し難い溶媒であるため、特にトップゲート型構造の有機半導体装置において、ゲート絶縁層を液相プロセスにより形成する場合であっても、有機半導体層が変質、劣化するのを好適に防止することができる。

本発明の有機半導体装置の製造方法では、前記ゲート電極を、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材料を用いて液相プロセスにより形成することが好ましい。
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ト法により供給することにより、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。
本発明の電子デバイスは、本発明の有機半導体装置を備えることを特徴とする。
これにより、信頼性の高い電子デバイスが得られる。

本発明の電子機器は、本発明の電子デバイスを備えることを特徴とする。
これにより、信頼性の高い電子機器が得られる。

以下、本発明の有機半導体装置、有機半導体装置の製造方法、電子デバイス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、本発明の有機半導体装置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、本発明の有機半導体装置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有機薄膜トランジスタの構成を示す図（縦断面図および平面図）、図３および図４は、それぞれ、図２に示す有機薄膜トランジスタの製造方法を説明するための図（縦断面図）である。なお、以下の説明では、図２〜図４中上側を「上」、下側を「下」として説明する。

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、互いに直交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薄膜トランジスタ１（以下、「薄膜トランジスタ１」と言う。）および画素電極３０３とを有している。
そして、薄膜トランジスタ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は後述する画素電極（個別電極）３０３に、それぞれ接続されている。

本実施形態の薄膜トランジスタ１は、ソース電極２０ａおよびドレイン電極２０ｂがゲート電極５０より基板５００側に位置するトップゲート型構造の薄膜トランジスタである。
具体的には、図２（ａ）に示すように、この薄膜トランジスタ１は、基板５００上に設けられたバッファ層（第２の絶縁層）６０と、バッファ層６０上に、互いに分離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層３０と、有機半導体層３０とゲート電極５０との間に位置するゲート絶縁層４０と、これらの各層を覆うように設けられた保護層７０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、薄膜トランジスタ１（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には、例えば、ガラス基板、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）等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、ガリウム砒素基板等を用いることができる。
薄膜トランジスタ１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）金属基板が選択される。

基板５００上には、バッファ層（下地層）６０が設けられている。
このバッファ層６０は、後述する有機半導体層３０に水分が浸入するのを防止する機能や、基板５００がガラス材料等で構成される場合、基板５００から有機半導体層３０にイオン等が拡散するのを防止する機能を有する。
このような有機半導体層３０に接触するバッファ層６０、および、後述するゲート絶縁層４０の少なくとも一方（好ましくは双方）が、後述する一般式（１）、または（２）で表される絶縁性高分子を主材料として構成されている。この絶縁性高分子については、後に詳述する。

バッファ層６０の平均厚さは、１〜１０００ｎｍ程度であるのが好ましく、１０〜７００ｎｍ程度であるのがより好ましい。
バッファ層６０上には、所定の間隔離間して、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、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｔａ、Ａｌまたはこれらを含む合金のような金属材料等が挙げられ、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、有機半導体層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、有機半導体層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、１０〜２０００ｎｍ程度であるのが好ましく、５０〜１０００ｎｍ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（ｂ）に示すチャネル長Ｌは、２〜３０μｍ程度であるのが好ましく、２〜２０μｍ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、薄膜トランジスタ１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、０．１〜５ｍｍ程度であるのが好ましく、０．３〜３ｍｍ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、薄膜トランジスタ１の特性の劣化を防止することができる。また、薄膜トランジスタ１の大型化を防止することもできる。
ソース電極２０ａおよびドレイン電極２０ｂに接触するように、有機半導体層３０が設けられている。

有機半導体層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、ヘキサセン等のアセン分子材料、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）等のα−オリゴチオフェン類のような低分子の有機半導体等が挙げられ、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。

これらの中でも、特に、高分子の有機半導体材料を主成分とするものを用いるのが好ましい。高分子の有機半導体材料は、液相プロセスに適していることから好ましい。
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）等により薄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層３０は、薄型化、軽量化が可能であり、可撓性にも優れるため、フレキシブルディスプレイのスイッチング素子等として用いられる薄膜トランジスタ１への適用に適している。
この有機半導体層３０の平均厚さは、特に限定されないが、０．１〜１０００ｎｍ程度であるのが好ましく、１〜５００ｎｍ程度であるのがより好ましく、１〜１００ｎｍ程度であるのがさらに好ましい。

なお、有機半導体層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。
有機半導体層３０と接触し、かつ、有機半導体層３０、ソース電極２０ａおよびドレイン電極２０ｂを覆うように、ゲート絶縁層４０が設けられている。
このゲート絶縁層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。

ゲート絶縁層４０の平均厚さは、特に限定されないが、１０〜５０００ｎｍ程度であるのが好ましく、１００〜２０００ｎｍ程度であるのがより好ましい。
ゲート絶縁層４０の厚さを前記範囲とすることにより、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、薄膜トランジスタ１の動作電圧を低くすることができる。後述するように、ゲート絶縁層を構成する絶縁性高分子（後述する一般式（１）、または（２）で表わされる高分子（絶縁層形成組成物））は、液相プロセスに適した高分子であるため、液相プロセスを用いて、比較的容易かつ高精度に、上記範囲内に属するような比較的薄い層を形成することができる。
ゲート絶縁層４０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、有機半導体層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等の金属材料、カーボンブラック、カーボンナノチューブ、フラーレン等の炭素材料、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等の導電性高分子材料等が挙げられ、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）等が挙げられる。

ゲート電極５０の平均厚さは、特に限定されないが、０．１〜２０００ｎｍ程度であるのが好ましく、１〜１０００ｎｍ程度であるのがより好ましい。
また、以上のような各層を覆うようにして、保護層７０が設けられている。
この保護層７０は、有機半導体層３０に水分が浸入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、隣接する薄膜トランジスタ１同士がショートするのを防止する機能を有する。

保護層７０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、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリイソブチレン、ポリブテ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等が挙げられる。また、後述する一般式（１）、または（２）で表される絶縁性高分子材料を用いることもできる。

保護層７０の平均厚さは、特に限定されないが、０．０１〜１０μｍ程度であるのが好ましく、０．１〜５μｍ程度であるのがより好ましい。
なお、保護層７０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。
−薄膜トランジスタ１の作動−
このような薄膜トランジスタ１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、ゲート電極５０にゲート電圧を印加すると、有機半導体層３０のゲート絶縁層４０との界面付近にチャネルが形成され、チャネル領域をキャリア（正孔）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。

すなわち、ゲート電極５０に電圧が印加されていないＯＦＦ状態では、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、有機半導体層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。
一方、ゲート電極５０に電圧が印加されているＯＮ状態では、有機半導体層３０のゲート絶縁層４０に面した部分に電荷が誘起され、チャネル（キャリアの流路）が形成される。この状態でソース電極２０ａおよびドレイン電極２０ｂの間に電圧を印加すると、チャネル領域を通って電流が流れる。

ここで、ゲート絶縁層４０およびバッファ層６０の少なくとも一方（好ましくは両方）は、１００ｋＨｚにおける誘電率が２．９以上であることが好ましく、３．０以上であるのがより好ましい。特に、ゲート絶縁層４０の誘電率を前記範囲内とすることにより、前記ＯＮ状態では、有機半導体層３０のゲート絶縁層４０に面した部分に電荷がより誘起され易くなる。そのため、ゲート絶縁層４０の十分な絶縁性を保ちつつ、薄膜トランジスタ１の動作電圧を低くすることができる。
次に、下記一般式（１）、または（２）で表される絶縁性高分子について説明する。

［但し、式中、Ｒ^１およびＲ^２は、同一または異なって芳香環を含む二価の連結基を示す。また、Ｙは、酸素原子または硫黄原子を示す。］

この絶縁性高分子は、フッ素化された芳香族環を含むため、吸湿性が低い。すなわち、絶縁性高分子は、高い耐吸湿性を示す。そして、かかる絶縁性高分子で構成される層の吸水率を、０．１％以下（好ましくは０．０７％以下程度）とすることができる。
したがって、かかる絶縁性高分子を主材料として、ゲート絶縁膜４０やバッファ層６０を構成することにより、吸湿による薄膜トランジスタ１の特性の劣化、特に、イオン電流の発生に伴うしきい電圧（Ｖｔｈ）のシフト（変動）、ゲートリーク電流の上昇、絶縁破壊の発生等を防止することができる。

ここで、フッ素原子は、電子吸引性を有するため、フッ素化された非共役系高分子でゲート絶縁層４０を構成すると、フッ素原子が隣接する有機半導体層３０から電子を引き抜くことにより、有機半導体層３０中に正孔が生起して、有機半導体層３０が導電化される。その結果、薄膜トランジスタ１のオフ電流が増大する。
これに対して、前記絶縁性高分子では、フッ素原子がベンゼン（共役系の構造）に結合しているため、絶縁性高分子の分子構造内において、電子がフッ素原子側に偏在しており、そのため、隣接する分子から電子を引き抜く力、すなわち、有機半導体層３０からの電子吸引力が弱い。

このようなことから、前記絶縁性高分子を主材料としてゲート絶縁層４０を構成することにより、有機半導体層３０の導電化を確実に防止するができる。
また、この絶縁性高分子は、フッ素化された芳香族環を含むことにより、絶縁性高分子同士の凝集が防止され、各種溶媒に対して高い溶解性を示す。このため、液相プロセスを用いて、ゲート絶縁膜４０やバッファ層６０を形成することが可能となり、薄膜トランジスタ１の製造コストの削減を図ることができる。また、液相プロセスによれば、低温での層形成が可能なため、高温の熱履歴を経ることによる薄膜トランジスタ１の特性の低下を防止することができる。このようなゲート絶縁膜４０やバッファ層６０を形成する方法については、後に詳述する。
次いで、式（１）、または（２）に示す絶縁性高分子について説明する。

これらは、カルボニル基（＞Ｃ＝Ｏ）、エステル基（−ＣＯＯ−）を有しているため、絶縁性高分子を極性の高い溶媒に溶解することが可能となる。
カルボニル基（またはエステル基）を含む前記絶縁性高分子においては、カルボニル基（またはエステル基）中の酸素原子が非共有電子対の存在により弱いルイス塩基としての性質を示すため、仮に有機半導体層３０中に正孔が生起した場合でも、この正孔を捕捉することができる。

特に、カルボニル基、またはエステル基は、フッ素原子が結合したベンゼン環に直接結合しており、これらの構造間における共役により、カルボニル基、またはエステル基が有する酸素原子は、正孔を捕捉した状態で安定化する能力に優れる。このため、前記絶縁性高分子は、有機半導体層３０の導電化を防止する機能が極めて高い。
また、カルボニル基、またはエステル基を含むことにより、前記絶縁性高分子材料を、ケトン系溶媒やエステル系溶媒のように比較的極性の高い溶媒に溶解させることができる。これらの溶媒は、有機半導体層３０を溶解または膨潤し難い溶媒であるため、本実施形態のように、トップゲート型構造の薄膜トランジスタ１において、ゲート絶縁層４０を液相プロセスにより形成する場合であっても、有機半導体層３０が変質、劣化するのを好適に防止することができる。

以上のようなことから、フッ素化されたベンゼン環を有し、かつ、カルボニル基、またはエステル基を含む絶縁性高分子を主材料としてゲート絶縁層４０を構成することにより、オン／オフ比が高く、低電圧駆動可能な薄膜トランジスタ１が得られる。
このような絶縁性高分子の重量平均分子量としては、特に限定されないが、５千〜５０万程度であるのが好ましく、２万〜１９万程度であることがより好ましい。重量平均分子量が小さ過ぎると、二価の連結基Ｒ^１、Ｒ^２の種類によっては、成膜後において、十分な膜強度等が得られないおそれがあり、一方、重量平均分子量が大き過ぎると、溶媒へ溶解した際の溶液の粘度が高くなり過ぎ、液相プロセスによる成膜が困難となるおそれがある。すなわち、絶縁性高分子の重量平均分子量を上記範囲とすることにより、液相プロセスを用いて、比較的容易に、十分な膜強度を有するゲート絶縁層４０およびバッファ層６０を形成することができる。

以下、式（１）、または（２）中のＹ、Ｒ^１、Ｒ^２について、それぞれ説明する。
まず、式（１）、または（２）中のＹについて説明する。
Ｙは、前述したように、酸素原子または硫黄原子であるが、酸素原子であるのがより好ましい。これにより、絶縁性高分子をより極性の高い溶媒に溶解することが可能となるとともに、絶縁性高分子をゲート絶縁層４０に用いる場合には、酸素原子が有機半導体層４０中に生起した正孔を捕捉して、有機半導体層４０の導電化をより確実に防止することができるようになる。

次いで、式（１）、または（２）中のＲ^１およびＲ^２について説明する。
Ｒ^１およびＲ^２としては、それぞれ、特に限定されないが、芳香族環を少なくとも１つ含むものが好ましい。芳香族環は、π電子を有するため、他の分子を引き付け易い性質を有する。そのため、前記絶縁性高分子に含まれる芳香族環により、この部分のポリマー凝集力が増す為、膜にした場合の機械的強度が増す。

Ｒ^１およびＲ^２に含まれる芳香族環としては、それぞれ、例えば、ベンゼン環、ナフタレン環、アントラセン環、フェナントレン環、１，３，５−トリアジン環等が挙げられるが、これらの中でも、特に、ベンゼン環や１，３，５−トリアジン環等の１つの環で構成された芳香族環が好適に用いられる。これにより、前記絶縁性高分子を溶媒へ溶解した際の溶液の粘度を液相プロセスに適した粘度とすることができる。
このようなＲ^１およびＲ^２としては、それぞれ、下記化６に示されるものが好適である。なお、Ｒ^１およびＲ^２は、互いに同じ基であってもよいし、異なる基であってもよい。

Ｒ^１およびＲ^２として化６で示される基を用いることにより、絶縁性高分子は、特に高い絶縁性を示すようになる。また、絶縁性高分子で形成される層（ゲート絶縁層４０やバッファ層６０）の機械的強度（膜強度）が向上する。
さらに、Ｒ^１およびＲ^２としては、それぞれ、極性基を有していないものであることが好ましい。例えば（３−１）、（３−２）、（３−４）、（３−１０）である。これにより、前記絶縁性高分子の極性を比較的低くすることができ、特に、ゲート絶縁層４０の構成材料として適したものとなる。極性基としては、例えば、カルボニル基（＞Ｃ＝Ｏ）、スルホニル基（＞Ｓ（＝Ｏ）_２）、−ＣＦ_３、−Ｎ（Ｂｕ）_２等が挙げられる。

−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、薄膜トランジスタ１の製造方法（本願発明の製造方法）を中心に説明する。
［１］ バッファ層形成工程（図３（ａ）参照）
まず、基板５００を用意し、基板５００上にバッファ層６０を形成する。
バッファ層６０は、例えば、前述した絶縁性高分子を溶媒に溶解した溶液を、基板５００上に供給した後、脱溶媒する方法（液相プロセス）により形成することができる。

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）、シクロヘキサノン等のケトン系溶媒、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）、グリセリン等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）等のエーテル系溶媒、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、ギ酸エチル等のエステル系溶媒、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等のセロソルブ系溶媒、ヘキサン、ペンタン、ヘプタン、シクロヘキサン等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等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、メチルピロリドン等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）等のアミド系溶媒、ジクロロメタン、クロロホルム、１，２−ジクロロエタン等のハロゲン化合物系溶媒、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）、スルホラン等の硫黄化合物系溶媒、アセトニトリル、プロピオニトリル、アクリロニトリル等のニトリル系溶媒、ギ酸、酢酸、トリクロロ酢酸、トリフルオロ酢酸等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等が挙げられる。

また、溶液を基板５００上に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等が挙げられ、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。
脱溶媒の方法としては、例えば、自然乾燥、真空乾燥、加熱による乾燥、ガス（例えば不活性ガス等）を吹付けることによる乾燥等の方法を用いることができる。

［２］ ソース電極およびドレイン電極形成工程（図３（ｂ）参照）
次に、バッファ層６０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。
まず、バッファ層６０上に金属膜（金属層）を形成する。これは、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、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等の乾式メッキ法、電解メッキ、浸漬メッキ、無電解メッキ等の湿式メッキ法、溶射法、ゾル・ゲル法、ＭＯＤ法、金属箔の接合等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等の物理的エッチング法、ウェットエッチング等の化学的エッチング法等のうちの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バッファ層６０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、赤外線の照射、超音波の付与等）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には、前記工程［１］で挙げた方法を用いることができる。
また、このとき、データ線３０１および画素電極３０３も形成する。

［３］ 有機半導体層形成工程（図３（ｃ）参照）
次に、ソース電極２０ａおよびドレイン電極２０ｂとに接触するように、有機半導体層３０を形成する。
有機半導体層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、バッファ層６０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、赤外線の照射、超音波の付与等）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］で挙げた方法を用いることができる。

［４］ ゲート絶縁層形成工程（図３（ｄ）参照）
次に、ソース電極２０ａ、ドレイン電極２０ｂおよび有機半導体層３０を覆うように、ゲート絶縁層４０を形成する。
ゲート絶縁層４０は、前記バッファ層６０と同様にして、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ことにより、有機半導体層３０に不要な熱が加わるのを防止して、有機半導体層３０の特性、ひいては、薄膜トランジスタ１の特性の低下を好適に防止することができる。

この場合、溶液の調製に用いる溶媒には、有機半導体層３０に溶解や膨潤を生じさせないものが選択される。かかる溶媒としては、前記工程［１］で挙げたものの中でも、特に、ケトン系溶媒およびエステル系溶媒のうちの少なくとも一方を主成分とすることが好適である。
なお、前記一般式（Ｉ）で表される絶縁性高分子は、フッ素化されたベンゼン環およびカルボニル基を有することから、ケトン系溶媒やエステル系溶媒のような比較的極性の高い溶にも十分に溶解する。

［５］ ゲート電極形成工程（図４（ｅ）参照）
次に、ゲート絶縁層４０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等を用いた液相プロセスにより形成するのが好ましい。
かかる液相プロセスにおいて、例えば、電極形成用材料を、ゲート絶縁層４０上にインクジェト法により供給することにより、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、不純物としてまたは金属粒子から溶出する等して各種イオンが溶存することが多い。

ところが、ゲート絶縁層４０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、各種イオンがゲート絶縁層４０を拡散するのを防止することができる。これにより、ゲート絶縁層４０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、絶縁破壊等）が防止され、薄膜トランジスタ１の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、隣接する薄膜トランジスタ１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］ 保護層形成工程（図３（ｆ）参照）
次に、ゲート絶縁層４０上に、ゲート電極５０を覆うように保護層７０を形成する。
保護層７０は、前記有機半導体層３０と同様にして形成することができる。
＜電子デバイス＞
次に、本発明の電子デバイスとして、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を一例に説明する。
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に接続されている薄膜トランジスタ１がＯＮとなる。
これにより、かかる薄膜トランジスタ１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の特性等に応じて、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、薄膜トランジスタ１はＯＦＦとなり、かかる薄膜トランジスタ１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に接続された薄膜トランジスタ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、前述したような薄膜トランジスタ１を備えるアクティブマトリクス装置が組み込まれた表示装置は、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、液晶表示装置等に適用することもできる。

＜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を備える本発明の電子機器について説明する。
＜＜電子ペーパー＞＞
まず、本発明の電子機器を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、本発明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、本発明の電子機器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、本発明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電子ペーパー６００とを備えている。なお、この電子ペーパー６００は、前述したような構成、すなわち、図６に示す構成と同様のものである。

本体部８０１は、その側部（図中、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の表示面側（下図（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、本発明の電子機器は、以上のようなものへの適用に限定されず、例えば、テレビ、ビューファインダ型、モニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、電子新聞、ワードプロセッサ、パーソナルコンピュータ、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等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、本発明の有機半導体装置、有機半導体装置の製造方法、電子デバイスおよび電子機器につき、図示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。
前記実施形態では、薄膜トランジスタ１がトップゲート型構造である場合を代表に説明したが、薄膜トランジスタ１は、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型構造であってもよい。

まず、絶縁性高分子として、以下に示す高分子（Ａ）〜（Ｉ）を用意した。

＜高分子（Ａ）〜（Ｉ）の調整＞
前記高分子（Ａ）は、次のようにして得た。
まず、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と略する)１５．４５ｇ（２７．７ｍｍｏｌ）、ビスフェノールＡ(以下ＢｉｓＡと略する)６．１６ｇ（２７ｍｍｏｌ）、炭酸カリウム １１．１７ｇ（８０．８ｍｍｏｌ）、モレキュラーシーブ６．８ｇ、メチルエチルケトン８１ｇを加えて、７９℃で７時間反応した。その後、酢酸ブチルで希釈した後に濾過を行ない、そのポリマー溶液を脱イオン水で分液洗浄し、洗浄したポリマー溶液を濃縮することで高分子（Ａ）を得た。

前記高分子（Ｂ）は、次のようにして得た。
まず、ＢＰＤＥ１６．７５ｇ、ビスフェノールフルオレン１０．５０ｇ、炭酸カリウム４．５５ｇ、モレキュラーシーブ５．４ｇ、ジメチルアセトアミド９０ｇを加えて、６０℃で８時間反応した。その後、アセトンで希釈化したのちに濾過を行い、それによって得られたポリマー溶液を脱イオン水に混合して再沈殿した。再沈殿により得られた固体を濾過乾燥し、再度アセトンに溶解して脱イオン水で再沈殿工程を２回繰り返すことにより高分子（Ｂ）を得た。

前記高分子（Ｃ）は、次のようにして得た。
まず、２、２−ビス（２、３、４、５、６−ペンタフルオロベンゾイルオキシフェニル）プロパン（以下エステルＢｉｓＡと略する）１５．０ｇ、ＢｉｓＡ５．５６ｇ、炭酸カリウム１０．０９ｇ、モレキュラーシーブ７ｇ、ＭＥＫ１１０ｇを加えて７９℃で６．５時間反応した。その後、酢酸ブチルで希釈した後に濾過を行い、それにより得られたポリマー溶液を脱イオン水で分液洗浄した。洗浄して得られたポリマー溶液を濃縮し、メタノールに混合して再沈殿を行った。再沈殿により得られた固体を濾過乾燥し高分子（Ｃ）を得た。

前記高分子（Ｄ）は、次のようにして得た。
まず、２、２−ビス（２、３、４、５、６−ペンタフルオロベンゾイルオキシ）ジフェニルエーテル（以下エステルＤＥと略す）１２．１ｇ、ＢｉｓＡ４．５６ｇ、炭酸カリウム５．５３ｇ、モレキュラーシーブ７ｇ、メチルエチルケトン９０ｇを加えて、７９℃で７．５時間反応した。その後、酢酸ブチルで希釈した後に濾過を行ない、そのポリマー溶液を脱イオン水で分液洗浄し、洗浄したポリマー溶液を濃縮することで高分子（Ｄ）を得た。

前記高分子（Ｅ）は、次のようにして得た。
まず、ＢＰＤＥ１１．１７ｇ、フェノールフタレイン６．３７ｇ、炭酸カリウム８．２９ｇ、モレキュラーシーブ５．０ｇ、ＭＥＫ８５ｇを加えて７９℃で６．５時間反応した。その後、酢酸ブチルで希釈化した後に濾過を行い、それにより得られたポリマー溶液を脱イオン水で分液洗浄した。洗浄して得られたポリマー溶液を濃縮し、メタノールに混合して再沈殿を行った。再沈殿により得られた固体を濾過し乾燥することにより高分子（Ｅ）を得た。

前記高分子（Ｆ）は、次のようにして得た。
まず、ＢＰＤＥ１６．７５ｇ、２、２−ジヒドロキシフェニルヘキサフルオロプロパン（以下、ＢｉｓＡＦと略する）１０．０８ｇ、炭酸カリウム４．５５ｇ、モレキュラーシーブ５．４ｇ、ジメチルアセトアミド９０ｇを加えて、６０℃で６時間反応した。その後、アセトンで希釈した後に濾過を行い、これにより得られたポリマー溶液を脱イオン水に混合して再沈殿を行った。再沈殿により得られた固体を濾過し乾燥し、再度アセトン溶解して脱イオン水で再沈殿工程を２回繰り返し行った。これにより得られた固体を濾過し乾燥することにとり高分子（Ｆ）を得た。

前記高分子（Ｇ）は、次のようにして得た。
まず、ＢＰＤＥ１６．７５ｇ、２−ジブチルアミノ−４、６−ジメルカプト−ｓ−トリアジン（三協化成株式会社製ジスネットＤＢ）８．１７ｇ、炭酸カリウム４．３５、モレキュラーシーブ５．４ｇ、ジメチルアセトアミド６０ｇを加えて、６０℃で２時間反応した。その後、アセトンで希釈した後に濾過を行い、それにより得られたポリマー溶液を脱イオン水に混合して再沈殿を行った。得られた固体を濾過、乾燥し、再度アセトンに溶解して脱イオン水で再沈殿工程を行った。これにより得られた固体を濾過して乾燥することにより、高分子（Ｇ）を得た。

前記高分子（Ｈ）は、次のようにして得た。
ＢＰＤＥ１６．７５ｇ、ＢｉｓＺ８．０５ｇ、炭酸カリウム４．５６ｇ、ジメチルアセトアミド７５ｇを加えて、８０℃で６時間反応した。その後、アセトンで希釈した後に濾過を行い、それにより得られたポリマー溶液を脱イオン水に混合して再沈殿を行った。酢酸ブチルに溶解して、ポリマー溶液を脱イオン水で分液洗浄し、洗浄したポリマー溶液を濃縮することで高分子（Ｈ）を得た。

前記高分子（Ｉ）は、次のようにして得た。
ＢＰＤＥ１５．０７ｇ、１，３−ビス[２−（４−ヒドロキシフェニル）−２−プロピル]ベンゼン９．３５ｇ、炭酸カリウム４．１０ｇ、ジメチルアセトアミド６５ｇを加えて、６５℃で５．５時間反応した。その後、アセトンで希釈した後に濾過を行い、それにより得られたポリマー溶液を脱イオン水に混合して再沈殿を行った。得られた固体を濾過、乾燥し、再度アセトンに溶解して脱イオン水で再度沈殿を行った。これにより得られた固体を濾過、乾燥し、高分子（Ｉ）を得た。

２．薄膜トランジスタの製造
以下に示すようにして、実施例１〜１３および比較例１〜１０の薄膜トランジスタを、それぞれ、２００個ずつ製造した。
（実施例１）
まず、ガラス基板（ＮＥＣコーニング社製、「ＯＡ１０」）を用意し、水を用いて洗浄した後、乾燥した。

次に、ガラス基板上に、蒸着法により金の薄膜を形成した。次に、ソース電極およびドレイン電極の形状に対応するように、金の薄膜上に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フルオレン−ビチオフェン共重合体の誘導体であるＦ８Ｔ２（ＡＤＳ社製）溶液のトルエン溶液を、スピンコート法により塗布した後、６０℃×１０分間で乾燥した。これにより、平均厚さ５０ｎｍの有機半導体層を得た。

次に、有機半導体層、ソース電極およびドレイン電極を覆うように、５ｗｔ％となるように調製した高分子（Ａ）の酢酸ブチル溶液を、スピンコート法により塗布した後、６０℃×１０分間で乾燥した。これにより、平均厚さ５００ｎｍのゲート絶縁層を得た。
次に、ゲート絶縁層上の、ソース電極とドレイン電極との間の領域に対応する領域に、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、以下の表１中、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」と略して示す。なお、窒素中でのＶｔｈと大気中でのＶｔｈとの差（ΔＶｔｈ＝Ｖｔｈ（ａｉｒ）−Ｖｔｈ（Ｎ_２））が−２[Ｖ]であった。

（実施例２）
ゲート絶縁層を形成する際に、高分子（Ａ）に代えて、高分子（Ｂ）を用いた以外は、前記実施例１と同様にして薄膜トランジスタを製造した。なお、ΔＶｔｈ＝−５[Ｖ]であった。
（実施例３）
ゲート絶縁層を形成する際に、高分子（Ａ）に代えて、高分子（Ｃ）を用いた以外は、前記実施例１と同様にして薄膜トランジスタを製造した。なお、ΔＶｔｈ＝−３[Ｖ]であった。

（実施例４）
ゲート絶縁層を形成する際に、高分子（Ａ）に代えて、高分子（Ｄ）を用いた以外は、前記実施例１と同様にして薄膜トランジスタを製造した。なお、ΔＶｔｈ＝−３[Ｖ]であった。
（実施例５）
ゲート絶縁層を形成する際に、高分子（Ａ）に代えて、高分子（Ｅ）を用いた以外は、前記実施例１と同様にして薄膜トランジスタを製造した。

（実施例６）
ゲート絶縁層を形成する際に、高分子（Ａ）に代えて、高分子（Ｆ）を用いた以外は、前記実施例１と同様にして薄膜トランジスタを製造した。
（実施例７）
ゲート絶縁層を形成する際に、高分子（Ａ）に代えて、高分子（Ｇ）を用いた以外は、前記実施例１と同様にして薄膜トランジスタを製造した。

（実施例８）
ゲート絶縁層を形成する際に、高分子（Ａ）に代えて、高分子（Ｈ）を用いた以外は、前記実施例１と同様にして薄膜トランジスタを製造した。
（実施例９）
ゲート絶縁層を形成する際に、高分子（Ａ）に代えて、高分子（Ｉ）を用いた以外は、前記実施例１と同様にして薄膜トランジスタを製造した。

（実施例１０）
ゲート電極を、金を蒸着することにより形成した以外は、前記実施例１と同様にして薄膜トランジスタを製造した。なお、以下の表１中、ゲート電極の形成に、金の蒸着を用いた場合を「Ａｕ」と略して示す。
（実施例１１）
ゲート電極を形成する際に、Ａｇ粒子の水分散液に代えて、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）／ポリ（スチレンスルホン酸）（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）の水分散液を用いた以外は、前記実施例１と同様にして薄膜トランジスタを製造した。なお、以下の表１中、ゲート電極の形成に、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）の水分散液を用いた場合を「ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ」と略して示す。

（実施例１２）
有機半導体層を形成する際に、Ｆ８Ｔ２に代えて、ＭＥＨ−ＰＰＶを用いた以外は、前記実施例１と同様にして薄膜トランジスタを製造した。
（実施例１３）
まず、ガラス基板（ＮＥＣコーニング社製、「ＯＡ１０」）を用意し、水を用いて洗浄した後、乾燥した。
次に、０．７ｗｔ％となるように調製した高分子（Ａ）の酢酸ブチル溶液を、スピンコート法により塗布した後、６０℃×１０分間で乾燥した。これにより、平均厚さ５０ｎｍのバッファ層を得た。
次に、前記バッファ層上にソース電極およびドレイン電極の形状に対応するように、マスク蒸着法を用いて金の薄膜を形成した。これにより、平均厚さ１００ｎｍ、チャネル長５０μｍ／チャネル幅１ｍｍの金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前記基板上に、１ｗｔ％となるように調製したフルオレン−ビチオフェン共重合体の誘導体であるＦ８Ｔ２（ＡＤＳ社製）溶液のトルエン溶液をスピンコート法により塗布した後、６０℃×１０分間で乾燥した。これにより平均厚さ５０ｎｍの有機半導体層を得た。
次に、有機半導体層、ソース電極およびドレイン電極を覆うように、５ｗｔ％となるように調製した高分子（Ａ）の酢酸ブチル溶液を、スピンコート法により塗布した後、６０℃×１０分間で乾燥した。これにより、平均厚さ５００ｎｍのゲート絶縁層を得た。
次に、ゲート絶縁層上の、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７０μｍのゲート電極を得た。なお、以下の表１中、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」と略して示す。

（比較例１）
ゲート絶縁層を形成する際に、高分子（Ａ）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と同様にして薄膜トランジスタを製造した。なお、ΔＶｔｈ＝−１５[Ｖ]であった。
（比較例２）
ゲート絶縁層を形成する際に、高分子（Ａ）に代えて、フッ素系ポリマー（旭硝子製、「サイトップ」）を用いた以外は、前記実施例１と同様にして薄膜トランジスタを製造した。なお、溶媒には、フッ素系溶媒を用いた。

（比較例３）
ゲート絶縁層を形成する際に、高分子（Ａ）に代えて、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）脂を用いた以外は、前記実施例１と同様にして薄膜トランジスタを製造した。
（比較例４）
ゲート絶縁層を形成する際に、高分子（Ａ）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１０と同様にして薄膜トランジスタを製造した。

（比較例５）
ゲート絶縁層を形成する際に、高分子（Ａ）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１１と同様にして薄膜トランジスタを製造した。
（比較例６）
ゲート絶縁層を形成する際に、高分子（Ａ）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１２と同様にして薄膜トランジスタを製造した。
（比較例７）
ゲート絶縁層を形成する際に、高分子（Ａ）に代えて、フッ素系ポリマー（旭硝子製、「サイトップ」）を用いた以外は、前記実施例１２と同様にして薄膜トランジスタを製造した。なお、溶媒には、フッ素系溶媒を用いた。

（比較例８）
ゲート絶縁層を形成する際に、高分子（Ａ）に代えて、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）脂を用いた以外は、前記実施例１２と同様にして薄膜トランジスタを製造した。
（比較例９）
まず、ガラス基板（ＮＥＣコーニング社製、「ＯＡ１０」）を用意し、水を用いて洗浄した後、乾燥した。
次に、ガラス基板上にソース電極およびドレイン電極の形状に対応するように、マスク蒸着法を用いて金の薄膜を形成した。これにより、平均厚さ１００ｎｍ、チャネル長５０μｍ／チャネル幅１ｍｍの金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フルオレン−ビチオフェン共重合体の誘導体であるＦ８Ｔ２（ＡＤＳ社製）溶液のトルエン溶液をスピンコート法により塗布した後、６０℃×１０分間で乾燥した。これにより平均厚さ５０ｎｍの有機半導体層を得た。
次に、有機半導体層、ソース電極およびドレイン電極を覆うように、５ｗｔ％となるように調製した高分子（Ａ）の酢酸ブチル溶液を、スピンコート法により塗布した後、６０℃×１０分間で乾燥した。これにより、平均厚さ５００ｎｍのゲート絶縁層を得た。
次に、ゲート絶縁層上の、ソース電極とドレイン電極との間の領域に対応する領域に、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７０μｍのゲート電極を得た。なお、以下の表１中、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」と略して示す。
（比較例１０）
バッファ層を形成する際に、高分子（Ａ）に変えてポリビニルアルコール（ＰＶＡ）を用いた以外は、前記比較例９と同様にして薄膜トランジスタを形成した。

３．各種測定
各実施例１〜１３および各比較例１〜１０で用いられる高分子（絶縁性高分子）について、それぞれ、誘電率、吸水率および分子量（Ｍｗ）を以下のようにして測定した。
≪誘電率≫
まず、銅板上に絶縁性高分子をスピンコーターを用いて塗布した後、８０℃×１０分の後、さらに１５０℃×３０分乾燥し、厚さ１０μｍの薄膜（絶縁層）を得た。さらに、薄膜の表面（前記銅板と反対側の面）に金（Ａｕ）を蒸着して電極を形成し、これにより、絶縁層の両面に電極が形成された評価用サンプルを得た。このサンプルの誘電率をインピーダンスアナライザ（ヒューレットパッカード社製、ＨＰ−４２９２Ａ）を用いて測定した。

≪吸水率≫
絶縁性高分子を適当な溶媒（酢酸ブチル、シクロヘキサン、トルエンから好適に選択される溶媒）に溶解してなる溶液を、アプリケータを用いてＰＥＴフィルム（２０cm×２０cm、膜厚４０μm）上に塗工し、８０℃で１２０分間乾燥した（これにより、ＰＥＴフィルム上に、絶縁性高分子を含む薄膜（フィルム）が形成されることとなる）。そして、ＰＥＴフィルムを剥離した後、アフターヒートを行って、前記薄膜から溶媒を除去した。
このようにして得られた溶媒除去後の薄膜の重量を測定し、その後、当該薄膜を脱イオン水に浸漬して浸漬後の薄膜の重量を測定し、これら重量差（比）から吸水率を求めた。

≪分子量（Ｍｗ）≫
高速ＧＰＣ装置（東ソー（株）製、ＨＬＣ−８２２０）を用いて、以下の条件で測定を行った。
展開溶媒：ＴＨＦ
カラム：ＴＳＫ−ｇｅｌ ＧＭＨＸＬ×２本
溶離液流量：１ｍｌ／ｍｉｎ
カラム温度：４０℃

４．評価
実施例１〜１３および比較例１〜１０に用いられる絶縁性高分子について、以下のような試験を行った。
（４−１）薄膜形成性試験
絶縁性高分子を基板上にスピンコーターを用いて塗布し、乾燥させて厚さ約１μｍの薄膜（フィルム）の形成を試みた。このような薄膜形成性試験を各絶縁性高分子について、それぞれ１００回行った。薄膜形成性は、次のようにして評価した。
◎‥‥‥９５〜１００回、薄膜が形成された
○‥‥‥７０〜９４回、薄膜が形成された
△‥‥‥１０〜６９回、薄膜が形成された
×‥‥‥０〜９回、薄膜が形成された

（４−２）溶剤溶解性試験
絶縁性高分子１ｇに、各溶剤（酢酸ブチル、シクロヘキサン、トルエン）を９ｇ添加して溶解性を確認した。なお、この試験は、２５℃の各溶剤を用いて行った。溶解性は、次のようにして評価した。
◎‥‥‥溶解
○‥‥‥一部溶解
△‥‥‥膨潤
×‥‥‥不溶
また、実施例１〜１３および比較例１〜１０により得られた有機半導体素子について、以下のような試験を行った。なお、各試験は、２００個の有機半導体を用いて行った。

（４−３）伝達特性試験
窒素（Ｎ_２）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）、しきい電圧(Ｖｔｈ)を算出した。
なお、表１には、移動度およびｏｎ−ｏｆｆ比を示した。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として示した。また、表１中の各数値は、いずれも、２００個の薄膜トランジスタで得られたデータの平均値である。
以上の各試験（４−１）〜（４−３）の結果を、表１に示す。

表１に示すように、いずれの薄膜トランジスタも、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、各実施例の薄膜トランジスタは、いずれも、その移動度の低下が、対応する比較例の薄膜トランジスタの移動度の低下に比較して小さいことが明らかとなった。

同様の傾向が、ｏｎ−ｏｆｆ比についても認められた。
また、各実施例の薄膜トランジスタは、いずれも、そのΔＶｔｈが、対応する比較例の薄膜トランジスタのΔＶｔｈに比較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、各実施例の薄膜トランジスタの方が、全体的に各比較例の薄膜トランジスタより高くなる傾向を示し、この傾向は、ゲート電極をＡｇ粒子やＰＥＤＯＴ／ＰＳＳで作製した場合に顕著であった。

本発明の有機半導体装置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である。 図１に示すアクティブマトリクス装置が備える有機薄膜トランジスタの構成を示す図（縦断面図および平面図）である。 図２に示す有機薄膜トランジスタの製造方法を説明するための図（縦断面図）である。 図２に示す有機薄膜トランジスタの製造方法を説明するための図（縦断面図）である。 電気泳動表示装置の実施形態を示す縦断面図である。 本発明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である。 本発明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である。

符号の説明

１‥‥薄膜トランジスタ ２０ａ‥‥ソース電極 ２０ｂ‥‥ドレイン電極 ３０‥‥有機半導体層 ４０‥‥ゲート絶縁層 ５０‥‥ゲート電極 ６０‥‥バッファ層 ７０‥‥保護層 ２００‥‥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‥‥バインダ材 ５００‥‥基板 ６００‥‥電子ペーパー ６０１‥‥本体 ６０２‥‥表示ユニット ８００‥‥ディスプレイ ８０１‥‥本体部 ８０２ａ、８０２ｂ‥‥搬送ローラ対 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 (9)

1. 基板と、
   ゲート電極と、
   前記ゲート電極よりも前記基板側に位置するソース電極およびドレイン電極と、
   前記ソース電極と前記ドレイン電極との間に設けられ、前記ソース電極と前記ドレイン電極とに接触して設けられた有機半導体層と、
   前記ソース電極、前記ドレイン電極および前記有機半導体層と前記ゲート電極との間に設けられ、前記ゲート電極に対して前記ソース電極および前記ドレイン電極を絶縁するゲート絶縁層と、
   前記基板と前記有機半導体層との間に位置し、前記有機半導体層と接触して設けられた第２の絶縁層と、を有するトップゲート構造をなし、
   前記ゲート絶縁層および前記第２の絶縁層の少なくとも前記ゲート絶縁層に、下記一般式（１）、または（２）で表される繰り返し単位を含む絶縁性高分子を含むことを特徴とする有機半導体装置。
   

   

   ［但し、式中、Ｒ^１およびＲ^２は、同一または異なって芳香環を含む二価の連結基を示す。また、Ｙは、酸素原子または硫黄原子を示す。］
2. 前記ゲート絶縁層および前記第２の絶縁層の少なくとも一方が、１００ＫＨｚにおける誘電率が２．９以上である請求項１に記載の有機半導体装置。
3. 前記絶縁性高分子において、Ｒ^１およびＲ^２は、同一または異なって下記化２で表される一般式（３−１）〜（３−１３）である請求項１または２に記載の有機半導体装置。
   

   
4. 前記絶縁性高分子において、Ｒ^１およびＲ^２は、同一または異なって一般式（３−１）、（３−４）、（３−１０）である請求項１ないし３のいずれかに記載の有機半導体装置。
5. 基板上に第２の絶縁層を形成する第１の工程と、
   前記第２の絶縁層上に、ソース電極およびドレイン電極を互いに離間して形成する第２の工程と、
   前記ソース電極および前記ドレイン電極に接触するように、有機半導体層を形成する第３の工程と、
   前記ソース電極、前記ドレイン電極および前記有機半導体層を覆うように、ゲート絶縁層を形成する第４の工程と、
   前記ゲート絶縁層上に、前記ソース電極と前記ドレイン電極との間の領域に対応するようにゲート電極を形成する第５の工程とを有し、
   前記第１の工程および前記第４の工程の少なくとも前記第４の工程は、下記一般式（１）、または（２）で表される繰り返し単位を含む絶縁性高分子を溶媒に溶解した溶液を用いた液相プロセスにより行われるものであることを特徴とする有機半導体装置の製造方法。
   

   

   ［但し、式中、Ｒ^１およびＲ^２は、同一または異なって芳香環を含む二価の連結基を示す。また、Ｙは、酸素原子または硫黄原子を示す。］
6. 前記溶媒がケトン系溶媒またはエステル系溶媒である請求項５に記載の有機半導体装置の製造方法。
7. 前記ゲート電極を、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材料を用いて液相プロセスにより形成する請求項５または６に記載の有機半導体装置の製造方法。
8. 請求項１ないし４のいずれかに記載の有機半導体装置を備えることを特徴とする電子デバイス。
9. 請求項８に記載の電子デバイスを備えることを特徴とする電子機器。

Images