(57)【要約】      （修正有）【課題】溶剤乾燥や熱硬化のための熱処理工程を用いずに形成した欠陥の少ない絶縁層を有する薄膜トランジスタ、薄膜トランジスタの製造方法、薄膜トランジスタアレイ及び画像表示装置を提供すること。【解決手段】バンプ１０７と、バンプ１０７により貫通される層間絶縁層１０５とを含む薄膜トランジスタにおいて、バンプ１０７がフッ素化合物を含み、層間絶縁層１０５がフィルム状ホットメルト接着剤の加熱圧着により形成され、バンプがフッ素化合物を含み、フッ素含有量が、０．０１ｗｔ％以上５ｗｔ％以下であることを特徴とする薄膜トランジスタ。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バンプと、前記バンプにより貫通される１層以上の絶縁層とを含む薄膜トランジスタにおいて、
前記バンプが導電性であり、前記１層以上の絶縁層のうち少なくとも１層が、ホットメルト接着剤からなることを特徴とする薄膜トランジスタ。
【請求項２】
前記バンプがフッ素化合物を含み、フッ素含有量が、０．０１ｗｔ％以上５ｗｔ％以下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】
バンプにより貫通される１層以上の絶縁層を含む薄膜トランジスタの製造方法において、
前記バンプが導電性であり、前記１層以上の絶縁層のうち少なくとも１層をフィルム状のホットメルト接着剤を加熱圧着することで形成す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４】
前記バンプがフッ素化合物を含み、フッ素含有量が、０．０１ｗｔ％以上５ｗｔ％以下であることを特徴とする請求項３に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項５】
前記バンプを印刷方法で形成することを特徴とする請求項３または４に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項６】
前記印刷方法が凹版印刷法またはスクリーン印刷法であることを特徴とする請求項５に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項７】
前記ホットメルト接着剤からなる前記絶縁層を形成した後に、前記絶縁層を研磨する工程を含むことを特徴とする請求項３乃至請求項６のいずれかに記載の薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項８】
基板と、
前記基板上に形成された複数のゲート電極及び前記複数のゲート電極に接続されたゲート配線と、
前記複数のゲート電極及び前記複数のゲート配線の同一層に隔離して形成された複数のキャパシタ電極及び前記複数のキャパシタ電極に接続された複数のキャパシタ配線と、
前記複数のゲート電極及び前記複数のゲート配線と前記複数のキャパシタ電極及び前記複数のキャパシタ配線とを覆うよう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複数のソース電極及び前記複数のソース電極に接続された複数のソース配線と、
前記複数のソース電極及び前記複数のソース配線の同一層に隔離して形成された複数のドレイン電極及び前記複数のドレイン電極に接続された複数の画素電極と、
前記複数の画素電極上に形成された導電性を有する複数のバンプと、前記複数のソース電極と前記複数のドレイン電極との間隙に形成された複数の半導体層と、
前記複数の半導体層の全面を覆うように形成された複数の封止層と、
前記複数の封止層の全面を覆うように形成された、ホットメルト接着剤からなる層間絶縁層と、
前記層間絶縁層上に形成され、前記複数のバンプに接続された上部画素電極と、
を備えることを特徴とする薄膜トランジスタアレイ。
【請求項９】
基板と、
前記基板上に形成された複数のゲート電極及び前記複数のゲート電極に接続されたゲート配線と、
前記複数のゲート電極及び前記複数のゲート配線の同一層に隔離して形成された複数のキャパシタ電極及び前記複数のキャパシタ電極に接続された複数のキャパシタ配線と、
前記複数のゲート電極及び前記複数のゲート配線と前記複数のキャパシタ電極及び前記複数のキャパシタ配線とを覆うよう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複数の半導体層と、
前記複数の半導体層に跨って形成された複数のソース電極及び前記複数のソース電極に接続された複数のソース配線と、
前記複数の半導体層に跨り、前記複数のソース電極及び前記複数のソース配線の同一層に隔離して形成された複数のドレイン電極及び前記複数のドレイン電極に接続された複数の画素電極と、
前記複数の画素電極上に形成された導電性を有する複数のバンプと、
前記複数の半導体層の全面を覆うように形成された複数の封止層と、
前記複数の封止層の全面を覆うように形成された、ホットメルト接着剤からなる層間絶縁層と、
前記層間絶縁層上に形成され、前記複数のバンプに接続された上部画素電極と、
を備えることを特徴とする薄膜トランジスタアレイ。
【請求項１０】
基板と、
前記基板上に形成された複数のソース電極及び前記複数のソース電極に接続された複数のソース配線と、
前記複数のソース電極及び前記複数のソース配線の同一層に隔離して形成された複数のドレイン電極及び前記複数のドレイン電極に接続された複数の画素電極と、
前記複数の画素電極上に形成された導電性を有する複数のバンプと、
前記複数のソース電極及び前記複数のドレイン電極の間隙に形成された複数の半導体層と、
前記複数の半導体層と前記複数のソース電極及び前記複数のソース配線と前記複数のドレイン電極及び前記複数の画素電極とを覆うように塗布法で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複数のゲート電極及び前記複数のゲート電極に接続されたゲート配線と、
前記複数のゲート電極及び前記複数のゲート配線の同一層に隔離して形成された複数のキャパシタ電極及び前記複数のキャパシタ電極に接続されたキャパシタ配線と、
前記複数のゲート電極及び前記複数のゲート配線と前記複数のキャパシタ電極及び前記複数のキャパシタ配線を覆うように形成された、ホットメルト接着剤からなる層間絶縁層と、
前記層間絶縁層上に形成され、前記複数のバンプに接続された上部画素電極と、
を備えることを特徴とする薄膜トランジスタアレイ。
【請求項１１】
基板と、
前記基板上に形成された複数の半導体層と、
前記複数の半導体層に跨って形成された複数のソース電極及び前記複数のソース電極に接続されたソース配線と、
前記複数の半導体層に跨り、前記複数のソース電極及び前記複数のソース配線の同一層に隔離して形成された複数のドレイン電極及び前記複数のドレイン電極に接続された複数の画素電極と、
前記複数の画素電極上に形成された導電性を有する複数のバンプと、
前記複数のソース電極及び前記複数のソース配線と前記複数のドレイン電極及び前記複数の画素電極とを覆うように塗布法で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複数のゲート電極及び前記複数のゲート電極に接続されたゲート配線と、
前記複数のゲート電極及び前記複数のゲート配線の同一層に隔離して形成された複数のキャパシタ電極及び前記複数のキャパシタ電極に接続された複数のキャパシタ配線と、
前記複数のゲート電極及び前記複数のゲート配線と前記複数のキャパシタ電極及び前記複数のキャパシタ配線を覆うように形成された、ホットメルト接着剤からなる層間絶縁層と、
前記層間絶縁層上に形成され、前記複数のバンプに接続された上部画素電極と、
を備えることを特徴とする薄膜トランジスタアレイ。
【請求項１２】
前記バンプがフッ素化合物を含み、フッ素含有量が０．０１ｗｔ％以上５ｗｔ％以下であることを特徴とする請求項８乃至請求項１１のいずれかに記載の薄膜トランジスタアレイ。
【請求項１３】
前記ホットメルト接着剤からなる前記層間絶縁層を、フィルム状の前記ホットメルト接着剤が加熱圧着されることを特徴とする請求項８乃至請求項１１のいずれかに記載の薄膜トランジスタアレイ。
【請求項１４】
前記バンプが印刷方法で形成されていることを特徴とする請求項１３に記載の薄膜トランジスタアレイ。
【請求項１５】
前記印刷方法が凹版印刷またはスクリーン印刷であることを特徴とする請求項１４に記載の薄膜トランジスタアレイ。
【請求項１６】
前記ホットメルト接着剤からなる絶縁層を形成した後に、該絶縁層を研磨する工程を含むことを特徴とする請求項１３乃至請求項１５のいずれかに薄膜トランジスタアレイ。
【請求項１７】
請求項８乃至請求項１２のいずれかに記載の薄膜トランジスタアレイを備えたことを特徴とする画像表示装置。
【請求項１８】
前記画像表示装置が電子ペーパ、液晶ディスプレイまたは有機エレクトロルミネッセンスのいずれかであることを特徴とする請求項１７に記載の画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄膜トランジスタ、薄膜トランジスタの製造方法、薄膜トランジスタアレイ及び画像表示装置に関する。特に、欠陥の少ない絶縁層を有する薄膜トランジスタ、薄膜トランジスタの製造方法、薄膜トランジスタアレイ及び画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、フレキシブル化、軽量化、低コスト化などの観点から、印刷法で製造することができる有機半導体を用いた薄膜トランジスタの研究が盛んであり、有機ＥＬや電子ペーパなどの駆動回路や電子タグなどへの応用が期待されている。
【０００３】
薄膜トランジスタは、導電体、絶縁体、半導体などが積層されたものである。薄膜トランジスタアレイは構造や用途により、層間絶縁層が設けられ、層間絶縁層の上部と下部との導電体の間に電気的接続がとられている。
【０００４】
電気的接続をとる方法としては、レーザビア法、プラズマビア法などでビアを形成したあと導電体を充填する方法がある。しかし、薄膜トランジスタの用途がディスプレイ駆動回路（アクティブマトリクス）の場合には、各画素に対応する多数のビアを設ける必要があるため、低コストを目指す印刷製造の試みにおいては、スループットやコストが問題となる。
【０００５】
これに対し、非特許文献１では、印刷法で導電性のバンプを形成することで、電気的接続を確保した例が報告されている（非特許文献１参照）。非特許文献１は、電極上に印刷法でバンプを形成した後、絶縁層を塗布形成し、バンプの一部を絶縁層の上部に突出させ、突出部において上部電極との接続を得るというものである。
【０００６】
非特許文献１に記載の方法は、アクティブマトリクスの印刷法を用いた製造方法において有望と考えられるが、絶縁材溶液の塗布工程において溶剤を使用するため、作業環境や環境負荷にかかわる問題がある。また、溶剤乾燥や熱硬化のための熱処理工程が必要であり、これに長時間を要する場合がある。さらに、バンプが形成された凹凸表面へ塗布を行うため、絶縁層に塗布ムラや欠陥が生じやすいという問題がある。
【非特許文献１】Ｊ.Ａｐｐｌ.Ｐｈｙｓ．，  ｖｏｌ９６,Ｎｏ４,２２８６（２００４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、溶剤乾燥や熱硬化のための熱処理工程を用いずに形成し、かつ欠陥の少ない絶縁層を有する薄膜トランジスタ、薄膜トランジスタの製造方法、薄膜トランジスタアレイ及び画像表示装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の請求項１に係る発明は、バンプと、バンプにより貫通される１層以上の絶縁層とを含む薄膜トランジスタにおいて、バンプが導電性であり、１層以上の絶縁層のうち少なくとも１層が、ホットメルト接着剤からなることを特徴とする薄膜トランジスタとしたものである。
【０００９】
本発明の請求項２に係る発明は、バンプがフッ素化合物を含み、フッ素含有量が、０．０１ｗｔ％以上５ｗｔ％以下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としたものである。
【００１０】
本発明の請求項３に係る発明は、バンプにより貫通される１層以上の絶縁層を含む薄膜トランジスタの製造方法において、バンプが導電性であり、１層以上の絶縁層のうち少なくとも１層をフィルム状のホットメルト接着剤を加熱圧着することで形成することを特徴とする薄膜トランジスタの製造方法としたものである。
【００１１】
本発明の請求項４に係る発明は、バンプがフッ素化合物を含み、フッ素含有量が、０．０１ｗｔ％以上５ｗｔ％以下であることを特徴とする請求項３に記載の薄膜トランジスタの製造方法としたものである。
【００１２】
本発明の請求項５に係る発明は、バンプを印刷方法で形成することを特徴とする請求項３または４に記載の薄膜トランジスタの製造方法としたものである。
【００１３】
本発明の請求項６に係る発明は、印刷方法が凹版印刷法またはスクリーン印刷法であることを特徴とする請求項５に記載の薄膜トランジスタの製造方法としたものである。
【００１４】
本発明の請求項７に係る発明は、ホットメルト接着剤からなる絶縁層を形成した後に、絶縁層を研磨する工程を含むことを特徴とする請求項３乃至請求項６のいずれかに記載の薄膜トランジスタの製造方法としたものである。
【００１５】
本発明の請求項８に係る発明は、基板と、基板上に形成された複数のゲート電極及び複数のゲート電極に接続されたゲート配線と、複数のゲート電極及び複数のゲート配線の同一層に隔離して形成された複数のキャパシタ電極及び複数のキャパシタ電極に接続された複数のキャパシタ配線と、複数のゲート電極及び複数のゲート配線と複数のキャパシタ電極及び複数のキャパシタ配線とを覆うよう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複数のソース電極及び複数のソース電極に接続された複数のソース配線と、複数のソース電極及び複数のソース配線の同一層に隔離して形成された複数のドレイン電極及び複数のドレイン電極に接続された複数の画素電極と、複数の画素電極上に形成された導電性を有する複数のバンプと、複数のソース電極と複数のドレイン電極との間隙に形成された複数の半導体層と、複数の半導体層の全面を覆うように形成された複数の封止層と、複数の封止層の全面を覆うように形成された、ホットメルト接着剤からなる層間絶縁層と、層間絶縁層上に形成され、複数のバンプに接続された上部画素電極と、を備えることを特徴とする薄膜トランジスタアレイとしたものである。
【００１６】
本発明の請求項９に係る発明は、基板と、基板上に形成された複数のゲート電極及び複数のゲート電極に接続されたゲート配線と、複数のゲート電極及び複数のゲート配線の同一層に隔離して形成された複数のキャパシタ電極及び複数のキャパシタ電極に接続された複数のキャパシタ配線と、複数のゲート電極及び複数のゲート配線と複数のキャパシタ電極及び複数のキャパシタ配線とを覆うよう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複数の半導体層と、複数の半導体層に跨って形成された複数のソース電極及び複数のソース電極に接続された複数のソース配線と、複数の半導体層に跨り、複数のソース電極及び複数のソース配線の同一層に隔離して形成された複数のドレイン電極及び複数のドレイン電極に接続された複数の画素電極と、複数の画素電極上に形成された導電性を有する複数のバンプと、複数の半導体層の全面を覆うように形成された複数の封止層と、複数の封止層の全面を覆うように形成された、ホットメルト接着剤からなる層間絶縁層と、層間絶縁層上に形成され、複数のバンプに接続された上部画素電極と、を備えることを特徴とする薄膜トランジスタアレイとしたものである。
【００１７】
本発明の請求項１０係る発明は、基板と、基板上に形成された複数のソース電極及び複数のソース電極に接続された複数のソース配線と、複数のソース電極及び複数のソース配線の同一層に隔離して形成された複数のドレイン電極及び複数のドレイン電極に接続された複数の画素電極と、複数の画素電極上に形成された導電性を有する複数のバンプと、複数のソース電極及び複数のドレイン電極の間隙に形成された複数の半導体層と、複数の半導体層と複数のソース電極及び複数のソース配線と複数のドレイン電極及び複数の画素電極とを覆うように塗布法で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複数のゲート電極及び複数のゲート電極に接続されたゲート配線と、複数のゲート電極及び複数のゲート配線の同一層に隔離して形成された複数のキャパシタ電極及び複数のキャパシタ電極に接続されたキャパシタ配線と、複数のゲート電極及び複数のゲート配線と複数のキャパシタ電極及び複数のキャパシタ配線を覆うように形成された、ホットメルト接着剤からなる層間絶縁層と、層間絶縁層上に形成され、複数のバンプに接続された上部画素電極と、を備えることを特徴とする薄膜トランジスタアレイとしたものである。
【００１８】
本発明の請求項１１に係る発明は、基板と、基板上に形成された複数の半導体層と、複数の半導体層に跨って形成された複数のソース電極及び複数のソース電極に接続されたソース配線と、複数の半導体層に跨り、複数のソース電極及び複数のソース配線の同一層に隔離して形成された複数のドレイン電極及び複数のドレイン電極に接続された複数の画素電極と、複数の画素電極上に形成された導電性を有する複数のバンプと、複数のソース電極及び複数のソース配線と複数のドレイン電極及び複数の画素電極とを覆うように塗布法で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複数のゲート電極及び複数のゲート電極に接続されたゲート配線と、複数のゲート電極及び複数のゲート配線の同一層に隔離して形成された複数のキャパシタ電極及び複数のキャパシタ電極に接続された複数のキャパシタ配線と、複数のゲート電極及び複数のゲート配線と複数のキャパシタ電極及び複数のキャパシタ配線を覆うように形成された、ホットメルト接着剤からなる層間絶縁層と、層間絶縁層上に形成され、複数のバンプに接続された上部画素電極と、を備えることを特徴とする薄膜トランジスタアレイとしたものある。
【００１９】
本発明の請求項１２に係る発明は、バンプがフッ素化合物を含み、フッ素含有量が０．０１ｗｔ％以上５ｗｔ％以下であることを特徴とする請求項８乃至請求項１１のいずれかに記載の薄膜トランジスタアレイとしたものである。
【００２０】
本発明の請求項１３に係る発明は、ホットメルト接着剤からなる層間絶縁層を、フィルム状のホットメルト接着剤が加熱圧着されることを特徴とする請求項８乃至請求項１１のいずれかに記載の薄膜トランジスタアレイとしたものである。
【００２１】
本発明の請求項１４に係る発明は、バンプが印刷方法で形成されていることを特徴とする請求項１３に記載の薄膜トランジスタアレイとしたものである。
【００２２】
本発明の請求項１５に係る発明は、印刷方法が凹版印刷またはスクリーン印刷であることを特徴とする請求項１４に記載の薄膜トランジスタアレイとしたものである。
【００２３】
本発明の請求項１６に係る発明は、ホットメルト接着剤からなる絶縁層を形成した後に、該絶縁層を研磨する工程を含むことを特徴とする請求項１３乃至請求項１５のいずれかに薄膜トランジスタアレイとしたものである。
【００２４】
本発明の請求項１７に係る発明は、請求項８乃至請求項１２のいずれかに記載の薄膜トランジスタアレイを備えたことを特徴とする画像表示装置としたものである。
【００２５】
本発明の請求項１８に係る発明は、画像表示装置が電子ペーパ、液晶ディスプレイまたは有機エレクトロルミネッセンスのいずれかであることを特徴とする請求項１７に記載の画像表示装置としたものである。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、溶剤乾燥や熱硬化のための熱処理工程を用いずに形成した欠陥の少ない絶縁層を有する薄膜トランジスタ、薄膜トランジスタの製造方法、薄膜トランジスタアレイ及び画像表示装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。以下、参照する図面は、説明を判り易くするために縮尺は正確には描かれていない。なお、実施の形態において、同一構成要素には同一符号を付け、実施の形態間において、重複する説明は省略する。
【００２８】
（第１の実施の形態）
［ボトムゲート型素子構造］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る薄膜トランジスタアレイとして、ボトムゲート・ボトムコンタクト型薄膜トランジスタアレイ１２０を示す図である。図１に示すように、本発明の第１の実施の形態に係るボトムゲート・ボトムコンタクト型薄膜トランジスタアレイ１２０は、基板１０１、ゲート電極１１１、ゲート配線１１２、キャパシタ電極１１３、キャパシタ配線１１４、ゲート絶縁層１０２、ドレイン電極１１６、画素電極１１５、ソース電極１１７、ソース配線１１８、半導体層１０３、封止層１０４、層間絶縁層１０５、バンプ１０７、上部画素電極１０６を備えている。ここで、図１は、４画素領域を示す平面図であるが実際にはもっと複数の薄膜トランジスタをマトリクス状に配置したアレイとして用いられている。
【００２９】
図２は、図１に示すボトムゲート・ボトムコンタクト型薄膜トランジスタアレイ１２０の１画素分を示す概略拡大図である。図３は、図２のａ−ｂ間を示す概略断面図である。図４は、図２のｃ−ｄ間を示す概略断面図である。
【００３０】
本発明の実施の形態に係るボトムゲート・ボトムコンタクト型薄膜トランジスタアレイ１２０は、ホットメルト接着剤からなる層間絶縁層１０５を備え、画素電極１１５と上部画素電極１０６とがバンプ１０７により接続されている。バンプ１０７は、ホットメルト接着剤からなる層間絶縁層１０５を貫通している。
【００３１】
バンプ１０７の導電材料は各種の材料が使用可能であり、例えばＣ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｃｕ等の導電体の粉末とバインダ樹脂とを含む材料、Ａｕ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｃｕ等のコロイド粒子が高濃度で分散した材料、ポリ（エチレンジオキシチオフェン）／ポリスチレンスルホネート（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）やポリアニリンなどの高分子材料などが挙げられるが本発明はこれらに限定されるものではない。
【００３２】
バンプ１０７に用いられる材料は、フッ素化合物を含む。バンプ７がフッ素を含むことで、層間絶縁層１０５の形成において、バンプ１０７の頂部分が層間絶縁層１０５より突出しやすくなり、上部画素電極１０６との導通を確保しやすくなる。
【００３３】
バンプ１０７のフッ素化合物は各種の材料が使用可能であり、例えば各種フッ素樹脂や各種フッ素シラン化合物などが上述の各種導電材料と混合して用いられる。
【００３４】
バンプ１０７のフッ素含有量は、０．０１ｗｔ％以上５ｗｔ％以下が好ましく、より好ましくは０．１ｗｔ％以上１ｗｔ％以下である。バンプ１０７のフッ素含有量が０．０１ｗｔ％未満の場合では、バンプ１０７の頂部分の突出を促進する効果が得られなくなってしまう。また、一方、バンプ１０７のフッ素含有量が５ｗｔ％を超える場合では、バンプ１０７の導電性が著しく低下してしまう。
【００３５】
バンプ１０７は各種の方法で形成可能であるが、コストの点で印刷方法が好ましい。印刷方法としては、凸版印刷、凹版印刷、オフセット印刷、インクジェット、スクリーン印刷等が挙げられる。その中でも厚膜形成に適した凹版印刷またはスクリーン印刷がより好ましい。
【００３６】
本発明の実施の形態に係る基板１０１の材料は、耐熱性などを考慮し適宜選択して用いることができる。具体的には、例えば、ソーダライムガラス、石英、シリコンウエハ、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）、シクロオレフィンポリマー、ポリイミド、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート、ポリアリルレートなどを用いることができるが本発明はこれらに限定されるものではない。
【００３７】
本発明の実施の形態に係る各種電極（ゲート電極１１１、キャパシタ電極１１３、ソース電極１１７、ドレイン電極１１６、画素電極１１５、上部画素電極１０６）及び配線（ゲート配線１１２、キャパシタ配線１１４、ソース配線１１８）に用いられる材料は、例えばＡｌ、Ｃｒ、Ａｕ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｃｕ等の金属、ＩＴＯ等の透明導電膜、ポリ（エチレンジオキシチオフェン）／ポリスチレンスルホネート（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）やポリアニリンなどの導電性高分子、Ａｕ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｃｕなどの金属コロイド粒子を分散させた溶液、Ａｇなどの金属粒子を導電材料として用いたペースト等を用いることができるが本発明はこれらに限定されるものではない。各種電極及び配線の形成方法は、例えば真空蒸着法やスパッタリング法などのドライプロセスや、スクリーン印刷法、反転オフセット印刷法、フレキソ印刷法、インクジェット法などの印刷法が挙げられるが本発明はこれらに限定されるものではない。
【００３８】
本発明の実施の形態に係るゲート絶縁層１０２は各種の材料を用いて形成可能であり、ＳｉＯ２、ＢａｘＳｒ（１−ｘ）ＴｉＯ３、ＢａＴｉｘＺｒ（１−ｘ）Ｏ３などの無機系の材料、ポリエステル／メラミン樹脂ペースト、ポリメチルメタクリレート、ポリ塩化ビニル、ポリビニルアルコール、ポリビニルフェノール、ポリスチレン、シアノエチルプルランなどの有機系の材料を用いることができる。ゲート絶縁層１０２の形成方法としては、例えば、スピンコート法、ディップコート法、スクリーン印刷法、凸版印刷法、凹版印刷法、平版印刷法、インクジェット法、真空蒸着法及びＣＶＤ法等を用いることができる。
【００３９】
本発明の実施の形態に係る半導体層１０３は各種の材料で形成可能であり、ペンタセン、ポリチオフェン、ポリアリルアミン、フルオレンビオチオフェン共重合体などの有機系材料、カーボンナノチューブやフラーレンなどの炭素化合物材料、セレン化カドミウム粒子などの無機系の材料を使用することができる。半導体層１０３は各種の方法で形成可能であり、スピンコート法、ディップコート法、スクリーン印刷法、凸版印刷法、凹版印刷法、平版印刷法、インクジェット法、真空蒸着法などから適宜選択して用いることができる。
【００４０】
本発明の実施の形態に係る封止層１０４に用いる材料は、半導体層１０３への影響が小さく、かつ酸素や水の侵入を抑制することができる材料であれば特に限定されるものではない。封止層１０４の材料としては、例えば、ポリイミド、ポリアミド、ポリエステル、ポリビニルフェノール、ポリビニルアルコール、エポキシ樹脂、ベンゾシクロブテン樹脂、フェノール樹脂、アクリル樹脂、フッ素樹脂などを用いることができる。封止層１０４の形成方法としては、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、スピンコート法等を用いることができる。
【００４１】
本発明の実施の形態に係る層間絶縁層１０５は、ホットメルト接着剤を用いることが好ましい。ホットメルト接着剤とは、室温では固体状でタック性がないが、加熱により液状となり流動性を示し、冷却すると元の固体に戻る性質をもった接着剤である。ホットメルト接着剤の形態としてはバルク状やフィルム状があるが、本発明の実施の形態ではフィルム状のものを用いることが好ましい。フィルム状のホットメルト接着剤とは、フィルム状支持体にホットメルト接着剤を数μｍ〜数百μｍの厚みで塗布形成したものである。
【００４２】
ホットメルト接着剤は、ゴム系ホットメルト、オレフィン系ホットメルト、ＥＶＡ系ホットメルト、アクリル系ホットメルト、ポリアミド系ホットメルト、ポリウレタン系ホットメルトなどの材料が挙げられるが、必要な絶縁性を有する材料であれば特に限定されることなく用いられる。
【００４３】
層間絶縁層１０５の形成方法としては、熱ラミネーションによる加熱圧着が好適に用いられる。熱ラミネーションにおいてホットメルト接着剤が流動することで、バンプ１０７の頂部分が突出した層間絶縁層１０５が得られる。ホットメルト接着剤の厚みが層間絶縁層１０５の厚みに対応するため、ホットメルト接着剤の厚さはバンプ１０７の高さ以下である必要がある。
【００４４】
層間絶縁層１０５からバンプ１０７の突出が不十分である場合、層間絶縁層１０５を研磨する工程が有効である。バンプ１０７上の層間絶縁層１０５は周辺部より盛り上がっているため、一般的なプリント基板の研磨方法により、容易に除去することができる。
【００４５】
層間絶縁層１０５にホットメルト接着剤を用いることで、溶剤乾燥や熱硬化のための熱処理工程を用いずに形成でき、バンプ１０７が層間絶縁層１０５を突出しても、絶縁性を保つことができるために、画素電極１１５と上部画素電極１０６とを、上部が突出したバンプ１０７を介して電気的接続を確実に得ることができる。
【００４６】
本発明の実施の形態に係るボトムゲート・ボトムコンタクト型薄膜トランジスタアレイ１２０の製造方法は、基板１０１上にゲート電極１１１、ゲート配線１１２、キャパシタ電極１１３及びキャパシタ配線１１４を形成する。次に、ゲート電極１１１、ゲート配線１１２、キャパシタ電極１１３及びキャパシタ配線を覆うようにゲート絶縁層１０２を形成する。次に、ゲート絶縁層１０２上にソース配線１１８、ソース電極１１７、ドレイン電極１１６、画素電極１１５を形成する。ここで、ゲート電極１１１がゲート絶縁層１０２を挟んでソース電極１１７、ドレイン電極１１６に重なるようにする。また、キャパシタ電極１１３がゲート絶縁層１０２を挟んで画素電極１１５に重なるようにする。次に、バンプ１０７を画素電極１１５上に形成する。次に、ソース電極１１７とドレイン電極１１６との間隙に半導体層１０３を形成する。次に、半導体層１０３上に封止層１０４と層間絶縁層１０５と上部画素電極１０６とを形成する。ここで、上部画素電極１０６はバンプ１０７に接続されている。本発明の実施の形態に係るボトムゲート・ボトムコンタクト型薄膜トランジスタアレイ１２０は、複数のゲート電極１１１に接続された複数のゲート配線１１２と、複数のキャパシタ電極１１３に接続された複数のキャパシタ配線１１４と、複数のソース電極１１７に接続された複数のソース配線１１８を用いて薄膜トランジスタをマトリクス状に配置したものである。
【００４７】
以上、図１乃至図４を参照してボトムゲート・ボトムコンタクト型薄膜トランジスタアレイ１２０について説明したが、薄膜トランジスタの素子構造はボトムゲート・トップコンタクト型であってもよい。その場合は、前述のボトムゲート・ボトムコンタクト型薄膜トランジスタアレイ１２０の製造方法において、ゲート絶縁層１０２上に半導体層１０３を形成した後、ソース配線１１８、ソース電極１１７、ドレイン電極１１６、画素電極１１５を形成し、続いて封止層１０４以下の部材を形成すればよい。
【００４８】
（第２の実施の形態）
［トップゲート型素子構造］
図５は、本発明の第２の実施の形態に係る薄膜トランジスタアレイとして、トップゲート・ボトムコンタクト型薄膜トランジスタアレイを示す図である。図５に示すように、トップゲート・ボトムコンタクト型薄膜トランジスタアレイ２２０は、基板２０１、ゲート電極２１１、ゲート配線２１２、キャパシタ電極２１３、キャパシタ配線２１４、ゲート絶縁層２０２、ドレイン電極２１６、画素電極２１５、ソース電極２１７、ソース配線２１８、半導体層２０３、層間絶縁層２０５、バンプ２０７、上部画素電極２０６を備えている。ここで、図５は、４画素領域を示す平面図であるが実際にはもっと複数の薄膜トランジスタをマトリクス状に配置したアレイとして用いられている。
【００４９】
図６は、図５に示すトップゲート・ボトムコンタクト型薄膜トランジスタアレイ２２０の１画素分を示す概略拡大図である。図７は、図６のａ−ｂ間を示す概略断面図である。図８は、図６のｃ−ｄ間を示す概略断面図である。
【００５０】
本発明の実施の形態に係るトップゲート・ボトムコンタクト型薄膜トランジスタアレイ２２０は、前述のボトムゲート・ボトムコンタクト型薄膜トランジスタアレイ１２０と同様に、画素電極２１５と上部画素電極２０６とがバンプ２０７により接続されている。バンプ２０７は、ゲート絶縁層２０２及びホットメルト接着剤からなる層間絶縁層２０５を貫通している。
【００５１】
本発明の第２の実施の形態に係るトップゲート・ボトムコンタクト型薄膜トランジスタアレイ２２０の各種部材は、形成順は異なるが、前述したボトムゲート・ボトムコンタクト型薄膜トランジスタアレイ１２０の各種部材と同様の材料及び形成方法で作製することができるために説明は省略する。
【００５２】
ここで、本発明の第２の実施の形態に係るトップゲート・ボトムコンタクト型薄膜トランジスタアレイ２２０の製造方法は、具体的に、基板２０１上にソース配線２１８、ソース電極２１７、ドレイン電極２１６、画素電極２１５を形成する。次に、バンプ２０７を画素電極２１５上に形成する。次に、ソース電極２１７とドレイン電極２１６との間隙に半導体層２０３を形成し、その上にゲート絶縁層２０２、ゲート電極２１１、ゲート配線２１２、キャパシタ電極２１３及びキャパシタ配線２１４を形成する。ここで、ゲート電極２１１がゲート絶縁層２０２を挟んでソース電極２１７、ドレイン電極２１６に重なるようにする。また、キャパシタ電極２１３がゲート絶縁層２０２を挟んで画素電極２１５に重なるようにする。次に、ゲート電極２１１、ゲート配線２１２、キャパシタ電極２１３及びキャパシタ配線２１４を覆うように、層間絶縁層２０５と上部画素電極２０６とを順次形成する。ここで、上部画素電極２０６はバンプ２０７に接続されている。本発明の第２の実施の形態に係るトップゲート・ボトムコンタクト型薄膜トランジスタアレイ２２０は、複数のゲート電極２１１に接続された複数のゲート配線２１２と、複数のキャパシタ電極２１３に接続された複数のキャパシタ配線２１４と、複数のソース電極２１７に接続された複数のソース配線２１８とを用いて薄膜トランジスタをマトリクス状に配置したものである。
【００５３】
以上、図５乃至図８を参照してトップゲート・ボトムコンタクト型薄膜トランジスタアレイ２２０について説明したが、素子構造はトップゲート・トップコンタクト型であってもよい。その場合は、前述のトップゲート・ボトムコンタクト型薄膜トランジスタアレイ２２０の製造方法において、基材２０１上に半導体層２０３を形成した後、ソース配線２１８、ソース電極２１７、ドレイン電極２１６、画素電極２１５を形成し、画素電極上にバンプ２０７を形成した後、ゲート絶縁層２０２以下の部材を形成すればよい。
【００５４】
本発明の実施の形態に係る薄膜トランジスタアレイは画像表示装置に用いることができる。画像表示装置としては、例えば電気泳動型ディスプレイ、液晶ディスプレイまたは有機エレクトロルミネッセンスディスプレイ等に用いることができる。
【実施例１】
【００５５】
以下、本発明を実施例を用いて説明する。
【００５６】
実施例１は、図１に示すように、画素サイズ５００μｍ×５００μｍ、画素数２４０×３２０のボトムゲート・ボトムコンタクト型薄膜トランジスタアレイの製造方法である。
【００５７】
まず、基板１０１として、帝人デュポン製、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）フィルムを準備した。次に、基板１０１上にナノＡｇインキを反転オフセット印刷法で印刷した後、１８０℃−１時間の熱処理を行い、ゲート電極１１１、ゲート配線１１２、キャパシタ電極１１３、キャパシタ配線１１４を同一層に形成した。
【００５８】
次に、ゲート電極１１１、ゲート配線１１２、キャパシタ電極１１３、キャパシタ配線１１４を覆うように、三菱ガス化学製、商品名「ネオプリム」であるポリイミド溶液をダイコート法で塗布した後、１８０℃−１時間の熱処理を行い、１μｍ厚のゲート絶縁層１０２を形成した。
【００５９】
次に、ゲート電極１１１と同様の材料及び方法で、ソース電極１１７、ドレイン電極１１６、ソース配線１１８、画素電極１１５を同一層に形成した。
【００６０】
次に、画素電極１１５上に下記に示す組成物をスクリーン印刷した後、１８０℃−３０分の熱処理を行い、高さ１５μｍ、サイズ７０μｍ×７０μｍのバンプ１０７を形成した。
【００６１】
（組成物）
銀ペースト（住友電気工業製、ＡＧＥＰ３０１Ｘ）：９８重量部
フッ素シラン（信越化学工業製、ＫＢＭ７８０１）：２重量部
【００６２】
次に、ソース電極１１７、ドレイン電極１１６を覆うように、Ｍｅｒｃｋ製、商品名「Ｌｉｓｉｃｏｎ  ＳＰ２００」である有機物半導体のテトラリン溶液をディスペンサにより塗布し、１００℃−９０分の乾燥を行い、半導体層１０３を形成した。
【００６３】
次に、半導体層１０３の全面を覆うように、旭硝子製、商品名「サイトップ」であるフッ素樹脂をスクリーン印刷した後、９０℃−２時間の乾燥を行い、封止層１０４を形成した。
【００６４】
次に、封止層１０４まで形成した基材の全面を覆うように、膜厚５μｍのフィルム状のＥＶＡ系ホットメルト接着剤を熱ラミネートし（温度：１５０℃、線圧：６Ｋｇ／ｃｍ、速度：２０ｍｍ／ｓ）、層間絶縁層１０５を形成した。
【００６５】
次に、味の素ファインテクノ製、商品名「ＣＡ−４２」である銀ペーストをスクリーン印刷し、９０℃−３０分の熱処理を行い、上部画素電極１０６を形成し、ボトムゲート・ボトムコンタクト型薄膜トランジスタアレイ１２０を作製した。
【００６６】
作製したボトムゲート・ボトムコンタクト型薄膜トランジスタアレイに、電気泳動方式の電子ペーパ及び対向電極を設け画像表示媒体とし、駆動したところ、表示が可能であった。
【実施例２】
【００６７】
実施例２は、図５に示すように、画素サイズ５００μｍ×５００μｍ、画素数２４０×３２０のトップゲート・ボトムコンタクト型薄膜トランジスタアレイの製造方法である。
【００６８】
まず、実施例１で用いた基板１０１と同様に、帝人デュポン製、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）フィルムを基板２０１として準備した。次に、基板２０１上にナノＡｇインキを反転オフセット印刷法で印刷した後、１８０℃−１時間の熱処理を行い、ソース配線２１８、ソース電極２１７、ドレイン電極２１６、画素電極２１５を同一層に形成した。
【００６９】
次に、実施例１と同様に、画素電極２１５上に下記に示す組成物をスクリーン印刷した後、１８０℃−３０分の熱処理を行い、高さ１５μｍ、サイズ７０μｍ×７０μｍのバンプ２０７を形成した。
【００７０】
（組成物）
銀ペースト（住友電気工業製、ＡＧＥＰ３０１Ｘ）：９８重量部
フッ素シラン（信越化学工業製、ＫＢＭ７８０１）：２重量部
【００７１】
次に、実施例１と同様に、ソース電極２１７、ドレイン電極２１６を覆うように、Ｍｅｒｃｋ製、商品名「Ｌｉｓｉｃｏｎ  ＳＰ２００」である有機物半導体のテトラリン溶液をディスペンサにより塗布し、１００℃−９０分の乾燥を行い、半導体層２０３を形成した。
【００７２】
次に、実施例１と同様に、半導体層２０３を覆うように、三菱ガス化学製、商品名「ネオプリム」であるポリイミド溶液をダイコート法で塗布した後、１８０℃−１時間の熱処理を行い、１μｍ厚のゲート絶縁層２０２を形成した。
【００７３】
次に、ゲート絶縁層２０２上にソース電極２１７と同様の材料及び方法で、ゲート電極２１１、ゲート配線２１２、キャパシタ電極２１３、キャパシタ配線２１４を同一層に形成した。
【００７４】
次に、ゲート電極２１１、ゲート配線２１２、キャパシタ電極２１３及びキャパシタ配線２１４の全面を覆うように、実施例１と同様に膜厚５μｍのフィルム状のＥＶＡ系ホットメルト接着剤を熱ラミネートし（温度：１５０℃、線圧：６Ｋｇ／ｃｍ、速度：２０ｍｍ／ｓ）、層間絶縁層２０５を形成した。次に、層間絶縁層２０５上に味の素ファインテクノ製、商品名「ＣＡ−４２」である銀ペーストをスクリーン印刷し、９０℃−３０分の熱処理を行い、上部画素電極２０６を形成し、トップゲート・ボトムコンタクト型薄膜トランジスタアレイ２２０を作製した。
【００７５】
作製したトップゲート・ボトムコンタクト型薄膜トランジスタアレイ２２０に、電気泳動方式の電子ペーパ及び対向電極を設け画像表示媒体とし、駆動したところ、表示が可能であった。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るボトムゲート・ボトムコンタクト型薄膜トランジスタアレイを示す概略平面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る図１の１画素分を示す概略拡大図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る図２のａ―ｂ間を示す概略断面図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係る図２のｃ―ｄ間を示す概略断面図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係るトップゲート・ボトムコンタクト型薄膜トランジスタアレイを示す概略平面図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態に係る図５の１画素分を示す概略拡大図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態に係る図６のａ―ｂ間を示す概略断面図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態に係る図６のｃ―ｄ間を示す概略断面図である。
【符号の説明】
【００７７】
１０１、２０１…基板、１０２、２０２…ゲート絶縁層、１０３、２０３…半導体層、１０４…封止層、１０５、２０５…層間絶縁層、１０６、２０６…上部画素電極、１０７、２０７…バンプ、１１１、２１１…ゲート電極、１１２、２１２…ゲート配線、１１３、２１３…キャパシタ電極、１１４、２１４…キャパシタ配線、１１５、２１５…画素電極、１１６、２１６…ドレイン電極、１１７、２１７…ソース電極、１１８、２１８…ソース配線、１２０…ボトムゲート・ボトムコンタクト型薄膜トランジスタアレイ、２２０…トップゲート・ボトムコンタクト型薄膜トランジスタアレイ
【図１】
2010103283.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2010103283.tif 000007
【図６】
2010103283.tif 000008
【図７】
2010103283.tif 000009
【図８】
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