(57)【要約】【課題】有機半導体を用いた薄膜トランジスタにおいて、有機半導体の保護層にフッ素系の樹脂を用いた場合であっても、層間絶縁膜と保護層の密着性が良く、湾曲しても剥離することなく、特性が安定した薄膜トランジスタを提供する。【解決手段】フレキシブル基材１上に、ゲート電極２と、ゲート絶縁膜３と、ソース電極４およびドレイン電極５と、ソース電極とドレイン電極とに跨って形成された有機半導体層６と、それを被覆する様に形成された保護層７と、層間絶縁膜１０と、がこの順に備えられた薄膜トランジスタにおいて、ソース電極とドレイン電極の側面には、電極の仕事関数を大きくし、有機半導体層との接触抵抗を低減可能な材料からなる第１自己集積化膜８が備えられており、ソース電極とドレイン電極の上面には層間絶縁膜との密着性を上げる事が可能な材料からなる第２自己集積化膜９が備えられていることを特徴とする薄膜トランジスタ１００。【選択図】図１
2020088225.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁性のフレキシブル基材上に、ゲート電極と、ゲート絶縁膜と、ソース電極およびドレイン電極と、ソース電極とドレイン電極とに跨って形成された有機半導体層と、有機半導体層を被覆する様に形成された保護層と、層間絶縁膜と、上部画素電極と、がこの順に備えられた薄膜トランジスタにおいて、
ソース電極とドレイン電極の側面には第１自己集積化膜が備えられており、ソース電極とドレイン電極の上面には第２自己集積化膜が備えられており、
第１自己集積化膜は、ソース電極およびドレイン電極の仕事関数を大きくする事により、有機半導体層との接触抵抗を低減可能な材料からなり、
第２自己集積化膜は、表面自由エネルギーを上げる事により、ソース電極およびドレイン電極と層間絶縁膜との密着性を上げる事が可能な材料からなることを特徴とする薄膜トランジスタ。
【請求項２】
前記第１自己集積化膜は、フッ素基を有する有機分子を含有する材料からなる自己集積化単分子膜であることを特徴とする請求項１に記載の薄膜トランジスタ。
【請求項３】
前記第２自己集積化膜は、末端に、少なくとも、アミノ基とエポキシ基とメルカプト基の中のいずれか１つ、または２つ以上を含む自己集積化単分子膜であることを特徴とする請求項１または２に記載の薄膜トランジスタ。
【請求項４】
前記保護層がフッ素系樹脂を含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の薄膜トランジスタ。
【請求項５】
絶縁性のフレキシブル基材上に、ゲート電極を形成する工程と、ゲート絶縁膜を形成する工程と、ソース電極およびドレイン電極を形成する工程と、半導体層を形成する工程と、保護層を形成する工程と、層間絶縁膜を形成する工程と、をこの順に備えている薄膜トランジスタの製造方法において、
ソース電極およびドレイン電極を形成する工程は、ソース電極およびドレイン電極を形成する金属層の上にレジストパターンを形成し、そのレジストパターンを介して不要な部位の金属層をエッチング除去した後、レジストパターンを剥離する前に、露出した金属層の側面に金属層の仕事関数を大きくし、半導体層との接触抵抗を低減可能な材料からなる層を形成する工程と、レジストパターンを剥離した後に、金属層の上面に層間絶縁膜との密着性を上げる事が可能な材料からなる層を形成する工程と、を備えていることを特徴とする薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項６】
前記半導体層との接触抵抗を低減可能な材料からなる層を形成する工程が、フッ素基を有する有機分子を含有する材料からなる自己集積化単分子膜を形成する工程であり、
前記金属層の上面に層間絶縁膜との密着性を上げる事が可能な材料からなる層を形成する工程が、少なくとも、アミノ基とエポキシ基とメルカプト基の中のいずれか１つ、または２つ以上を含む自己集積化単分子膜を形成する工程であることを特徴とする請求項６に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項７】
請求項１〜４のいずれかに記載の薄膜トランジスタを用いた画像表示媒体を備えていることを特徴とする画像表示装置。
【請求項８】
請求項１〜４のいずれかに記載の薄膜トランジスタを用いたことを特徴とするセンサー装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フレキシブルな基材上に形成した薄膜トランジスタに関する。更に詳しくは、フレキシブルな基材が湾曲しても動作不良を起こすことが無い薄膜トランジスタに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、半導体材料の主流はシリコン系（Ｓｉ系）である。シリコン系材料を用いて半導体層を形成する方法としては、シリコン薄膜や金属および絶縁体材料の薄膜をスパッタやＣＶＤ等のドライ成膜法で形成した後、フォトリソグラフィ法を用いてパターニングすることにより薄膜トランジスタを形成する方法が一般的である。
【０００３】
一方で、フレキシブル化、軽量化、低コスト化などの観点から有機半導体を用いたトランジスタ（有機トランジスタ）の研究が盛んになっている。一般に有機半導体を用いる場合、ウェット法である印刷プロセスが可能となる。この印刷技術を用いることで、フォトリソグラフィ法よりも装置や製造上のコストが下がり、また、真空や高温を必要としないことから、プラスチック基材が利用できるなどのメリットが挙げられる。
【０００４】
その応用分野は広く、薄型、軽量の電子ペーパーのようなフレキシブルディスプレイに限らず、ＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）タグやセンサー装置などへの応用も見込まれている。
【０００５】
このような理由により、現在では有機半導体を用いた薄膜トランジスタが注目されている。
【０００６】
有機半導体を用いた薄膜トランジスタには、上記のような利点があるが、有機半導体層と電極との間に大きな電気的接触抵抗が介在するため、ＴＦＴ（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ、薄膜トランジスタ）特性が悪いという問題点がある。
【０００７】
この問題を解決するため、金属電極を、例えば末端にチオール基を有する有機化合物で表面修飾して自己集積化膜層を形成し、金属電極表面の濡れ性や仕事関数を制御する試みもなされている。特許文献１では、金属と化学的結合を生じる官能基を有する電極表面処理剤を用いたＴＦＴが開示されている。
【０００８】
一方、表示のコントラストを高めるため、画素電極をなるべく画素単位いっぱいに形成し、画素の有効領域が画素単位に占める割合（開口率）を大きくする必要がある。電気泳動ディスプレイのような反射型表示装置では、開口率が低いとコントラストの大幅な低下をもたらす。なぜならば、非表示部からの反射光の影響が、表示部からの反射光に比べて無視できないからである。そのため反射型表示装置用の薄膜トランジスタでは、開口率を大きくするために、薄膜トランジスタの画素電極上に開口を有する層間絶縁膜を封止層（半導体の保護層）上に設け、その上に画素電極に接続された上部画素電極を設けることが行われてきた。
【０００９】
また、保護層を形成する際の有機溶媒が与える影響を小さくするために、保護層には一般にフッ素系樹脂が用いられる。しかしながら、フッ素系樹脂は表面自由エネルギーが小さく、上層の層間絶縁膜との密着性が悪いという問題がある。
【００１０】
そのため、その保護層と層間絶縁膜の密着性が悪いことにより、薄膜トランジスタを湾曲させた際、保護層と層間絶縁膜の界面から剥れが生じ、正常なトランジスタ特性が得られない問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開２００８−０６０１１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は上記の問題に鑑みてなされたもので、その課題は、有機半導体を用いた薄膜トランジスタにおいて、有機半導体の保護層にフッ素系の樹脂を用いた場合であっても、層間絶縁膜と保護層の密着性が良く、湾曲しても剥離することないことにより特性が安定した薄膜トランジスタを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の課題を解決する手段として、本発明の請求項１に記載の発明は、絶縁性のフレキシブル基材上に、ゲート電極と、ゲート絶縁膜と、ソース電極およびドレイン電極と、ソース電極とドレイン電極とに跨って形成された有機半導体層と、有機半導体層を被覆する様に形成された保護層と、層間絶縁膜と、上部画素電極と、がこの順に備えられた薄膜トランジスタにおいて、
ソース電極とドレイン電極の側面には第１自己集積化膜が備えられており、ソース電極とドレイン電極の上面には第２自己集積化膜が備えられており、
第１自己集積化膜は、ソース電極およびドレイン電極の仕事関数を大きくする事により、有機半導体層との接触抵抗を低減可能な材料からなり、
第２自己集積化膜は、表面自由エネルギーを上げる事により、ソース電極およびドレイン電極と層間絶縁膜との密着性を上げる事が可能な材料からなることを特徴とする薄膜トランジスタである。
【００１４】
また、請求項２に記載の発明は、前記第１自己集積化膜は、フッ素基を有する有機分子を含有する材料からなる自己集積化単分子膜であることを特徴とする請求項１に記載の薄膜トランジスタである。
【００１５】
また、請求項３に記載の発明は、前記第２自己集積化膜は、末端に、少なくとも、アミノ基とエポキシ基とメルカプト基の中のいずれか１つ、または２つ以上を含む自己集積化単分子膜であることを特徴とする請求項１または２に記載の薄膜トランジスタである。
【００１６】
また、請求項４に記載の発明は、前記保護層がフッ素系樹脂を含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の薄膜トランジスタである。
【００１７】
また、請求項５に記載の発明は、絶縁性のフレキシブル基材上に、ゲート電極を形成する工程と、ゲート絶縁膜を形成する工程と、ソース電極およびドレイン電極を形成する工程と、有機半導体層を形成する工程と、保護層を形成する工程と、層間絶縁膜を形成する工程と、をこの順に備えている薄膜トランジスタの製造方法において、
ソース電極およびドレイン電極を形成する工程は、ソース電極およびドレイン電極を形成する金属層の上にレジストパターンを形成し、そのレジストパターンを介して不要な部位の金属層をエッチング除去した後、レジストパターンを剥離する前に、露出した金属層の側面に金属層の仕事関数を大きくし、有機半導体層との接触抵抗を低減可能な材料からなる層を形成する工程と、レジストパターンを剥離した後に、金属層の上面に層間絶縁膜との密着性を上げる事が可能な材料からなる層を形成する工程と、を備えていることを特
徴とする薄膜トランジスタの製造方法である。
【００１８】
また、請求項６に記載の発明は、前記有機半導体層との接触抵抗を低減可能な材料からなる層を形成する工程が、フッ素基を有する有機分子を含有する材料からなる自己集積化単分子膜を形成する工程であり、
前記金属層の上面に層間絶縁膜との密着性を上げる事が可能な材料からなる層を形成する工程が、少なくとも、アミノ基とエポキシ基とメルカプト基の中のいずれか１つ、または２つ以上を含む自己集積化単分子膜を形成する工程であることを特徴とする請求項６に記載の薄膜トランジスタの製造方法である。
【００１９】
また、請求項７に記載の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の薄膜トランジスタを用いた画像表示媒体を備えていることを特徴とする画像表示装置である。
【００２０】
また、請求項８に記載の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の薄膜トランジスタを用いたことを特徴とするセンサー装置である。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の薄膜トランジスタによれば、フレキシブル基材上に、ゲート電極／ゲート絶縁膜／ソース・ドレイン電極の順に形成した構成を備えており、更にソース・ドレイン電極に跨って有機半導体を形成した構成となっている。そのソース・ドレイン電極の有機半導体と当接する側面には有機半導体との接触抵抗を低減する第１集積化膜が形成されている。そのため、薄膜トランジスタのＯＮ・ＯＦＦ特性を良好にすることができる。また、ソース・ドレイン電極の上面には、層間絶縁膜との密着性を上げる事ができる第２集積化膜が形成されている。そのため、保護層にフッ素系の樹脂を含んでいても、その保護層の上に形成した層間絶縁膜と、ソース・ドレイン電極との密着性が良好であるため、薄膜トランジスタが湾曲しても、保護層と層間絶縁層とが剥離する事が無く、トランジスタ特性に悪影響が出ることが無い。
【００２２】
また、本発明の画像表示装置によれば、本発明の薄膜トランジスタを使用した薄膜トランジスタアレイを使用しているため、有機半導体を使用していても良好なＯＮ・ＯＦＦ比を得ることができる。また画像表示装置が湾曲しても、薄膜トランジスタ特性が悪化することが無い。そのため、良好な画像表示を得ることができる。
【００２３】
また、本発明の薄膜トランジスタの製造方法によれば、本発明の薄膜トランジスタを製造可能とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施形態に係る薄膜トランジスタの断面図。
【図２】本発明の薄膜トランジスタの形成方法を例示する断面図。
【図３】実施例１におけるフレキシブル性評価のイメージ図。
【図４】比較例１に係る薄膜トランジスタの断面図。
【図５】比較例２に係る薄膜トランジスタの断面図。
【図６】比較例３に係る薄膜トランジスタの断面図。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施の形態を、図面を用いて詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００２６】
＜薄膜トランジスタ＞
本発明の薄膜トランジスタは、絶縁性のフレキシブル基材上に、ゲート電極と、ゲート絶縁膜と、ソース電極およびドレイン電極と、ソース電極とドレイン電極とに跨って形成
された半導体層と、半導体層を被覆する様に形成された保護層と、層間絶縁膜と、上部画素電極と、がこの順に備えられた薄膜トランジスタである。
【００２７】
ソース電極とドレイン電極の側面には第１自己集積化膜が備えられており、ソース電極とドレイン電極の上面には第２自己集積化膜が備えられている。
【００２８】
第１自己集積化膜は、ソース電極およびドレイン電極の仕事関数を大きくし、半導体層との接触抵抗を低減可能な材料からなり、第２自己集積化膜は、層間絶縁膜との密着性を上げる事が可能な材料からなることが特徴である。
【００２９】
第１自己集積化膜は、フッ素基を有する有機分子を含有する材料からなる自己集積化単分子膜であっても良い。
【００３０】
また、第２自己集積化膜は、末端に、少なくとも、アミノ基とエポキシ基とメルカプト基の中のいずれか１つ、または２つ以上を含む自己集積化単分子膜であっても良い。
【００３１】
また、保護層がフッ素系樹脂を含んでいても良い。
【００３２】
また、半導体層が有機半導体であっても良い。
【００３３】
次に、本発明の薄膜トランジスタについて、図１〜図３を用いて詳細に説明する。
図１に、本発明の一実施形態の薄膜トランジスタの断面図を示す。本発明の薄膜トランジスタ１００は、基材１と、ゲート電極２と、ゲート絶縁膜３と、ソース電極４と、ドレイン電極５と、ソース電極４とドレイン電極５との間に積層された半導体層６と、半導体層６上に積層された保護層７と、ソース電極４とドレイン電極５および半導体保護層６上に形成されて上部画素電極１１とソース電極４とを絶縁するための層間絶縁膜１０と、層間絶縁膜１０上に形成されて層間絶縁膜１０の開口部を介してドレイン電極５と接続された上部画素電極１１と、を備えている。
【００３４】
（基材）
本発明の実施形態において、基材１に用いる材料は特に限定されるものではないが、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリイミド、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリカーボネートなどのフレキシブルなプラスチック材料などを挙げることができる。
【００３５】
（ゲート電極）
ゲート電極２に用いる材料は特に限定されるものではないが、Ａｌ、Ｃｒ、Ａｕ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｍｏ等の金属や、ＩＴＯ等の透明導電膜を使用することができる。形成方法としては、蒸着やスパッタ成膜後にフォトリソグラフィ法で形成してもよいが、印刷法（スクリーン印刷、フレキソ印刷、グラビア印刷、オフセット印刷、反転オフセット印刷等）を用いることができる。印刷を用いる場合、Ａｇインク、Ｎｉインク、Ｃｕインク等を用いることができる。特に、フレキソ印刷、反転オフセット印刷は、薄膜印刷が可能で平坦性に優れており、ゲート電極２の形成方法として好適である。
【００３６】
（ゲート絶縁膜）
ゲート絶縁膜３の材料は酸化珪素（ＳｉＯｘ）、酸化アルミニウム（ＡｌＯｘ）、酸化タンタル（ＴａＯｘ）、酸化イットリウム（ＹＯｘ）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯｘ）、酸化ハフニウム（ＨｆＯｘ）などの酸化物系絶縁材料や窒化珪素（ＳｉＮｘ）、酸化窒化珪素（ＳｉＯＮ）や、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）等のポリアクリレート、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリビニルフェノール（ＰＶＰ）等の樹脂材料、ポリシ
ルセスキオキサン（ＰＳＱ）のような有機／無機ハイブリッド樹脂を使用することができるが、これらに限定されるものではない。これらは単層または２層以上積層してもよいし、層の厚さ方向に向けて組成を傾斜した傾斜機能材料であっても構わない。
【００３７】
ゲート絶縁膜３の形成方法については、真空蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタ法、レーザーアブレーション法、プラズマＣＶＤ法、光ＣＶＤ法、ホットワイヤーＣＶＤ法等の真空成膜法や、スピンコート法、ダイコート法、スクリーン印刷法等のウェット成膜法が適宜材料に応じて用いることが出来る。
【００３８】
（ソース電極／ドレイン電極）
次に、ゲート絶縁膜３の上にソース電極４およびドレイン電極５を形成する。ソース電極４およびドレイン電極５の材料には、アルミニウム（Ａｌ）、モリブデン（Ｍｏ）やその他ＭｏＮｂのようなモリブデン合金などの金属材料や、酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３）、酸化スズ（ＳｎＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）などの導電性金属酸化物材料を用いることができる。銀、金、白金、パラジウムなどの貴金属系の金属は仕事関数が大きく、有機半導体への正孔注入障壁が小さくなり好ましい。
【００３９】
ソース電極４およびドレイン電極５ドレイン電極５の形成は、導電性材料の前駆体やナノ粒子などを使用するウェット成膜法が好適に用いられる。例えば、インクジェット法、凸版印刷法、平版印刷法、凹版印刷法、スクリーン印刷法などの方法を用いることができる。パターニングは、例えばフォトリソグラフィ法を用いてパターン形成部分をレジストなどにより保護し、エッチングによって不要部分を除去して行うこともできるし、印刷法により直接パターニングすることもできるが、これらに限定されるものではない。
【００４０】
（第１自己集積化膜）
第１自己集積化膜８の形成には、金属または酸素原子との親和性を有し、表面修飾を施すことのできる材料を用いることができる。用いることができる材料のなかでも、好ましくは自己集積化単分子膜（ＳＡＭｓ：Ｓｅｌｆ−ＡｓｓｅｍｂｌｅｄＭｏｎｏｌａｙｅｒｓ）剤として知られる材料を好適に使用することができる。例えば、フッ素原子、フェニル基を有するチオール化合物、若しくはジスルフィド化合物、若しくはシランカップリング剤、若しくはホスホン酸化合物等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。ソース電極４とドレイン電極５の仕事関数をより大きくし、半導体層６との接触抵抗を低減する事で、素子特性の向上に効果的であることから、特に、フッ素基を有する有機分子を含有する材料が好適に用いられる。
【００４１】
（第２自己集積化膜）
第２自己集積化膜９の材料には、チオール化合物、若しくはジスルフィド化合物、若しくはシランカップリング剤、若しくはホスホン酸化合物等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００４２】
自己集積化膜の末端を種々の官能基に置き換えることで第２自己集積化膜９上の表面自由エネルギーを制御することができる。例えば、アミノ基、エポキシ基、メルカプト基等を修飾した単分子膜、好ましくは、自己集積化単分子膜は、一般的に表面自由エネルギーが大きい傾向にある。そのため、表面自由エネルギーの大きい自己集積化膜を形成することで、上層に形成する層間絶縁膜１０との密着性を向上させることができる。
【００４３】
これら自己集積化膜の形成は、上述の有機薄膜層材料の溶液に、金属層が形成された基板を浸漬させることによって行うことができる。その他には、溶液の蒸気に基板を晒す気相による方法でも行うことができる。また、その後加熱処理を行っても良い。
【００４４】
第１自己集積化膜８を用いることで、電極の仕事関数を大きくし、電極と半導体間の接触抵抗を低減することができるため、薄膜トランジスタ１００をＯＮした時の電流値を大きくすることができるなど、素子特性が向上する。また、第２自己集積化膜を用いることで、上層に形成する層間絶縁膜１０との密着性が向上できるため、薄膜トランジスタ１００を形成した基板の屈曲に対し、層間絶縁膜１０と保護層７の剥離を抑制することが可能となり、安定した薄膜トランジスタ１００を作製することが可能となる。
【００４５】
（半導体層）
次に、ゲート絶縁膜３の上にソース電極４およびドレイン電極５を形成し、更にそれらの電極を接続するように半導体層６を形成する。半導体層６の材料としては、例えば、ペンタセン、テトラセン、フタロシアニン、ペリレン、チオフェン、ベンゾジチオフェン、アントラジチオフェン、およびそれらの誘導体のような低分子系有機半導体材料および、カーボンナノチューブのような炭素化合物、ポリチオフェン、ポリアリルアミン、フルオレンビチオフェン共重合体、およびそれらの誘導体のような高分子系有機半導体材料を好適に用いることができるが、これらに限定されるものではない。
【００４６】
（保護層）
次に、半導体層６を被覆する様に保護層７を形成する。保護層７は半導体層６を、周囲環境の水分や酸素および各種の汚染などから保護するために形成される。保護層７は少なくとも半導体層６のチャネル部分と重なる領域を覆うように形成される必要がある。
【００４７】
保護層７の材料としては、例えば、酸化珪素、酸化アルミニウム、酸化タンタル、酸化イットリウム、酸化ハフニウム、ハフニウムアルミネート、酸化ジルコニウム、酸化チタン等の無機材料、または、ＰＭＭＡ（ポリメチルメタクリレート）等のポリアクリレート、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）、ＰＶＰ（ポリビニルフェノール）、フッ素系樹脂等の絶縁材料が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００４８】
保護層７の形成方法は、凸版印刷法、反転オフセット印刷法、インクジェット印刷法、スクリーン印刷法、スプレーコート法、スピンコート法等公知の方法を好適に用いることができるが、工程が低温で、工程数が少なく、安価な印刷法で形成することが好ましい。特にスクリーン印刷はインク粘度の適用範囲が広く、インク材料選択性が高く、インク使用効率が高く、また、大面積化が容易であり好ましい。また、フレキソ印刷も、大面積化が容易であるので好ましい。また、保護層７の形状は特に限定されるものではなく、ドットなどの島状形状であっても良いし、ソース配線（薄膜トランジスタをマトリクス状に配置した際に、複数のソース電極４を接続する配線、図示省略）に平行な向きのストライプ形状であっても良い。
すなわち、複数のソース、ドレイン電極の間に形成されたストライプ形状の半導体層６を被覆するように、連続した保護層７を形成する。
【００４９】
（層間絶縁膜）
層間絶縁膜１０として用いられる材料は特に限定されるものではないが、一般に用いられる材料としては、ポリビニルフェノール、ポリメタクリル酸メチル、ポリイミド、ポリビニルアルコール、エポキシ樹脂などの有機材料がある。層間絶縁膜１０の形成に際しては凸版印刷法、反転オフセット印刷法、インクジェット印刷法、スクリーン印刷法、スプレーコート法、スピンコート法、等公知の方法を好適に用いることができる。フレキシブル化、低コスト化などを考慮すると印刷法で形成することが好ましい。また、薄膜トランジスタ１００の前記ソース配線による電圧降下、およびソース電極４から上部画素電極１１への電圧降下の影響を減少させる事が好ましい。そのため、できるだけ電気抵抗を低減する目的で、比較的厚膜にする必要があり、スクリーン印刷を好適に使用することができる。
【００５０】
（上部画素電極）
上部画素電極１１として用いられる材料は、特に限定されるものではないが、例えば、白金、ニッケル、インジウム錫酸化物などの金属あるいは金属酸化物の薄膜、若しくはポリ（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ネート（ＰＳＳ）またはポリアニリンなどの導電性高分子または金、銀、ニッケルなどの金属コロイド粒子を分散させた溶液、または銀などの金属粒子を導電材料として用いた厚膜ペースト、などを挙げることができる。また、形成方法としては特に限定されるものではなく、真空蒸着法やスパッタリング法などの乾式成膜法も使用可能である。しかしながら、フレキシブル化、低コスト化などを考慮すると、スクリーン印刷、反転オフセット印刷、フレキソ印刷、インクジェット法などの印刷法で形成することが望ましい。
【００５１】
＜画像表示装置＞
複数の薄膜トランジスタを基板上にマトリクス状に配置することにより、薄膜トランジスタアレイとすることができる。薄膜トランジスタアレイは、各種の画像表示媒体と組み合わせて画像表示装置に用いることができる。画像表示媒体としては、電気泳動型反射表示装置、透過型液晶表示装置、反射型液晶表示装置、半透過型液晶表示装置、有機ＥＬ表示装置及び無機ＥＬ表示装置等の各画像表示媒体を用いることができる。画像表示装置としては電子ペーパー、有機ＥＬ表示装置または液晶表示装置に用いることができる。
【００５２】
また、本発明の薄膜トランジスタは、圧力センサー、光学センサー、化学センサー、バイオセンサーなどのセンサー装置に用いることもできる。
【実施例】
【００５３】
次に、本発明の実施例について説明する。
【００５４】
＜実施例１＞
本発明の各実施形態に係る薄膜トランジスタアレイ基板を製造し、その評価を行った結果を示す。図１に示す薄膜トランジスタ１００の基材１の材料として、ポリイミドフィルム（ユーピレックス、宇部興産（株）の登録商標）を用いた。
まず、基材１の上にアルミニウムをスパッタ法により厚さ１００ｎｍとなる様に成膜した後、ポジレジストを用いたフォトリソグラフィ法によりゲート電極２を形成した。
次に、ゲート電極２を形成した基材１の上にアクリル系樹脂をダイコーターにより塗布して、１８０℃で１時間乾燥させてゲート絶縁膜３を形成した。
【００５５】
ソース電極４とドレイン電極５以降の形成方法については図２（ａ）〜（ｈ）も用いて説明する。
まず、ゲート絶縁膜３の上に、スパッタ金属膜３０として、Ａｇ薄膜をスパッタリング法により厚さ１００ｎｍとなる様に成膜した（図２（ａ）参照）。
次に、レジスト３１として、ポジレジストをスピンコートにより塗布し、乾燥した（図２（ｂ）参照）。
次に、レジスト３１に所望のパターンを露光し、現像することにより、レジストパターン３２を得た（図２（ｃ）参照）。
次に、Ａｇ薄膜のエッチング液に浸漬することにより、Ａｇ薄膜からなるソース電極４およびドレイン電極５のパターニングを行った（図２（ｄ）参照）。
次に、ペンタフルオロチオフェノール溶液（東京化成工業（株）製）に浸漬させ、第１自己集積化膜８を、露出しているＡｇ薄膜の側面に形成した（図２（ｅ））。
次に、レジスト剥離液を使用して、レジストパターン３２を剥離した（図２（ｆ））。
次に、９−アミノ−１−オクタンチオール溶液に浸漬させ、レジストパターン３２を剥離する事により露出したＡｇ薄膜の上面に、第２自己集積化膜９を形成した（図２（ｇ）
）。
【００５６】
次に、図２（ｇ）から図２（ｈ）に至る形成プロセスについて説明する。
まず、半導体材料として、６，１３−ビス（トリイソプロピルシリルエチニル）ペンタセン（ＴＩＰＳ−ペンタセン）（Ａｌｄｒｉｃｈ社製）を用いた。テトラリン（関東化学（株）製）に２重量％で溶解させたものをインキとして用い、フレキソ印刷法にて、ソース電極４とドレイン電極５を跨るように半導体層６を形成した。
【００５７】
次に、半導体層６上に、溶剤可溶型フッ素樹脂をフレキソ印刷法によって、半導体層６を被覆する様に塗布し、１５０℃で乾燥・固化して、保護層７とした。
【００５８】
保護層７上に形成する層間絶縁膜１０の材料として、ネガ型の感光性アクリル樹脂材料を用いて、これをダイコート法により塗布した。乾燥を行った後、所望の形状のフォトマスクを用いて露光を行い、現像により不要な樹脂材料を除去して、所望のパターン形状を備えた層間絶縁膜１０を形成した。その後、１５０℃で焼成を行い、層間絶縁膜１０を形成した。
【００５９】
次に、層間絶縁膜１０上に、スクリーン印刷法により銀ペーストを所望の形状で印刷した後、１２０℃で乾燥させ、上部画素電極１１を形成し、薄膜トランジスタ１００を得た。
【００６０】
以上の様にして作製した薄膜トランジスタ１００の伝達特性を、半導体パラメータアナライザーＢ１５００Ａ（アジレント社製）を用いて測定した。
【００６１】
測定の結果、トランジスタのＩｏｎとＩｏｆｆ電流値の比であるオンオフ比が１０４となり、良好なトランジスタ特性を示すことが確認できた。
【００６２】
その後、フレキシブル性の評価として、図３に示すように、作製した薄膜トランジスタ１００を直径４ｍｍの試験棒４０  に巻きつける事により折り曲げた薄膜トランジスタ４１として、半導体パラメータアナライザーＢ１５００Ａにより伝達特性の測定を行った。その結果、フレキシブル性の試験前と同様に、オンオフ比が１０４となり、良好なトランジスタ特性を示した。
【００６３】
また、光学顕微鏡により、フレキシブル性の評価をしたトランジスタを観察したところ、特に問題はみられなかった。
【００６４】
＜画像表示装置＞
実施例１で作製した薄膜トランジスタ１００をマトリクス状に配置し、薄膜トランジスタアレイとし、対向電極との間に挟んだ電気泳動方式の画像表示媒体を駆動したところ、表示の切り換えも問題なく良好に表示可能であることが確認された。
【００６５】
＜センサー装置＞
実施例１で作製した薄膜トランジスタ１００をマトリクス状に配置し、薄膜トランジスタアレイとし、対向電極との間に挟んだ厚みに対し抵抗値が変化する導電ゴムからなる圧力分布を検出可能な圧力センサー装置を作製し駆動した。その結果、圧力センサー装置に与えた圧力に対応した、エリア分布  データを取得することができた。
【００６６】
＜比較例１＞
比較例１として、以下に説明する薄膜トランジスタを作製した。図３に、比較例１に係る薄膜トランジスタ２００の断面図を示す。比較例に係る薄膜トランジスタ２００は、図
１における第１自己集積化膜８と第２自己集積化膜９がないこと以外は実施例１と同様である。
【００６７】
この薄膜トランジスタ２００においては、半導体層６とソース電極２１とドレイン電極２２間の電気的接触抵抗が大きく、薄膜トランジスタ２００がＯＮの状態で流れる電流値Ｉｏｎが小さいため、オンオフ比が１０２となり、良好なトランジスタ特性は得られなかった。
【００６８】
さらに実施例１と同様にして、フレキシブル性の評価を行ったが、トランジスタ特性を得ることができなかった。顕微鏡による観察を行い、層間絶縁膜１０が剥れている事を確認した。
【００６９】
＜比較例２＞
比較例２として、以下に説明する薄膜トランジスタを作製した。図４に、比較例２に係る薄膜トランジスタ２０１の断面図を示す。比較例に係る薄膜トランジスタ２０１は、第２の自己集積化膜がなく、実施例１において第２自己集積化膜が形成されていた部分も、第１集積化膜８が形成されていること以外は実施例１と同様である。
【００７０】
その結果、オンオフ比が１０４となり、良好なトランジスタ特性を確認することができた。
【００７１】
その後、フレキシブル性の評価を行い、測定を実施したが、トランジスタ特性を得ることができなかった。比較例１と同様顕微鏡観察により、層間絶縁膜１０が剥れている事を確認した。
【００７２】
＜比較例３＞
比較例３として、以下に説明する薄膜トランジスタを作製した。図５に、比較例３に係る薄膜トランジスタ２０２の断面図を示す。比較例３に係る薄膜トランジスタ２０２は、第１自己集積化膜８と第２自己集積化膜９を逆に形成したこと以外は実施例１と同様である。
【００７３】
第２自己集積化膜９を、ソース電極４およびドレイン電極５の側面に使用した場合は、各電極の仕事関数の増加はなく、ソースド電極４およびドレイン電極５と、半導体層６との接触抵抗が大きいため、Ｉｏｎが小さく、オンオフ比が１０２となり、良好なトランジスタ特性は得られなかった。
【００７４】
その後、フレキシブル性の評価を行い、測定を実施したが、トランジスタ特性を得ることができなかった。比較例１、２と同様に、顕微鏡観察により層間絶縁膜１０が剥れている事を確認した。
【００７５】
表１に実施例１、比較例１〜３の結果をまとめたものを示した。試験後の外観観察に問題がない場合は「○」、層間絶縁膜１０の剥れがみられたものを「×」と表記した。
また、フレキシブル性の評価後に薄膜トランジスタの伝達特性を確認でき、且つ特性が良好であり、フレキシブル性試験後の外観観察で問題がみられなかったものについては判定として「○」、フレキシブル性評価後の薄膜トランジスタの伝達特性が確認できず、外観観察でも問題がみられたものを「×」と表記した。
【００７６】
【表１】
2020088225.tif 000003
【００７７】
表１に示すように、実施例１では、フレキシブル性の評価後もトランジスタ特性が確認でき、且つ薄膜トランジスタのオンオフ比が良好であり、外観観察も問題がなかった。
【産業上の利用可能性】
【００７８】
本発明は、フレキシブルな基材に形成する薄膜トランジスタおよび薄膜トランジスタアレイを使用する物品、例えば画像表示装置やセンサー等に有用である。
【符号の説明】
【００７９】
１    基材
２    ゲート電極
３    ゲート絶縁膜
４    ソース電極
５    ドレイン電極
６    有機半導体層
７    保護層
８    第１自己集積化膜
９    第２自己集積化膜
１０  層間絶縁膜
１１  上部画素電極
２１  ソース電極
２２  ドレイン電極
３０  スパッタ金属膜
３１  レジスト
３２  レジストパターン
４０  試験棒
４１  薄膜トランジスタ
１００、２００、２０１、２０２  薄膜トランジスタ
【図１】
2020088225.tif 000004
【図２】
2020088225.tif 000005
【図３】
2020088225.tif 000006
【図４】
2020088225.tif 000007
【図５】
2020088225.tif 000008
【図６】
2020088225.tif 000009